Technika odprowadzania spalin. Aluminiowe kominy

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf

Normy dopuszczają również stosowanie różnych innych gatunków stali, pod warunkiem spełnienia wymagań odporności na korozję potwierdzonych badaniami zgodnie z wymienionymi wyżej normami. Wśród stali stosowanych na kominy, a nie wyszczególnionych w normach „kominowych”, są między innymi stal w gatunku 1.4521 lub powszechnie stosowana na produkcję podłączeń stal DC01.

Analizując dopuszczone przez specjalistów materiały do produkcji kominów, zwykle nie skupiamy się na innych podanych w normach materiałach. Pomija się całą grupę stopów aluminium. O ile normą jest omawianie zastosowania stopów aluminium w wentylacji, o tyle niewiele lub w ogóle mówi się o stopach aluminium w technice kominowej.

Cechy aluminium Zastanówmy się, dlaczego wprowadzono w życie stopy aluminium do przemysłu? W szczególności jako materiał na elementy narażone na działanie czynników korozyjnych, jakimi są gazy spalinowe. Przecież aluminium ma jeden z najniższych potencjałów elektrochemicznych, dużo niższy od żelaza, miedzi czy chromu. Mówiąc wprost, korozja zarówno atmosferyczna, elektrolityczna, jak i gazowa powinna w nich postępować błyskawicznie. Co zatem czyni te stopy wyjątkowymi?
Odpowiedź na to pytanie jest jedna, a mianowicie – pasywacja. Jest to proces, w wyniku którego na powierzchni metalu tworzy się niewidoczna gołym okiem warstewka tlenków (w zależności od środowiska i składu chemicznego stopu). Wynosi ona od kilkunastu do kilkudziesięciu mikrometrów. Warstwa ta, w przypadku stopów aluminium, to Al2O3, wszystkim znany korund, który ma znacznie wyższy potencjał elektrochemiczny, przez co znacznie opóźnia dalsze korodowanie takiego elementu. Przede wszystkim daje ochronę korozyjną na działanie wody, kawasów organicznych, kwasu siarkowego (H2S), kwasu węglanowego (H2CO3) i związków azotowych.
Problemem występującym w tych stopach jest mała odporność na działanie alkaliów i kwasów beztlenowych, np. HCl. Ten ostatni powoduje powstawanie zjawiska trudnej do wykrycia korozji wżerowej, ponieważ jej proces przebiega w głębi materiału. W przewodach kominowych związki chloru nie występują, zatem ryzyko powstania korozji wżerowej jest ograniczone. Kolejnym atutem warstwy pasywacyjnej Al2O3 jest jej silne dyfuzyjne połączenie z podłożem, co na pewno nie jest możliwe w żadnych innych metodach zabezpieczania powierzchni, a mianowicie w procesach malowania, czy nanoszenia powłok galwanicznych. To zjawisko nie umknęło naukowcom badającym nowe zaawansowane rozwiązania do przemysłu energetycznego, lotniczego czy kosmicznego. Stopy aluminium lub powłoki na bazie aluminium są wykorzystywane do elementów silników odrzutowych,  turbin parowych czy promów wahadłowych. Jedynym obostrzeniem, jeśli chodzi o aluminium, jest jego temperatura topnienia, tj. 660°C. W przypadku elementów kanałów kominowych temperatura eksploatacji jest dużo niższa i nie ma ryzyka odkształcenia przewodu wykonanego ze stopu aluminium.

Stopy Przechodząc do konkretnych stopów wykorzystywanych do przewodów kominowych, o których mowa w normie PN EN 1856-1, możemy stwierdzić, że każdy z trzech gatunków stopów Al, tj.: EN AW-1200, EN AW 4047A, EN AW-6060, jest z innego przedziału zawartości pierwiastków stopowych.

Pierwszy z wymienionych stopów posiada niewielką zawartość pierwiastków stopowych, których łącznie jest około 1%, możemy zatem powiedzieć, że jest to niemal czyste aluminium. Dawniej stop ten był wykorzystywany do produkcji sztućców, garnków itp. Pomimo że nie posiada on, w porównaniu z pozostałymi dwoma stopami, dużych własności wytrzymałościowych, jest korzystny ze względu na minimalne ryzyko powstania ogniwa korozyjnego pomiędzy osnową Al a pierwiastkami stopowymi, co dodatkowo sprzyja odporności korozyjnej. Drugi ze stopów EN 4047A  jest typowym siluminem odlewniczym z zawartością krzemu w przedziale eutektycznym, tj. ok. 12%, który idealnie nadaje się na skomplikowane elementy odlewane, np. czopuchy.
Charakteryzuje się dobrą lejnością, małym skurczem odlewniczym i niską skłonnością do pęknięć gorących. Ograniczenie miedzi w tym stopie (Cu < 0,1%) i cynku (Zn < 0,15%) zmniejsza ryzyko powstania ogniw korozyjnych, wydłużając czas eksploatacji. Trzeci ze stopów EN AW-6060 jest typowym stopem do obróbki plastycznej, pozwala na wykonywanie skomplikowanych operacji ciągnienia i gięcia, zachowując plastyczność i odporność na pękanie. Dodatek magnezu (Mg 0,35% do 0,6%) oraz krzemu (Si 0,3% do 0,6%)  wywołuje umocnienie roztworowe i zwiększa własności wytrzymałościowe. Stop ten, dzięki dodatkowi magnezu, posiada jedną z najwyższych odporności na korozję (z grupy stopów na bazie aluminium). Dowodem jest stosowanie go w: armaturze morskiej, aparaturze chemicznej czy w elementach silników spalinowych.

Gabriel Wanat, dr inż. Wioletta Zając-Wstawska

Literatura:

1. Wykłady: B. Ziółkowskiego http://www.immt.pwr.wroc.pl/~ziolek/

2. M. Blicharski, Inżynieria powierzchni, wyd. WNT, Warszawa 2009.

3. T Burakowski, T. Wierzchoń, Inżynieria powierzchni metali, wyd. WNT, Warszawa 1995.

4. PN-EN 1856-1 Kominy – Wymagania dotyczące kominów metalowych – Część 1: Części składowe systemów kominowych.

5. PN-EN 1856-2 Kominy – Wymagania dotyczące kominów metalowych – Część 2: Metalowe kanały wewnętrzne i metalowe łączniki.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij