Korrosion på metaller i svenska jordar

VA - F O R S K R A P P O R T N r 34 2003 Korrosion på metaller i svenska jordar sammanställning av resultat från fältexponeringar och praktiska erfarenheter Tor-Gunnar Vinka VA-Forsk

VA-Forsk VA-Forsk är kommunernas eget FoU-program om kommunal VA-teknik. Programmet finansieras i sin helhet av kommunerna, vilket är unikt på så sätt att statliga medel tidigare alltid använts för denna typ av verksamhet. FoU-avgiften är för närvarande 1,05 kronor per kommuninnevånare och år. Avgiften är frivillig. Nästan alla kommuner är med i programmet, vilket innebär att budgeten årligen omfattar drygt åtta miljoner kronor. VA-Forsk initierades gemensamt av Kommunförbundet och Svenskt Vatten. Verksamheten påbörjades år 1990. Programmet lägger tonvikten på tillämpad forskning och utveckling inom det kommunala VA-området. Projekt bedrivs inom hela det VA-tekniska fältet under huvudrubrikerna: Dricksvatten Ledningsnät Avloppsvattenrening Ekonomi och organisation Utbildning och information VA-Forsk styrs av en kommitté, som utses av styrelsen för Svenskt Vatten AB. För närvarande har kommittén följande sammansättning: Ola Burström, ordförande Roger Bergström Bengt Göran Hellström Staffan Holmberg Pär Jönsson Peeter Maripuu Stefan Marklund Peter Stahre Jan Söderström Asle Aasen, adjungerad Thomas Hellström, sekreterare Skellefteå Svenskt Vatten AB Stockholm Vatten AB Haninge Östersund Vaxholm Luleå VA-verket Malmö Sv kommunförbundet NORVAR, Norge Svenskt Vatten AB Författaren är ensam ansvarig för rapportens innehåll, varför detta ej kan åberopas såsom representerande Svenskt Vattens ståndpunkt. VA-Forsk Svenskt Vatten AB Box 47607 117 94 Stockholm Tfn 08-506 002 00 Fax 08-506 002 10 E-post svensktvatten@svensktvatten.se www.svensktvatten.se Svenskt Vatten AB är servicebolag till föreningen Svenskt Vatten.

VA-Forsk Bibliografiska uppgifter för nr 2003-34 Rapportens titel: Title of the report: Korrosion på metaller i svenska jordar sammanställning av resultat från fältexponeringar och praktiska erfarenheter Corrosion of metals in Swedish soils practical experiences and results from field exposures Rapportens beteckning Nr i VA-Forsk-serien: 2003-34 ISSN-nummer: 1102-5638 ISBN-nummer: 91-89182-98-7 Författare: Tor-Gunnar Vinka, Korrosionsinstitutet, Stockholm VA-Forsk projekt nr: 97-113 Projektets namn: Projektets finansiering: Korrosion på metaller i jord sammanställning och kritisk granskning av resultat från fältexponeringar i svenska jordar VA-Forsk och NUTEK Rapportens omfattning Sidantal: 132 Format: A4 Sökord: Keywords: Sammandrag: Abstract: Målgrupper: Omslagsbild: Rapporten beställs från: Korrosion, korrosionshastighet, jord, vattenledningar, segjärn, kolstål, förzinkat stål, koppar Corrosion, corrosion rate, soil, water pipes, ductile cast iron, carbon steel, zinc-coated steel, copper Rapporten består av två delar: Utvändig korrosion på vattenledningar i jord och Korrosion på metaller i svenska jordar. I den första delen diskuteras korrosionsegenskaperna för materialen segjärn, gråjärn, förzinkat stål, kolstål och rostfritt stål. I den andra delen redovisas resultat från långtidsexponering i fält av kolstål, förzinkat stål och koppar i olika svenska jordar. The report consists of two parts: External corrosion of water pipes in soils, and Corrosion of metals in Swedish soils. The corrosion properties of the materials: ductile cast iron, grey cast iron, zinc-coated steel, carbon steel and stainless steel are discussed in the first part. In the second part results from long-term field exposures of carbon steel, zinc-coated steel and copper in different Swedish soils are presented. Förvaltare av vattenledningsnät, VA-tekniker, VA-konsulter Tätning av vattenläcka på en huvudvattenledning av kolstål med utvändig skyddsbeläggning av asfalt. Foto Göran Camitz, Korrosionsinstitutet Finns att hämta hem som PDF-fil från Svenskt Vattens hemsida www.svensktvatten.se Utgivningsår: 2003 Utgivare: Svenskt Vatten AB Svenskt Vatten AB II

Sammanfattning Rapporten består av två delar: Utvändig korrosion på vattenledningar i jord och Korrosion på metaller i svenska jordar. I den första delen diskuteras korrosionsegenskaperna för rörledningsmaterialen segjärn, gråjärn (grått gjutjärn), förzinkat stål, kolstål och rostfritt stål. Framställningen har fokuserats på korrosionen på segjärnsrör. Vidare behandlas skadestatistik för segjärnsrör i Göteborg. I den andra delen redovisas resultat från långtidsexponering i fält av rörmaterialen kolstål, förzinkat stål och koppar i olika svenska jordar. 1990 inleddes en fältexponering av termoplastbelagda segjärnsrör med avsiktliga skador i beläggningen i gyttjig lera i Göteborg. Termoplastbeläggningen med medelskikttjockleken cirka 600 µm bestod av Levasint. Vid fältexponeringen i gyttjig lera klarade sig det Levasintbelagda röret mycket bra. Rosten hade inte spritt sig från de avsiktliga skadorna och ingen underrostning hade uppstått. Korrosionen på segjärnet i de avsiktliga skadorna var också liten. Efter nästan 11 års exponering i gyttjig lera uppfyllde Levasintbeläggningen på segjärnsrören alla gränsvärden vid provning av rostskyddssystem enligt Boverkets handbok om Stålkonstruktioner, BSK 99. Det är bara att beklaga, att Levasintbelagda segjärnsrör inte längre säljs. För segjärns- och kolstålsrör är det viktigt att använda högklassiga skyddsbeläggningar på rören för att erhålla gott korrosionsskydd under lång tid. För segjärnsrör rekommenderas rör med zink-polyuretanbeläggning eller rör med cementbruksbeläggning. För kolstålsrör rekommenderas treskikts extruderad polyetenbeläggning. Rostfritt stål i vattenledningar är mycket attraktivt med tanke på att man genom användning av detta material kan slippa dels problem med besvärande påverkan på vattenkvaliteten (smuts, avlagringar, järnhaltigt vatten), dels problem med invändig krustation och igentäppning. Faktorerna, som i första hand påverkar korrosionen på rostfria stål i jord, är stålets sammansättning samt jordens kloridhalt och luftning. I jord bör man använda molybdenlegerat rostfritt stål. För att minimera korrosionsangreppen bör jordens kloridhalt vara låg. Luftningens inverkan på korrosionen är komplicerad. Det råder emellertid osäkerhet beträffande risk för att jorden skall ge upphov till korrosionsproblem (punktfrätning) på de rostfria rörens utsida. Innan man börjar använda rostfritt stål som rörmaterial i jord mera frekvent måste korrosionshärdigheten undersökas mera noggrant genom systematiska fältexponeringar. Skador på jordförlagda vattenledningar av segjärn i Göteborg under 1977 1987 har kartlagts av Teresia Reuterswärd Wengström vid Institutionen för vattenförsörjningsoch avloppsteknik, Chalmers tekniska högskola. Totalt 103 skadefall med vattenläckor har kartlagts med hjälp av driftstörningsrapporter från Göteborgs vatten- och avloppsverk. I kartläggningsarbetet har skadorna indelats i fem skadegrupper efter skadeorsak: korrosion, brott, skarv- och materialfel, åverkan och ovarsamhet samt okänd anledning. Korrosionsskadorna, det vill säga genomfrätningar från utsidan, dominerade kraftigt som skadeorsak. 52 % av skadefallen har orsakats av utvändig korrosion. Totalt fanns, förutom de 54 skadefallen som klassats som korrosion, ytterligare 17 skadefall med korrosionsangrepp. Det betyder att 71 av 103 skadefall, 69 %, har utsatts för korrosionsangrepp. III

