Témata
Zdroj: Gema

Korozní monitoring v prostředí bazénových hal

Plavání je jedním z nejpopulárnějších sportů pro děti a dospělé u nás i po celém světě. První krytý plavecký bazén byl otevřen v roce 1828 v St. George‘s Baths ve Spojeném království. V roce 2024 bylo ve Spojených státech již 309 000 komerčních plaveckých bazénů, v České republice bylo v roce 2014 podle statistiky Státního zdravotního ústavu veřejných bazénů 957. Jedná se tedy o velký počet zařízení, v nichž jsou exponovány různé kovové materiály.

Kateryna Popova

V rámci svého doktorského studia působí v Technoparku Kralupy VŠCHT Praha. 

Reklama

Problém koroze v prostředí bazénů je aktivně sledován od 80. let 20. století, kdy v několika bazénových halách došlo kvůli nevhodné volbě materiálu ke koroznímu praskání nosných konstrukcí a dalšímu poškození dílů z korozivzdorných ocelí. Dnes je tento problém již vyřešen striktní specifikací materiálů, z nichž se smí nosné prvky vyrábět. Znamená to ale, že veškeré problémy spojené s korozním napadením v bazénech jsou již minulostí?

Podmínky udržované ve vnitřních bazénových halách se na první pohled jeví jako málo agresivní. Teplota vody se obvykle udržuje v rozmezí 26–30 °C, v rekreačních bazénech a vířivkách 34–37 °C, zatímco teplota vzduchu musí být alespoň o 1 °C vyšší, aby nedocházelo ke kondenzaci. Velké vodní plochy plaveckých bazénu a kapky vody uvolňující se z fontánek, tobogánů a vířivek vedou k aktivnímu odpařování vody a vzniku vzdušného aerosolu. Proto se klimatizace bazénových hal nastavuje tak, aby udržovala relativní vlhkost okolo 50 %. Korozní napadení kovových zařízení však bývá opakovaně pozorováno i v těchto na první pohled málo korozivních podmínkách.

Obr. 1. Zařízení CorrSen připravené pro měření. (Zdroj: Gema)

Nově vyvinutý systém CorrSen je jedinečným nástrojem pro monitoring korozivity atmosféry. Systém sestává z citlivých senzorů, bezdrátových loggerů a komplexního řešení pro odesílání, zpracování a online prezentaci dat a umožňuje souběžné měření korozního napadení a korozní rychlosti kovu, jakož i teploty a relativní vlhkosti okolního vzduchu. Díky tomuto řešení lze v reálném čase zjistit, kdy a za jakých podmínek dochází ke zvýšení korozní agresivity atmosféry vůči sledovanému materiálu a včas přijmout potřebná opatření. Úkolem této studie bylo použití systému CorrSen pro stanovení příčin korozního poškození dlouhodobě pozorovaného v bazénové hale a v technologické místnosti bazénu a doporučení protikorozních opatření.

Korozní monitoring v bazénové hale

Loggery CorrSen s vysoce citlivými senzory Cu-0.5µm a Fe-25µm byly exponovány po dobu 6 měsíců na okenním parapetu bazénové haly nad velkým plaveckým bazénem ve výšce přibližně 4 metry, jak ukazuje schéma na obr. 2.

Obr. 2. Expoziční místo v hale plaveckého bazénu. (Zdroj: Gema)

Průměrné hodnoty teploty a relativní vlhkosti během expoziční doby byly 31 °C a 45 %. Teplota se po celou dobu monitoringu pohybovala v poměrně úzkém rozmezí hodnot s maximem 39 °C, zatímco výkyvy vlhkosti byly výraznější a její hodnota se krátkodobě zvyšovala až k maximálním 87 %.

