Koroze

Když hovoříme o korozi, máme na mysli především znehodnocení materiálu. Toto znehodnocení je způsobeno chemickým nebo fyzikálně-chemickým působením okolního prostředí. A nejde jen o korozi kovů, které si pod tímto pojmem nejčastěji představujeme, ale jde také o korozi, to jest podléhání vlivu okolního prostředí,
v případě přírodních materiálů – hornin, stavebních materiálů, plastů, jako jsou izolace, textilií a jiných.
Nejvýznamnější korozí však přesto zůstává koroze kovů. Kovy, jako materiály nejčastěji využívané pro svou pevnost a pružnost v nejrůznějších odvětvích lidské činnosti, jsou vystavovány při svém použití mnohdy velmi agresivnímu působení nejrůznějších kyselin, zásad, solí, organických chemikálií, plynů, vodních par či dokonce tavenin. Všechny tyto vlivy působí na kovy velmi nepříznivě. Násobeno je to mnohdy mechanickým namáháním, jako je tření nebo vibrace. Vzájemná kombinace působí pak na kovové materiály natolik usilovně, že ztráty vyvolané korozí působí obrovské hospodářské ztráty a protikorozní ochrana vyžaduje nemalé částky ze státních prostředků.
Soustřeďme se nyní na malou část korozního působení, které je skryto lidským očím, přesto však způsobuje nemalé problémy lidem, pracujícím v energetice. Jedná se o působení koroze v tepelných výměnících, a to od těch největších, umístěných v elektrárenských blocích, až po ty nejmenší v ústředním topení rodinných domků. Podívejme se nyní podrobněji do nitra probíhajících dějů.

Při spalování paliva v kotlích vznikají plyny. Složení plynných spalin záleží na složení paliva a na množství vzduchu použitého při spalování. Hlavní složky spalných plynů jsou vodní pára, kysličník uhličitý, dusík, přebytečný kyslík a při nedokonalém spalování kysličník uhelnatý. Podle použitého druhu uhlí obsahují spaliny z tepelných elektráren různá množství oxidu siřičitého a sírového, v menší míře fluor a chlór.
Vodní pára představuje podstatně agresivnější prostředí, než vzduch nebo kysličník uhličitý, navíc jsou strhávány i pevné částečky (popel, saze, apod.).
Korozní účinek vlastní plynné fáze zplodin hoření závisí na tom, v jakém množství obsahuje palivo síru, která v oxidačních spalinách oxiduje vždy na oxid siřičitý a v malé míře na oxid sírový. Samozřejmě se snažíme síry zbavit tzv. odsiřováním.
V tepelných elektrárnách nebo i v domácnosti používáme k topení či výrobě páry uhlí pro jeho bezkonkurenčně nejnižší cenu. Spalované uhlí však obsahuje podstatné množství síry a dalších nečistot. Síra reaguje s kyslíkem ve vzduchu nebo s oxidačními činidly za vzniku oxidu siřičitého (SO2) a částečně oxidu sírového (SO3). V případě uhlí se 1 - 3 % SO2 zoxidují na SO3. V chemickém průmyslu je výroba SO3 podmíněna katalyzátorem, kterým je oxid vanadičný nebo platina, ale vodní pára může také posloužit stejnému účelu; při vyšší vlhkosti se vyskytuje ve spalinách více SO3. Při ochlazování plynu, obsahujícího SO3 a H2O, vznikají páry H2SO4 jež dalším ochlazováním kondenzují.
Složením plynu je též určen tzv. rosný bod, tzn. teplota i koncentrace kondenzující kyseliny. Spaliny obsahují velmi jemné submikronové částice až jednotlivé molekuly SO3, které jsou pevně svázané s přítomnou vodní párou. Kyselina zůstane v plynném stavu až do poklesu teploty pod rosný bod; potom kyselina sírová kondenzuje, zvláště na chladnějších plochách. Nebezpečí spojené s účinkem rosného bodu obvykle začíná, jestliže palivo, ať už kapalné nebo plynné, obsahuje více než 1 % hmot. síry.
Chloridy a fluoridy, rovněž obsažené v kyselých kondenzátech, mohou také způsobit silnou korozi různých kovů a slitin. Fluoridy reagují s křemičitými materiály a mohou napadnout některá plnidla a vyztužení použitá ve vyložení. Nejobvyklejší technologie odsíření spalin je založena na zkrápění plynu obsahujícího SO2 vápennou nebo vápencovou suspenzí.
Při předcházení korozi v jednotkách odsíření spalin se používají korozivzdorné kovové materiály, tzv. “tapetování” - vyložení tenkými korozivzdornými materiály, využívají se organické nebo minerální povlaky: pryže, polymery, beton, cihly, keramika, zdvojené lamináty (termoset/termoset, termoset/termoplast) a také vláknité vyztužené plasty nebo skelné lamináty.
S podobnými problémy, s jakými se setkáváme ve velkém v tepelných elektrárnách, se setkáváme i v domácnostech nebo v menších kotelnách. Zde se podle typu paliva potkáváme s účinkem kyselin, vzniklých při spalování podle obsahu síry, daleko intenzivněji. Pokud se nedaří udržovat teplotu kotle právě nad zmíněným rosným bodem, pak vnitřní povrch podlehne velmi rychle tzv. bodové korozi a kotel začne ztrácet vodu do postoru ohniště. Ve většině případů je taková koroze pro kotel či výměník smrtelná a nezbývá, než kotel za velkého peněžního nároku vyměnit. Současně s tím působí na materiál kotle tepelné namáhání, které vzniká při náběhu (roztahování kovu) nebo chladnutí (smršťování) kotle. Nejlepším stavem pro tyto kotle je tedy trvalý chod, kdy je teplota ohniště dostatečně vysoká na to, aby udržela teplotu kotle nad rosným bodem a tím nedovolila zvýšit koncentraci korozivních sloučenin na povrch výměníku. S tím je bráněno i tepelně-mechanickému namáhání. Regulace odevzdávání tepla je pak dosaženo tří- nebo čtyřcestnými ventily, vracejícími část tepla zpět do kotle.
V celém procesu nachází významné místo výpočetní a regulační technika s významným podílem na šetrnosti k životnímu prostředí a úspoře energie.