Korozja niskotemperaturowa — jak hiszpańska inkwizycja

Kotły węglowe rdze­wieją tak samo, jak każde inne nie­za­bez­pie­czone wyroby ze stali węgo­wej. A nawet bar­dziej, bo kocioł węglowy ma znacz­nie wię­cej powo­dów do koro­zji niż sta­lowe ogrodzenie.

Jed­nak mimo to kotły prze­waż­nie nie roz­pa­dają się na naszych oczach w proch po tygo­dniu ani po roku użyt­ko­wa­nia. Co takiego dzieje się w kotle, że u jed­nych potrafi prze­żreć w kilka lat pół­cen­ty­me­trową bla­chę na wylot, a u innych kocioł z cień­szej bla­chy dożyje w spo­koju kil­ku­na­stu lat służby?

Różne rodzaje korozji

Kotły węglowe pro­du­ko­wane są ze zwy­kłej stali węglo­wej. Gdyby wziąć pię­cio­mi­li­me­trową bla­chę z takiej stali i wysta­wić na deszcz, to bły­ska­wicz­nie pokry­łaby się rdzą. Ale prze­rdze­wie­nie do stanu nie­uży­wal­no­ści w takich warun­kach zaję­łoby jej dłu­gie lata.

Koro­zja chemiczna

Kocioł węglowy to zupeł­nie inne śro­do­wi­sko. Tam stali zagraża głów­nie koro­zja che­miczna, zwana nisko­tem­pe­ra­tu­rową - bo nasila się, gdy kocioł kisi opał. Nic dziw­nego — w pali­wie i spa­li­nach pełno jest sub­stan­cji agre­syw­nych wobec stali. To wła­śnie one potra­fią spra­wić, że w kotle po led­wie kilku latach pojawi się gdzieś w bla­sze dziura na wylot albo cho­ciaż puści spaw.

Przy­czyna koro­zji che­micz­nej jest pozor­nie pro­sta: bla­chę wyże­rają kwasy two­rzące się z gazów spa­li­no­wych. Spa­liny zawsze jakieś są, ale nie zawsze są warunki do two­rze­nia się kwa­sów. A jeśli nawet kwasy powstaną, to nie zawsze będą miały oka­zję zadzia­łać na bla­chę kotła. A jeśli nawet zadzia­łają, to tempo tej dzia­łal­no­ści może być bar­dzo różne. Pew­nie już czu­jesz, że sprawa jest zagma­twana. Dla­tego dla świę­tego spo­koju się jej nie rusza, albo podej­muje się dzia­ła­nia zarad­cze na ślepo.

Koro­zja pozasezonowa

Poza koro­zją che­miczną, bla­chę kotłów ata­kuje… lato. Kotły zwy­kle stoją w piw­ni­cach. Wiele piw­nic jest z natury wil­got­nych, ale inne robią się mokre latem. To także nie służy kotłowi z czar­nej stali. Poza sezo­nem grzew­czym rdze­wieje wszystko: od wnę­trza kotła po bla­szaną obu­dowę i pogrze­ba­cze. Piw­nica może nawet być sucha zimą, ale latem z kotła wycie­kają brązowo-rdzawe cie­cze, a spod war­stwy sadzy na ścian­kach odłażą płaty rdzy, jakby bla­cha stra­ciła co naj­mniej połowę swo­jej gru­bo­ści w dwa lata.

Ta koro­zja wygląda na groź­niej­szą niż jest w rze­czy­wi­sto­ści, ale grosz do gro­sza, ziarnko do ziarnka i zbie­rze się dziura na dwa palce.

Pro­du­cent umywa ręce, a naród niewierny

Fabryki wła­ści­wie nie obcho­dzi, że twój kocioł będzie rdze­wiał, dopóki nie masz do nich rosz­czeń z tego tytułu. W razie rekla­ma­cji z tytułu prze­cie­ków na pewno spraw­dzą dokład­nie, czy przy­czyna nie leży po stro­nie koro­zji — zwłasz­cza chemicznej.

Do któ­rego pro­du­centa by nie zaj­rzeć, w gwa­ran­cji znaj­dziesz zapisy typu:

  • koniecz­ność pracy na min. 50% mocy nomi­nal­nej (ha ha ha)
  • koniecz­ność utrzy­my­wa­nia tem­pe­ra­tury wody wycho­dzą­cej z kotła na min. 50/55/60st.C
  • koniecz­ność utrzy­my­wa­nia tem­pe­ra­tury wody powra­ca­ją­cej do kotła na min. 50/55/60st.C
  • obo­wią­zek sto­so­wa­nia zawo­rów 3/4-drożnych

Stąd wnio­sek, że niska tem­pe­ra­tura wody musi być szko­dliwa dla kotła, skoro wszę­dzie znaj­du­jemy zale­ce­nia utrzy­my­wa­nia jej na okre­ślo­nym pułapie.

