Danfoss Retningslinjer for vandkvalitet for kobberloddede varmevekslere User guide [da]

Retningslinjer for vandkvalitet for kobberloddede varmevekslere

0 Sammenfatning

Danfoss District Heating har udarbejdet denne vejledning for vandkvaliteten af brugsvand og fjernvarmevand, der anvendes i varmevekslere af rustfast stål (1.4404, X2CrNiMo17-12-2 iht. i henhold til EN 10088-2:2005 ~ AISI 316L) loddet med rent kobber.

Det vand, der løber i disse loddede varmevekslere (PHEX), varierer meget fra applikation til applikation, og korrosion kan i nogle situationer blive et problem. Denne vejledning er baseret på en omfattende litteraturundersøgelse og på vores mangeårige erfaring med brug af kobberloddede rustfaste stål PHEX.

Det er vigtigt at understrege, at denne vandspecifikation ikke er en garanti mod korrosion, men skal betragtes som et værktøj til at undgå de mest kritiske vandapplikationer. En sammenfatning af parametrene og deres anbefalede grænser er anført i tabel 2 for vand på sekundærsiden (brugsvand, drikkevand) og tabel 3 for vand på primærsiden (varmeforsyning, fjernvarmevand). Disse grænser gælder kun for PHEX fremstillet af rustfast stål 1.4404 loddet med rent kobber.

1 Introduktion

Danfoss District Heating har udarbejdet denne vejledning for vandkvaliteten af brugsvand og fjernvarmevand til brug i varmevekslere af rustfast stål (1.4404, X2CrNiMo17-12-2 iht. i henhold til EN 10088-2:2005 ~ AISI 316L) loddet med rent kobber. Normalt løber brugsvand (drikkevand) i sekundærsiden, og et varmemedie (f.eks. fjernvarmevand) løber i varmevekslerens primærside.

Overflader, der er i kontakt med vand, kan støde på to problemer: kalkdannelse og korrosion. Gasser og salte, der opløses i vandet, spiller den største rolle. Derudover har komponentdesignet (f.eks. design, anvendte materialer, fremstillingsprocesser) og driftsforhold (f.eks. temperatur, flowforhold, stagnationstidspunkter) indflydelse på risikoen for kalkdannelse og/eller korrosion.

Desuden skal man være opmærksom på, at reaktionshastigheden for kemiske reaktioner, f.eks. korrosionshastigheden, øges ved stigende temperatur. Ifølge Van't Hoffs regel er stigningen i rækkefølgen faktor 2 til 3 for hver 10 °C temperaturstigning.

Når man kender det kemiske vands sammensætning og driftsforholdene for et varmeanlæg, kan risikoen for kalkdannelse og korrosion vurderes. På den baggrund kan der gives anbefalinger for at undgå kalkdannelse og/eller korrosionsproblemer i komponenter. Dette er hensigten med denne vandspecifikation.

Danfoss District Heating

BC396576844420dk-000101 © Danfoss 01/2022

Side 1 af 9

1.1 Kalkdannelse

Råvand, der anvendes til fremstilling af drikkevand (brugsvand), indeholder varierende store mængder opløste gasser og salte afhængigt af de geologiske egenskaber i udvindingsområdet. Disse forskelle forårsager også en anden sammensætning i det endeligt producerede drikkevand. Til dannelsen af kalk er især karbonathårdhed (= indhold af hydrogenkarbonat) og samlet hårdhed, dvs. summen af calciumog magnesiumioner afgørende. Derudover kan andre ioner, som f.eks. sulfat, have indflydelse.

Ud fra ovennævnte forbindelser kan der dannes kalk (kedelsten, calciumkarbonat, CaCO3) under stigende temperaturer og/eller tab af kuldioxid, f.eks. ved afgasning). Yderligere temperaturstigning kan medføre aflejring af forskellige salte, f.eks. gips (CaSO4).

Andre forbindelser, der kan forårsage blokering af komponenter, er jernholdige aflejringer såsom ”rust”, dvs. jernoxider og -hydroxider eller magnetit. Disse kan ophobes inde i selve PHEX’en, men kan også indskylles fra andre dele af hele systemet, idet de dannes på grund af korrosionsprocesser andre steder i systemet.

1.2 Korrosion

Korrosion kan forårsages af forskellige mekanismer, der resulterer i mange typer korrosion. Nogle af disse kan forekomme i en PHEX under service. De fleste korrosionsmekanismer forårsages kemisk, hvorimod vandets kemiske sammensætning påvirker de forskellige materialer forskelligt.

Ud over ovennævnte faktorer (materiale, driftsforhold) spiller iltindholdet en vigtig rolle i forbindelse med korrosion af metaller. Desuden er pH-værdi (syrekoncentration), syrekapacitet (bufferkapacitet) og saltindhold vigtige parametre for, at korrosion kan opstå. Kendskab til disse er afgørende for vurderingen af mulige korrosionsrisici.

En detaljeret forklaring af de forskellige korrosionsformer ligger uden for denne rapports rammer, men en oversigt over de mest typiske korrosionstyper er dog angivet i nedenstående tabel 1.

Danfoss District Heating

BC396576844420dk-000101 © Danfoss 01/2022

Side 2 af 9

Tabel 1 Typiske korrosionstyper i kobberloddede varmevekslere i rustfast stål [12]

Korrosionstype	Beskrivelse
Generel korrosion	Hvis generel korrosion forekommer i en PHEX,
	er det typisk kobber, der korroderer og ikke
	rustfast stål. Hvis kobberlodningen korroderer,
	vil det medføre tab af mekanisk styrke og muligvis
	lækager i varmeveksleren.
Spaltekorrosion	Normalt er varmeveksleren fri for spalter,
	men der kan dannes spalter under aflejringer
	fra tilkalkninger og andre former for aflejringer
	samt uperfekte loddesamlinger.
Galvanisk korrosion	Metallisk kontakt mellem kobber og rustfast stål
	i vand med høj elektrisk ledningsevne kan igangsætte
	et korroderende angreb af det mere elektronegative
	metal, som i dette tilfælde er kobber.
Spændingskorrosionsrevnedannelse	Spændingskorrosionsrevnedannelse (SCC) kan opstå
	i rustfast stål, hvis der er trækspændinger og en høj
	forekomst af klorid til stede. En temperaturstigning
	vil desuden øge risikoen for SCC. Det vil ofte ske
	ved temperaturer over 60 °C. [14]
Interkrystallinsk korrosion	Rustfast stål kan udsættes for interkrystallinsk
	korrosion på grund af dannelse af kromkarbid
	i korngrænserne under forkert varmebehandling.
	Områder med reduceret kromindhold vil blive
	korrosionsfølsomme.
Skørhed i flydende metal	Hvis loddeprocessen finder sted ved for høje
	loddetemperaturer, kan kobber spredes til det
	rustfaste stål og reducere styrken af de rustfaste
	stålplader.

Danfoss District Heating

BC396576844420dk-000101 © Danfoss 01/2022

Side 3 af 9