Что означает кислородный барьер в замкнутом контуре
Кислородный барьер — это описание того, как стенка трубы ведет себя в отношении диффузии кислорода. В закрытом гидравлическом контуре кислород, попадающий в воду через стенку трубы, расходуется на коррозию железосодержащих компонентов: радиаторов, внутренних частей котла, насосов и стальных трубопроводов. Результатом являются шлам, магнетитовые отложения, засорение клапанов и сокращение срока службы всей системы. Таким образом, стенка трубы, блокирующая доступ кислорода, защищает не только себя, но и компоненты, расположенные ниже по потоку.
Этот термин произошел от полимерных труб. Полиэтилен и подобные материалы проницаемы для молекул газа, поэтому совершенно исправная труба может пропускать измеримые количества кислорода по всей своей длине. Производители решают эту проблему путем совместной-экструзии барьерного слоя из этиленвинилового спирта в стену или путем обертывания композитной трубы алюминиевой фольгой. Медная трубка никогда не нуждалась в таком решении, и целью этой статьи является понимание того, почему.
Почему медь является эффективным кислородным барьером
Медная трубка представляет собой твердый, полностью плотный металл. Здесь нет полимерных цепей, нет аморфных областей между кристаллитами и нет межузельного пути, по которому могут мигрировать молекулы газа, поэтому в стенке нет пути диффузии кислорода при нормальной эксплуатации. Там, где полимерная стена нуждается в дополнительном слое для достижения приемлемого показателя проницаемости, медь достигает его как свойство самого материала.
Из этого следуют два практических следствия. Во-первых, ни один барьерный слой не может быть поврежден, поцарапан, расслоен или потерян при установке, поскольку нет барьерного слоя, который можно было бы потерять. Во-вторых, эффективность барьера не зависит от толщины стенки в отличие от проницаемости полимера, поэтому тонкая и толстая медная стенка ведут себя одинаково в отношении проникновения кислорода.
Медь также вносит в цепь свой собственный химический состав продуктов коррозии. В правильно заполненной системе на внутренней поверхности образуется защитный оксидный слой, который со временем стабилизируется, а ионы меди в растворе действуют как мягкий биоцид, ограничивающий микробиологическую коррозию в замкнутых контурах.
Сравнение металлических и полимерных барьерных решений
| Строительство стен | Путь диффузии кислорода | Прочность барьера |
|---|---|---|
| Медная труба (бесшовная или сварная) | Нет в обычном режиме | Свойственный металлической стене |
| Полимерная труба с со-экструзионным барьерным слоем | Заблокировано внутренним слоем | Зависит от целостности слоя и обработки соединений. |
| Металлические-полимерные композитные трубы | Заблокировано металлической фольгой | Зависит от непрерывности фольги и конструкции фитинга |
| Небарьерная полимерная труба | Непрерывно сквозь стену | Преграды нет |
Сравнение касается не просто показателя проницаемости. Барьерный слой, который прерывается на каждом компрессионном фитинге, может оставить цепь фактически незащищенной, тогда как металлическая стенка остается непрерывной поперек трубы и соединения при правильной пайке или пайке. Вот почему в технических документах для закрытых систем отопления часто требуется либо сплошной барьер, либо цельно-металлический контур.
Влияние на проектирование системы и очистку воды
Контроль коррозии:кислородонепроницаемый контур потребляет гораздо меньше ингибитора и образует гораздо меньше осадка, что увеличивает интервал между циклами промывки и дозирования.
Схемы со смешанными-материалами:там, где медь и сталь сосуществуют, прекращение проникновения кислорода устраняет движущую силу наиболее агрессивной формы гальванической коррозии, которая в противном случае поражает стальную катодную область вокруг медного фитинга.
Микробный контроль:снижение доступности кислорода и выделение ионов меди сдерживают рост бактерий в замкнутых контурах и в контурах горячего водоснабжения.
Ввод в эксплуатацию:барьерное свойство не заменяет правильный ввод в эксплуатацию. Растворенный кислород, вносимый заполняющей водой, а также воздух, всасываемый через вентиляционные отверстия и-подпиточную воду, остаются основными источниками кислорода в герметичной системе, поэтому разделение воздуха и, если указано, деаэрация заполнения по-прежнему имеют значение.
Ограничения и моменты, на которые стоит обратить внимание
Кислородный барьер — это свойство стены, а не общая гарантия от коррозии. Внешнее воздействие остается возможным: агрессивные почвы под закопанной трубой, атмосфера, содержащая аммиак-, которая может вызвать коррозионное растрескивание под напряжением, а также резьбовые или механические соединения, из которых не был смыт остаточный флюс. Химический состав воды также имеет значение, поскольку очень низкий уровень pH, высокий уровень хлоридов и чрезмерная скорость потока могут сократить срок службы трубок независимо от содержания кислорода.
На этапе спецификации проверьте три вещи: что химический состав воды совместим с выбранной маркой меди, что метод соединения сохраняет целостность контура и что трубка поставляется чистой и сухой, с отверстием, свободным от волочильной смазки и остатков углерода, которые в противном случае могли бы способствовать росту бактерий.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Нужен ли медной трубке кислородный барьерный слой?
Нет. Медь — это полностью плотный металл, в котором нет путей диффузии для молекул газа, поэтому стенка сама по себе является барьером. Требование к барьерному слою применяется к полимерным трубам, которые проницаемы для кислорода и требуют дополнительного слоя для ограничения проникновения.
Вопрос: Какой вред на самом деле вызывает попадание кислорода?
Он питает коррозию черных частей контура. Кислород потребляется в радиаторах, внутренних компонентах котла и стальных трубопроводах, образуя магнетит и шлам, которые блокируют клапаны, ухудшают теплопередачу и в конечном итоге вызывают утечки.
Вопрос: Обеспечивает ли более толстая медная стенка лучшую защиту от кислорода?
Нет, барьерные характеристики уже полностью реализованы в обычной стене. Толщина стенки выбирается исходя из номинального давления, механической прочности и устойчивости к изгибу, а не из-за устойчивости к кислороду.
Вопрос: Может ли кислород попасть в медный контур где-нибудь еще?
Да. Практическими источниками являются растворенный кислород в заполняющей воде, воздух, поступающий через вентиляционные отверстия,-подпиточная вода и любые воздушные карманы. Кислородонепроницаемая стенка не устраняет необходимости правильного заполнения, вентиляции и разделения воздуха.
Вопрос: Подходит ли медь для смешанных медных и стальных цепей?
Да, при условии, что доступ кислорода контролируется и два металла разделены соответствующими изолирующими соединениями, где это необходимо. Прекращение подачи кислорода устраняет движущую силу наиболее агрессивной гальванической атаки на сталь.
Вопрос: Изменяются ли барьерные свойства соединений и фитингов?
При правильной пайке или пайке металлическое соединение становится таким же непроницаемым, как и сама трубка. Целостность барьера больше беспокоит полимерные и композитные системы, где механические фитинги могут нарушить барьерный слой.
