Kontakt: CMI AB 018-262660
1. Introduktion
Korrosion är en kemisk reaktion där joner i ett rör/ytor (metall) kombineras med syre och bildar olika typer av
metalloxider. Dessa oxider kommer att erodera metallytan och flagor kommer att lossna med tiden. Detta är ett
stort problem där vatten används som; gruvindustri (processvatten), fastigheter (stamrenoveringar), fjärrvärme,
värmeväxlare, kyltorn mm i princip alla som använder hårt eller aggressivt vatten,
· Användning av hårt och mjukt vatten
· Bakterieinducerad korrosion
· Bildning av magnetit
· Skin Effekt
2. Hårt och mjukt vatten
Det finns en mycket tydlig fördel med Hydropath teknologi med avseende på korrosion. Inte minst där hårt
vatten används, där beläggningar (pannsten (kalk, biofilm) på ytor skapar galvaniska element mellan beläggning
och rör/ytor. Ex. kan kopparrör frigöra kopparjoner i den utsträckningen att rötslam från avloppsvatten inte kan
användas som gödsling pga höga kopparhalter. Vid syrabehandling för att eliminera kalkbeläggningar finns risk
för läckage då korrosionen orsakat hål i rören. Dessutom finns risk att rören pluggar igen av beläggningar.
Mjukt vatten (aggressivt) är mycket korrosivt. En av orsakerna är att pH i regel är lågt, dvs det är mer surt och
därför mer benäget att starta korrosion. En annan orsak kan vara att mjukt vatten innehåller färre ämnen och
därför har en tendens att öka antalet joner genom att korroder metallrör/ytor.
Genom att använda Hydropath teknologi ges möjlighet att använda hårt vatten, i stället för mjukt, utan risk för
ökad korrosion. Har det redan uppstått beläggningar kommer Hydropath teknologi att med tiden
reducera/eliminera beläggningar.
3. Bakteriell inducerad korrosion
Bakteriell korrosion (BIC) skiljer sig något. Den uppstår när speciella bakterier attackerar metaller,
företrädesvis järn/stål som konsumerar kolet i järnrören och ”äter” sig igenom och orsakar ådringar på ytan av
röret. Dessa bakterier är svåra att bekämpa med kemikalier eftersom de har gjort gångar inne i metallen och
bakterier på ytan fungerar som en barriär och skydd för de som är på insidan. Hydropath teknologi reducerar
korrosionen genom att eliminera bakterierna på ytan av metallen.
4. Bildning av magnetit
Ett annat sätt som Hydropath teknologin motverkar korrosion är att förändra oxidationen. En typ av järnoxid är
magnetit. Normalt bildas flagor av magnetit som efterhand lossnar och orsakar ytterligare oxidering av järn.
När Hydropath teknologin appliceras på röret uppträder magnetiten på ett annat sätt. Istället för att bilda flagor
blir magnetiten som en svart hård yta på röret istället för flagor, som då fungerar som en barriär mellan röret och
syret i vattnet och stoppar vidare korrosion.
Fig 1. Rör i en värmeväxlare visar beläggningar före installation av Hydropath (vänster) och efter installation till
höger, där inte bara kalkbeläggningar eliminerats utan att magnetit också bilat en hård svart yta.
På sätt och vis kan man jämföra magnetiten som andra oxiderade metaller, som bl.a. koppar, zink.mm.
Nyskuren aluminium uppvisar en skinande blank yta som efter ett tag blir gråaktig pga oxidering av luftens syre.
Liknade sker med koppar som övergår från en orange blank yta till en grön matt yta. Detta oxidskikt är
skyddande mot vidare oxidering.(korrosion).
5. Skin Effekt
För att förstå Skin Effekt och hur de reducerar korrosion måste vi gå igenom magnetiska fält, hur magnetiska
fält visar sig i trådar och rör och hur detta påverkar strömmen och hur strömdistributionen kan påverka
korrosionen.
· Magnetiska fält i trådar
· Växelströmmens magnetiska fält i rör
· Skin Effekt
· Reduktion av korrosion
Denna del är relativt teknisk och belyses mer övergripande, där de två sista styckena är mest relevanta. Det
hela kan summeras som följer: Växelströmmen rör sig på utsidan av en ledare (ex ett rör). Kemiska reaktioner
kräver elektroner och alla fria elektroner rör sig från insidan av röret genom Skin Effekt. Skin Effekt stoppar
därför reaktioner som skapar korrosion.’
Fig 2. Magnetiska fält hos en tråd. De gröna cirklarna visar magnetiska fält och den röda pilen indikerar
strömriktningen. Bilden till höger illustrerar trådändan. Korset visar strömriktningen likt baksidan av en pil.
