Antykorozja

Dla sprawiedliwości trzeba zaznaczyć, że rzecz jak wyżej ma głównie miejsce w dziedzinie ciężkiej antykorozji przemysłowej, idącej – w odróżnieniu od perfekcji materiałowej i dużej kultury wykonawczej swojej „lekkiej siostrzenicy” – własnymi, krętymi drogami i nie zawsze sukces na jednym odcinku staje się bazą wyjściową dla kolejnych zmagań z cichym i sprytnym przeciwnikiem, jakim jest korozja materiałów konstrukcyjnych. Mało bezstronny obserwator musi zauważyć sytuację wręcz paradoksalną, w której do nowych zadań często podchodzi się tak, jakby poprzednie nie istniały. A to ogranicza albo i eliminuje z projektowania rzecz dla antykorozji najważniejszą, jaką są obserwacje praktyczne oraz wnioski eksploatacyjne.
Częściowym usprawiedliwieniem dla takiego stanu rzeczy jest zmniejszająca się liczba zadań wymagających grubowarstwowych powłok ochronnych z jednoczesnym rozproszeniem ich wśród kilku konkurujących potentatów forsujących swoje materiały i rozwiązania konstrukcyjne. Z drugiej strony, użytkownicy obiektów żądają i otrzymują wieloletnie gwarancje zwalniające ich z wnikania w szczegóły konstrukcyjne kupowanych urządzeń, choć bywa, że gwarancje nie do końca zapewniają ich niezawodność eksploatacyjną, najczęściej drobnych węzłów, które, choć małe, potrafią pokazać swoje znaczenie.

W tym miejscu aż ciśnie się propozycja sięgnięcia do artykułu traktującym o „prawie uszczelki” („LP” nr 6/80/2012), gdzie w dostatecznie zilustrowany sposób udowodniono tezę, iż o powodzeniu rzeczy wielkich decydują drobiazgi, co po przeniesieniu na grunt problematyki antykorozyjnej znaczy tyle, że w chronionym obiekcie nie ma miejsc mniej lub bardziej ważnych, gdyż wszystkie odpowiadają za sprawność całości. I nikt nie ma prawa wypowiadać opinii, iż powłoka jest bardzo dobra, bo aż 99% jej powierzchni jest bez zarzutu, gdyż o jej trwałości zadecyduje wadliwy 1%, na którym może powstać perforacja wielkości 1 cm2 zajmująca np. 0,00001% ścian zbiornika i wystarczająca do spowodowania wycieku o znamionach katastrofy. Dla podkreślenia – wątpliwości w sprawie „zgodnie-niezgodnie” czy „trwale-nietrwale” jednoznacznie rozstrzyga empiryczno-filozoficzne powiedzenie Murphy’ego o tym, że jeśli w technice może coś nieprzyjemnego się zdarzyć, to na pewno się zdarzy. Otwartą kwestią owego zdarzenia pozostaje tylko czas i miejsce jego wystąpienia.
Z powyższego wynika bezwzględny obowiązek skuteczności projektowej, jako że błąd w dokumentacji – w odróżnieniu od wykonawczego – jest najczęściej nienaprawialny. I tu wyłania się pierwszy obiektywny problem związany z kwestią doboru materiału ochronnego, co ani oczywiste, ani proste nie jest. Formalnie, a więc w świetle obowiązujących dokumentów normowych, rzecz jest pozornie wyjaśniona i zapisana w brzmieniu: „Stosowane materiały wykładzin powinny być przydatne dla poszczególnych narażeń chemicznych, termicznych, mechanicznych i innych spodziewanych w eksploatacji. Wymagania wobec wykładziny powinny być przedmiotem porozumienia między użytkownikiem urządzenia a producentem wykładzin, a przydatność należy sprawdzać zgodnie z rozdziałem 9 normy: PN-EN 14879-4 „Organiczne systemy powłokowe i wykładziny do ochrony aparatury i instalacji przemysłowych przed korozją, powodowaną przez agresywne środowiska”. Tyle, że „powinny” – niezależnie od tego, ile razy byłoby to sformułowanie powtarzane – problemu w niczym nie rozwiązuje i nie pomaga w tym kolejny punkt cytowanej normy, wymagający, by „przewidywane narażenie wykładziny ochronnej było znane przed ustaleniem dla niej wymagań klasyfikowanych według tabelarycznych rodzajów i stopni”.
