Как бороться с электрохимической коррозией

Как возникает электрокоррозия

Электрокоррозия – это коррозия материалов, возникающая под действием блуждающих токов. Корпус полотенцесушителя начинает темнеть, а на сварочных швах и ровных участках поверхности со временем появляются сквозные отверстия. Блуждающие токи возникают из-за разности потенциалов стояка и полотенцесушителя. Текущая вода становится проводником. Электрокоррозии подвержены и полотенцесушители изготовленные из дорогой нержавеющей стали. Изделия из латуни и черного металла подвержены не так сильно.

Почему появляются блуждающие токи

Не всегда можно самостоятельно найти главную причину коррозии сушилки в ванной. Однако, зная возможные варианты появления блуждающих токов, можно сделать предположение и попробовать устранить проблему. В старых домах заземление выполнено по заземлительному контуру. Новые здания имеют систему уравнивания потенциалов. При ремонте сантехники возможно нарушение принципов заземления, приводящее к появлению ржавчины и сопутствующим разрушениям.

Причины появления блуждающих токов:

• заземление электроустановок, напрямую связанных с полотенцесушителем, выполнено неправильно;
• токоведущие магистрали проходят рядом с домом;
• короткие замыкания.

Металлические трубы часто меняют на пластиковые. В результате металлосвязь между полотенцесушителем и стояком. Одна из причин появления блуждающих токов – разные потенциалы контактирующих друг с другом металлов. Это случается, к примеру, при соединении обычной и нержавеющей стали.

Другие причины

• Наличие рядом с водопроводными трубами плохо изолированной электропроводки может стать причиной коррозии. Такие ситуации возникают при повреждении кабельных сетей или обгорании контактов. Токи в этом случае распространяются на близкорасположенные металлические конструкции.
• Одной из причин появления ржавчины может стать статическое электричество. Оно накапливается на поверхностях при трении воды о пластиковые трубы.
• Иногда причиной электрокоррозии становится неправильное заземление электроприборов. Один из жильцов дома может подсоединить стиральную машину к трубе горячего водоснабжения из металла. В этом случае повышается вероятность появления ржавчины, а также риск получить ощутимый удар током, если прикоснуться к элементу водопроводной системы.

Полимер – это высокомолекулярное соединение, способное выдерживать температуру до +150 °C. Материал не проводит ток и отличается высокой эластичностью.

Как создают полимерное покрытие в полотенцесушителе:

1. В готовое изделие заливают обезжиривающий состав.
2. Спустя определенное время сливают промывочную жидкость и дают стенкам высохнуть.
3. В полотенцесушитель заливают полимер, и через нужное время сливают его. На стенках остается защитный слой толщиной 0,5-1 мм.

После нанесения полимера полотенцесушитель сохнет в течение 1-2 дней. В итоге получается прочная теплостойкая изоляция, способная защитить металл от действия блуждающих токов на долгие годы. Срок службы полотенцесушителей с полимерным покрытием может достигать 25 лет.

Полимер устойчив к агрессивному воздействию горячей воды, поступающей из системы водоснабжения. Материал не токсичен и сохраняет функциональность даже при низком качестве теплоносителя.

Признаки электрохимической коррозии

Полотенцесушители делают из различных металлов, однако самыми 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 натиском электрокоррозии.

А начинается все с появления на поверхности трубы безобидных небольших пятнышек ржавчины, которые затем увеличиваются и превращаются в большие. Интенсивность процесса со временем возрастает, коррозия расширяется, а самое главное – углубляется. Если попытаться удалить образовавшуюся на поверхности ржавчину механическим способом, то под ней можно будет увидеть маленькую черную точку. Процесс развивается не только снаружи, но и внутри трубы, постепенно пожирая металл и создавая под давлением воды маленькое отверстие. Страдает вся поверхность полотенцесушителя и фитинги, но начинается все с самых слабых мест, а именно со сварных швов. В результате появляются свищи и течи.

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

Необходимо отметить, что у нее есть верные помощники. Это, конечно же, сильный окислитель кислород, присутствующий в воде, всем нам известный растворенный для обеззараживания водопроводной воды хлор и другие примеси (соли кальция, магния и др.), а также высокая температура (до 70 град.), которая химические процессы ускоряет в несколько раз.

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, в первую очередь, касается тех, кто устанавливает в систему врезки из полимерных труб между стояком и полотенцесушителем.

Что же необходимо предпринять? Есть несколько вариантов организации заземления полотенцесушителя. Рассмотрим примеры.

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).

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.

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.

3. 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 защитой от «блуждающих токов». 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.

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

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), 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!

Как ржавеют полотенцесушители – этапы электрокоррозии

На полотенцесушителях, обработанных краской, сначала начинает вздуваться декоративное покрытие. На современных сушилках из нержавеющей стали видны пятна коррозии диаметром 5-6 мм.