1986 slutade Göteborgs vatten- och avloppsverk att använda de traditionella segjärnsrören med enbart tunn yttre asfaltbeläggning och man övergick till att lägga segjärnsrör med termoplastbeläggning (Levasintbeläggning) på de sträckor där man önskade ett metalliskt rör. Under perioden 1986 2000 lades totalt 102,2 km termoplastbelagda segjärnsrör. Under tiden från 1986 till och med mars 2003 har det aldrig uppstått några genomfrätningar eller andra skadefall på termoplastbelagda segjärnsrör. Det är ett mycket gott betyg åt både skyddsbeläggningen på rören och rörkopplingarna (VRS-koppling). Numera, sedan 2001, lägger Göteborgs vatten- och avloppsverk segjärnsrör med utvändig cementbruksisolering. Med hjälp av skadestatistik för asfaltbelagda segjärnsrör i Göteborg är det möjligt att uppskatta hur många skadefall som skulle ha inträffat om Göteborgs vatten- och avloppsverk fortsatt att använda segjärnsrör med enbart tunn asfaltbeläggning 1986 2000, istället för att lägga termoplastbelagda segjärnsrör. Vid utgången av 2001 skulle det ha förekommit 20 rörskador på asfaltbelagda segjärnsrör. Rörskadorna stiger sedan kraftigt på asfaltbelagda segjärnsrör: 26 vid utgången av 2002, 31 vid utgången av 2003 och 45 vid utgången av 2005. Göteborgs vatten- och avloppsverk har vid slutet av 2002 alltså sluppit 26 rörskador, med uppgrävning och reparation av rören som följd, genom att lägga termoplastbelagda segjärnsrör istället för segjärnsrör med enbart asfaltbeläggning. Den största vinsten med att lägga termoplastbelagda segjärnsrör är dock att vänta framgent. 1983 påbörjade Korrosionsinstitutet en långtidsundersökning vid sju provningsplatser med syfte att kartlägga korrosionen på olika metaller nedgrävda i typiska svenska jordarter och att undersöka inverkan av olika jordparametrar på korrosionen. I undersökningen exponerades provplåtar av olika metaller: kolstål, varmförzinkat kolstål, Aluzinkbelagt stål (aluminium-zink legering), bly, koppar, aluminium (två legeringstyper) och zink. Provplåtarna exponeras på två provnivåer: en övre och en nedre provnivå på cirka 0,7 m respektive cirka 1,7 m djup under markytan. På varje provnivå exponeras provplåtar dels i originaljord, dels i sandfyllning. Fältexponeringar i sandig morän av metallerna kolstål, zink, koppar och bly påbörjades hösten 1987 vid provningsplatser i Skåne (Munkarp) och Dalarna (Stråsan). I Munkarp exponerades provplåtar i likartade jordar med olika trädslag björk, bok och gran. Dessa trädslag ger upphov till viss skillnad i försurningshänseende. Vid varje provningsplats exponerades provplåtar instuckna stående i en ostörd jordprofil. Plåtarna exponerades 0,4 m under markytan. Provplåtarna exponerades i den vattenomättade zonen ovan grundvattennivån. Fältförsök har också utförts i fyllningsjord i direkt anknytning till Chalmers tekniska högskolas södra ände. Området är gräsbevuxet och ligger i anslutning till Sven Hultins gata. Försöksområdet iordningställdes i september 1992. Undersökningarna i fyllningsjord i Göteborg utfördes i samarbete med Geologiska institutionen, Chalmers tekniska högskola. I undersökningen exponerades provplåtarna av kallvalsat kolstål, varmvalsat kolstål och zink på tre provnivåer: 0,5, 1,1 och 1,5 m under markytan. I rapporten Korrosion på metaller i svenska jordar redovisas och bearbetas resultat från upp till sju års exponering av kolstål, förzinkat stål och koppar i olika jordarter, från upp till fem års exponering av kolstål, zink och koppar i sandig morän och från upp till tre års exponering av kolstål och zink i fyllningsjord. IV

För kolstål var både den jämna och lokala korrosionshastigheten högre på den övre provnivån ovan grundvattennivån än på den nedre provnivån i vattenmättad jord under grundvattennivån. Den jämna korrosionshastigheten ökade i följande jordartsordning: sand sandig morän < fyllningsjord < torv lera < gyttjig lera För den lokala korrosionshastigheten ser korrosivitetssambandet annorlunda ut och korrosionshastigheten ökade i följande jordartsordning: torv sand < lera sandig morän < gyttjig lera < fyllningsjord Inverkan av sandfyllning på korrosionen är oklar. Det förefaller dock som att de positiva effekterna av sandfyllningen överväger med åtminstone lägre lokal korrosionshastighet i sandfyllning än i originaljorden. Förzinkade stålrör har i allmänhet klarat sig rätt så dåligt både som distributions- och servisledning. Enbart förzinkning inte är tillräckligt som korrosionsskydd i jord i de allra flesta fallen. Vid fältexponeringar av varmförzinkat stål och zink har det framkommit att korrosionshärdigheten i olika jordarter kan klassas enligt nedanstående ordning med ökande korrosionshastighet: sand sandig morän < lera < gyttjig lera < torv Den jämna korrosionshastigheten för zinkskiktet var högre på den övre provnivån ovan grundvattennivån än på den nedre provnivån i vattenmättad jord under grundvattennivån. Sandfyllning omkring förzinkat stål har en gynnsam effekt på korrosionshärdigheten i alla jordarter. Vid användning av förzinkning som korrosionsskydd är det viktigt att komma ihåg att skyddsförmågan är beroende av skikttjockleken. Ju tjockare zinkskikt desto längre består zinkskiktet och skyddsverkan. I jord bör konstruktioner vara varmförzinkade. Elförzinkning ger tunna zinkskikt och därför inte tillräckligt bra skydd i jord. Koppar har mycket god korrosionshärdighet i jord och den jämna korrosionshastigheten är försumbar ur praktisk synpunkt. Den lokala korrosionshastigheten uppdelad efter jordart ökade i följande ordning: torv < lera < sand sandig morän gyttjig lera För koppar var både den jämna och lokala korrosionshastigheten högre på den övre provnivån ovan grundvattennivån än på den nedre provnivån i vattenmättad jord under grundvattennivån. Sandfyllning verkar inte ha någon större effekt på korrosionshastigheten. V

