Blog Frans Vos - Mieren in uw warmtepomp

De warme knusheid van het kerstseizoen spreidt zich weer uit over stad en hinterland. Allerhande duurzame LED-lichtjes slingeren zich wit of kleurrijk stralend doorheen kunststoffen en natuurlijke dennentakken. Ze geven de van een reflecterend laagje voorziene ornamenten dat ene schitteraccent dat hen doet blinken van trots dat ze ons met hun mooie schijn mogen verblijden. Het ‘goei servies’ en de glazencollectie krijgen nog snel een extra oppoetsbeurt alvorens ze de feestdis mogen gaan versieren. Gezelligheid is troef voor enkele weken.

© Frans Vos, General Manager Materials Consult bv

Maar al die lichtjes en mooie ornamenten ten spijt, de gezellige warmte in huis danken we uiteindelijk maar aan twee zaken: Aan hoe we ons zelf gedragen en aan de warmtewisselaars die helpen om koud naar warm te overhalen. En die heerlijke champagne die vanuit het glas over onze smaakpapillen het nieuwe jaar in vloeit, werd de spannende afteluren vooraf uiteraard van warm naar (wat mij betreft ‘ietwat’) koud afgekoeld. Onze warmtewisselaars draaien overuren. Niet alleen die warmtewisselaars bij u thuis draaien momenteel op volle toeren. Ook de vele warmtewisselaars bij de energiebedrijven moeten momenteel volop het beste van zich geven om de nodige elektriciteit voor uw verwarmings-en koelinstallaties te genereren. We rekenen er op dat zij ons zonder verpinken doorheen de wintermaanden loodsen. Maar alle goede inspanningen van inspectie- en onderhoudsdiensten ten spijt, kan het ook in industriële boilers wel eens mis lopen. Om maar één voorbeeld te geven, neem ik u graag even mee in de wereld van…

Creepy creep …

een titel die eerder bij Halloween dan bij de kerstperiode thuishoort. “Kruip” is een onderkruiper van het ergste soort. Om kruip te begrijpen moet je in de eerste plaats weten hoe een metaal is opgebouwd. Om je een idee te geven van de structuur van een metaal, zie je hieronder de microscopische foto van een






koperlegering. Een metaal bestaat uit korrels; het is te vergelijken met een sneeuwvlok die bestaat uit individuele ijskristallen. De overgang tussen de korrels wordt gevormd door de korrelgrenzen. Bij zeer hoge temperaturen - zoals bijvoorbeeld in de boiler van een elektriciteitscentrale - en bij de aanwezigheid van spanningen, kunnen er op deze korrelgrenzen kleine holtes ontstaan. Die holtes worden na verloop van tijd gevormd doordat de korrelgrens lokaal verzwakt en daardoor over een zeer klein stukje open scheurt. De vorming van die kleine holtes is het begin van kruip. Zolang de kruip beperkt blijft tot de vorming van enkele individuele holtes, is er voor een boilerpijp niets aan de hand. Het is pas als er verschillende holtes samenkomen en één grotere, lijnvormige holte gaan vormen, dat er moet worden ingegrepen. Zo zie je bijv. links op deze foto ‘kruipholtes’ het begin van kruip, terwijl rechts de kruip al is geëvolueerd tot microscheuren.

Wanneer en hoe er bij kruip moet worden ingegrepen, is afhankelijk van het type installatie, de procescondities, de kans dat de component zou scheuren en de gevolgen daarvan. De maatregelen kunnen gaan van een kleine verlaging van de temperatuur, een regelmatige inspectie van hoe ver de kruip is gevorderd, een vervanging van het onderdeel dat kruip vertoont, tot een preventieve periodieke vervanging alvorens de component kruip kan vertonen. Zo worden turbineschoepen van een vliegtuigmotor – nog zo een plaats waar hoge temperaturen en hoge spanningsniveaus zich combineren - preventief vervangen, dus voor het risico op kruip optreedt. Voor boilerpijpen in een elektriciteitscentrale wordt dan bijv. weer een heel beperkte mate van kruip toegelaten enzoverder.  Vermits de kruipholtes zich ‘in’ het metaal ontwikkelen is het een echte creepy ‘onderkruiper’. Je ziet het niet, maar het ‘kan’ er wel zijn. De controles op kruip vereisen dan ook dat we regelmatig de microstructuur van een voor kruip gevoelig metaal controleren, met bijzondere aandacht voor de korrelgrenzen. Voor metalen componenten die nog verder dienst moeten doen, gebeurt deze controle veelal met behulp van zogenaamde replica. Die technologie is minder bekend, maar vergelijk het gerust met het nemen van een gipsafdruk op microscopisch niveau. Daardoor kunnen we tijdig het ontstaan van kruip opsporen, het verder opvolgen en het onderdeel vervangen zodra nodig.