Ale poziom 60st.C ma się nijak do potrzeb użyt­kow­nika. Do ogrza­nia budynku prze­waż­nie wystar­czy­łaby woda o tem­pe­ra­tu­rze 40-50st.C. Utrzy­my­wa­nie wyż­szej tem­pe­ra­tury to sauna w domu. Dodat­kowe zawory pod­no­szące tem­pe­ra­turę to koszty i kom­pli­ka­cja insta­la­cji grzewczej.

Co więc robią ludzie? Igno­rują zale­ce­nia i obni­żają tem­pe­ra­turę pracy kotła. I… nie dzieje się nic złego. Kocioł pra­cuje rok, dwa, pięć, dzie­sięć lat i krzywda mu się nie wyda­rza. Może więc ta koro­zja nisko­tem­pe­ra­tu­rowa to wymysł producentów?

Cza­sem tylko gdzieś w bez­kre­sach Inter­netu ode­zwie się zawo­dze­nie nad tru­chłem kotła, który roz­padł się nagle w stycz­niu po 2–3 latach współ­pracy. No tak, powie grono znaw­ców, nie umiesz palić. Złe paliwo. Zła bla­cha. Spa­wacz miał zły dzień.
Osta­tecz­nie możemy uznać, że to koro­zja nisko­tem­pe­ra­tu­rowa, ale u mnie pro­blemu nie ma, u sąsia­dów i zna­jo­mych też w porządku, więc nawet jeśli ta koro­zja ist­nieje, to szansa, że na mnie pad­nie jest mniej­sza niż praw­do­po­do­bień­stwo spo­tka­nia yeti w dol­no­ślą­skich borach.

To zależy

Koro­zja che­miczna, jako zja­wi­sko obiek­tywne, ist­nieje nie­za­leż­nie od tego, jak liczne jest grono jej wyznaw­ców. Nie­stety pro­blem jest tak zło­żony, że bez facho­wej wie­dzy łatwo pole­gać na mitach, a zaczerp­nąw­szy owej wie­dzy docho­dzi się do wnio­sku, że lepiej nie drą­żyć tematu, bo czło­wiek spo­koj­niej­szy jak nie wie.

Zacznijmy od początku. Dawno temu był sobie las i hasały po nim dino­zaury. Minęły miliardy lat, las zamie­nił się w pokłady węgla kamien­nego, który po podróży kole­jową węglarką dotarł do two­jej kotłowni.
Nasy­pa­łeś węgla do kotła, roz­pa­li­łeś i masz cie­pło. W węglu są różne rze­czy, a wśród nich siarka i woda. W trak­cie reak­cji che­micz­nych, które dają ci owo cie­pło, z w/w skład­ni­ków węgla powstają m.in. tle­nek siarki i para wodna. Od tej mie­sza­niny już tylko krok do powsta­nia kwasu siar­ko­wego, któ­rego rela­cje z bla­chą są raczej destruk­cyjne dla blachy.

Ile tego kwasu powsta­nie? To zależy, jaki jest udział siarki i wody w tej kon­kret­nej por­cji węgla. Ale samo powsta­nie kwasu siar­ko­wego to jesz­cze nic. Pamię­tajmy, że spa­liny to mie­sza­nina gorą­cych gazów — i tak też jest z tym kwa­sem. Póki nie skon­den­suje na ścia­nach kotła — nie jest groźny dla blach.

A kiedy kwas siar­kowy może wykro­plić się w kotle? Po zej­ściu z tem­pe­ra­turą spa­lin poni­żej ok. 40st.C Albo 140st.C To zależy. Bez wje­cha­nia do kotłowni ze spe­cja­li­stycz­nym labo­ra­to­rium nie spo­sób powie­dzieć, czy i ile kwasu siar­ko­wego się wykra­pla w danej chwili. A jeśli nawet się to zbada, to odpo­wiedź będzie ważna tylko w tej krót­kiej chwili. Dla­tego o koro­zji che­micz­nej zwy­kle dowia­du­jemy się długo po fakcie.

Co ma woda w kotle do tem­pe­ra­tury spalin?

Widzimy, że zja­wi­sko koro­zji che­micz­nej zależy od składu i tem­pe­ra­tury spa­lin. Nazywa się ją nisko­tem­pe­ra­tu­rową, ponie­waż w niskich tem­pe­ra­tu­rach spa­lin zwięk­sza się ryzyko jej wystąpienia.