Summary The report consists of two parts: External corrosion of water pipes in soils, and Corrosion of metals in Swedish soils. The corrosion properties of the pipe materials: ductile cast iron, grey cast iron, zinc-coated steel, carbon steel and stainless steel are discussed in the first part. The account focuses on corrosion of ductile cast iron pipes. In addition the damage statistics for ductile cast iron pipes in Göteborg, Sweden are considered. In the second part results from long-term field exposures of the pipe materials carbon steel, zinc-coated steel and copper in different Swedish soils are presented. In 1990 a field exposure of thermoplastic-coated ductile cast iron pipes with intentional damage on the coatings was started in gyttja clay in Göteborg. The thermoplastic coating, with an average thickness of 600 µm, consisted of Levasint. In the field exposure in gyttja clay the Levasint coated pipe performed very well. There was no spread of corrosion from the intentional damage locations, and no undercutting. The corrosion on the ductile cast iron at the damage sites was also insignificant. After nearly 11 years of exposure in gyttja clay the Levasint coating on the ductile cast iron pipes met all requirements in the tests for corrosion protective systems according to the Handbook on steel structures, BSK 99, published by the Swedish National Board of Housing, Building and Planning. It is only to be regretted that Levasint coated ductile cast iron pipes no longer are marketed. For ductile cast iron and carbon steel pipes it is important to use high-class protective coatings in order to obtain adequate corrosion protection for a long time. For ductile cast iron pipes it is recommended to use zinc-polyurethane or cement mortar coatings. For carbon steel pipes a three-layer extruded polythene coating is recommended. Using stainless steel in water pipes is very attractive considering that by this problems with deleterious effects on the water quality (dirt, deposits, iron-containing water), as well as with internal encrustation and clogging may be eliminated. Factors that primarily influence the corrosion of stainless steel in soils are the composition of the steel, and the chloride content and aeration of the soil. Molybdenum-containing stainless steels should be used in soils. To minimise the corrosion attack, the content of chlorides in the soil should be low. The influence of aeration on the corrosion is complicated. There is some uncertainty concerning the risk of soils causing corrosion problems (pitting corrosion) on the exterior of the pipes. Before stainless steel is employed to a greater extent as a material for pipes in soils the corrosion resistance must be investigated more carefully by systematic field exposures. Corrosion damage on buried ductile cast iron water pipes in Göteborg during the period 1977 1987 has been surveyed by Teresia Reuterswärd Wengström at the Department of Sanitary Engineering, Chalmers University of Technology. A total of 103 damage cases with water leakage have been documented using service interruption reports from Göteborg Water and Wastewater Utility. In the survey the damage cases have been classified in five groups according to the cause of damage: corrosion, fracture, material or joining defects, wilful damage or negligence, and unknown causes. Damage due to corrosion, that is penetration from the outside, dominated strongly as cause of damage. 52 % of the damage cases had been caused by external corrosion. In addition to the 54 cases of damage that were classified as caused by corrosion there were VI

a further 17 cases involving corrosion attack. This means that out of 103 damage cases 71 cases, or 69 %, were connected to corrosion attack. In 1986 Göteborg Water and Wastewater Utility stopped using the traditional ductile cast iron pipes with only a thin exterior bitumen coating, and went over to installation of ductile cast iron pipes with thermoplastic coating (Levasint) in the areas where metallic pipe was required. During the period 1986 2000 a total of 102,2 km of thermoplasticcoated ductile cast iron pipes were installed. During the period from 1986 up to March 2003 no penetrating corrosion, or other cases of damage, have occurred on the thermoplastic-coated ductile cast iron pipes. It is an excellent testimony to the quality of the pipe coating as well as to the joining (VRS joints). To day, from 2001, the Göteborg Water and Wastewater Utility install ductile cast iron pipes with an external insulating coating of cement mortar. From damage statistics for bitumen-coated ductile cast iron pipes in Göteborg it is possible to calculate the number of cases of damage that would have occurred if the Göteborg Water and Wastewater Utility had continued to use ductile cast iron pipes with only a thin bitumen coating during 1986 2000, instead of installing the thermoplasticcoated ductile cast iron pipes. Up to the end of 2001 20 cases of damage would have occurred on bitumen-coated pipes. The damage cases would then have increased markedly with bitumen-coated pipes: 26 cases at the end of 2002, 31 by the end of 2003, and 45 by the end of 2005. The Göteborg Water and Wastewater Utility have thus at the end of 2002 succeeded in avoiding 26 cases of pipe damage, with accompanying excavations and pipe repairs, through using thermoplastic-coated ductile cast pipes instead of ductile cast iron pipes with only a bitumen coating. The greatest profit from the installation of thermoplasticcoated pipes is however to be expected in the years to come. In 1983 the Swedish Corrosion Institute started a long-term investigation at seven field test sites with the aim of surveying the corrosion of different metals buried in typical Swedish soils and of studying the influence of soil parameters on the corrosion. Test panels of carbon steel, hot-dip galvanized steel, Aluzink (aluminium-zinc alloy) coated steel, lead, copper, aluminium (two alloy types) and zinc were exposed. The test panels were exposed at two test levels: an upper and a lower level at about 0,7 and 1,7 depths respectively from the ground surface. Panels were exposed in original soil and in sand filling at each test level. The field exposures in sandy till of the metals carbon steel, zinc, copper and lead were started in the autumn of 1987 at test sites in Skåne (Munkarp) and Dalarna (Stråsan) in Sweden. In Munkarp test panels were exposed in similar soil, but with different tree species: silver birch, European beech and Norway spruce. These species cause some differences with respect to acidification. At each test station the test panels were exposed standing vertically and pushed into the undisturbed soil profile. The panels were exposed in the vadose zone above the groundwater level. Field tests have also been carried out in a soil with filling material immediately by the south end of the Chalmers University of Technology. The test site is grass-covered. The test site was prepared in September 1992. The investigations in filling material in Göteborg were carried out in co-operation with the Department of Geology, Chalmers VII

