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.