Этапы развития электрокоррозии:

• Первые признаки ржавчины. На поверхности трубы появляются небольшие островки коррозии. Пятна обычно имеют небольшой размер – со спичечную головку.
• Поврежденный участок расширяется. Группы пятен объединяются, что повышает скорость распространения коррозии.
• Поражение глубинных слоев. При очищении трубы можно заметить, что металл разрушается на значительную глубину. Под слоем оксида образуется воронка.
• Разрушение трубы. В большинстве вариантов результатом электрокоррозии становится разрушение резьбы полотенцесушителя. Однако и на ровной поверхности может появиться отверстие.

Не всегда причина электрокоррозии кроется в собственных действиях. Виновным может оказаться сосед. К примеру, если в ходе ремонта он установил сушилку из металлопластиковой трубы или сделал переходник от стояка к змеевику из пластика.

Электрокоррозия возможна в случаях, когда труба, подверженная воздействию тока, контактирует с водой. Возникают так называемые пробои. При контакте двух металлов, обладающих разной химической активностью, неизбежно начинается химический процесс. Поскольку поверхность металла состоит из множества замкнутых микроэлектродов. Под воздействием электричества и минеральных соединений, содержащихся в воде, структура разрушается.

Нужно ли заземлять полотенцесушитель

Для начала необходимо знать, что заземление (сооружение контуров заземления собственноручно) не требуется, если:

1. 1. Вы используете электрический полотенцесушитель (такие полотенцесушители обычно снабжены специальными вилками, в которых присутствует заземляющий провод, все это подключается в розетку, а сами розетки уже должны быть присоединены к контуру заземления).
2. 2. Вы живете в частном доме или квартире, и у Вас отдельная система отопления.

Заземление полотенцесушителя обязательно производить в следующих случаях:

1. 1. Если ваша сушилка соединена с системой отопления металлопластиковой трубой. Внутри металлопластиковой трубы находится алюминий, который проводит электрический ток: в местах соединения, где расположены фитинги, электрическая цепь разрывается. Соответственно, такой полотенцесушитель необходимо подключить к контуру заземления, либо к стояку горячего водоснабжения.
2. 2. Если ваша система горячего водоснабжения сделана из металлопластиковых труб.

Как заземлить полотенцесушитель

Все электрические полотенцесушители, как было указано выше, подключаются к розетке с заземлением, при этом в таких сушилках предусмотрен заземляющий провод с отдельным контактом на вилке. Так как полотенцесушители обычно устанавливаются в ванной комнате, следует осмотреть розетку, к которой он будет подключен. Такая розетка должна быть в специальном защитном корпусе, предотвращающем попадание влаги внутрь самой розетки.

Существует 2 основных способа заземления полотенцесушителя:

1. Использование системы уравнивания потенциалов, которую необходимо смонтировать собственноручно, затем осуществить заземление этой системы на общее заземление электрического щитка. Так следует поступать, если в доме или квартире вместо металлических коммуникаций используются коммуникации, сделанные из полимеров （металлопластиковые трубы）.
2. Заземление непосредственно трубы корпуса полотенцесушителя обычным проводом к стальному стояку.

Чтобы реализовать заземление полотенцесушителя вторым способом, нужно для начала обзавестись хомутом, предварительно сняв с него все изолирующие материалы. Этот хомут должен иметь клемму для присоединения провода. Затем хомут крепится на трубу корпуса полотенцесушителя.

Берется обычный медный провод, который должен иметь сечение 4 мм2. Этот провод с одной стороны подключается к клемме хомута, другой его конец необходимо подключить либо к заземлению электрического щитка, либо к стальному стояку. Помимо этого, не забудьте подключить к контуру заземления и другие устройства, находящиеся в вашей ванной комнате.

Такие методы не требуют много времени на их осуществление, но взамен достается долгая и бесперебойная работа полотенцесушителя, и в дальнейшем вопрос “как заземлить полотенцесушитель” не вызовет затруднений.

Похожие материалы на сайте:

• О заземлении простыми словами
• Для чего заземляют ванну
• Конструкция заземляющего устройства

Для чего заземлять водяной полотенцесушитель

После того, как пластиковые трубы начали вытеснять обычные металлические, на их заземление стали не обращать внимания, ошибочно полагая, что металлическая труба и труба из металлопластика имеют одинаковую токопроводимость. Это не так. Между металлопластиковой трубой и алюминием отсутствует контакт: они не соединены.

Практика показывает, что 90 процентов полотенцесушителей начинают протекать именно в случае замены металлических систем горячего водоснабжения на их пластиковые аналоги (например, полипропилен). Старые металлические трубы меняются на современные пластиковые с целью уменьшения вихревых токов. Однако коррозия продолжает себя проявлять.