Jaki jest w takim razie sens zale­ceń gwa­ran­cyj­nych pro­du­cen­tów, narzu­ca­ją­cych mini­malną tem­pe­ra­turę wody w kotle? To dzia­ła­nie zapo­bie­gaw­cze na wyrost, nie zawsze sku­teczne, ale pro­blem w tym, że w domo­wych warun­kach trudno o lep­szy pomysł.

Dla­czego aku­rat o tem­pe­ra­turę wody powra­ca­ją­cej tak się wszy­scy trosz­czą? To pro­ste. Dopływ wody powrot­nej to zwy­kle naj­chłod­niej­sze miej­sce w kotle — co naj­gor­sze, chłod­niej­sze nawet od opty­mi­stycz­nego punktu rosy dla kwasu siar­ko­wego (~40st.C).
Gazy spa­li­nowe zawsze w jakimś stop­niu mają kon­takt z oko­li­cami króćca powrotu — mniej­szy w kotłach z wymien­ni­kiem pozio­mym, a więk­szy w kotłach z wymien­ni­kiem pio­no­wym, gdzie wymien­nik ten wła­ści­wie przy wlo­cie wody powra­ca­ją­cej jest posadowiony.

Jakie są moż­liwe roz­wią­za­nia tego problemu?

  • kon­tro­lo­wa­nie składu che­micz­nego paliwa — by było moż­li­wie suche i bez siarki — w domo­wych warun­kach niewykonalne
  • utrzy­my­wa­nie tem­pe­ra­tury spa­lin powy­żej nawet pesy­mi­stycz­nego punktu rosy dla kwasu siar­ko­wego (~140st.C), czyli zapew­nie­nie, że nie będzie miało co kon­den­so­wać — ręcz­nie zbyt absor­bu­jące, wyko­nalne za pomocą ste­row­nika, ale elek­tro­nika kosztuje
  • utrzy­my­wa­nie tem­pe­ra­tury powrotu powy­żej tem­pe­ra­tury kon­den­sa­cji kwasu siar­ko­wego, aby kwas nie miał gdzie kon­den­so­wać — jest oczy­wi­ście niemożliwe
  • pod­nie­sie­nie tem­pe­ra­tury powrotu ponad dolny próg punktu rosy dla kwasu siar­ko­wego, aby kwas cza­sami nie miał gdzie kon­den­so­wać — w miarę pro­ste (zawór mie­sza­jący), raz zro­bione działa długo, ale nie daje stu­pro­cen­to­wej skuteczności

Pro­du­cenci sto­sują więc to ostat­nie roz­wią­za­nie, zakła­da­jąc, że jakoś to będzie, a kocioł i tak kie­dyś zardze­wieje i gdy już to nastąpi, to i tak wina będzie po stro­nie klienta. Następ­nym sku­tecz­nym roz­wią­za­niem byłoby bowiem kon­tro­lo­wa­nie tem­pe­ra­tury spa­lin, a to już pod­no­si­łoby koszty pro­duk­cji kotła (ste­row­nik mie­rzący tem­pe­ra­turę spalin).

Lepiej więc zasto­so­wać pół­śro­dek, który sprawi, że kocioł roz­sy­pie się po dzie­się­ciu, a nie po trzech latach. Wtedy klien­towi można sprze­dać coś nowego.

Wszy­scy po tro­chu są winni

Koro­zja che­miczna kotła ist­nieje, działa, ale nikt nie wie czy i jak bar­dzo w danej chwili w danym kotle wystę­puje. Pro­du­cenci zabez­pie­czają tyły roz­wią­za­niem pro­stym i dla nich tanim. Ale tem­pe­ra­tura spa­lin czy wody to nie­je­dyne pro­blemy z nią zwią­zane. Dla­tego wła­śnie nawet w dwóch iden­tycz­nych domach z iden­tycz­nymi kotłami jeden może zejść ze służby po kilku latach, a drugi dożyć sędzi­wego wieku kil­ku­na­stu lat.

Pro­jek­tant kotła

Prócz tem­pe­ra­tur wody i spa­lin istotne są też pręd­ko­ści ich prze­pływu w kotle. Kształt kana­łów spa­li­no­wych, ich popro­wa­dze­nie i prze­krój o tym decy­dują, a to już kwe­stia pro­jek­tanta. Jeśli kocioł zosta­nie źle zapro­jek­to­wany na wstę­pie, to ryzyko, że będzie miał miej­sca podatne na koro­zję che­miczną wyraź­nie rośnie. Wystar­czy, że poja­wią się miej­sca, gdzie będzie odkła­dał się pył i jed­no­cze­śnie wytrąci się tam kwas siar­kowy. Wnik­nie on w pył i będzie robił swoje nawet w lecie.

