Wdrożenie monitorowania korozji pozwala znacznie ograniczyć koszty przedsiębiorstwa. Wiąże się to z lepszym planowaniem przestojów technologicznych instalacji, na wymianę elementów, gdy zna się ich realną żywotność.

W zależności od agresywności korozyjnej wody chłodniczej czy też ciepłowniczej, korozja rurociągów postępuje w mniejszym lub większym stopniu. Fotografia na rysunku 1. przedstawia preizolowaną rurę ciepłowniczą Fi 80 mm po 10 latach eksploatacji, z widocznymi wżerami w części odsłoniętej z osadu produktów korozji. Natomiast fotografia na rysunku 2. przedstawia rurę z instalacji zawierającej glikol propylenowy po 4 latach cyrkulacji nie badanego glikolu. W instalacji doszło do skażenia mikrobiologicznego, przez co gwałtownie zaczęły zarastać średnice rur instalacji osadami związków żelaza pochodzenia korozyjnego.

Korozja stalowych instalacji chłodniczych, wypełnionych płynami glikolowymi, może stwarzać nie tylko zagrożenie dla integralności i funkcjonowania samej instalacji, ale w przypadku wycieku może także spowodować skażenie produktu lub środowiska, zwłaszcza jeśli wyciekające medium zawiera toksyczny glikol etylenowy. Aby w porę zapobiegać tego rodzaju awariom korozyjnym, niezbędne staje się wprowadzenie monitoringu korozyjnego. Z kolei aby dokonać nie tylko jakościowej ale też ilościowej oceny przebiegu procesów korozyjnych, konieczne jest zastosowanie monitorowania korozji w sposób bezpośredni. Prawidłowo prowadzony monitoring korozyjny umożliwia odpowiednio wczesne wprowadzenie środków zaradczych, pozwalających na przedłużenie czasu eksploatacji instalacji i urządzeń, a także kontrolę i ochronę środowiska oraz bezpieczeństwa ludzi. Pomiary szybkości korozji pozwalają przewidzieć powstanie perforacji i innych uszkodzeń korozyjnych. Monitorowanie pozwala także określić rozległość zagrożeń korozyjnych. Bardzo ważnym aspektem monitorowania korozyjnego jest także kontrola efektywności zastosowanych technologii ochrony przed korozją. Na podstawie wyników monitoringu użytkownik eksploatujący instalację ochrony katodowej (protektorowej), stosujący inhibitory korozji, bądź wykorzystujący systemy obróbki chemicznej wody, uzyskuje niezwykle istotne informacje o rzeczywistych szybkościach korozji w instalacjach wodnych. Znajomość tego parametru w rożnych miejscach pozwala ocenić zasięg zastosowanej metody ochrony przed korozją oraz warunki jej eksploatacji, rozumiane jako optymalne dawki dozowania inhibitorów lub modyfikatorów oraz parametry prądowo/ napięciowe w ochronie katodowej.

Rys. 1. Korozja i wżery w rurze ciepłowniczej

Monitorowaniem obejmuje się przede wszystkim miejsca krytyczne, które są najbardziej zagrożone korozją lub miejsca o zasadniczym znaczeniu dla sprawnego i bezpiecznego funkcjonowania instalacji. Elementem kluczowym w sprawnie działających systemach monitorowania jest więc rozmieszczenie sond pomiarowych w wybranych miejscach. Wyboru miejsc monitorowania dokonuje się na podstawie analizy konstrukcji i/lub analizy procesu technologicznego, uwzględniając takie elementy, jak: zawirowania przepływu wody, rodzaj i grubość wydzielanych osadów korozyjnych, lokalne zmiany odczynu pH, zmiany natlenienia, połączenia galwaniczne elementów konstrukcji lub obecność biofilmu bakteryjnego.

Rys. 2. Korozja rury z instalacji glikolowej

Współczesne techniki monitorowania korozji

(...)

Metoda grawimetryczna

(...)

Rezystometria (metoda rezystancyjna)

(...)

Wykorzystanie metody rezystancyjnej w pomiarach szybkości korozji w środowiskach wodnych i wodno-glikolowych

(...)

Pełny monitoring korozyjno-analityczny układów glikolowych jako metoda zapobiegania awariom korozyjnym i zabezpieczenia płynów glikolowych przed całkowitym zużyciem

Zarówno w instalacjach wodnych, jak i wodno-glikolowych wskazane jest połączenie monitoringu korozyjnego z badaniami analitycznymi wody lub medium wodno-glikolowego. Parametry fizyko-chemiczne medium mają ścisły związek z jego agresywnością korozyjną i choć nie możliwe jest ilościowe powiązanie szybkości korozji z wartościami tych parametrów, można na ich podstawie wnioskować o ogólnych tendencjach korozyjnych w układzie. Przy tym nie jest wymagane regularne wykonywanie pełnej analizy fizyko-chemicznej, a jedynie monitorowanie pewnych, szczególnie istotnych dla korozji parametrów. Natomiast pełna analiza zalecana jest w przypadku całkowitej wymiany zładu w instalacji. Wzrost mierzalnej szybkości korozji odnotowany metodami korozymetrycznymi również powinien stanowić asumpt do wykonania analizy fizyko-chemicznej, w celu ustalenia potencjalnych zmian w środowisku korozyjnym.