Obr. 3. Vývoj korozního úbytku měděných a ocelových senzorů v bazénové hale. (Zdroj: Gema)

Obr. 3 ukazuje vývoj korozního úbytku senzorů CorrSen během půlroční expozice. Po počáteční aktivaci došlo u mědi ke snížení korozní rychlosti, která byla po většinu expozice poměrně stabilní. U oceli došlo v několika případech ke krátkodobému výraznému zvýšení korozivity, tj. rychlému úbytku tloušťky materiálů v krátkém časovém intervalu. Ustálené korozní rychlosti senzorů spočítané po vyloučením těchto mimořádných událostí jsou uvedeny v tab. 1 společně s odpovídajícími stupni korozní agresivity (podle normy pro klasifikaci vnitřních atmosfér ČSN EN ISO 11844-1). Odhad stupně korozní agresivity byl v tomto případě pouze orientační, jelikož norma vyžaduje minimálně jeden rok expozice. Uvedené hodnoty ukazují na vysokou agresivitu prostředí bazénové haly vůči oběma kovům.

Tab. 1. Průměrná korozní rychlost a odpovídající stupně korozní agresivity v bazénové hale

MateriálPrůměrná korozní rychlost
[µm za rok]
Stupeň korozní agresivity
podle ČSN EN ISO 11844-1
Měď0,4IC 5 – velmi vysoká
Ocel7,5IC 4 – vysoká

Obr. 4 ukazuje detailní záznam korozního úbytku oceli a klimatických parametrů ve vybraném časovém intervalu, kdy došlo k výraznému koroznímu úbytku. Ze záznamu je patrné, že prudký nárůst korozivity byl způsoben zvýšením relativní vlhkosti, dosahující až 87 %. Ačkoliv vlhkost v průběhu celé doby expozice přesahovala úroveň 60 % pouze v 1 % času, během těchto krátkých období došlo k 85 % korozního úbytku oceli a 56 % korozního úbytku mědi.

Obr. 4. Hodnoty korozního úbytku ocelového senzoru, teploty a relativní vlhkosti vzduchu naměřené během 6. týdnu expozice. (Zdroj: Gema)

Obr. 5 ukazuje záznam korozního úbytku měděného senzoru a klimatických parametrů během jednoho týdne monitoringu. Na grafu jsou patrná cyklická zvýšení korozní rychlosti v denních intervalech mezi 5. a 9. hodinou ranní. Tyto výkyvy byly doprovázeny nárůstem teploty o 1 °C a mírným poklesem relativní vlhkosti. Pravděpodobným důvodem byla změna obsahu korozivních látek ve vzduchu, související s aktivitou návštěvníků (vyšší intenzita tvorba kapének vodného elektrolytu) a nastavením úpravy vody.

Obr. 5. Záznam korozního úbytku měděného senzoru a klimatických parametrů v bazénové hale po dobu 1 týdne. (Zdroj: Gema)

Z průměrných hodnot teploty 31 °C a relativní vlhkosti 45 %, ze změřené depoziční rychlosti chloridů 0,008 až 0,513 mg.m–2 za den a předpokládané depoziční rychlosti SO2 0,8 mg.m–2 za den byla podle normy ČSN EN ISO 9223 vypočtena korozní rychlost mědi 0,1–0,2 µm za rok a oceli 1,3–2,3 µm za rok. Je zřejmé, že skutečně změřené korozní rychlosti jsou 2–5krát vyšší než korozní rychlosti odhadnuté, což naznačuje, že vedle vlhkosti a depozice chloridů působily v bazénové hale další faktory, které nejsou v odhadu (dle normy) zahrnuté, například produkty dezinfekce vody nebo vnější znečištění atmosféry. Zvýšení relativní vlhkosti odpovídající prudkým nárůstům korozních úbytků ukazuje, že v těchto obdobích došlo k selhání systému klimatizace a filtrace vzduchu. Aplikace systému CorrSen tak umožnila identifikovat situace, kdy docházelo ke skokovému zvýšení korozní rychlosti, a provést nápravné kroky.