Kopal­nia i skład opału

Zasiar­czony węgiel z dużą zawar­to­ścią wody to waru­nek konieczny dla two­rze­nia się kwasu siar­ko­wego w spalinach.

Palacz

Wiele zależy też od spo­sobu ste­ro­wa­nia kotłem. Dobrą oka­zją do wykra­pla­nia się róż­nych świń­stew ze spa­lin są momenty postoju kotła — gdy prze­pływ spa­lin w kotle ustaje lub jest mini­malny, czyli w momen­tach “pod­trzy­ma­nia”. Stąd wnio­sek, że pale­nie sys­te­mem dwu­sta­no­wym: grzej ostro i zaduś — nie jest naj­szczę­śliw­szym roz­wią­za­niem. Lepiej, gdy prze­pływ spa­lin i wody w kotle odbywa się z mniej­szą inten­syw­no­ścią ale stale.

Jak zapo­bie­gać koro­zji kotła

Czy utrzy­my­wa­nie mini­mal­nej tem­pe­ra­tury wody powrot­nej ma sens? Tak, ale daje efekt raczej psy­cho­lo­giczny, bo nie chroni cał­ko­wi­cie przed koro­zją. Można obni­żyć tem­pe­ra­turę powrotu poni­żej (wzię­tych zresztą z sufitu ~55 stopni), a mimo to nie podziu­ra­wić kotła, ale trzeba to robić świa­do­mie i bio­rąc pod uwagę ryzyko, że nawet fachow­szym okiem patrząc trudno w domo­wych warun­kach ustrzec się błę­dów przy­spie­sza­ją­cych koro­zję. A wszystko i tak może prze­kre­ślić zła kon­struk­cja kotła, w któ­rym znaj­dzie się miej­sce, gdzie kon­den­sa­cja jed­nak zaj­dzie, mimo pozor­nie nie­sprzy­ja­ją­cych jej warunków.

Pro­ste kroki ogra­ni­cza­jące ryzyko koro­zji che­micz­nej kotła:

  • suchy opał — im mniej wody, tym mniej­sze ryzyko
  • pale­nie bez “kisze­nia” opału
  • kon­tro­lo­wa­nie tem­pe­ra­tury spa­lin — wystar­czy wmon­to­wać w czo­puch tani ter­mo­metr do 300st.C (~20zł) i utrzy­my­wać tem­pe­ra­turę spa­lin powy­żej 150st.C

Nawet bez ochrony powrotu zapew­nie­nie tych trzech kwe­stii daje sporą szansę, że kocioł nie zgnije za szybko. Jak dużą? Tego nikt nie wie, bo komu by się to chciało i opła­cało to badać. Doda­nie ochrony powrotu nie jest zbyt dro­gie, a dzięki temu będziesz spał spo­koj­niej. Nie licz jed­nak, że kocioł dzięki temu pożyje 15 lat albo dłu­żej. 10 lat dla bla­szaka to już godny wiek.

Oczy­wi­ście wszyst­kie te pro­blemy z koro­zją nie doty­czą posia­da­czy kotłów żeliw­nych. Te są dużo odpor­niej­sze na koro­zję che­miczną i ich żywot­ność liczy się dzie­siąt­kami lat.

Warto jesz­cze wspo­mnieć o koro­zji “poza­se­zo­no­wej”. Można by jej zapo­biec, zamy­ka­jąc kocioł na pół roku w próżni, ale jako że to nie­moż­liwe, to ście­rają się ze sobą dwie szkoły postę­po­wa­nia: zamy­kać kocioł szczel­nie po sezo­nie albo zosta­wić otwarty.

Jaki jest pro­blem z piw­ni­cami latem? Nie­które są wil­gotne cały rok, a nie­które schną zimą, a ule­gają zawil­go­ce­niu latem. Jeśli kotłow­nia jest w głębi budynku, to będzie to chłodne pomiesz­cze­nie, a skoro tak, to cie­płe let­nie powie­trze będzie się w nim ochła­dzać i zosta­wiać wilgoć.

W takiej wil­got­nej latem kotłowni lepiej zamknąć kocioł szczel­nie. W prze­ciw­nym razie cie­płe powie­trze z zewnątrz będzie dosta­wać się do kotłowni, tam ochło­dzi się wewnątrz kotła wykra­pla­jąc wil­goć i uciek­nie komi­nem. Skut­kiem będą groź­nie wyglą­da­jące wycieki rdzawo-smolistych breji i plamy rdzy wyła­żące spod war­stwy sadzy. Nie niosą one poważ­nego zagro­że­nia dla kotła, ale lepiej byłoby ich uni­kać. Dla­tego w takich warun­kach lepiej kocioł szczel­nie zamknąć.