logo

Home Technische Info Contact

20 jaar ingenieurservaring in industriële en huishoudelijke projecten. 

Corrosie (roestwater)

Corrosie in sanitaire leidingen van gegalvaniseerd staal

Problematiek:

Corrosie in de waterleiding is een probleem waar heel wat huizen te kampen hebben. Er komt roestwater uit de leidingen. Onder corrosie verstaat men de omzetting van metalen of legeringen naar oxides, hydroxides of zouten. Corrosie kan uiteindelijk leiden tot de vernieling van toestellen en installaties die met dit water in aanraking komen. Dit probleem kan snel en efficiŽnt opgelost worden via dosering van chemicaliŽn. 

Corrosie in sanitaire leidingen van gegalvaniseerd staal

In sanitaire installaties worden nog steeds metalen leidingen toegepast. Deze worden niet zelden aangetast door corrosie, tengevolge van foutieve beslissingen met betrekking tot de opvatting van de constructie, de materiaalkeuze en het gebruik of onderhoud van de installatie. In dit artikel zullen wij trachten een overzicht te bieden van de meest voorkomende corrosiegevallen in sanitaire installaties uit gegalvaniseerd staal.

1. Inleiding

Stalen leidingen kunnen enkel voor sanitaire toepassingen gebruikt worden indien deze voorzien zijn van een zinklaag. Onbeschermd staal dat in contact komt met zuurstofrijk water is immers heel snel onderhevig aan roest. Vermits zink de ideale partner is in de strijd tegen staalcorrosie, werd in de Belgische norm NBN EN 10240 in deze optiek dan ook een minimale galvanisatiedikte opgenomen.

Met het oog op de vorming van de complexe beschermende patinalaag uit zinkoxides en zinkhydroxides (pentazinkhydroxycarbonaat) op de interne buiswand, is de samenstelling van het verdeelde water van primordiaal belang.

Indien zich bij de ingebruikname van de sanitaire installatie ongunstige omstandigheden voordoen, zorgt het gevormde zinklaagje voor de kathodische bescherming van het staal. Deze opofferingsbescherming komt tot stand doordat het zink (onedel) gemakkelijker oxideerbaar is dan het staal (edel).

Aangezien dit mechanisme impliceert dat het zink gedeeltelijk opgelost wordt, is het essentieel om deze kathodische bescherming in de tijd te beperken. Zoniet zal het staal beginnen corroderen, waardoor het water rood zal kleuren.

In 2004 verscheen de Europese normenreeks EN 12502 inzake de bescherming van metalen tegen corrosie, die sinds januari 2005 de status van een Belgische norm heeft. Hierin worden de diverse corrosiefactoren (bv. de materiaaleigenschappen, de waterkwaliteit, het ontwerp, de ingebruikname, het onderhoud en de werking van de installatie), alsook de verschillende corrosievormen uit de doeken gedaan.

2. De meest voorkomende vormen van corrosie

2.1. Corrosie tengevolge van de watersamenstelling

De samenstelling van het verdeelde water moet in overeenstemming zijn met de Europese Drinkwaterrichtlijn 98/83/EEG (L330). Wanneer het verdeelde water in de binneninstallatie van het gebouw terechtkomt, ondergaat dit een aantal fysische veranderingen (druk, temperatuur, …) met mogelijke gevolgen voor de chemische samenstelling ervan. De waterkwaliteit kan tevens wijzigen als gevolg van de eventuele waterbehandelingen (bv. waterverzachting).

2.2. Corrosie die optreedt onder de afzettingslaag van vaste deeltjes

Afb. 1 Leiding uit verzinkt staal met corrosie onder afzetting.

Afb. 1 Leiding uit verzinkt staal met corrosie onder de afzettingslaag.

Het binnendringen van vaste deeltjes (zand, klei, leem, …) in het leidingwater kan een belangrijke invloed hebben op het ontstaan van een bepaald type corrosie. Zo kan de hoeveelheid vaste partikels die in de installatie penetreren toenemen door werken aan de hoofdleiding. Ook door de montage en de opslag van buizen in een stofrijke omgeving, of door het binnendringen van ijzervijlsel bij het versnijden ervan kunnen er vaste deeltjes in de installatie terechtkomen.

Deze vaste stoffen kunnen zich afzetten op de interne buiswand (en dan vooral op de horizontale stukken), met zogenaamde corrosie door differentiŽle beluchting of corrosie onder de afzettingslaag tot gevolg.

In dit geval vertoont de onderste buishelft plaatselijke corrosienodules, wat kan leiden tot de doorboring van de buiswand. Het gaat hier niet om een algemene wanddiktevermindering, maar veeleer om een snelle, gelokaliseerde perforatie (zie afbeelding 1).

