Faktorer som påverkar korrosionshärdigheten hos metalliska material i badvatten

Transkript

1 MATERIALVAL I BADANLÄGGNINGAR FÖR ATT UNDVIKA FRAMTIDA KORROSIONSPROBLEM Bror Sederholm, RISE KIMAB Mars 2019 RISE Research Institutes of Sweden Faktorer som påverkar korrosionshärdigheten hos metalliska material i badvatten Kloridhalt Syrehalt ph-värde Temperatur Flödeshastighet Övriga klorföreningar? 2 1

2 Konduktivitet (ms/m) Vad innehåller badvatten? Desinfektionsmedel Natriumhypoklorit (NaClO) Kalciumdihypoklorit (Ca(ClO) 2 Ozon (O 3 ) Natriumhypoklorit (NaClO) framställs genom att tillföra klorgas (Cl 2 ) i en varm natriumhydroxidlösning (NaOH) enligt formeln: Klorider Cl 2 + 2NaOH NaClO+H 2 O+NaCl Uppmätta kloridhalter i industriellt framställd NaClO har uppmätts till mg/l Uppmätta kloridhalter i bassängvatten varierar mellan 44 och 3500 mg/l) Kloraminer (mono-, di- och tri-) Uppmätta kloridhalter i badvatten i svenska badanläggningar under perioden y = 0,3106x + 34,496 R² = 0, Kloridhalt (mg/l) Halten klorider i undersökta badanläggningar varierar mellan 44 mg/l (Vällingby barnbassäng) upp till 3500 mg/l (Gubbängen, egen tillverkning av NaClO) 3 Risk för gropfrätning och spaltkorrosion för rostfria stål av stålkvaliteten EN och EN i badvatten 4 2

3 Faktorer som påverkar korrosionshärdigheten hos metalliska material i badanläggningens atmosfärsdelar Höga kloridhalter i badvatten (klorföreningar transporteras i luften som aerosoler eller gaser) Stänkvatten från badvatten (ackumulering av klorider) Lufttemperatur (2-4 grader högre än badvattnet). Svårigheter att uppnå, vilket ger kondens på metallytor. Relativ fuktighet (40-60 %) i verkligheten mellan 55 och 95 % (stora dygnsvariationer av relativ fuktighet) Utformning av konstruktionsdelar (svetsade ytor, spalter etc.) 5 Ventilation Lufttemperatur och relativ fuktighet i Gustavsbergsbadet under en 24 timmars cykel Uppmätta kloridkoncentrationer i simanläggningar U. Sender, 1996) 6 Not. Sanering av metallytor efter bränder görs om kloridhalten är högre µg/cm 2. Saneringskostnaden motiveras med att man undviker kostsamma korrosionsskador i efterhand. 3

4 Korrosionshastigheter efter ett års korrosionsprovning vid olika korrosivitetskategorier SS EN ISO 9223:2012 Atmosfärers korrosivitet Klassificering, bestämning och uppskattning SS EN ISO Observera att inga korrosivitetskategorier finns för rostfria stål Badanläggningar för korrosionsundersökningar Anläggningar Byggår Renovering Kloridhalt i badvatten Konduktivitet i badvatten ph-värde i badvatten (år) (mg/l) (ms/m) Beckomberga simoch idrottshall , ,6 Nälstabadet ,2 7,5 Vällingby sim- och idrottshall / ,2 7,7 Gustavsbergsbadet (äventyrsbad) ,2 8 4

5 Inventering av badanläggningar under 2016/17 Gustavsbergbadet, byggår Inventering av badanläggningar under 2016/17 Vällingbybadet, byggår

6 Inventering av badanläggningar under 2016/17 Beckombergabadet, byggår Inventering av badanläggningar under 2016/17 Nälstabadet, byggår

