Budowa instalacji wody lodowej na stali ocynkowanej

Stal ocynkowana w instalacji wody lodowej: właściwości i zastosowanie

Instalacja wody lodowej na stali ocynkowanej to obieg rurociągów, w którym stal węglowa pokryta warstwą cynku transportuje schłodzoną wodę lub roztwór glikolu między chillerem a odbiornikami procesu. Cynk pełni rolę bariery antykorozyjnej, dlatego materiał dobrze znosi pracę w niskich temperaturach. Ocynk sprawdza się jednak tylko wtedy, gdy chemia czynnika pozostaje pod kontrolą. Problem zaczyna się, gdy źle dobrany glikol albo zbyt wysokie pH rozpuszczają warstwę cynku, ponieważ wtedy rurociąg traci ochronę szybciej, niż zakłada inwestor. Z tego powodu o trwałości decyduje nie sam materiał, lecz połączenie materiału, sposobu łączenia rur i jakości medium.

Dlaczego stal ocynkowana sprawdza się w obiegu wody lodowej?

Stal ocynkowana łączy wytrzymałość stali węglowej z dodatkową ochroną, którą daje powłoka cynkowa. W obiegu wody lodowej pracuje przy niskich temperaturach, zwykle od 5 do 12 stopni Celsjusza, dlatego korozja postępuje wolno. Co istotne, zjawisko odwrócenia biegunowości cynku, które pojawia się w instalacjach gorącej wody powyżej około 60 stopni, w ogóle nie dotyczy układów chłodniczych. Z tego powodu ocynk jest w wodzie lodowej materiałem przewidywalnym.

W porównaniu z PVC stal ocynkowana znosi wyższe ciśnienia robocze oraz uderzenia hydrauliczne, dlatego częściej trafia do instalacji przemysłowych o większych średnicach. Z kolei względem stali nierdzewnej wypada znacznie taniej, co przy długich trasach rurociągów realnie obniża koszt inwestycji. Dla większości zamkniętych obiegów glikolowych ocynk jest rozsądnym kompromisem między ceną, wytrzymałością i odpornością na korozję.

Kiedy stal ocynkowana to zły wybór?

Uczciwa odpowiedź brzmi: nie zawsze. Powłoka cynkowa ma swoje granice, dlatego w części układów lepiej sięgnąć po inny materiał. Poniżej zebraliśmy sytuacje, w których odradzamy stal ocynkowaną:

• Wysokie pH i agresywne inhibitory. Cynk jest metalem amfoterycznym, czyli rozpuszcza się zarówno w środowisku kwaśnym, jak i mocno zasadowym. Przy pH powyżej około 9,5 oraz przy niektórych pakietach inhibitorów warstwa cynku znika szybciej, niż powinna.
• Układy otwarte z dużą ilością tlenu. Stały dopływ napowietrzonej wody przyspiesza zużycie cynku, dlatego w obiegach otwartych i wieżach chłodniczych ocynk wypada słabo.
• Bardzo wysokie ciśnienia. Tam, gdzie parametry ciśnieniowe pracują na granicy normy, pewniejsza bywa spawana stal czarna albo nierdzewna.
• Higiena medium. W mleczarniach, browarach i farmacji, gdzie medium kontaktuje się z produktem, standardem pozostaje stal nierdzewna.

W takich przypadkach proponujemy rozwiązanie z innego materiału, na przykład instalację ze stali nierdzewnej INOX albo budowę instalacji chłodniczej na stali czarnej.

Łączenie rur ze stali ocynkowanej: gwint, rowek czy zaprasowywanie?

Najczęstszy błąd na budowie to spawanie stali ocynkowanej. Wysoka temperatura wypala cynk wokół spoiny, dlatego w tym miejscu znika ochrona antykorozyjna, a dodatkowo powstają szkodliwe dla zdrowia opary tlenku cynku. Z tego powodu rurociągów ocynkowanych zasadniczo się nie spawa. Zamiast tego stosujemy trzy sprawdzone metody łączenia rur ze stali ocynkowanej:

• Połączenia gwintowane. Klasyka dla mniejszych średnic. Gwint odsłania goły metal, dlatego uszczelniamy go pastą lub taśmą i dbamy o zabezpieczenie nacięcia.
• Złącza rowkowane. Szybki montaż większych średnic bez ognia. Powłoka cynku pozostaje nienaruszona, co wydłuża żywotność instalacji.
• Systemy zaprasowywane. Nowoczesne łączniki z uszczelką, montowane na zimno. Brak prac spawalniczych skraca przestój w hali oraz eliminuje ryzyko pożaru.

Gdy na styku ocynku i miedzi albo mosiądzu powstaje ogniwo galwaniczne, stosujemy złączki dielektryczne, ponieważ inaczej cynk korodowałby w pierwszej kolejności. Dobór metody łączenia ma równie duże znaczenie jak sam wybór materiału. Masz wątpliwości, jak połączyć istniejący odcinek z nową sekcją? Zadzwoń, doradzimy rozwiązanie pod konkretną instalację.

Korozja w instalacji ocynkowanej: biała rdza, glikol i pH

Najwięcej szkód powstaje, zanim instalacja w ogóle ruszy. Rury ocynkowane składowane w wilgoci, na deszczu albo w kondensacji pokrywają się białym nalotem, czyli białą rdzą. Ten nalot to tlenek i wodorotlenek cynku, który zjada powłokę ochronną. Dlatego rury przechowujemy w suchu i montujemy bez zbędnej zwłoki.