2.3. Corrosie door de vorming van een galvanisch koppel

Element van Volta

Het primaire, elektrochemische corrosieverschijnsel is ontdekt door Alessandro Volta, een Italiaans natuurkundige. Weliswaar was zijn voornaamste doel niet het verklaren van corrosieverschijnselen, maar het doen van algemene natuurkundige onderzoekingen, waaruit tenslotte een elektrische stroombron ontstond, het element van Volta.

Dit is de voorloper van onze batterij. Wat hij wel waarnam was, dat het onedele metaal zink bij stroomlevering wordt aangetast en dat het meer edele metaal koper, onveranderd blijft. (Bij het oplossen van zink in het element van Volta komt de energie, die gebruikt is om het zink uit zijn erts vrij te maken, weer tevoorschijn, nu in de vorm van elektrische energie). Een elektrochemische corrosiecel ontstaat, wanneer twee verschillende metalen met elkaar in contact zijn en wanneer een elektrolyt aanwezig is. Het minst edele van de twee metalen gaat als primaire corrosiereactie elektrochemisch in oplossing, waarbij elektriciteit wordt geleverd in de vorm van elektronen.

Zeer onedele metalen hebben een grotere oplosdruk dan minder edele metalen. Het is mogelijk deze oplosdruk te meten als een elektrische potentiaal. Als men nu de metalen rangschikt in volgorde van toenemende oplosdruk, krijgt men de spanningsreeks. Geheel onderaan staan de edele metalen, die een negatieve oplosdruk hebben, dan staat op plaats nul waterstof en daarboven staan de onedele metalen.

Elektrochemische spanningsreeks van de elementen. Elk metaal heeft een normaalpotentiaal (spanning) ten opzichte van waterstof. Plaatsen we de metalen in volgorde van oplopende potentiaalgrootte dan ontstaat de elektrochemische spanningsreeks van de elementen. 

Na

Mg

Al

Zn

Cr

Fe

Sn

Pb

H

Cu

Ag

Au

-2,7V

-2,4V

-1,7V

-0,76V

-0,56V

-0,44V

-0,14V

-0,12V

0

+0,34V

+0,8V

+1,36V

onedele metalen

 

edele metalen

spanningsreeks van metalen

spanningsreeks van metalen

2.3.1. Opgeloste koperionen

Bij koperen en zinken installaties moeten de koperen leidingen altijd stroomafwaarts van de verzinkte leidingen worden geplaatst. De corrosie door de vorming van een 'galvanisch koppel' is enkel reŽel wanneer het water eerst het edeler metaal (koper) passeert en daarna langs het minder edel metaal (zink) vloeit. Als er stroomopwaarts delen in koper zijn, zal het leiding- of regenwater opgeloste koperionen mee wegspoelen. Deze zetten zich stroomafwaarts in de leiding neer op het zink. Koper is edeler dan zink en de zink onder het neergeslagen koper zal daardoor beginnen corroderen.

In het geval van een dak gaat het over een geleidelijke afzetting en geleidelijke aantasting. Hiervoor moet er zelfs geen constant contact zijn tussen de twee metalen van de dakgoot. Als je buurman (in geval van een rijwoning bijvoorbeeld) een koperen dakgoot heeft, waar het regenwater eerst over stroomt, dan moet de erna komende afvoergoot minstens even edel is als de voorliggende koperen dakgoot.  

Er kan ook corrosie ontstaan door de aanwezigheid van opgeloste koperionen in een installatie met verzinkte leidingen. Daarom dient men er bij de uitvoering van gemengde sanitaire installaties (uit verzinkt staal en koper) over te waken dat het koper altijd stroomafwaarts van de galvanisť wordt geplaatst. De kans op corrosie door de vorming van een ‘galvanisch koppel’ is immers enkel reŽel wanneer het water vanuit een leiding uit een edel materiaal (koper) in een leiding uit een minder edel materiaal (verzinkt staal) terechtkomt. Dit betekent dat het gebruik van koperen leidingstukken in een gesloten circuit met een retourleiding problematisch is. De plaatsing van een isolatiemof tussen het verzinkte staal en het koper zal voornoemde galvanische neerslagcorrosie niet verhelpen.

  Afb. 2 Aanbevolen plaatsing bij gebruik van koperen en gegalvaniseerde leidingen in eenzelfde sanitaire installatie.

Afb. 2 Aanbevolen plaatsing bij gebruik van koperen en gegalvaniseerde leidingen in eenzelfde sanitaire installatie.