Reklama
Reklama
Reklama

Korozní monitoring v technologické místnosti bazénu

V technologické místnosti plaveckého bazénu v druhém podzemním podlaží je dlouhodobě pozorováno korozní napadení kovových součástí. Pro zjištění jeho příčin byly v místnosti po dobu 1 měsíce exponovány senzory CorrSen Cu-0,5µm a Fe-25µm, umístěné na liště nad jednotkou chlorace ve výšce 2 metrů, jak ukazuje obr. 6.

Obr. 6. Loggery CorrSen v technologické místnosti bazénu. (Zdroj: Gema)

Teplota v technologické místnosti byla po celou dobu monitoringu stabilní mezi 27 a 29 °C, relativní vlhkost se pohybovala v rozmezí 21 až 48 %.

V tab. 2 jsou uvedeny hodnoty průměrné korozní rychlosti a odpovídající stupně korozní agresivity (podle normy ČSN EN ISO 11844-1).

Tab. 2. Průměrná korozní rychlost a odpovídající stupně korozní agresivity v technologické místnosti

MateriálPrůměrná korozní rychlost
[µm za rok]
Stupeň korozní agresivity
podle ČSN EN ISO 11844-1
Měď5,6> IC 5 – velmi vysoká
Ocel1,2IC 3 – střední

Obr. 7 a obr. 8 ukazují průběh teploty, relativní vlhkosti a korozního úbytku ocelového a měděného senzoru v technologické místnosti.

Obr. 7. Záznam korozního úbytku ocelového senzoru a klimatických parametrů v technologické místnosti bazénu. (Zdroj: Gema)
Obr. 8. Záznam korozního úbytku měděného senzoru a klimatických parametrů v technologické místnosti bazénu. (Zdroj: Gema)

Ze záznamů korozního úbytku v čase je patrné, že dynamika korozního procesu pro dva materiály byla odlišná. Korozní úbytek uhlíkové oceli (obr. 7) byl na začátku monitoringu velice nízký. Během 9. dne monitoringu došlo k první korozní aktivaci. Další nárůst korozní rychlosti byl detekován začátkem 16. dne expozice, kdy relativní vlhkosti dosáhla 32 %. Mezi 16. a 25. dnem monitoringu ustálená hodnota korozní rychlosti odpovídala 2 nm za den, tj. 0,73 µm za rok. K náhlému zvýšení korozivity vůči oceli došlo během 25. dne měření, kdy relativní vlhkost překročila 34 % a rostla dál až k maximální hodnotě 45 %. Průměrná korozní rychlost v tomto období byla 22 nm za den (8,0 µm za rok), tj. 11krát vyšší než v předchozích devíti dnech. Maximální korozní rychlost naměřená při 45 % vlhkosti dosahovala až 67 nm za den. Tento pík korozivity odpovídal období vánočních svátků, kdy byl bazén uzavřen. Lze proto předpokládat, že zvýšení korozní agresivity bylo způsobeno akumulací korozivních látek kvůli omezené ventilaci.

Reklama

Pro měď byl rychlý korozní úbytek pozorován zejména během prvních 12 dnů měření, mezi 12. a 25. dnem však došlo k ustálení korozního procesu a poklesu korozní rychlosti. Odlišnost korozního chování mědi v porovnání s ocelí lze vysvětlit schopností mědi tvořit částečně ochrannou vrstvu korozních produktů, která omezuje další napadení. Nárůst relativní vlhkosti během 25. dne způsobil jen krátkodobé zvýšení korozivity a korozní rychlost tak zůstala mnohem nižší než na začátku měření.