University of Technology. In the investigation the test panels of hot-rolled carbon steel, cold-rolled steel, and zinc steel were exposed at three test levels: 0,5, 1 and 1,5 m below ground level. In the report Corrosion of metals in Swedish soils results are presented and analysed from up to seven years of exposure of carbon steel, zinc-coated steel and copper in different soils, and from up to three years of exposure of carbon steel and zinc in filling material. For carbon steel both the uniform corrosion rate and the localized corrosion rate was higher at the upper test level, above the groundwater level, than at the lower test level, in water saturated soil below the groundwater level. The uniform corrosion rate increased in the following order for the soil types sand sandy till < filling material < peat clay < gyttja clay For the localized corrosion rate the soil dependence is different, and the corrosion rate increased in the following order for the soil types: peat sand < clay sandy till < gyttja clay < filling material The influence of the sand filling on corrosion is not clear. It seems however that the positive effects of the sand filling dominate, resulting in at least a lower localized corrosion rate in the sand filling than in the original soil. Hot-dip galvanized steel pipes have generally shown a rather unsatisfactory durability both in the distribution net and as supply pipes. Zinc coating only is not sufficient for corrosion protection in soils in the great majority of cases. Field exposures of hot-dip galvanized steel and of zinc have shown that the corrosivity of different soils may be classified by increasing corrosion rate in the following order sand sandy till < clay < gyttja clay < peat The uniform corrosion rate of the zinc coating was higher at the upper test level, above the groundwater level, than at the lower test level, in water-saturated soil below the groundwater level. Sand filling around zinc-coated steel has a positive effect on the corrosion resistance in all soil types. When zinc coating is used for corrosion protection it is important to remember that the protective effect depends on the thickness of the zinc layer. The thicker the zinc coating, the longer will the zinc and the protective effect last. Structures for soils should be zinc coated by hot-dipping. Electroplated zinc coating results in thin zinc layers and consequently inadequate protection in soils. Copper has a very good corrosion resistance in soil, and the uniform corrosion rate is negligible from a practical point of view. The localized corrosion rate, sorted by soil type, increased in the following order: peat < clay < sand sandy till gyttja clay VIII

For copper both the uniform and the localized corrosion rates were higher at the upper test level, above the groundwater level, than on the lower test level, in water saturated soil below the groundwater level. The sand filling does not seem to have any marked effect on the corrosion rate. IX

Förord Rapporten består av två delar: Utvändig korrosion på vattenledningar i jord och Korrosion på metaller i svenska jordar. I den första delen diskuteras korrosionsegenskaperna för rörledningsmaterialen segjärn, gråjärn, förzinkat stål, kolstål och rostfritt stål. Vidare behandlas skadestatistik för segjärnsrör i Göteborg. I den andra delen redovisas resultat från fältexponeringar av kolstål, förzinkat stål och koppar i olika svenska jordar. Rapporten bygger på omfattade fältförsök i jord. Korrosionsinstitutet har exponerat metaller och metallbelagt stål i olika jordarter. Exponering har också skett i fyllningsjord i stadsmiljö. Termoplastbelagda segjärnsrör har också provats i fält. Vidare har infogats erfarenheter från tekniska uppdrag och från telefonrådgivning samt från konferenser och kurser där jag medverkat. Tack riktas till anslagsgivaren VA-Forsk och NUTEK. Tack också till Göran Camitz, Korrosionsinstitutet och Olle Ljunggren, Göteborgs VA-verk för goda råd och synpunkter samt givande och trevliga diskussioner. Stockholm i april 2003 Tor-Gunnar Vinka X

Innehållsförteckning Bibliografiska uppgifter Sammanfattning Summary Förord Utvändig korrosion på vattenledning i jord, två delrapporter Korrosion på olika rörmaterial i jord...3 Sammanfattning... 3 1 Inledning... 5 2 Segjärn... 7 2.1 Skadeorsaker... 7 2.2 Korrosionshastighet... 8 2.3 Slutsatser från undersökningen... 10 2.4 Skyddsbeläggningar på segjärnsrör... 11 2.5 Undersökning av korrosion på termoplastbelagda segjärnsrör i jord... 12 2.6 Rekommendationer... 14 3 Gråjärn... 16 4 Förzinkat stål... 17 5 Kolstål... 18 6 Rostfritt stål... 19 7 Referenser... 20 Skadestatistik för segjärnsledningar i Göteborg...24 Sammanfattning... 24 1 Inledning... 25 2 Termoplastbelagda segjärnsrör... 26 3 Skadestatistik för asfaltbelagda segjärnsrör... 28 3.1 Skadeorsaker... 28 3.2 Tid till skada... 32 3.3 Korrosionshastighet... 34 4 Beräkning av felintensitet för segjärnsrör... 36 4.1 Antal skador för olika åldrar på segjärnsrören... 36 4.2 Ledningssträcka för olika åldrar på segjärnsrören... 37 4.3 Felfrekvens för asfaltbelagda segjärnsrör... 39 4.4 Antal skador för segjärnsrör lagda 1986 2000... 41 5 Referenser... 45 XI

Korrosion på metaller i svenska jordar, fyra delrapporter Fältexponeringar av metaller vid Korrosionsinstitutets provningsplatser i jord...48 Sammanfattning... 48 1 Inledning... 49 2 Provningsplatser... 50 2.1 Provningsplatser med olika jordarter... 50 2.2 Provningsplatser i morän... 51 2.3 Provningsplats i fyllningsjord... 52 3 Jordanalyser... 54 4 Exponering... 61 4.1 Provningsplatser med olika jordart... 61 4.1.1 Mätning av grundvattennivå... 61 4.2 Provningsplatser i morän... 65 4.3 Provningsplats i fyllningsjord... 65 5 Vattenförekomst i jorden... 67 6 Syretillförsel genom jorden... 70 7 Referenser... 73 Korrosion på kolstål i jord...76 Sammanfattning... 76 1 Inledning... 77 2 Undersökningens utförande... 78 2.1 Provningsplatser i jord... 78 2.2 Provmaterial... 78 2.3 Placering av provplåtarna i jorden... 79 2.4 Utvärdering av korrosionen... 79 3 Resultat... 80 3.1 Korrosionshastigheter... 80 3.1.1 Provningsplatser med olika jordarter... 80 3.1.2 Provningsplatser i morän och fyllningsjord... 83 4 Diskussion... 85 4.1 Inverkan av jordarten... 85 4.2 Inverkan av förläggningsdjup och sandfyllning... 86 5 Slutsatser... 88 6 Referenser... 89 Korrosion på förzinkat stål i jord...91 Sammanfattning... 91 1 Inledning... 92 2 Experimentellt... 93 2.1 Fältexponering... 93 2.2 Provmaterial... 93 2.2.1 Zinkbeläggning... 93 2.2.2 Zink... 94 3 Korrosionshastighet... 96 4 Diskussion... 100 4.1 Inverkan av jordarten... 100 4.2 Inverkan av förläggningsdjup och sandfyllning... 103 4.3 Inverkan av klorid och sulfid i jorden... 103 4.4 Bedömning av korrosionsrisk... 104 5 Slutsatser... 105 6 Referenser... 106 XII

Korrosion på koppar i jord...108 Sammanfattning... 108 1 Inledning... 109 2 Undersökningens utförande... 110 2.1 Provningsplatser i jord... 110 2.2 Provmaterial... 110 2.3 Placering av provplåtarna i jorden... 111 2.4 Utvärdering av korrosionen... 111 3 Resultat... 112 3.1 Korrosionshastigheter... 112 3.1.1 Provningsplatser med olika jordarter... 112 3.1.2 Provningsplatser i morän... 115 4 Diskussion... 116 4.1 Inverkan av jordens kemiska sammansättning... 116 4.2 Inverkan av förläggningsdjup och sandfyllning... 117 4.3 Korrosionshastigheten som funktion av exponeringstiden... 117 5 Slutsatser... 118 6 Referenser... 119 XIII