Bij een preventieve vervanging gaan we nog een stap verder: we vervangen het onderdeel alvorens er ook maar één kruipholte kan ontstaan. Op basis van berekeningen en praktijkervaring kunnen specialisten immers bepalen vanaf wanneer een onderdeel kruip zal gaan vertonen en kunnen we het dan ook vervangen ‘alvorens’ er kruip optreedt. Dat is natuurlijk het meest veilige ‘Veiligheid voor alles’, dat is waar de betrokken technici, inspecteurs en ingenieurs naar streven, dag in, dag uit en ja, ook tijdens Kerstmis en Nieuwjaar bevinden een een aantal van hen zich in de energiecentrales om voor uw energie, en dus mee voor uw feestelijkheden zorg te dragen. Een grote DANK U WEL aan alle mensen die met Kerst en Oud-op-Nieuw werken om zo over onze gezondheid, over onze veiligheid en over onze energiebevoorrading te waken. En dankzij de goede zorgen van de werknemers van de energiecentrales en van de energiedistributiebedrijven, geraakt de elektrische energie dan zo tot in uw eigen verwarmingsinstallatie of, als we het idee van de warmtepomp even omdraaien, tot in uw airco- en andere koelinstallaties. Daar kan toch niets meer mislopen? Helaas, toch wel, want mogelijk zijn er…

Mieren in uw airco-installatie
Excuseer, dat lijkt ook weer meer bij Halloween thuis te horen dan bij het feestelijk eindejaar. Maar als het over schadepreventie gaat, heb ik liever in de Halloweenperiode een op te lossen probleem gedetecteerd dan dat de koelinstallatie voor wijnen en champagnes vlak voor de eindejaasperiode de pijp aan Maarten geeft. Dat overkwam met name de airco-installatie van een wijnleverancier.  Midden in het eindejaarseizoen faalde de warmtewisselaar van de binnenruimtemodule, die module die dus de bewarende en verfrissende koelte tot bij wijnen, champagnes en andere bubbelige heerlijkheden moet brengen. Op diverse plaatsen bleken lekkages in de door aluminium lamellen omgeven koperen pijpenbundel te zijn ontstaan. Een heel resem aan onderzoekstechnieken werd op het lamellenpakket, in het bijzonder op de pijpenbundel losgelaten: Lekdetectie, visueel onderzoek, stereomicroscopie (om bij grotere vergroting naar oppervlakken te kunnen kijken), lichtmicroscopie van secties doorheen de pijpenwanden (om de schade in de wand en de microstructuur van het metaal in meer detail te kunnen beoordelen), scanning elektronenmicroscopie (SEM, voor als we nog groter willen vergroten dan we met stereomicroscopie en lichtmicroscopie al kunnen) en energie-dispersieve spectraalanalyse (EDS, om te kijken welke chemische elementen er zich allemaal in een schadezone bevinden).

(foto: Materials Consult BV) 

Via lekdetectie en stereomicroscopie werden verschillende zeer kleine lekkages aangetroffen in de koperen pijpenbundel. Bij het lichtmicroscopisch onderzoek bleek dan dat deze lekkages waren ontstaan vanuit de buitenzijde van de pijpjes en dat zij werden veroorzaakt door zogenaamde ‘mierennestcorrosie’, een schadefenomeen dat er in een wanddoorsnede inderdaad uitziet alsof er een mierenkolonie bezig is kleine gangetjes doorheen de metaalwand te graven. Geen paniek, de kans is klein dat er door Halloween geïnspireerde mieren in uw airco/warmtepomp aan het rondwandelen zijn. Mieren hebben er veelal niets mee te maken, al kan er wel een link zijn. Ter hunner verdediging produceren mieren immers mierenzuur, één van de organische zuren, en het zijn net organische zuren die aan de basis liggen van het ontstaan van mierennestcorrosie. Om u gerust te stellen: bij het optreden van mierennestcorrosie is de bron van de organische zuren zelden te zoeken bij de nabije aanwezigheid van een krioelend, wriemelend, overal tussen- en inkruipend mierenvolkje. Er zijn immers ook nog vele andere bronnen van mierenzuur en bovendien ook nog vele andere organische zuren, waarover later meer.