7 Provningsplatser i fyra olika badanläggningar Gustavbergsbadet Vällingbybadet Beckombergabadet Nälstabadet 13 Provmaterial metalliska material Kolstål (99,7% Fe, 0,2% Mn, 0,04% Al, 0,3% C) Aluminium (99,3 % Al, 0,4% Fe, 0,3% Si) Zink (99,7 % Zn, 0,1% Pb, 0,009% Fe) Kontinuerligt varmförzinkad tunnplåt med plastbeläggning PRE (Pitting Resistance Equivalent) = 1x%Cr+3,3% Mo+16x% N 14 Stålkvalitet (ytfinhet) EN (2B) (austenitisk) EN (2B) (austenitisk) EN (duplex) EN (duplex) EN (duplex) EN (duplex) Rostfria stålkvaliteter, kemisk sammansättning (mass-%) (2B) (2B) (2E) (2E) PRE C Cr Ni Mo N Mn Fe 18 0,02 18,3 8,5 0,5 0,06 1,6 Rest. 24 0,17 17,0 10,2 2,0 0,05 1,3 Rest. 25 0,02 2 4,8 0,3 0,1 0,1 Rest. 26 0,02 21,5 1,5 0,3 0,2 4,7 Rest. 34 0,02 24,1 3,6 1,6 0,27 2,9 Rest. 35 0,01 22,4 5,8 3,2 0,19 1,5 Rest. Ytfinhet 2B = Kallvalsad, värmebehandlad, betad och glättvalsad (slät) Ytfinhet 2E = Kallvalsad, värmebehandlad, blästrad och betad (grov/matt) 7

8 Polymera material RA 130E (polypropen) BE (polypropen) BE 50 (polypropen) PVC-MZ (polyvinylklorid) PE100RC (polyeten) PE100 (polyeten) Ingen nedbrytning av provade polymera material i badhusatmosfär har konstaterats efter ett års exponering 15 6 månaders exponering i Gustavsbergsbadet 16 8

9 Resultat från mätningar av korrosionshastighet efter ett års exponering i Gustavsbergsbadet Material (höjd) Kolstål (5 meter) Kolstål (3 meter) Zink (5 meter) Zink (3 meter) Aluminium (5 meter) Aluminium (3 meter) Korrosionshastighet (µm/år) 17,3 ±0,1 18,4 ±0,5 0,5±0,1 0,6±0,1 0,03±0,01 0,07±0,02 Korrosivitetsklass C2 C2 C2 17 Resultat från mätningar av korrosionshastighet hos rostfritt stål exponerade ett år i Gustavsbergsbadet Stålkvalitet Höjd över vattenyta Korrosionshastighet Maximalt gropfrätningsdjup (EN-nummer) , (meter) (µm/år) 3,9±0,2 4,7±0,7 3,8±1,0 5,2±0,6 2,6±0,3 2,6±0,4 1,5±0,3 2,1±0,3 0,04±0,004 0,06±0,005 0,02±0,001 0,03±0,001 (µm) 290±22 397±85 531± ± ±88 359±170 * Svårigheter att mäta maximalt frätgropsdjup pga hårt sittande korrosionsprodukter -* -*

10 Slutsatser- Gustavsbergsbadet Kraftig gropfrätning konstaterades på de rostfria stålkvaliteterna EN , EN , EN och EN i atmosfären. Ingen gropfrätning har konstaterats på de rostfria stålkvaliteterna EN och EN i atmosfären. Den kraftiga lokala gropfrätningen som konstaterats hos de rostfria stålkvaliteterna är troligtvis orsakad av höga kloridhalter i atmosfären. En låg korrosionshastighet har uppmätts hos kolstål, zink och aluminium, vilket innebär en korrosivitetsklass av C2 för kolstål, zink och aluminium. Inga frätgropar har konstaterats på kolstål, zink och aluminium efter ett års korrosionsprovning. 19 Badanläggning Älvsbyn ( ) Byggnadsår: 1969 Ca besökare per år Egen tillverkning av NaOCl Kloridhalt: 46 mg/l ( ) Konduktivitet: 2 ms/m Fri klorhalt 0,58 ppm Total klorhalt 0,75 ppm ph-värde 7,

11 KONTAKTUPPGIFTER Bror Sederholm RISE Research Institutes of Sweden DIVISION ENHET 11