UTVÄNDIG KORROSION PÅ VATTENLEDNINGAR I JORD Rapportdelen innehåller delrapporterna: Korrosion på olika rörmaterial i jord Skadestatistik för segjärnsledningar i Göteborg 1

Korrosion på olika rörmaterial i jord 2

Korrosion på olika rörmaterial i jord Sammanfattning I rapporten diskuteras korrosionsegenskaperna för följande rörledningsmaterial: segjärn, gråjärn (grått gjutjärn), förzinkat stål, kolstål och rostfritt stål. Framställningen har fokuserats på segjärnsrör. 1990 inleddes en fältexponering av termoplastbelagda segjärnsrör med avsiktliga skador i beläggningen i gyttjig lera i Göteborg. Termoplastbeläggningen med medelskikttjockleken cirka 600 µm bestod av Levasint. Vid fältexponeringen i gyttjig lera klarade sig det Levasintbelagda röret mycket bra. Rosten hade inte spritt sig från de avsiktliga skadorna och ingen underrostning hade uppstått efter 11 års exponering. Korrosionen på segjärnet i de avsiktliga skadorna var också liten. Efter nästan 11 års exponering i gyttjig lera uppfyllde Levasintbeläggningen på segjärnsrören alla gränsvärden vid provning av rostskyddssystem enligt Boverkets handbok om Stålkonstruktioner, BSK 99. Det bara att beklaga, att Levasintbelagda segjärnsrör inte längre säljs. För segjärns- och kolstålsrör betonas i rapporten vikten av att använda högklassiga skyddsbeläggningar på rören. För segjärnsrör rekommenderas rör med zink-polyuretanbeläggning eller rör med cementbruksbeläggning. För kolstålsrör rekommenderas treskikts extruderad polyetenbeläggning. Förzinkade stålrör har i allmänhet klarat sig rätt så dåligt både som distributions- och servisledning. Enbart förzinkning är inte tillräckligt som korrosionsskydd i jord i de allra flesta fallen. Vid fältexponeringar av varmförzinkat kolstål har det framkommit att korrosionshärdigheten hos zinkskiktet i olika jordarter kan klassas enligt nedanstående ordning med ökande korrosionshastighet: sand sandig morän < lera < gyttjig lera < torv Vid användning av förzinkning som korrosionsskydd är det viktigt att komma ihåg att skyddsförmågan är beroende av skikttjockleken. Ju tjockare zinkskikt desto längre består zinkskiktet och skyddsverkan. I jord bör konstruktioner vara varmförzinkade. Elförzinkning ger tunna zinkskikt och därför inte tillräckligt bra skydd i jord. Rostfritt stål i vattenledningar är mycket attraktivt med tanke på att man genom användning av detta material kan slippa dels problem med besvärande påverkan på vattenkvaliteten (smuts, avlagringar, järnhaltigt vatten), dels problem med invändig krustation och igentäppning. Faktorerna, som i första hand påverkar korrosionen på rostfria stål i jord, är stålets sammansättning samt jordens kloridhalt och luftning. I jord bör man använda molybdenlegerat rostfritt stål. För att minimera korrosionsangreppen bör jordens kloridhalt vara låg. Luftningens inverkan på korrosionen är komplicerad. 3

Det råder emellertid osäkerhet beträffande risk för att jorden skall ge upphov till korrosionsproblem (punktfrätning) på de rostfria rörens utsida. Innan man börjar använda rostfritt stål som rörmaterial i jord mera frekvent måste korrosionshärdigheten undersökas mera noggrant genom systematiska fältexponeringar. 4

1 Inledning I denna sammanställning behandlas följande rörledningsmaterial: Segjärn Gråjärn (grått gjutjärn) Förzinkat stål Kolstål Rostfritt stål Svenska vatten- och avloppsverksföreningen (VAV) 1 har flera gånger kartlagt skador på vattenledningar i olika kommuner: Etapp Period Antal deltagande Referens kommuner I april 1974 mars 1975 12 1 II april 1975 mars 1977 8 2 III december 1977 november 1978 20 3 IV januari december 1986 11 4 Driftstörningarna på huvud- och distributionsledningar, i enheten antal störningar per 10 km ledning och år, för de olika materialen framgår av tabell 1. Tabell 1 Driftstörningar (antal störningar per 10 km ledning och år) för olika material vid VAV:s fyra undersökningar. Material Driftstörning Etapp I Etapp II Etapp III Etapp IV Segjärn 0,2 0,1 0,1 0,4 Gråjärn 1,0 2,0 1,4 1,9 Förzinkat stål 1,0 0,8 0,7 1,4 Kolstål 1,6 3,5 3,4 3,3 Polyeten 0,3 0,6 0,5 0,3 PVC 2,8 3,5 1,9 1,0 Det visade sig att kolstål hade flest driftstörningar per 10 km ledning och år för de tre senaste kartläggningsomgångarna och näst mest i den första etappen. 1 Svenska vatten- och avloppsverksföreningen heter numera Svenskt Vatten AB. 5

PVC rör klarade sig mycket dåligt i etapp I och II. Resultaten har förbättrats något i etapp III och särskilt i etapp IV. Resultaten för PVC rören förmörkades i de tre första etapperna av många fogskador. Fogskadorna (fogbrott och fogläcka) var den helt dominerande skadetypen och bland fogskadorna dominerade helt fogbrotten. Bland annat drog den i sammanhanget ökända EHRI-muffen ned resultatet. Det förekom också många rörbrott på PVC rör i de tre första etapperna. ⅓ av skadorna i etapp II och 20 % av skadorna i etapp III på PVC ledningarna berodde på rörbrott. Fogskadorna står fortfarande för huvuddelen av skadorna på PVC ledningar i den sista etappen. Ungefär ¼ av skadorna på PVC ledningarna i etapp IV berodde på rörbrott. Gråjärnsrören har genomgående haft förhållandevis många driftstörningar i alla etapper. Bäst har de vid kartläggningstillfällena nya rörmaterialen segjärn och polyeten klarat sig. För polyetenledningarna var fogskadorna (fogbrott och fogläcka) den dominerande skadetypen i etapp IV. 6