Korozivita prostředí technologické místnosti vůči oběma materiálům byla příliš vysoká na to, aby mohla být vysvětlena pouze klimatickými parametry prostředí. Ani maximální hodnoty teploty 29 °C a relativní vlhkosti 48 % nemohly být pro způsobení tak výrazného korozního poškození dostačující. Změřená depoziční rychlost chloridů 3 mg.m–2 za den v technologické místnosti byla vyšší než v případě bazénové haly. Zdrojem látek obsahujících chlor musela být okolní atmosféra, do které se tyto látky dostaly z bazénové vody ve formě těkavých sloučenin. Po depozici na povrch kovu způsobily korozní aktivaci i za nízké relativní vlhkosti vzduchu. Velmi pravděpodobně šlo o chloraminy, produkty dezinfekce vody chlornanem sodným, z nichž zejména trichloramin je těkavý. Jeho přítomnost v atmosféře technologické místnosti byla potvrzena nezávislou analýzou. Aby se korozivita prostředí technologické místnosti snížila, bylo provozovateli doporučeno zintenzivnit výměnu vzduchu, zavést filtraci vzduchu aktivními filtry nebo zamezit přístupu vzduchu z bazénové haly. Instalace systému CorrSen pro korozní monitoring pomůže včas detekovat korozní aktivaci a předejít nevratnému koroznímu poškození.

Více informací o monitorovacím systému CorrSen najdete na internetových stránkách www.corrsen.com a v předchozích vydáních časopisu MM Průmyslové spektrum.


Využití korozního monitoringu v logistice

Korozní poškození během dopravy zboží a při jeho skladování je problémem v mnoha průmyslových odvětvích, např. ve strojírenství, při zpracovávání kovů, v automobilovém, leteckém, nábytkářském a obranném průmyslu. S podobnou situací se můžeme setkat i v oblasti ochrany kulturních památek, kdy k poškození unikátních historických předmětů může dojít například během zápůjček. Důležité je proto vytvořit a sledovat správné podmínky bezpečného skladování a dopravy.

Související články
Jak sledovat Big Data rychlostí formule 1

Velmi rychlé zpracování dat je ve formuli 1 zcela zásadní. To platí nejen pro telemetrii během závodu, ale i pro výzkumná pracoviště, kde se testují pohonné jednotky pro závodní vozy. Inženýři z týmu Scuderia Ferrari mohou nyní díky kombinovanému hardwarovému a softwarovému řešení od SKF sledovat výkon v jednotlivých zkušebních komorách pohonných jednotek v reálném čase.

Využití korozního monitoringu v logistice

Korozní poškození během dopravy zboží a při jeho skladování je problémem v mnoha průmyslových odvětvích, např. ve strojírenství, při zpracovávání kovů, v automobilovém, leteckém, nábytkářském a obranném průmyslu. S podobnou situací se můžeme setkat i v oblasti ochrany kulturních památek, kdy k poškození unikátních historických předmětů může dojít například během zápůjček. Důležité je proto vytvořit a sledovat správné podmínky bezpečného skladování a dopravy.

Pomocník pro plánování výroby

Většina lidí dnes ví, že žádná firma, která chce být konkurenceschopná, neobejde bez kvalitního ERP. Díky němu lze především řídit procesy, a to doslova všechny. Ne každý si však uvědomuje, jak velké mohou být rozdíly mezi systémy pro jednotlivé oblasti podnikání. Asi nejsofistikovanější ERP najdeme bezesporu ve výrobních firmách.

Související články
Novinky značky IMAO pro upínání obrobků

V dnešní době je velká poptávka po efektivní produkci různorodých výrobků v malém objemu a klíčem k vyšší produktivitě je použití přípravků, které lze flexibilně přizpůsobit mnoha různým obrobkům. Upínací prvky ONE-TOUCH se vyrábějí v mnoha různých provedeních, snadno z nich lze vybrat prvky vhodné pro upnutí požadované součásti. Upnutí a odepnutí součásti je jednoduché, bez použití dalšího nářadí a rychlé, zkracuje se čas potřebný pro manipulaci s obrobkem a tím i celkové náklady na výrobu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Experimentální zařízení pro měření dynamického chování radiálního vodního čerpadla

Součástí nabídkového řízení velkých vodních čerpadel je i přejímací test zmenšeného modelu čerpadla, na němž jsou zákazníkovi předvedeny jeho hydraulické charakteristiky a současně jsou testovány reakční síly v čerpadle. Tyto údaje jsou velmi důležité pro finální dimenzování stavby vodního díla.

