Corrosie door zeewater, brak water en rivierwater in koelers

Waarom zeewater corrosie in koelers versnelt

Zeewater is agressiever voor koelers dan vrijwel elk ander natuurlijk water, om vier redenen tegelijk: het bevat veel chloriden, het geleidt elektriciteit goed, het is verzadigd met zuurstof en het zit vol leven. Elk van die eigenschappen versnelt op zijn eigen manier het elektrochemische proces dat in wat is corrosie is uitgelegd. Samen maken ze zeewater tot het referentiemilieu waarin materialen en coatings worden beoordeeld.

Een koeler voegt daar zijn eigen factoren aan toe: warm metaal, hoge stroomsnelheden bij de inlaten, stilstaand water in waterkasten als de installatie uit bedrijf is, en meerdere metalen op één plek. Die combinatie verklaart waarom een zeewatergekoelde installatie zonder bescherming in enkele jaren versleten kan zijn.

Chloriden: de belangrijkste boosdoener

Chloride-ionen zijn klein, mobiel en bijzonder goed in het doorbreken van beschermende oxidelagen. Op roestvast staal, aluminium en koperlegeringen zit normaal een dunne, dichte laag die het metaal passief houdt. Chloriden dringen op zwakke plekken in die laag door, maken daar een klein actief punt en houden dat actief. Het resultaat is putcorrosie: een gaatje dat naar binnen groeit terwijl het oppervlak eromheen gaaf blijft.

Zeewater bevat ongeveer 19 gram chloride per liter, verreweg het meeste van alle opgeloste zouten. Daarnaast verhogen alle zouten samen de geleidbaarheid, waardoor galvanische stromen over grotere afstanden kunnen lopen. Dat maakt galvanische corrosie tussen staal, koper en aluminium in zeewater zoveel sneller dan in zoet water.

Zuurstof, temperatuur en stroomsnelheid

Opgeloste zuurstof voedt de kathodereactie. Oppervlaktezeewater is vrijwel verzadigd met zuurstof, dus de reactie loopt nooit op zuurstof vast. Juist daardoor is het verschil in zuurstof het gevaarlijkst: onder een laag slib, kalk of aangroei zit minder zuurstof dan in het vrije water, en de bedekte plek wordt anode.

Temperatuur versnelt de reacties merkbaar. Koelwater in tropische havens is agressiever dan Noordzeewater, en de warme zijde van een bundel corrodeert sneller dan de koude. Een koeler die in een warm vaargebied stilligt, combineert hoge temperatuur met stilstaand water: de slechtste combinatie.

Stroomsnelheid werkt twee kanten op. Te weinig stroming laat sediment bezinken en zuurstof verarmen; te veel stroming schuurt de oxidelaag van koperlegeringen weg en veroorzaakt erosiecorrosie bij buisinlaten en bochten. Meegevoerde luchtbellen en zand versterken dat effect. Elke koperlegering heeft daarom een maximale ontwerpsnelheid voor zeewater.

Slib, sediment en biologische aangroei

Zeewater, en zeker havenwater, voert zand, slib en organisch materiaal mee. Waar de stroming afneemt, in waterkasten, in de onderste buizen van een bundel en achter obstakels, bezinkt dat. Onder de afzetting ontstaat een zuurstofarm, chloriderijk micromilieu dat spleetcorrosie veroorzaakt.

Biologische aangroei doet hetzelfde en meer. Bacteriefilms, algen, zeepokken en mosselen hechten aan elk oppervlak dat stil genoeg ligt. Ze isoleren de wand, verminderen de doorstroming en creëren onder zich dezelfde zuurstofarme plekken. Sommige bacteriën produceren bovendien zuren of sulfiden die koperlegeringen rechtstreeks aantasten. Hoe je aangroei tegengaat staat in antifouling voor koelers.

Zeewater, brak water en rivierwater vergeleken

Brak water en rivierwater zijn minder zout dan zeewater, maar daarmee niet onschuldig. Ze brengen hun eigen risico's mee.

Brak water verdient aparte aandacht. Schepen die tussen zee, havens en rivieren varen, binnenvaartschepen in zeehavens en installaties in delta's zien het zoutgehalte per dag veranderen. Beschermende oxidelagen die zich in het ene milieu vormen, worden in het andere weer afgebroken. Rivierwater corrodeert langzamer, maar de combinatie van slib, organische vervuiling en zuurstofarm zomerwater geeft spleetcorrosie en bacteriële aantasting alle kans.

Gedeïoniseerd water: het verrassende geval

Je zou verwachten dat water zonder zouten niets doet. Toch is gedeïoniseerd of gedemineraliseerd water, dat in gesloten koelcircuits en in de industrie veel wordt gebruikt, voor sommige metalen juist agressief. Water zonder opgeloste stoffen wil ionen opnemen en trekt die uit het metaal. Koper en koperlegeringen lossen er langzaam in op, en zonder de mineralen die normaal een beschermende laag vormen, blijft dat doorgaan.

Daarom staat gedeïoniseerd water apart vermeld in de bestendigheidslijst van een coating. Een phenol-epoxy inbrandcoating zoals Novotherm 210 is resistent tegen zeewater, brak water, rivierwater én gedeïoniseerd water, waardoor dezelfde bescherming werkt voor een box cooler in zout water en een shell and tube koeler in een gesloten demiwatercircuit.

Wat betekent dit voor jouw installatie

Welk water door of langs je koeler stroomt bepaalt welke corrosie je kunt verwachten: putcorrosie en galvanische aantasting in zeewater, wisselende belasting en veel slib in brak water, spleetcorrosie en aangroei in rivierwater, uitloging in gedeïoniseerd water. Materiaalkeuze alleen dekt zelden alle gevallen, zeker niet voor schepen die van vaargebied wisselen. Hoe de afzonderlijke legeringen reageren lees je in koper, messing, cupronikkel en aluminium in koelers.

Een gesloten coating die het metaal volledig van het water scheidt is in al die gevallen de constante. Novocoatings coat box coolers en andere warmtewisselaars met phenol-epoxy inbrandcoatings die bestand zijn tegen zeewater, brak water, rivierwater en gedeïoniseerd water, en brengt op box coolers desgewenst een anti-fouling toplaag aan tegen aangroei. Welke beschermingsmethode in welke situatie past lees je in corrosiebescherming vergeleken, en meer over het thema op de pagina corrosie en bescherming.