2 Segjärn Lite varstans i kommunerna tycker man att det går hål från utsidan på jordförlagda vattenledningar av segjärn snabbt. Man har på en del ställen börjat få problem med segjärnsrör som lades i början på 1970-talet. En vanlig uppfattning är att det gamla gråjärnet var bättre ur korrosionssynpunkt. Det är därför av intresse att beräkna gropfrätningshastighet, det vill säga kvoten mellan godstjocklek och tid till genomfrätning för de fall när det "går dåligt" med genomfrätningar av rören som följd. 2.1 Skadeorsaker Teresia Reuterswärd Wengström vid Institutionen för VA-teknik, Chalmers tekniska högskola, Göteborg har undersökt skador på jordförlagda vattenledningar av segjärn i Göteborg under 1977 1987 [5]. Totalt 103 skadefall med vattenläckor har kartlagts med hjälp av driftstörningsrapporter från Göteborgs vatten- och avloppsverk. I kartläggningsarbetet har skadorna indelats i skadegrupper efter skadeorsak, tabell 2. Korrosion Brott Skarv- och materialfel Åverkan och ovarsamhet Okänd anledning. Tabell 2 Antal skador inom olika skadegrupper på segjärnsrör 1977 1987 i Göteborg. Data från Reuterswärd Wengström [5]. Skadegrupp Antal skador Relativ frekvens % Korrosion 54 52,4 Brott 18 17,5 Skarv- och materialfel 17 16,5 Åverkan och ovarsamhet 6 5,8 Okänd anledning 8 7,8 Samtliga skadegrupper 103 100 Korrosionsskadorna, det vill säga genomfrätningar från utsidan, dominerade kraftigt som skadeorsak. 52 % av skadefallen har orsakats av utvändig korrosion. Inom skadegrupperna Brott, Skarv- och materialfel och Åverkan och ovarsamhet förekom dock 7

skadefall med fräthål (5 st. skadefall) och skadefall utan fräthål, men med lokala korrosionsangrepp och/eller allmän 1 korrosion (12 st. skadefall). Totalt fanns, förutom de 54 skadefallen som klassats som korrosion, ytterligare 17 skadefall med korrosionsangrepp, tabell 3. Det betyder att 71 av 103 skadefall, 69 %, har utsatts för korrosionsangrepp. Tabell 3 Skadefall med korrosionsangrepp inom skadegrupperna Brott, Skarv- och materialfel och Åverkan och ovarsamhet. Data från Reuterswärd Wengström [5]. Skadegrupp Antal skadefall Antal skadefall med fräthål Skadefall med korrosionsangrepp inom skadegruppen Antal skadefall med lokala korrosionsangrepp och/eller allmän korrosion Totala antalet skadefall med korrosionsangrepp Andel skadefall med korrosionsangrepp inom skadegruppen % Brott 18 2 6 8 44 Skarv- och materialfel 17 2 5 7 41 Åverkan och ovarsamhet 6 1 1 2 33 Samtliga skadegrupper 41 5 12 17 41 Del är intressant att notera att inom skadegruppen Brott med 18 skadefall fanns hela 17 fall med röret av. Det resterande röret inom skadegruppen hade en lång spricka. Skadeorsaken Röret av var tidigare mest känt från skadefall på gråjärnsledningar. Det är tydligt att brott också kan uppstå på segjärnsledningar. Till skadegruppen Skarv- och materialfel med 17 skadefall har skadetypen bit ur röret förts. Bit ur förekom i tre skadefall och var tidigare också mest känt från skadefall på gråjärnsledningar. 2.2 Korrosionshastighet I Reuterswärd Wengströms rapport [5] anges förutom skadeorsak också läggningsår, skadedatum och dimension på de skadade segjärnsrören. Med kännedom om ovanstående fakta är det möjligt att beräkna korrosionshastigheten i enheten m/år. Korrosionshastigheten är i fall med fräthål genom röret att betrakta som en gropfrätningshastighet. Gropfrätningshastigheten avser kvoten mellan godstjocklek och tid till genomfrätning. För skadegruppen Korrosion fanns det 48 av 54 fall med fräthål genom röret. I ett av dessa fall var inte läggningsår angivit. För 47 fall var det alltså möjligt att beräkna 1 Allmän korrosion benämnts numera jämn korrosion. 8

gropfrätningshastigheten. Nominell godstjocklek för olika rördimensioner har hämtats från broschyr från AB Gustavsbergs Fabriker [6]. I tabell 4 anges statistiska parametrar för gropfrätningshastigheten på asfaltbelagda segjärnsrör i Göteborg under perioden 1977 1987. Tabell 4 Statistiska parametrar för gropfrätningshastigheter på asfaltbelagda segjärnsrör i Göteborg under perioden 1977 1987. Parameter Värde Antal skadefall 47 Minsta gropfrätningshastighet, µm/år 337 Nedre kvartil, µm/år 442 Medianvärde, µm/år 568 Övre kvartil, µm/år 635 Största gropfrätningshastighet, µm/år 1220 Medelvärde, µm/år 567 Standardavvikelse, µm/år 162 Resultaten kan med fördel presenteras med lådagram med hjälp av EDA 1, figur 1. Lådagrammet visar att materialet är symmetriskt i den mittersta hälften (de 50 % mittersta värdena), det vill säga mätvärdena innanför lådan. För hela materialet finns en snedhet med stor variation mellan de 25 % största värdena. 1 Beskrivning av lådagram (Box plot). I lådagrammet ritas en låda, där tvärstrecket i lådan anger medianvärdet (det mittersta värdet i datamängden). Lådans bredd svarar mot kvartilavståndet (den mittersta hälften av datamängden) och är skillnaden mellan övre kvartil (medianvärdet av de 50 % största mätvärdena) och nedre kvartil (medianvärdet av de 50 % minsta mätvärdena). Inom lådan finns således 50 % av alla mätvärden. Utanför lådan finns de 25 % minsta värdena (till vänster om lådan) och de 25 % största värdena (till höger om lådan). En fördel med EDA är att extremvärden kan upptäckas, det vill säga små eller stora värden som skiljer sig från resten av materialet. Strecken ut från lådan kallas morrhår. Morrhårens slutpunkter markerar normalt minsta respektive största värde. Mätvärden som ligger mer än 1,5 kvartilavstånd från lådans vänstra respektive högra kant kallas uteliggare och de värden som ligger mer än 3 kvartilavstånd utanför lådans kanter kallas avlägsna uteliggare. Om uteliggare eller avlägsna uteliggare förekommer ritas streckade morrhår. Uteliggare respektive avlägsna uteliggare markeras i lådagram med olika symboler. Morrhåren slutar då vid det mätvärde som ligger längst från lådan utan att vara uteliggare. För vidare information om EDA och lådagram hänvisas i första till monografin Boken om kreativ statistik med EDA av Vännman & Dunkels [7]. EDA beskrivs också i allmänna läroböcker i statistik, till exempel i böcker av Vännman [8] och av Körner med flera [9, 10]. 9