A. Magnetiska fält i en tråd
Initialt tänker vi oss en tunn tråd som leder en konstant likspänning. Det magnetiska fältet är enligt Ampere´s
Lag och består av en serie magnetiska linjer som lindas runt tråden se fig 2.
Riktningen för fältlinjerna styrs av ”högerhandsgreppet” där tummen pekar i strömmens riktning och fingrarna
pekar på magnetfältets riktning. Fig 3.
När två trådar är nära varandra kommer fältet få distorsioner som ses i fig 3a. dvs linjerna kommer att få
distorsion i en dubbel-loop form, men fältlinjerna kommer fortfarande att vara medsols. Att lägga till fler trådar
kommer distorsionen att förvränga fältet vidare.
Fig 3. a) Magnetfältet för två närliggande trådar. Distorsionen visas med pilarna. b) Placeras fler trådar ökar
distorsionen. c) kombineras fler trådar till en cylinder (rör) ses fältlinjerna strömma medsols på utsidan och
motsols på insidan.
B. Magnetfält i ett rör
Om vi har ett stort antal trådar kan det ses som ett rör. Fältet på utsidan kommer att strömma medsols och
på insidan motsols fig 3c. Att fälten går i motsatt riktning betyder att fältet måste gå mot 0 - denna punkt är på
rörets utsida. Fig 4 a, fig 4b
Fig 4. a) Många trådar kan approximeras till ett rör. b) Fältlinjerna är koncentriska, går medsols på utsidan och
motsols på insidan. Därför blir fältstyrkan noll vid den taggiga kanten mellan pilarna som går i olika riktningar Fig
4b.
C. Motverkande EMK och Skin Effekt
Vi har fastställt att på den yttre ytan av röret går magnetfältet mot noll. Vad händer då om fältet inte är noll? På
insidan av röret har vi ett magnetfällt, det viktiga är att fältet inte är statiskt utan att det varierar. En förändring av
magnetfältet inducerar ett elektriskt fält, lik en transformator. Ett inducerat elektriskt fält verkar mot den ström
som den orsakar, kallad ”Back EMK” eftersom den agerar för att stoppa den ström som den alstrat - dvs
verkar likt ett motstånd.
Nära ytan faller magnetfältet till noll och därmed ingen motverkan till strömmen. Sålunda kan vi se att en
växelström, beroende på ledare, tenderar strömmen att flöda längs ytan och ingen i centrum. Storleken på
området där strömmen flödar kallas ”Skin Djup” (delta). Förändringar beror på frekvens och material - ju högre
frekvens desto mindre ”Skin Djup”. Naturen gillar inte förändringar så ju snabbare frekvens desto mer
motverkan. I koppar är ”Skin Djup” med den frekvens som används av Hydropath ca 0,2 mm. Sålunda, fastän
spänningen är närvarande i hela röret och i vattnet, finns strömmen bara närvarande i inom ca 0,5 mm på rör
ytan.
D. Reduktion av korrosion med Skin Effekt.
När växelström flödar efter ett rör, finns strömmen bara på ytan av röret och det finns ingen ström på insidan av
röret. Hur kan detta motverka korrosion?
Korrosion orsakas av kemiska reaktioner på insidan av röret, mellan röret och vattnet. Metallatomer i
rörmaterialet löses upp av vattnet. För att detta skall kunna ske måste förändring ske från neutrala atomer till
laddade joner, dvs den neutrala atomen måste förlora minst en elektron (beroende på valens) och bildar då en
metalljon i vattnet.
Fig 5 visar en sådan reaktion. Vattnet innehåller saltsyra (HCl) och finns i ett zink galvaniserat rör. När den
korrosiva reaktionen startar kommer metalliska zinkatomer att börja lösas upp i vattnet genom att frigöra
elektroner och då blir laddade zinkjoner.
Metaller tycker inte om att ha allt för många elektroner och överför dem gärna till vattnet som då kombinera med
vätejoner som då kan bli vätgas. Vid slutet av denna process har både vattnet och metallen har samma antal
elektroner som vid starten och processen kan fortsätta som den började.
Zn <-> Zn2+ + 2 e-, 2H+ + 2e- <-> H2 (g)
Med en Hydropath enhet påkopplad kommer alla elektroner som är frigjorda i vattnet, genom dissociering av
zinkatomen, att sugas upp av röret pga av Hydropath signalen och genom Skin Effekt kommer elektronerna att
gå till utsidan av röret.
Detta betyder att de inte finns några elektroner tillgängliga som gör att de kemiska reaktionerna kan fortsätta.
Detta betyder att reaktioner inte kan fortgå och därför stoppas korrosionen.
Fig 5. Visar hur Skin Effekt reducerar korrosion på den inre ytan av röret.