Что такое электрохимическая коррозия металла полотенцесушителя и как с ней бороться.

Что такое электрохимическая коррозия металла полотенцесушителя и как с ней бороться.

Что такое коррозия?

Если у Вас установлен водяной полотенцесушитель, то Вы можете столкнуться с таким неприятным явлением, как электрохимическая коррозия. Электрохимическая коррозия присутствует практически везде, где есть металлические изделия, и водяной полотенцесушитель из нержавеющей стали – не исключение.

В чем же заключается это явление? Коррозия – это разрушение металла в результате физико-химического взаимодействия с окружающей средой или с химически агрессивными средами, с которыми он контактирует в процессе эксплуатации.  (ГОСТ 5272-68: Коррозия металлов. Термины) Если металл, а нержавеющая сталь – это, без сомнения, металл, попадает в щелочную, кислую, насыщенную кислородом или водородом среду, он начинает окисляться и, с течением времени, полностью разрушается и превращается в ржавчину. Это химическая коррозия.

Но сейчас речь пойдет о другой разновидности коррозии металлов, которую вызывают так называемые «блуждающие токи». Именно от нее часто страдает покупатель водяного полотенцесушителя.

Эта разновидность коррозии - электрохимическая коррозия.

Более правильно говорить именно о коррозии нержавеющей стали чем о "ржавлении". Нержавеющая сталь противостоит коррозии (не ржавеет) благодаря наличию тонкой оксидной пленки на поверхности. 

Эта пленка, в основном — окись хрома, очень легко образуется в окислительной среде, например, в воздухе (кислород - замечательный окислитель), и защищает нижележащий металл от коррозии. 

Поверхность должна быть свободна от окалины, остатков шлака и т. д. Если пленка повреждена и условия не благоприятствуют ее образованию (например, нет доступа кислорода), поверхность металла остается незащищенной и может корродировать.

Следующие виды коррозии возникают чаще всего:

1. Коррозийная деформация сварного шва. Возникает при сваривании нержавеющих труб. После интенсивного нагрева при сварке изменяется состава поверхностного слоя металла, может разрушиться оксидная пленка.

Что делать: избегать сварки нержавеющих труб. Если сварка неизбежна - обрабатывать место сварки так, чтобы заново сформировать защитную пленку (пассивировать место сварки).

2. Щелевая коррозия. “Щель” в данном случае — это пространство под всевозможными отложениями (песка, ила и т.д.), под шайбами, прокладками и т.д. — иначе говоря, место, из которого попавшая туда влага не может найти выхода и где образовалась застойная зона.

Что делать: ограничить доступ влаги в “щели”, вовремя удалять образующиеся отложения и обеспечить хорошую вентиляцию проблемных мест.

3. Электрохимическая коррозия (гальваническая). Два металла с разными электрохимическими потенциалами (нержавеющая сталь и, например, алюминий, обычная сталь или медь) помещенные в электролит (в водопроводной воде растворено достаточно солей чтобы считать ее электролитом) и соединенные друг с другом дают электрический ток (то же самое происходит внутри гальванического элемента, внутри самой обычной батарейки). 

Сам ток - это не проблема. Проблема в том, что один из металлов, тот у которого электрохимический потенциал больше - разрушается. Степень разрушения тем больше чем больше разница электрохимических потенциалов металлов.

Если два металла всё-таки используются - избегать их электрического контакта друг с другом. Еще вариант - использовать металлы с близкими электрохимическими потенциалами, например, нержавеющая сталь и бронза.

4. Углеродистая коррозия (разновидность гальванической), когда контактируют обычная и нержавеющая сталь (у них разные электрохимические потенциалы). Нержавеющая сталь в результате контакта с "ржавеющими" сталями сама начинает ржаветь.

5. Коррозия от блуждающих токов. Начнем с того что при правильном монтаже всех элементов отопления и водопровода блуждающих токов быть не должно! 

