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.