Rzecz bowiem w tym, że o ile w antykorozji lekkiej, a także częściowo w ciężkiej (tam gdzie warunki pracy są ściśle ustalone), kwestia składu mediów i wynikających z nich obciążeń fizykochemicznych jest wielkością stałą i znaną, o tyle inaczej rzecz wygląda tam, gdzie środowisko medialne jest zmienne. Nikt nie jest w stanie np. powiedzieć jakim węglem będzie opalana za dziesięć lat elektrownia zasilana dziś paliwem z macierzystej kopalni, albo jakie rudy miedzi czy cynku będą wchodzić za dwadzieścia lat do procesów metalurgicznych, kiedy to obecnie eksploatowane złoża ulegną wyczerpaniu. Pytania o tyle ważne, że w obu przypadkach mogą pojawić się zagrożenia dodatkowe, wynikające z obecności w mediach zasadniczych niewielkich procentowo, ale istotnych korozyjnie dodatków w postaci smół, kwasu adypinowego czy też związków fluoru, groźnych dla urządzeń i ich systemów ochronnych, zbudowanych z założeniem utrzymania ich w ruchu przez kilkadziesiąt lat.
Z drugiej strony – przywołana przez cytowaną normę konieczność badań odpornościowych powłok, jeśli już, to przybiera postać symulacyjną z ograniczeniem się do sytuacji modelowych, często dalekich od obciążeń rzeczywistych. Trudno bowiem o trafną ekstrapolację wyników z komór wodnych, solnych czy przyśpieszonych badań termicznych na okresy dziesięcioletnie przy zmieniających się parametrach eksploatacyjnych i medialnych. W takich przypadkach praktyka antykorozyjna nakazuje podnosić poprzeczkę wytrzymałości chemoodpornej ponad stany przeciętne czy uśrednione. I nie byłoby to zbyt trudne, gdyby nie bariera cenowa tworzona z jednej strony zawsze ograniczonymi budżetami inwestycyjnymi zamawiających oraz wymuszoną konkurencją kosztową wykonawców, mających w każdym poważnym kontrakcie zapis o minimalnej cenie jako warunku decydującego dla wygrania przetargu. Stąd i rozwiązania dobre w chwili projektowania, wykonane i przez jakiś czas użytkowane mogą odmówić posłuszeństwa w przypadku zmiany parametrów technologicznych, co mogą potwierdzić krajowi potentaci z branży energetycznej i metalurgii metali kolorowych.
Z powyższego wynika wniosek zasadniczy: powłoka chemoodporna nie może być fragmentem konstrukcyjnym najczęściej opisywanym uwagą: powierzchnie wewnętrzne wyłożyć gumą o grubości 4 mm lub laminatem 3 × 300 g/m2. Tak jak aparat jest maszyną a nie beczką, tak i zamontowane w nim pokrycie ochronne musi mieć zdolność ochronną nie tylko w odniesieniu do średnich czy statystycznych obciążeń medialnych, ale przejawiać ją również w stosunku do wszystkich zagrożeń lokalnych, często dalekich od normatywnych stanów średnich. Przykładów na tę okoliczność nie brakuje i na dobrą sprawę można je znaleźć praktycznie w każdym z aparatów chemicznych dowolnego przeznaczenia. W klasycznym neutralizatorze ścieków ze średnim pH w granicach 7 zawsze są dwa króćce dozujące alkaliczne i kwaśne reagenty (ze stężonym kwasem siarkowym włącznie), w obrębie których agresywność środowiska jest nieporównywalna do stanów średnich występujących w przestrzeni roboczej urządzenia. W procesach wzbogacania rud cynkowych cały urobek kopalni po obróbce w reaktorach typu mieszalnikowego przechodzi przez kilka króćców o średnicy rzędu Dnom 300, gdzie abrazja wielokrotnie przewyższa narażenia płaszcza i innych elementów znajdujących się w kubaturze zbiorników. Dlatego prawidłowy projekt techniczny powłoki ochronnej musi przewidywać wpływ lokalnych zagrożeń i różnicować ją materiałowo adekwatnie do nich.