(boven na etsen, onder voor etsen. Foto Materials Consult BV)


Terug naar de airco van de wijnhandelaar: Die had niet alleen te kampen met een mierennestcorrosie. Ook het spleetcorrosie-effect had de schade mee in de hand gewerkt. In de capillair werkende nauwe openingen tussen de aluminium koellamellen en de koperen pijpenbundel had er zich immers condens kunnen opstapelen, waarbij de vochtretentie ook mee in de hand werd gewerkt door wat kalkstof (veelal gediagnosticeerd op basis van de gecombineerde aanwezigheid van calcium en zwavel, i.e. het vermoeden van de aanwezigheid van ‘calciumsulfaat’). Indien het sulfaat-anion wordt vrijgezet in het water (condens), kan dat op zich ook nog eens corrosie-bevorderend werken. En alsof dat nog niet voldoende was, werden ook nog eens chlorides ontdekt, waarvan de aanwezigheid op zich ook nog eens corrosie mee in de hand werkt. Met één mysterie moet ik u echter wel opzadelen: Waar die chlorides vandaan kwamen, blijft een goed verscholen geheim. Echter, in de voorgaande alinea hebt u nog geen antwoord op die ene prangende vraag bekomen. Welk organisch zuur had in de case van de wijnhandelaar de mierennestcorrosie tot stand doen komen? Welnu, met de gehanteerde analysetechnieken kunnen we dat niet te weten komen. Misschien heeft de klant met één van zijn bijkomende vragen dan zelf onbewust een antwoord gegeven? Die vraag was of uitwendige blootstelling aan formaldehyde een rol kon hebben gespeeld?


Ik ben geen chemicus, maar wat literatuuronderzoek leerde me al snel dat formaldehyde in contact met zuurstof tot de vorming van mierenzuur kan leiden. Dus ja, blootstelling aan formaldehyde kon mogelijk een rol hebben gespeeld. Volgens het Vlaams instituut ‘Gezond Leven’ komt formaldehyde immers voor in tal van bouw- en decoratiematerialen. Het komt voor In onder andere lijmen en harsen die gebruikt worden bij de productie van spaanplaten en houtpanelen, in voorgelijmde vloerbekleding, in parketvernissen en in behangpapier. Ook ureumformaldehyde-schuim (UF) voor spouwmuurisolatie kan formaldehyde bevatten. Dat is nog niet alles: Ook roken zorgt voor de vrijzetting van relatief grote concentraties formaldehyde. Als ik dat zo lees, zal dus menig binnenmilieu een bepaalde mate aan formaldehyde bevatten. Maar waarom dan net problemen in die ene kelder van de wijnhandelaar? Gezien de voorgaande mogelijke bronnen van formaldehyde zouden er toch veel meer gelijkaardige airco-installaties door schade moeten getroffen zijn? Zat het antwoord wel in de vraag van de klant? Zijn we met die vraag van de klant niet over het meest voor de hand liggende antwoord aan het kijken? Is één van die andere organische zuren, met name ‘wijnsteenzuur‘ niet aanwezig in druiven en dus ook in wijnen De gevolgen van dat alles waren helaas niet mals. Gezien er meerdere lekkages werden aangetroffen op verschillende posities in de warmtewisselaar, en gezien de configuratie van de bundel geen lokale herstellingen toeliet, was een volledige vervanging van het warmtewisselaarpakket nodig. Voor de wijnhandelaar was het een aderlating en een serieuze demper op de feestvreugde. Maar laat ons Halloween nu achter ons laten. Laat de angst voor het afschrikwekkende onbekende ons niet dempen, niet door spoken, mieren of andere kruipende wezens.

Laat ons nu feesten en ons vermeien!

Ik wens u allen een bijzonder fijne kerst vol uitwisseling van warme genegenheid voor elkaar en een nieuw Jaar vol zaligmakend geluk, vol heerlijke verblijding, in een opperbeste gezondheid, en met een wereldwijde duurzame vrede.