Первые симптомы электрической коррозии – возникновение пятен ржавчины на полотенцесушителе, причем ржавчина проявляется даже на устройствах, сделанных из нержавейки. Вообще, все металлические электро-изделия, контактирующие с водой, подвержены как электрохимической, так и гальванической коррозии. Электрокоррозия возникает при наличии блуждающих токов. В результате на металл оказывается одновременное воздействие электрического тока и воды, после чего появляются металлические пробои, а уже оттуда начинает свое распространение коррозия.

При контакте двух разных металлов, один из которых более химически активен, чем другой, оба металла вступают в химическую реакцию. Чистая вода является очень плохим проводником электрического тока (диэлектриком), но, благодаря большой концентрации различных примесей, вода превращается в своеобразный электролит.

Не стоит забывать о том, что температура оказывает большое влияние на электропроводимость: чем выше температура воды, тем лучше она проводит электрический ток. Данное явление известно под именем “гальваническая коррозия”, именно она методично приводит полотенцесушитель в негодность.

Необходимость антикоррозионной защиты

Защита металла от воздействий, которые разрушающе действуют на его поверхность – одна из основных задач, возникающих перед теми людьми, которые работают с механизмами, агрегатами и машинами, морскими судами и строительными процессами.

Чем активнее эксплуатируется устройство или деталь, тем больше шансов у нее подвергнуться разрушительному воздействию и атмосферных условий, жидкостей, с которыми приходится сталкиваться в процессе работы. Над защитой металла от коррозии работают многие отрасли науки и промышленного производства, но основные способы остаются при этом неизменными, и состоят в создании защитных покрытий:

• металлических;
• неметаллических;
• химических.

Неметаллические покрытия создаются с помощью органических и неорганических соединений, их принцип действия достаточно эффективен и отличается от остальных типов защиты. Для создания неметаллической защиты в промышленном и строительном производстве используются лакокрасочные составы, бетон и битум и высокомолекулярные соединения, особенно активно взятые на вооружение в последние годы, когда больших высот достигла химия полимеров.

Химия внесла свой вклад в создание защитных покрытий методами:

• оксидирования (создания защитной пленки на металле с помощью оксидных пленок);
• фосфатирования (фосфатных пленок);
• азотирования (насыщения поверхности стали азотом);
• цементации (соединения с углеродом);
• воронения (соединения с органическими веществами);
• изменения состава металла путем введения в него антикоррозийных добавок);
• модификации окружающей коррозийной среды путем введения ингибиторов, влияющих на нее.

Электрохимическая защита от коррозии – это процесс, обратный электрохимической коррозии. В зависимости от смещения потенциала металла в положительную или отрицательную стороны, различают анодную и катодную защиту. Путем подсоединения к металлическому изделию протектора или источника постоянного тока на металлической поверхности создается катодная поляризация, которая и препятствует разрушению металла через анод.

Электрохимические методы защиты состоят в двух вариантах:

• металлическое покрытие защищено другим металлом, у которого более отрицательный потенциал (то есть, защищающий металл менее устойчив, чем защищаемый), и это называется анодное покрытие;
• покрытие нанесено из менее активного металла, и тогда он является и называется катодным.

Анодная защита от коррозии – это, например, оцинкованное железо. Пока не израсходуется весь цинк с защитного слоя, железо будет в относительной безопасности.

Защита катодным способом – это никелирование или нанесение меди. В этом случае разрушение защитного слоя приводит и к разрушению того слоя, который он защищает. Присоединение протектора для предохранения металлического изделия ничем не отличается от протекания реакции в других случаях. Протектор выступает в роли анода, а то, что находится под его протекторатом, остается в сохранности, используя созданные ему условия.

Виды коррозии

В зависимости от типа металла и окислительно-восстановительной реакции, происходящей с ним, коррозия может быть:

• равномерной или неравномерной;
• местной и точечной (отдельные участки почему-либо вступили в реакцию, а другие – нет);
• язвенной, известной еще как питтинг;
• подповерхностной;
• растрескивающейся;
• межкристаллической, возникающая вдоль границ кристалла металла.

Также в зависимости от того, какие именно внешние факторы воздействуют на поверхность, коррозия бывает химической и электрохимической. Химическая коррозия происходит в результате некоторых реакций под влиянием химических взаимодействий, но без участия электрического тока, и может быть присуща даже нефти и газу. Электрохимическая отличается определенными процессами, она более сложная, чем химическая.

На видео: коррозия металлов.

---

Источники:

• https://rosnerzh.ru/zaschita-ot-elektrokorrozii
• https://dzen.ru/a/XLcT0HS32gCzZli6
• https://mr-build.ru/newteplo/elektrokorrozia.html