Правильный монтаж - это заземление всех металлических элементов (батареи отопления, полотенцесушители, раковины, ванны, смесители). 

Пример: каждая металлическая ванна в советское время заземлялась на водопровод отдельным проводником, т.к. иначе у нее не было контакта с водопроводной трубой. 

И всё-таки - как эти блуждающие токи могут образовываться? Представьте себе полотенцесушитель из нержавеющей стали подключенный металлопластиковыми/пластиковыми трубами. 

При движении вода за счет трения о стенки (диэлектрик) электризуется, и статический заряд накапливается на металлических элементах, получается своего рода конденсатор (если бы трубы были металлическими, проводящими, заряд бы не накапливался). 

Что происходит дальше - этот конденсатор разряжается, идет небольшой ток, и один из металлов начинает разрушаться, так же, как и при электрохимической коррозии.

6. Коррозия от токов утечки в водопроводных трубах и трубах отопления (ток утечки это не блуждающий ток, это другое). По какой-то причине ток проходит через трубу из нержавеющей стали и сталь разрушается, как и при электрохимической коррозии. 

Опять же при правильном монтаже ток по трубам идти не должен! И всё-таки, ток может идти по трубам если кто-то подключил заземление электроприбора к стояку. 

Это опасно в первую очередь не из-за самой коррозии, а из за опасности для жизни - представьте что стояк рассоединили во время ремонта, и заземление отсутствует. Ток может идти по трубам из-за неисправностей системы заземления и уравнивания потенциалов.

Разберем случай электрохимической (гальванической) коррозии, коррозию от блуждающих токов и коррозию от токов утечки в водопроводных трубах и трубах отопления подробнее. 

Даже нержавеющая сталь, которая как следует из названия, не должна ржаветь, совершенно не защищена от электрохимической коррозии. Портится не только внешний вид самого полотенцесушителя, но и впоследствии разрушаются сами трубы, к которым он подключен, сварные швы и все соединения, создается реальная угроза возникновения аварийных ситуаций вплоть до затопления жилища.

Характерные проявления электрохимической коррозии

Полотенцесушители делают из различных металлов, однако, самыми распространенными и стойкими к появлению коррозии считаются изделия из нержавеющей стали, отчего срок их службы гораздо больше, чем из обычного черного металла. Тем не менее, даже нержавейка не может устоять под разрушающим действием электрохимической коррозии.

Все начинается с появления на поверхности трубы безобидных небольших пятнышек ржавчины, которые затем увеличиваются и превращаются в большие. На этом этапе пользователь, обычно, думает, что ему продали некачественный полотенцесушитель из бракованной нержавейки или даже ее имитации и активно предъявляет претензию к изготовителю.

Тем временем, интенсивность процесса нарастает.

Очаги коррозии расширяются, а самое главное – распространяются вглубь и по всей площади изделия.

Если попытаться удалить образовавшуюся на поверхности ржавчину механическим способом, то под ней можно будет увидеть маленькую черную точку. Процесс, видимый снаружи как маленькая черная точка, внутри трубы выглядит гораздо драматичнее, постепенно пожирая металл и создавая под давлением воды отверстие за отверстием. Страдает вся поверхность полотенцесушителя и фитинги, но начинается все с самых слабых мест, а именно со сварных швов. В результате появляются многочисленные свищи и протечки.

И, если такое происходит даже на полотенцесушителе из качественной, сертифицированной нержавеющей стали AISI 304 L, то однозначно все дело в присутствии в воде электричества или, как еще говорят, в «блуждающих токах».

Это и есть проявления электрохимической коррозии.

Необходимо отметить, что в современных сетях горячего водоснабжения на значительное усиление процесса влияют совершенно безобидные и даже полезные вещества, растворенные в воде.

Это и сильный окислитель кислород, и повсеместно применяемый для обеззараживания водопроводной воды хлор и другие растворенные в воде примеси (соли кальция, магния и др.), а также высокая температура (до 70 град.), которая ускоряет течение химических процессов в несколько раз.

