Zbiornik ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) a korozja
Wybierz instalację anody tytanowej i ochroń swój zbiornik ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) przed korozją!
Pojemnościowe ogrzewacze wody, montowane najczęściej w domach jedno i wielorodzinnych czy domkach rekreacyjnych, pewłnią funckje podgrzewania, magazynowania i dostarczania ciepłej wody o określonej temperaturze. Zbiorniki wykonywane są najczęściej ze stali węglowej powleczonej emalią ochronną. Emalia ta ma ochronić zbiornik przed korozyjnym działaniem gromadzonej wody. Warstwa emalii nie niestety doskonałym rozwiązaniem. Nigdy nie pokrywa w 100% chronionej powierzchni. Z biegiem czasu powstają na niej także mikropęknięcia i większe lub mniejsze ubytki warstwy ochronnej. Te niedoskonałości powodują, że woda ma bezpośredni kontakt z metalem. Po pewnym czasie naturalnym zjawiskiem jest korozja, a sam zbiornik przestaje pełnić swoją funkcję. Jak przebiega ten proces i w jak można chronić przed nim bojler?
W zbiornikach przechowujących ciepłą wodę dochodzi do korozji elektrochemicznej - powstania ogniw korozyjnych, w których elektrodami są fragmenty powierzchni korodującego zbiornika oraz wężownic o różnych potencjałach. Dzięki wodzie i rozpuszczonych w niej minerałach wykazującej przewodnictwo jonowe, powstaje obwód elektryczny. W przypadku stali na anodach takich ogniw zachodzi utlenianie żelaza i dodatków stopowych do jonów (kationów), przechodzących do roztworu. Na katodach tlen rozpuszczony w wodzie redukuje się do jonów wodorotlenkowych. Rdza, czyli tlenki i wodorotlenki żelaza (najczęstszy objaw korozji metali) jest produktem wtórnych chemicznych reakcji między jonami – produktami reakcji pierwotnych na elektrodach, które są od siebie oddalone. W celu wydłużenia żywotności zbiornika warto zastosować dodatkowo ochronę katodową, która polega na wprowadzeniu do zbiornika anody o określonym potencjale galwanicznym lub anody, do której dołącza się zewnętrzne źródło zasilania.
W jaki sposób działa anoda?
Po wprowadzeniu do zbiornika dodatkowej anody, powierzchnia bojlera staje się katodą, na której zachodzą reakcje redukcji tj. zmniejszenia stopnia utlenienia depolaryzatora, a nie zachodzi utlenianie metalu. Potencjał ochronny można uzyskać w dwojaki sposób: wprowadzając metal (anodę) o niższym potencjale w środowisku korozyjnym lub stosując zewnętrzne źródło napięcia podłączone pomiędzy anodę, a obudowę zbiornika. W sytacji wprowadzenia metalu o niższym potencjale w grę wchodzi ochrona galwaniczna. W przypadku stosowania zewnętrznego źródła zasilania mówimy ochronie katodowej elektrolitycznej. Najpowszechniejszym metalem stosowanym przy ochronie galwanicznej jest magnez (o potencjale standardowym tj. w stosunku do elektrody wodorowej wynoszącym -2,37 V (Mg/Mg2+)). Na anody do zbiorników c.w.u. zasilane z zewnętrznego źródła zasilania stosuje się materiały obojętne dla zdrowia ludzi, trudno rozpuszczalne w wodzie, łatwo przewodzące prąd, o jak najniższej cenieoraz łatwo dostępne. Dobrym materiałem jest tytan. Pondato zabezpiecza się go kilku mikronową warstwą metali ziem rzadkich, celem poprawy jego odporności na rozpuszczanie się w wodzie, czyli wydłużenia żywotności. Najczęściej dostępnymi anodami są więc te wykonane z magnezu lub tytanu:
Anoda magnezowa - do ochrony galwanicznej, w postaci walca o różnej długości i średnicy. Rozpuszcza się w wodzie tzn. jej masa, objętość i kształt zmieniają się wraz z upływem czasu i zależą głównie od składu chemicznego wody oraz jej temperatury. Producenci zbiorników zalecają przeglądy takich anod oraz ich wymianę nie rzadziej niż co 12-18 miesięcy. Jeżeli anoda straciła 1/3 lub więcej swojej objętości trzeba ją wymienić bez względu na czas, który upłyną od poprzedniej wymiany. W przypadku wody o bardzo dużej przewodności lub wysokiej zawartości chloru, anody magnezowe mogą zużywać się nawet w ciągu 6 miesięcy. Nieregularna wymiana anody może spowodować brak właściwej ochrony antykorozyjnej, a w konsekwencji skrócenie żywotności samego zbiornika. W przypadku wody ubogiej w tlen, a takie występują np. gdy korzystamy ze studni głębinowej, w zbiornikach c.w.u. w obecności anody magnezowej, rozwijają się bakterie beztlenowe, których produktem ubocznym jest siarkowodór, gaz o zapachu zgniłych jaj, łatwo rozpuszczalny w wodzie i niezwykle niebezpieczny dla zdrowia przy wyższych stężeniach. Taka woda nie nadaje się wówczas do użytku.
Anoda tytanowa - do ochrony katodowej elektrolitycznej. W przeciwieństwie do zużywającej się anody magnezowej, prądowa anoda tytanowa pracuje prawie bez ubytku masy, dzięki wykonaniu w całości z tytanu i pokryciu części czynnej nierozpuszczalną warstwą tlenków metali ziem rzadkich, a także zasilaniu ze źródła zewnętrznego. Potencjał ochronny jest ściśle kontrolowany przez urządzenie elektroniczne. Ze względu na to, że anoda praktycznie nie rozpuszcza się w wodzie, wystarczy ją wymieniać co ok. 10 lat. Chociaż anody wykonane z tytanu są droższe od magnezowych, jest to zakup, który zdecydowanie się opłaca. Wybierając to rozwiązanie nie musimy stale monitorować jej stanu, gdyż robi to za nas urządzenie elektroniczne. Nie trzeba także wymieniać jej co 12-18 miesięcy na nową oraz ponosić kosztów samej anody i serwisu. Przede wszystkim mamy pewność, że nasz zbiornik jest właściwie chroniony. Dodatkową zaletą jest eliminacja zapachu siarkowodoru, który często towarzyszy anodzie magnezowej.
Jak dobrać anodę do konkretnego zbiornika?
Producenci systemów ochrony katodowej, w której wykorzystuje się anody tytanowe posiadają w swojej ofercie wiele ich typów. Różnią się one głównie maksymalnym prądem ochronnym, jaki może podać zasilacz oraz długością i liczbą elektrod. Dobierając właściwy rodzaj urządzenia, musimy wiedzieć z czego jest wykonany nasz zbiornik oraz jaką powierzchnię ma chronić. Powierzchnia chroniona to powierzchnia wewnętrzna samego zbiornika oraz powierzchnia wszystkich wężownic. Producenci bojlerów nie zawsze podają powierzchnię zbiorników, natomiast powierzchnia wężownic jest podawana w danych katalogowych. Powierzchnię zbiornika można także obliczyć z jego wymiarów geometrycznych.
Jeśli nie wiemy jaką anodę wybrać, warto zasięgnąć rady producenta zbiornika lub producenta anod. Wymianę anody można zlecić firmie serwisowej, ale także dokonać jej samodzielnie. Instalacja anody tytanowej to zdecydowanie łatwiejsze zadanie od instalacji tej wykonanej z magnezu i z powodzeniem można wykonać to we własnym zakresie.