W przypadku instalacji, która napełniona jest roztworem glikolu propylowego lub etylenowego z inhibitorami korozji i antyskalantami, konieczny jest ciągły monitoring jakości mieszaniny wypełniającej instalację, tak pod względem korozyjnym jak i chemicznym. Glikole w roztworach wodnych, po pewnym czasie eksploatacji podlegają procesom utleniania do kwasów karboksylowych (mrówkowego lub octowego). Procesy te powodują zmianę własności płynu glikolowego – spadek odczynu pH, wytrącanie osadów, zwiększenie prędkości korozji metali oraz, co ważne, zmianę temperatury krzepnięcia płynu. Ponadto spadek stężenia glikolu w wyniku stopniowego rozkładu może prowadzić do zakażenia instalacji florą mikrobiologiczną, bowiem glikol w stężeniu poniżej 20% staje się łatwo przyswajalny i stanowi doskonałą pożywkę dla mikroorganizmów.

W tabelach 2. oraz 3. przedstawiono najistotniejsze parametry fizyko-chemiczne, które należy regularnie monitorować w obiegach wodnych oraz wodno-glikolowych.

Ponieważ zarówno monitoring korozyjny, jak i badania analityczne mogą nastręczać wielu trudności użytkownikowi instalacji, logicznym wydaje się powierzenie wszystkich czynności z nimi związanych wyspecjalizowanej firmie zewnętrznej. Właściwie opracowany program działań takiej firmy powinien zawierać:

1. Wdrożenie monitoringu korozyjnego, najlepiej metodą korozymetrii rezystancyjnej i/lub korozymetrii kuponowej.
2. Regularne badania analityczne wody lub roztworu glikolowego.
3. Przygotowanie okresowych raportów na temat stanu bezpieczeństwa korozyjnego instalacji i ewentualnych zagrożeniach lub też koniecznych działaniach korekcyjnych, w zakresie ochrony inhibitorowej, dozowania biocydów i antyskalantów itp.
4. Dobór i wdrożenie właściwych metod ochrony przed korozją i biokorozją – ochrona protektorowa, dozowanie inhibitorów, alkalizacja, dozowanie biocydów, czyszczenie i dezynfekcja chemiczna instalacji.

Pomiary korozyjne oraz analiza płynu chłodniczego, a przede wszystkim wykonany raport i zalecenia spowoduje pełną kontrolę właściciela nad instalacją glikolową, będzie można wcześniej zareagować poprzez wprowadzenie odpowiednich korekt pakietu stabilizatorów i długie lata eksploatować płyn bez jego wymiany. Odpowiednio wczesna reakcja może uratować i reaktywować zużyty już płyn glikolowy. Wprowadzenie pakietu stabilizatorów: jak przeciwutleniacze, inhibitory korozji, biocydy przywróci płynowi jego wartość użytkową i pozwoli na jego eksploatację przez następne lata pod warunkiem objęcia instalacji monitoringiem. W przeciwnym wypadku może on być utylizowany jako odpad a koszt utylizacji może przewyższyć koszt zakupu nowego płynu.

Podsumowanie 

Niezaprzeczalną zaletą ciągłego monitoringu jest możliwość dostrzeżenia i zapobiegnięcia niespodziewanej awarii spowodowanej korozją. Awarie takie mogą zagrozić nie tylko integralności samej instalacji, ale także środowisku, a nawet życiu ludzkiemu i narazić firmę na znaczne koszty.

Aspekt finansowy jest ważny także w przypadku racjonalnego dawkowania inhibitorów korozji, czy innych środków poprawiających jakość wody. Dodatek tego typu substancji powoduje natychmiastową reakcję, w postaci zmiany szybkości korozji, co ilościowo ukazuje skuteczność ich działania, umożliwiając dobór odpowiednich dawek. Nierzadko monitoring korozyjny może wykazać, że stosowany od lat, bardzo kosztowny inhibitor korozji, w danych warunkach działa szczątkowo lub w ogóle. Takie przypadki wykrywa dopiero wdrożenie monitorowania korozji.

Podczas eksploatacji instalacji jedyną dopuszczalną formą korozji powinna być korozja ogólna, którą można monitorować i przewidywać. Instalacja powinna być tak zaprojektowana i wykonana, aby zminimalizować ryzyko powstania korozji lokalnej. Jednakże jeśli korozja lokalna się pojawi, to właściwie prowadzony monitoring korozyjny w połączeniu z odpowiednimi badaniami analitycznymi mediów obiegowych, jest w stanie szybko ją wykryć i zdiagnozować, umożliwiając szybkie podjęcie środków zaradczych, ratujących instalację również przed tą najgroźniejszą i najbardziej niszczącą formą korozji.

mgr Arkadiusz NALIKOWSKI
Przedsiębiorstwo MARCOR w Gdańsku

mgr inż. Jan MARJANOWSKI
Przedsiębiorstwo MARCOR w Gdańsku