На сварных швах видны первые признаки электрокоррозии

Здесь коррозия зашла слишком далеко и глубоко

Электрохимическая коррозия на фитингах

Причины возникновения

Откуда же появляются «блуждающие токи» в водопроводных трубах и полотенцесушителе и как с ними бороться?

Для этого сначала разберемся в причинах их появления, которых предостаточно.

1. Проблема в том, что в старом, да и не обязательно старом, жилом фонде может быть неправильно организована или даже отсутствует система заземления. А с повсеместным появлением в квартирах мощной бытовой техники (стиральные и посудомоечные машины, гидромассажные ванны, водонагреватели и др.) для безопасности такая система крайне необходима. Но решается необходимость заземления, чаще всего, банальным прикручиванием заземляющего провода на стояках горячего, холодного водоснабжения и отопления, ведь все трубы лежат в земле и, по идее, хорошо заземлены.

Возникающие токи утечки от неисправных электроприборов свободно присутствуют на металлических стояках и трубах. А также взаимодействуют с протекающей по ним водой, из-за чего возникают точечные электрические «пробои», которые затем становятся источниками возникновения коррозии.

Если заземление всего здания сделано согласно правилам, то никаких проблем не возникнет.

2. Есть недобросовестные пользователи, которые стояк используют в качестве нулевого провода и тем самым экономят на потреблении электричества или вообще при помощи разных хитрых устройств сматывают показания электросчетчика. Как результат, в таких условиях будет не только стремительное развитие коррозии, но и риск получения смертельного удара током при одновременном прикосновении человека к трубе и другому токопроводящему предмету, что в условиях ванной комнаты усугубляется еще и влажной средой.

3. Появление точечной коррозии провоцируется также разницей потенциалов, возникающих между различными материалами. Активно блуждающие токи возникают, когда в плотном контакте соседствуют два разных металла, например, обычная черная сталь и нержавейка.

При правильном проектировании, монтаже и эксплуатации инженерных коммуникаций разницы потенциалов не будет, так как все токопроводящие элементы в обязательном порядке заземляют и соединяют с главной заземляющей шиной (ГЗШ) во вводно-распределительном устройстве (ВРУ) или в главном распределительном шкафу (ГРШ) здания. Такая защита называется основной системой уравнивания потенциалов (ОСУП) здания. Помимо ее существует еще дополнительная система уравнивания потенциалов (ДСУП), о применении которой речь пойдет дальше.

В случае правильного проектирования здания, когда абсолютно все трубы системы ГВС изготовлены из одного материала, проблема электрохимической коррозии не возникает.

4. С появлением современных полимерных материалов, а именно металлопластиковых, полипропиленовых и полиэтиленовых труб, возник новый источник проблемы. Разрыв металлической связи между стояком и полотенцесушителем (установка отрезка пластиковой трубы) многократно усугубляет ситуацию. Возникает разница потенциалов, между которыми появляется электрический ток. Казалось бы, ток не проходит по пластику, он диэлектрик. Но в том то и дело что здесь отличным проводником является сама вода и растворенные в ней соли, находящаяся в трубах. То есть вода становится, по сути, раствором электролита, который отлично проводит электрический ток. И процесс коррозии становится неизбежным.

 

5. Страдают от «блуждающих токов» не только стояки в зданиях, но и трубы и другие инженерные коммуникации, проложенные в грунте. По ним «блуждающие токи» также могут проникнуть к нам в квартиру. В земле на коммуникации могут воздействовать проходящие рядом электропоезда, трамваи, расположенное рядом метро и даже стоящие неподалеку линии электропередач. Токи утечки присутствуют практически везде, где не осуществляется должный контроль со стороны эксплуатирующих организаций и не реализованы правильные системы заземления.