W tym miejscu – poza wyżej sygnalizowanymi obiektywnymi trudnościami określenia zagrożeń medialnych – pojawia się czynnik subiektywny, związany z indywidualnym podejściem projektantów do konstruowanych przez nich urządzeń. Powtórzenie kilkukrotnie już wymienianej na stronach „LP” frazy, że opracowanie konstrukcyjne tabliczki znamionowej zabiera niejednemu projektantowi więcej czasu niż troska o antykorozyjne zabezpieczenie wnętrza aparatu świadczy o istnieniu problemu wartego przeniesienia ze sfery techniki do psychologii, albowiem na własnym gruncie  – na podstawie obserwacji idących w dziesięciolecia – problem wydaje się nie do rozwiązania. I nie o superpomysły, nadzwyczajne koszty czy wprowadzanie kosmicznych rozwiązań chodzi. Chodzi natomiast – co wielokrotnie potwierdziła praktyka – o drobiazgi , które z „niczego” stają się przyczyną problemów pochłaniających ofiary ludzkie i idących w skrajnych przypadkach w niewyobrażalne koszty.
Klasyką w klasyce w tej sprawie i jednocześnie bolesnym dowodem na konieczność jednakowego technicznego szacunku i równorzędności traktowania wszystkich podzespołów tworzących całość konstrukcji uzasadnia tragiczna w skutkach katastrofa amerykańskiego promu kosmicznego Challenger, która wydarzyła się 28 stycznia 1986 roku, powodując śmierć całej siedmioosobowej załogi i zatrzymując amerykański program badań kosmicznych na wiele lat. Przyczyną – jak ustaliły różne komisje z Prezydencką Komisję ds. Wypadku Promu Kosmicznego – „Challenger” na czele – była niewłaściwa uszczelka zainstalowana w zespole silnikowym rakiety, oraz – co równie ważne – aspekty komunikacji międzyludzkiej na etapie projektowania sięgające kwestii pozatechnicznych.
I jeśli potraktować powyższą katastrofę za niepodważalny argument dla słuszności zapisanej w historii techniki jako przykład dolara opłaconego ceną życia siedmiu astronautów oraz miliardów dolarów straconych w wyniku skutków powypadkowych, to – już jako ciekawostkę w sprawie równorzędności „ogółu i szczegółu” – można przytoczyć fakt, że w raporcie Komisji ds. Nauki i Technologii Izby Reprezentantów Kongresu USA do spraw zbadania katastrofy „Challengera” słowo „O-ring”, oznaczające typ uszczelki pierścieniowej o przekroju kołowym, występuje ponad trzysta razy, niezależnie od równorzędnego „seal” powtarzanego w setkach możliwych kombinacji (szczegóły: Report of the Presidential Commission on the Space Shuttle Challenger Accident. Chapter IV: The Cause of the Accident., s. 72, na: http://history.nasa.gov/rogersrep/v1ch4.htm; Investigation of the Challenger Accident. Report of the Committee on Science and Technology House of Representatives, Ninety-Ninth Congress, Second Session. U.S. Government Printing Office. Washington. 1986, na:http://www.gpo.gov/fdsys/pkg/GPO-CRPT-99hrpt1016/pdf/GPO-CRPT-99hrpt1016.pdf)
Z powyższego wynika i taki jest wniosek końcowy dotyczący kwestii projektowania, że w urządzeniach technicznych nie ma miejsca na ryzyko, a tam, gdzie w wyniku różnych oddziaływań zdarzeń mogą wystąpić różne narażenia konstrukcji, tam potrzebne są zróżnicowane środki zapobiegawcze. Tym samym „antykorozja” nie jest zbędnym kosztem dodawanym do konstrukcji, ale jest jej integralną częścią składową i wymaga należnej jej troski projektanckiej, wykonawczej oraz eksploatacyjnej. Jednocześnie: w obiektach wieloczęściowych wszystkie części składowe pozostające w kontakcie z agresywnymi chemikaliami są jednakowo ważne dla sprawności całych zespołów, a ich dzielenie na mniej lub bardziej ważne jest z założenia błędne.
Zlekceważenie tego problemu prowadzi do skutków opisanych przez wspomnianego na wstępie Murphy’ego. I czy na tę kwestię patrzeć z punktu porzekadła o „złośliwości rzeczy martwych”, czy Murphy’owego: "Anything that can go wrong, will go wrong." czyli „co może pójść źle, na pewno pójdzie źle”, to wszyscy mający do czynienia z aparaturą chemiczną muszą uznać, że przysłowiowa „uszczelka” symbolizująca drobiazgi konstrukcyjne jest dla każdej konstrukcji przemysłowej tak samo ważna, jak i jej generalia.                       

Jarosław Święcki