2.3.2. Contactcorrosie

Als koper en zink rechtstreeks met elkaar verbonden worden in leiding- of regenwater dan zal er heel veel corrosie zijn.   Het voorzien van een elektrisch isolerend tussenstuk wordt enkel aangeraden om contactcorrosie te vermijden op de plaats waar beide metalen met elkaar in verbinding staan. In sanitaire installaties waarbij er koperen leidingen aanwezig zijn vůůr de verzinkte leidingen, zal deze isolatiemof daarentegen geen enkele invloed hebben op de galvanische corrosie van het staal door opgeloste ionen.

2.4. Zwerfstroomcorrosie

Ook stroombronnen (zoals slecht geÔsoleerde elektrische installaties of zwerfstromen, afkomstig van tram-, trein- of metrolijnen, …) kunnen aan de bron liggen van de corrosie van de nabijgelegen metalen elementen. Dit verschijnsel wordt aangeduid als ‘zwerfstroomcorrosie’. Het gaat hier om een minder frequent voorkomende externe corrosievorm, die aanleiding geeft tot plaatselijke putcorrosie.

2.5. Corrosie als gevolg van potentiaalverschillen

Afb. 3 Externe corrosie als gevolg van differentiŽle beluchting.

Afb. 3 Externe corrosie als gevolg van differentiŽle beluchting.

De externe wanden van een metalen element kunnen aangetast worden door plaatselijke corrosiecellen indien er potentiaalverschillen opgewekt worden door een verschil van de zuurstofconcentratie (differentiŽle beluchting).

Zo kan de beschermende kleefband die rondom ingebouwde buizen aangebracht wordt (bv. in muren of in een dekvloer) tijdens de droging een bescherming bieden tegen corrosie. Dit materiaal vertoont evenwel slechts een beperkte mechanische sterkte en is zeer kwetsbaar tijdens en na de plaatsing van de leidingen.

Indien er in een later stadium nog steeds vocht aanwezig is rondom de leiding, kan er op de plaatsen waar de kleefband beschadigd werd corrosie ontstaan door differentiŽle beluchting. Om deze reden moeten de leidingen, zelfs indien ze voorzien werden van een bescherming, steeds bewaard worden in een droge omgeving.

2.6. Corrosie tengevolge van metallurgische factoren

Bij de fabricage van metalen buizen worden verschillende behandelingstechnieken gebruikt die tot bepaalde onvolkomenheden leiden waardoor het corrosieproces kan bevorderd worden.

2.7. Corrosie door micro-organismen

Een minder gekende vorm van corrosie is deze, teweeggebracht door micro-organismen (ook aangeduid als MIC of microbiologically influenced corrosion).

Het water, bestemd voor het drinkwaternet, moet normaalgesproken vrij zijn van pathogene kiemen. Het aantal micro-organismen in de waterleiding kan echter toenemen door nagroei op een geschikt substraat of door infecties via lekken. Deze kiemen hechten zich vast op de wanden onder de vorm van een biofilm, waarin ze gemakkelijk kunnen overleven en aangroeien. Een dergelijke biofilm kan niet alleen verantwoordelijk zijn voor de verstopping van de leidingen en de warmtewisselaar, maar kan tevens leiden tot de corrosie ervan.

3. Preventieve en curatieve maatregelen

Corrosie kan in bepaalde gevallen worden voorkomen door reeds van bij het ontwerp rekening te houden met een aantal algemene aspecten (bv. de temperatuur, de materiaalkeuze, …). Deze preventieve maatregelen zullen in detail besproken worden in de lange versie van dit artikel. Toch is het zelfs met deze maatregelen niet altijd mogelijk het risico op corrosieschade volledig uit te sluiten.

Zo zal men soms genoodzaakt zijn om over te gaan tot een chemische behandeling met inhibitoren. De fosfaatinjectie voor sanitaire toepassingen, die gebaseerd is op de vorming van een beschermende film op het metaaloppervlak, is in deze context genoegzaam bekend.

Voor andere, kleinere onderdelen van de installatie (bv. moeilijk toegankelijke buisdelen), kan het mogelijk zijn om plaatselijk een organische coating (b.v. epoxy) in de buizen aan te brengen.

4. Besluit

HET IS NIET SIMPEL. Zie volgende woordconstructie door WTCB: Gelet op de complexiteit van de corrosieproblematiek in sanitaire leidingen van gegalvaniseerd staal en de talloze parameters die hierbij in rekening moeten gebracht worden, is het niet verwonderlijk dat elk afzonderlijk corrosiegeval een oordeelkundig onderzoek vereist, met het oog op het vergaren van de informatie die nodig is voor de opvatting, het goede gebruik en het onderhoud van de installatie.

 


logo Perfecte technologie, daar komt het op aan


© 2010 GoLanTec | Oudenaardseweg 123 | B 9790 Wortegem-Petegem | Tel. & Fax: 055 310 242 | golantec@gmail.com

Webdesigner

Versie laatst bewerkt op 03/06/2011

Terug naar hoofdpagina