6. Если рядом с трубами водоснабжения и отопления проложена электропроводка с плохой изоляцией, то проблемы также будут гарантированы. Повреждение кабельных сетей и электроустановок, ослабление или пригорание электрических контактов способствуют распространению токов на ближайшие металлические конструкции, в том числе и на водопроводные трубы.

7. Существует еще одна угроза – это статическое электричество, которое имеет свойство накапливаться на металлических поверхностях при трении воды о стенки пластиковых труб.

В настоящее время проконтролировать соблюдение всех норм и правил монтажа и эксплуатации оборудования в многоквартирном жилом фонде просто невозможно. А привлечение на работы неквалифицированного персонала для сомнительной экономии приводит к аварийным ситуациям с печальными последствиями.

А самое неприятное из всех выше перечисленных ситуаций то, что вы можете быть к ним совершенно непричастны, а процесс чьей-либо недобросовестной деятельности будет неотвратимо разрушать все инженерное оборудование дома, в том числе и ваш полотенцесушитель.

Способы предотвращения электрохимической коррозии

1. Установка полотенцесушителя и его подключение к системе водоснабжения или отопления должны производить только квалифицированные специалисты, имеющие соответствующий допуск к работам!!!

2. Полотенцесушитель необходимо обязательно заземлять!!! Это особенно касается тех, кто устанавливает в систему врезки из полимерных труб между стояком и полотенцесушителем, либо использует полимерные водопроводные трубы вместо металлических.

Есть несколько вариантов организации заземления полотенцесушителя.

1.    Если стояк и отводы от него полностью из металлических труб, достаточно соединить надежным контактом (при помощи хомута или приварки лепестка с болтовым соединением) сам стояк горячего водоснабжения медным проводом сечением не менее 4 мм2. Далее от стояка ГВС нужно присоединиться этим проводом к РЕ-шине (заземление, провод обозначается желто-зеленым цветом) ближайшего этажного электрощита. Также в целях безопасности следует заземлять и все другие токопроводящие объекты (например, стальные и чугунные ванны).

2.    Если стояк и отводы полностью из полимерных труб. В случае, если стояк собран из неметаллических труб, требуется установка металлической вставки (например, бочонок или ниппель соответствующего трубного диаметра) между шаровым краном и непосредственным присоединением полотенцесушителя. На вставку установить зажим заземления и медным проводом сечением 4 мм2 соединиться с заземляющей РЕ-шиной ближайшего электрощита.

 

3.    Если стояк комбинированный, то нужно руководствоваться следующей схемой.

Здесь также потребуется установка металлической вставки (например, бочонок или ниппель соответствующего трубного диаметра) между шаровым краном и непосредственным присоединением полотенцесушителя. На вставку установить зажим заземления и соединиться медным проводом сечением 4 мм2 со стояком водоснабжения. Далее таким же проводом соединить между собой разорванные части металлического стояка. Затем от стояка проложить провод к РЕ-шине ближайшего электрощита.

4. Другой и самый грамотный вариант решения проблемы – организация дополнительной системы уравнивания потенциалов (ДСУП) в ванной комнате. Именно она поможет избежать не только электрокоррозии, но и обезопасить человека от поражения электрическим током, который может внезапно появиться на трубах вследствие грубейших ошибок электриков или умышленного воровства электричества.

В Правилах Устройства Электроустановок (ПУЭ, 7-издание, 2002 г.) в пункте 7.1.88 сказано: «К дополнительной системе уравнивания потенциалов должны быть подключены все доступные прикосновению открытые проводящие части стационарных электроустановок, сторонние проводящие части и нулевые защитные проводники всего электрооборудования (в том числе штепсельных розеток). Для ванных и душевых помещений дополнительная система уравнивания потенциалов является обязательной и должна предусматривать, в том числе, подключение сторонних проводящих частей, выходящих за пределы помещений».