Figur 1 Lådagram över gropfrätningshastigheter för asfaltbelagda segjärnsledningar i Göteborg under perioden 1977 1987. Symbolen + i lådagrammet betecknar uteliggare. Data från Reuterswärd Wengström [5]. Vid analys av extremvärden, uteliggare respektive avlägsna uteliggare upptäcks en uteliggare, det största värdet på 1220 m/år, men ingen avlägsen uteliggare. Detta värde avviker från de övriga värdena. Om vi bortser från denna uteliggare är materialet ganska symmetriskt. En mera jordnära tolkning är att gropfrätningshastigheter på 1200 m/år, det vill säga 1,2 mm/år är inte normala och sällsynta. Däremot kan man förvänta sig en genomsnittlig gropfrätningshastighet på 568 m/år, det vill säga nästan 0,6 mm/år. Nu kan man anföra att i skadestatistiken finns endast fall då det "gått dåligt" och det rostat snabbt. Därför borde den genomsnittliga gropfrätningshastigheten vara lägre. Det ligger en del i det resonemanget. Den genomsnittliga gropfrätningshastigheten för alla rör blir lägre. Men för de rör som det "går dåligt" för det vill säga där man får laga läckor ligger den genomsnittliga gropfrätningshastigheten på nästan 0,6 mm/år. 2.3 Slutsatser från undersökningen Gropfrätning på vattenledningar uppstår i skador och porer i skyddsbeläggningen. Skador i beläggningen uppstår under transport, lagring och läggning av rör, men också "på plats" i jorden genom jordrörelse och underrostning. Segjärnsrören som behandlats i ovanstående kartläggning hade utvändigt asfaltbeläggning som korrosionsskydd. Rören doppades vid tillverkningen i oxiderad oljeasfalt och medelskikttjockleken blev 40 50 m. I korrosiv jord som i Göteborg kan man förvänta sig en genomsnittlig gropfrätningshastighet på 0,5 0,6 mm/år när det "går dåligt", det vill säga läckor uppstår. Med en gropfrätningshastighet på 0,6 mm/år tar det 10,2 år för genomfrätning på segjärnsrör med dimensionen 100 mm, 10,7 år för dimensionen 200 mm och 13,5 år för dimensionen 400 mm. Det betyder att man kan förvänta sig flera genomfrätningar på segjärnsrör som lades i början av 1970-talet. 10

Man kan vidare säga apropå de erhållna resultaten: Skador på skyddsbeläggning på segjärnsrör måste till varje pris undvikas för att förlänga livslängden hos rören Det går inte att använda segjärnsrör med tunn asfaltbeläggning i korrosiv jord, inte ens med "perfekt" rörhantering eftersom beläggningen är för tunn och kan därför inte hindra underrostning sett på längre sikt. För att minska det totala antalet skadorna på segjärnsrören måste man i första hand förbättra det yttre korrosionsskyddet på rören. 1986 gjorde Göteborgs vatten- och avloppsverk en kvalitetsförbättring av korrosionsskyddet på segjärnsrören då man slutade lägga segjärnsrör med enbart tunn asfaltbeläggning som yttre korrosionsskydd. Istället övergick man till att använda termoplastbelagda segjärnsrör. 2.4 Skyddsbeläggningar på segjärnsrör Olika skyddsbeläggningar på segjärnsrör exemplifieras med rör från den största leverantören av segjärnsrör i Sverige nämligen AB Gustavsberg 1. Före 1985 bestod det utvändiga korrosionsskyddet av asfaltbeläggning. Rören doppades i oxiderad oljeasfalt och medelskikttjockleken blev 40 50 m [11]. 1985 började AB Gustavsberg tillverka rör med utvändig zink-asfaltbeläggning. Rören sprutförzinkades först och doppades därefter i asfalt. Medelskikttjocklek var för zinkskiktet 20 25 m och för asfaltskiktet 30 40 m [11]. Rören kallades för VRS/N det "svarta" röret. 1992 lade Gustavsberg Cerör AB ned sin rörtillverkning i Oxelösund. Med början 1993 tillhandahåller Gustavsberg Cerör AB VRS/N-rör tillverkade i Österrike av Tiroler Röhren- und Metallwerke AG, Hall in Tirol. Dessa rör hade en utvändig skyddsbeläggning bestående av ett inre sprutförzinkningsskikt med beläggningsmassan (massa per area) 130 g/m 2 (motsvarar medelskikttjockleken 18 m) och ett yttre asfaltskikt med medelskikttjockleken 50 m [12]. 1986 började AB Gustavsberg tillverka segjärnsrör med Levasintbeläggning som förstärkt yttre korrosionsskydd. Beläggningen hade medelskikttjockleken cirka 600 m och var en virvelsintrad termoplast. Sintringspulvret, tillverkades av Bayer AG, Leverkusen, Tyskland och bestod av en sampolymer av eten och vinylalkohol (förkortas EVAL eller EVOH). Beläggningen av rören skedde genom virvelsintring av pulver på uppvärmda rör (yttemperatur 170 190 C) i fluidiserad bädd. Röret kallades för VRS-Vita. 1994 slutade Bayer AG att tillhandahålla Levasintpulvret. AB Gustavsberg övergick då att belägga rören med en annan termoplastisk pulverbeläggning PPA 571 (PPA = Performance Polymer Alloy). Sintringspulvret, Plascoat PPA 571, tillverkades av Plascoat Systems Ltd, Farnham, England. 1996 slutade Gustavsberg Rörsystem AB att tillverka VRS-Vita det "vita" röret. 1 Företaget hette 1947 1977 AB Gustavsbergs Fabriker, 1977 1987 AB Gustavsberg, Division VVS, 1987 1993 Gustavsbergs Cerör AB, 1993 1994 AB Gustavsberg, Division Rör och sedan 1994 Gustavsberg Rörsystem AB. 11

Gustavsberg Rörsystem AB slutade 1998 att tillhandahålla rör med zink-asfaltbeläggning. Ett nytt rör, VRS Pro, blev standardrör i sortimentet. 1997 introducerade Gustavsberg Rörsystem AB VRS Pro-röret. VRS Pro-röret, som tillverkas av Tiroler Röhren- und Metallwerke AG i Österrike, hade som utvändig skyddsbeläggning först ett sprutförzinkningsskikt med beläggningsmassan 180 g/m 2 (motsvarar medelskikttjockleken 25 m) och sedan ett sprutat polyuretanskikt (PUR) med skikttjockleken 120 m [13]. Numera har zinkskiktet beläggningsmassan minst 200 g/m 2 (motsvarar medelskikttjockleken 28 m) och polyuretanskiktet är minst 120 m [14]. Sedan 2000 tillhandahålls också ett rör med utvändig cementbruksbeläggning, VRS ZM-röret, som tillverkas av Buderus Guss GmbH, Wetzlar, Tyskland. Skyddsbeläggningen består först av ett sprutförzinkningsskikt med beläggningsmassan minst 200 g/m 2 (motsvarar medelskikttjockleken 28 m) och sedan av ett skikt cementbruk med tjockleken 5 mm. Cementbruksskiktet är armerad med ett tunt polypropennät [14]. 2.5 Undersökning av korrosion på termoplastbelagda segjärnsrör i jord 1990 inleddes en fältexponering av termoplastbelagda segjärnsrör i jord med jordarten gyttjig lera på Korrosionsinstitutets provningsplats Göteborg. Undersökningen beskrivs ingående i en KI Rapport under utgivning [15]. Vid undersökningen exponerades termoplastbelagda segjärnsrör Gustavsberg VRS-Vita från Gustavsberg Cerör AB, Gustavsberg. Segjärnsrören tillverkades på Gustavsberg Cerör AB:s gjuteri i Oxelösund. Termoplastbeläggningen med medelskikttjockleken cirka 600 µm bestod av Levasint och ytbeläggningen av rören utfördes av Corropro AB, Göteborg. Beläggningen av rören skedde genom virvelsintring av pulver på uppvärmda rör i fluidiserad bädd. Sintringspulvret, Levasint S 31, tillverkades av Bayer AG, Leverkusen, Tyskland och bestod av en sampolymer av eten och vinylalkohol. Provningsplatsen Göteborg är belägen vid Kannebäck på Näset vid Välen (9 km SV Göteborgs centrum), Göteborgs stad, Västergötland. Jordarten på provningsplatsen är gyttjig lera och den postglaciala gyttjiga leran har avsatts i salt vatten (saltvattenssediment). Kloridhalten i den gyttjiga marina leran är mycket hög på djupet cirka 1,5 m och därunder. I jorden på provningsplatsen har flera korrosionsbefrämjande parametrar uppmäts, som till exempel: Mycket hög kloridhalt i jorden Mycket låg jordresistivitet Högt antal sulfatreducerande bakterier i jorden [16, 17]. Hög aktivitet (sulfatomvandlingshastighet) hos sulfatreducerande bakterier i jorden [16, 17]. Två provgropar, för två intag av rör, grävdes på provningsplatsen. I varje provgrop grävdes totalt sex rör ned på djupet 1,6 m. Vid provningsplatsen exponerades rören både direkt i den gyttjiga leran och med homogen sandfyllning runt hela röret. Sandfyllningen bestod av bergkross, så kallat stenmjöl och kornstorleken hos stenmjölet motsvarade 12