Po uruchomieniu o trwałości decyduje chemia czynnika. Glikol nie jest obojętny dla cynku. Świeży, dobrze zinhibitowany roztwór pracuje bezpiecznie, jednak z czasem glikol się utlenia, jego pH spada, a powstające kwasy organiczne atakują cynk. Z tego powodu w instalacjach ocynkowanych regularnie badamy medium, czyli sprawdzamy pH, rezerwę alkaliczną oraz zawartość inhibitora. Na tej podstawie korygujemy roztwór albo uzupełniamy ochronę, na przykład poprzez odpowiednio dobrany płyn niezamarzający z pakietem inhibitorów. Dzięki temu warstwa cynku służy latami, a nie miesiącami. Standardy jakości wody oraz ochrony przed korozją w układach chłodniczych opisuje między innymi ASHRAE w wytycznych dotyczących obróbki wody.

Kondensacja i izolacja rurociągów wody lodowej

Rurociągi wody lodowej pracują poniżej temperatury punktu rosy, dlatego na ich powierzchni wykrapla się wilgoć. W przypadku stali ocynkowanej stała kondensacja oznacza mokrą powłokę, a mokry cynk to prosta droga do białej rdzy pod izolacją. Z tego powodu izolacja techniczna nie jest dodatkiem, lecz warunkiem trwałości.

Kluczowa jest ciągła paroizolacja, która nie przepuszcza wilgoci do powierzchni rury. Najwięcej problemów powstaje na kształtkach, łukach oraz armaturze, ponieważ tam najłatwiej o mostek i nieszczelność izolacji. Dlatego domykamy całą trasę, łącznie z przejściami przez ściany. Szczegółowo opisujemy to w materiale o wykonawstwie izolacji technicznej instalacji wody lodowej.

Jak budujemy instalacje wody lodowej na stali ocynkowanej

Każdą budowę instalacji wody lodowej na stali ocynkowanej zaczynamy od danych. Najpierw zbieramy temperatury zasilania i powrotu, rodzaj medium, ciśnienie robocze oraz warunki w hali. Następnie dobieramy średnice, wykonujemy obliczenia hydrauliczne i projektujemy trasę. W dalszej kolejności prefabrykujemy rurociągi oraz łączymy je bez prac spawalniczych, czyli na gwint, rowek lub w systemie zaprasowywanym.

Po montażu zawsze wykonujemy próbę szczelności, a dopiero potem zakładamy izolację z paroizolacją. Na koniec dobieramy i uzupełniamy glikol z inhibitorem, a instalację przekazujemy wraz z dokumentacją. Pracujemy w oparciu o pełne uprawnienia F-gazowe, SEP oraz lutownicze, a w chłodnictwie przemysłowym działamy od ponad 20 lat. Serwisujemy agregaty wiodących marek, między innymi Trane, Carrier, Daikin, Clivet oraz ClimaVeneta, o wydajności od 1 kW do 1,5 MW. Jeśli rozważasz inny materiał, sprawdź też budowę instalacji wody lodowej na PVC.

Najczęstsze pytania o instalację wody lodowej na stali ocynkowanej

Czy stal ocynkowana nadaje się do wody lodowej z glikolem?

Tak, pod warunkiem kontroli chemii czynnika. Dobrze zinhibitowany glikol o stabilnym pH jest dla cynku bezpieczny. Problem pojawia się, gdy roztwór się starzeje, jego pH spada, a kwasy organiczne zaczynają atakować powłokę. Dlatego w instalacjach ocynkowanych warto regularnie badać medium oraz w razie potrzeby korygować inhibitor. Przy takim podejściu ocynk służy wiele lat.

Dlaczego nie wolno spawać rur ze stali ocynkowanej?

Spawanie wypala warstwę cynku wokół spoiny, przez co w tym miejscu znika ochrona antykorozyjna i szybko pojawia się rdza. Dodatkowo proces uwalnia szkodliwe opary tlenku cynku. Z tego powodu rurociągi ocynkowane łączy się na gwint, złącza rowkowane lub w systemie zaprasowywanym. Te metody zachowują powłokę oraz nie wymagają prac z ogniem.

Co to jest biała rdza i jak jej uniknąć?

Biała rdza to białawy nalot tlenku i wodorotlenku cynku, który powstaje na mokrej powierzchni ocynku, najczęściej podczas składowania rur w wilgoci. Osłabia powłokę, zanim instalacja zacznie pracę. Aby jej uniknąć, rury przechowujemy w suchym miejscu, montujemy bez zwłoki, a gotowe rurociągi zabezpieczamy ciągłą izolacją z paroizolacją.

Stal ocynkowana, PVC czy stal nierdzewna do instalacji wody lodowej?

To zależy od warunków. PVC sprawdza się w mniejszych, niskotemperaturowych obiegach i jest tanie w montażu. Stal ocynkowana to kompromis między ceną a wytrzymałością, dobry dla zamkniętych układów glikolowych. Stal nierdzewna jest najdroższa, jednak niezastąpiona tam, gdzie liczy się higiena medium oraz odporność na agresywne czynniki. Najlepszy materiał dobieramy po analizie konkretnej instalacji.

Podsumowanie

Budowa instalacji wody lodowej na stali ocynkowanej to trafny wybór dla zamkniętych obiegów glikolowych, o ile zadbamy o trzy rzeczy: łączenie rur bez spawania, kontrolę chemii czynnika oraz szczelną izolację z paroizolacją. Cynk chroni stal latami, jednak tylko przy stabilnym pH i dobrze dobranym inhibitorze. Planujesz nową instalację albo chcesz ocenić stan istniejącej? Zadzwoń do działu technicznego pod numer +48 501 179 381 lub napisz na info@chillerserwis.com. Dobierzemy materiał oraz przygotujemy wycenę pod Twój proces.