Для этого в доступном для обслуживания месте устанавливается коробка уравнивания потенциалов (КУП), представляющая собой пластиковый корпус, в котором расположена заземляющая шина. К ней присоединяются медные провода сечением 4 мм2 от всех токопроводящих элементов водопроводной, отопительной, газовой и вентиляционной систем, от всех электроприборов, а также от розеток и осветительных приборов, находящихся в ванной комнате.

Соединение проводов с перечисленными компонентами осуществляется с помощью хомутов или болтовых соединений. Чтобы ДСУП срабатывала во всех возникающих опасных ситуациях, требуется обеспечить во всех соединениях надёжный контакт.

После этого саму заземляющую шину соединяют медным проводом сечением не менее 6 мм2 с РЕ-шиной квартирного электрического щита, а он уже подключается непосредственно к главной заземляющей шине (ГЗШ) во вводном распределительном устройстве (ВРУ) здания. Очень важно, проложить этот провод так, чтобы на своем пути он не пересекался ни с какими другими кабелями.

Если разводка выполнена полимерными трубами (металлоластиковыми, полипропиленовыми, полиэтиленовыми), то в КУП также подсоединяются заземляющие провода от водопроводных кранов и смесителей.

Схема организации дополнительной системы уравнивания потенциалов (ДСУП) в ванной комнате

4. Есть выход из ситуации попроще - приобретение полотенцесушителя с полимерной защитой от «блуждающих токов», которые успешно уже несколько лет производит компания «АРГО». В основе технологии используется полимер, который наносится на внутреннюю поверхность трубы и полностью устраняет контакт воды с металлом. При этом он абсолютно не токсичен, устойчив к высоким температурам и низкому качеству теплоносителя. Цена на такие изделия не значительно выше, но служат они в суровых российских условиях эксплуатации гораздо дольше и имеют расширенную гарантию 20 лет.

5. И последнее, самое простое. Проблему электрохимической коррозии и «блуждающих токов» можно решить путем замены водяного полотенцесушителя на электрический.

Компания «АРГО» предлагает большой ассортимент надежных и экономичных кабельных электрических полотенцесушителей, причем практически все модели водяных полотенцесушителей изготавливаются в электрическом исполнении.

Такие приборы работают автономно и никак не привязаны к системам горячего водоснабжения и отопления, а это значит, что вы не будете зависеть от отключений горячей воды и ваш прибор будет всегда готов к выполнению возложенных на него функций, не создавая никаких аварийных рисков для вас и ваших соседей.

Однако, они хоть и мало (максимально около 100 Вт/час, а в среднем 40-60), но потребляют электроэнергию в отличие от водяных, за которые пока плату не взимают.

Все электрические полотенцесушители имеют небольшую мощность, поэтому включать их можно в обычную электрическую розетку. Но, так как в ванной комнате постоянно присутствует вода и бывает высокая влажность, подключение прибора должно производиться только через устройство защитного отключения (УЗО) и автоматический выключатель (автомат). Заземление здесь также обязательно!!!

Заключение

Подведем итоги. Мы рассмотрели все случаи возникновения электрохимической коррозии и способы ее предотвращения. Возможно, что описанные случаи обойдут вас стороной. Но, если все-таки вы с ними столкнулись, надо запомнить главное.

Для того, чтобы принять правильное решение об устранении такой серьезной проблемы, как электрохимическая коррозия, необходимо, в первую очередь, обратиться к сертифицированному специалисту или инженеру вашей управляющей компании. Именно он подскажет, что необходимо предпринять и посоветует, какой водяной полотенцесушитель подойдет для использования именно в вашей квартире, а после его установки проведет необходимую проверку избыточным давлением на герметичность, оформив установленный законодательством акт ввода в эксплуатацию и официально подтвердив его исправность и готовность к эксплуатации.

А установку необходимо доверить исключительно квалифицированному и сертифицированному специалисту, ведь от этого будет зависеть не только надежная и исправная работа прибора, но и ваша безопасность и комфорт в течение длительного времени.