naturmaterialet siltig sand. Rören exponerades på tre olika sätt med två rör (dubbelprov) för varje försöksvariant: Direkt i gyttjig lera I sandfyllning omkring hela röret I sandfyllning omkring hela röret och med en lerklump över den cirkulära skadan. De exponerade rörens längd var 1,5 m och rörens yttre diameter var 118 mm. Rören hade tre avsiktliga skador rakt genom beläggningen ned till blottlagt segjärn. Skadorna utgjordes av: Cirkulär skada med diametern 14 mm Rits med längden 95 mm och bredden 2,5 mm Slagmärke från slagghacka. Det första intaget av rör gjordes i oktober 1993 efter exponeringstiden 2,86 år och det andra intaget utfördes i oktober 2001 efter exponeringstiden 10,85 år. Efter exponeringarna utvärderades de olika rören med avseende på rostgrad enligt svensk standard SS 18 42 03 [18], blåsbildning enligt svensk standard SS 18 42 02 [19], sprickbildning enligt svensk standard SS 18 42 04 [20], avflagning enligt svensk standard SS 18 42 05 [21], vidhäftning enligt svensk standard SS 18 4 71 [22] och spridning från avsiktliga skador enligt svensk standard SS 18 42 19 [23]. Vid utvärderingarna användes gränsvärden angivna i Boverkets handbok om Stålkonstruktioner, BSK 99 [24]. Efter nästan 11 års exponering i gyttjig lera uppfyllde Levasintbeläggningen på segjärnsrören alla gränsvärden vid provning av rostskyddssystem enligt BSK 99. Här är att märka att exponeringstiden varit nästan 11 år i jämförelse med 4 år som är den längsta exponeringstiden vid provning i atmosfär på Bohus-Malmön, station Kvarnvik, enligt BSK 99. De avsiktliga skadorna på de exponerade rören var också betydligt större än vad som stipuleras i BSK 99. Vid fältexponeringen i gyttjig lera klarade sig det Levasintbelagda röret mycket bra. Rosten hade inte spritt sig från de avsiktliga skadorna och ingen underrostning hade uppstått. Korrosionen på segjärnet i de avsiktliga skadorna var också liten. Följande faktorer har bidragit till det goda resultatet: Tillräckligt tjock beläggning Stryktålig beläggning Mycket god vidhäftning mellan segjärnsytan och Levasintbeläggningen. Att beläggningen är tillräckligt tjock är mycket viktigt för att kunna motstå skador och för att hindra korrosion genom att beläggningen är porfri och genom att ha ett högt motstånd mot transport av vatten, syrgas och andra gaser genom beläggningen. 13

Levasintbeläggningen är stryktålig mot skador eftersom beläggningen är seg och inte spröd. Det går inte att slå ut bitar ur beläggningen. Vidhäftningen mellan segjärnsytan och beläggningen är mycket god. Vidhäftningen är också mycket god vid skador i beläggningen. Detta betyder att rosten inte sprids från skadestället och att det inte sker någon underrostning från skadestället. Den utmärkta vidhäftningen vid skador i beläggningen torde vara den viktigaste orsaken till att termoplastbelagda rör fungerat så förträffligt ur korrosionssynpunkt vid praktisk användning. 2.6 Rekommendationer Rör med enbart tunn asfaltbeläggning gav ett dåligt korrosionsskydd. Det är helt klart att rör med zink-asfaltbeläggning är bättre än rör med enbart asfaltbeläggning. Rör med zink- och asfaltbeläggning har dock inte heller tillräckligt bra korrosionsskydd betänk att zinkskiktet är endast 18 20 m tjockt för att rören skall få mycket lång livslängd. Detta gäller för förläggning i alla jordarter. För att erhålla lång livslängd på segjärnsröret krävs en bättre skyddsbeläggning än zink-asfaltbeläggningen. Det nya VRS Pro-röret har tjockare zinkbeläggning och betydligt tjockare yttre skyddsbeläggning än det gamla VRS/N-röret. Polyuretanskiktet har också bättre vidhäftning till zinkskiktet och har betydligt bättre slagtålighet än asfaltskiktet på VRS/N-röret. VRS Pro-röret har alltså mycket bättre utvändig korrosionshärdighet än VRS/N-röret. 1986 började Göteborgs VA-verk att endast använda segjärnsrör med Levasintbeläggning. Levasintbeläggning gav ett mycket bra korrosionsskydd åt segjärnsröret. Detta har framkommit vid såväl fältexponering av Levasintbelagda rör som vid praktisk användning. Levasintbelagda rör med avsiktliga skador har med mycket gott resultat provats vid fältexponeringar vid Korrosionsinstitutet. Vidare har Göteborgs vatten- och avloppsverk vid två tillfällen grävt upp befintliga Levasintbelagda vattenledningsrör för att undersöka eventuella skador på beläggningen. Rörprov från uppgrävningarna har sedan undersökts av Studsvik Material AB, Nyköping. De Levasintbelagda rören klarade sig mycket bra också i dessa undersökningar. I dessa undersökningar upptäcktes små skador i beläggningen, rosten hade inte spritt sig från skadorna och ingen underrostning hade uppstått. Korrosionsangreppen på segjärnet i de små skadorna var också mycket ringa. Perioden 1986 2000 lades i Göteborg totalt 102,2 km termoplastbelagda segjärnsrör. Under tiden från 1986 till och med mars 2003 har det aldrig uppstått några genomfrätningar eller andra skadefall på termoplastbelagda segjärnsrör. Det är ett mycket gott betyg åt både skyddsbeläggningen på rören och rörkopplingarna (VRS-koppling). Det bara att beklaga, att Levasintbelagda segjärnsrör inte längre säljs. Det nya VRS ZM röret, som har ersatt det Levasintbelagda röret, har emellertid mycket god korrosionshärdighet. 14