Průmysl 4.0 v praxi

Reflexe současného poznání s aplikací prvků Průmyslu 4.0 do praxe byla předmětem odborné konference, kterou společnost Ceratizit společně se svými partnery připravila pro téměř stovku účastníků z řad výrobních společností ve svém Technickém centru. Od původního teoretizování o aspektech Průmyslu 4.0 jsme se nyní dostali již k praktických zkušenostem.

Plzeňské setkání strojařů

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni letos uspořádala již devátý ročník mezinárodní konference Strojírenská technologie Plzeň. V porovnání s minulým ročníkem zaznamenala podstatně větší návštěvnost – čítala téměř dvě stě účastníků a uskutečnilo se bezmála šedesát prezentací. Náš časopis na konferenci figuroval jako mediální partner akce.

BIM otevírá dveře k robotizaci stavebnictví

Robot, který místo člověka postaví zeď, nanese omítky nebo třeba takový, co vyvrtá díry pro rozvody vody či elektřiny. To není sci-fi ani budoucnost vzdálená staletí. Je to realita, kterou máme (nebo můžeme mít) nadosah. Zásadní úlohu v nástupu robotů na stavby přitom hraje metoda BIM, přesněji digitální model stavby (DiMS). Právě ten totiž nese informace potřebné k řízení automatických nebo poloautomatických strojů, které mají lidem výrazně ulehčit práci.

Inovace: Změna úhlu pohledu

Určitě jste to zažili taky. Je večer, jasná obloha a vy vidíte, jak měsíc balancuje přesně na špičce věže kostela. Stačí ale malá změna úhlu pohledu a měsíc je jinde. Jaký je váš úhel pohledu na inovace ve strojírenství?

Lesk a bída českých obráběcích strojů

Česká republika, resp. tehdejší Československo, mělo bohatou historii ve výrobě obráběcích strojů. Kde v období největší slávy byli ve svých inovačních počinech současní světoví lídři, když např. kovosviťácký konstruktér Ladislav Borkovec se již v roce 1977 začal zaobírat myšlenkou multifunkčního soustružnicko-frézovacího stroje? Přes dřevěný kinematický model, který si vytvořil doma v dílně, vedla dlouhá cesta až k prototypu prezentovanému  na EMO v Paříži v roce 1980. Po vyrobení 45 strojů řady MCSY, které nenazval nikdo jinak než „Boháro“, byla z ekonomických důvodů a nedostupnosti kvalitní řídicí elektroniky bohužel výroba v tehdejším Kovosvitu ukončena. Dva bývalé kovosviťáky, srdcem i duší, Jiřího Mindla a Vladislava Čítka, jsem díky jejich letitým zkušenostem celoživotního zasvěcení oboru obráběcích strojů požádal o rozpravu nad současným stavem tuzemského oboru výrobních strojů a nad tím, jaké jsou jeho případné perspektivy.

Průkopníci využití umělé inteligence v počítačové bezpečnosti

S Miroslavem Trnkou se známe dlouhou dobu – od dob Invexu, kde jeho přednášky v rámci akcí o počítačových virech a ochraně proti nim patřily vždy k těm nejlepším na této akci. Jeho vždy velmi pečlivě připravené příspěvky vedly k zamyšlení o problematice ochrany uživatelů proti napadení počítačů.

Válka technologií a myšlení v krabici

Strategické myšlení předchází strategickému řízení, které je jen nástrojem. Bez skvělého strategického myšlení (proč a kam jdeme) nemůže být skvělé strategické řízení. Poučíme se z minulosti i ze slabých signálů budoucích trendů?

Pokročilá správa dat napříč celým životním cyklem

Obstát na trhu průmyslových výrobců dnes není snadné. Klíčem je úzká spolupráce, přehledná dokumentace, efektivní procesy a co nejméně problémů s kvalitou. S tím vším vám pomůže platforma, která propojuje správu produktových dat (PDM) s cloudovým systémem pro řízení životního cyklu výrobku (PLM).

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit