Blog Frans Vos - Een leiding heeft twee zijden

Wat is dat voor een evidente, vanzelfsprekende titel? Uiteraard heeft een leiding twee zijden. Daar waar het doorheen de leiding getransporteerde medium – een vloeistof, een gas, een suspensie of nog een andere substantie – instroomt en daar waar dat medium weer uit de leiding stroomt. De meesten onder ons hebben automatisch die logische reflex om de in- en uitgang van de leiding als de twee zijden van de leiding te aanzien.


Door Frans Vos - Materials Consult BV
 


Een gelijkaardige vraag wordt op al wat meer gezichtsfronsen onthaald: Hoeveel zijden telt een warmtewisselaar? Dat hangt uiteraard af van het type warmtewisselaar, maar niet-techneuten gaan al snel aan bijvoorbeeld hun huiselijke verwarmingssysteem denken en redeneren over welk medium van waar komt (de ingang) en waar het naar toe gaat (de uitgang).  Als ik er dan op wijs dat er ook twee ‘zijden’ zijn aan de warmtewisselende oppervlakken van bijvoorbeeld hun warmtepomp, dan zie je menig peinzend denken. “Net zoals bij de muren van je huis” voeg ik er aan toe, de binnen- en de buitenzijde van je huis. Als je muren en/of ramen minder goed zijn geïsoleerd, dan zal je in deze wintertijden meer warmte van binnen naar buiten verliezen dan bij een beter geïsoleerde woning. Als het over de energiezuinigheid van de woning gaat, is er al snel de klik om mee te denken. Als een isolatie-expert u vraagt hoeveel zijden een leiding heeft, gaat het dus zelden over de in- en uitgang, maar wel over de binnen- en de buitenzijde van de leiding.  Net zo voor een corrosie-expert; ook wat betreft corrosie­risico’s heeft een leiding steeds twee zijden.



(foto: Materials Consult)


De volgende vraag: Welke van die zijden is vanuit het standpunt corrosiepreventie de belangrijkste om bijvoorbeeld bij een materiaalselectie of bij de analyses in functie van een schade-analyse te betrekken? Ook hier zal bij de meesten onder ons een spontaan antwoord vanuit de spraakorganen ontspruiten: “de binnenzijde van de leiding”. Ook dat is een zeer logisch antwoord, want de meesten onder ons focussen hun aandacht op wat er door de leiding stroomt en dat die stroming bij voorkeur niet door een lekkage of andere calamiteit wordt verstoord. Als ik dan echter antwoord dat doorheen vele leidingen media stromen die helemaal niet corrosief zijn (zolang ik accidentele contaminaties met water of andere zogenaamde ‘elektrolyten’ buiten beschouwing laat), maar dat de buitenzijde quasi steeds aan vocht zal worden blootgesteld en dat contact met water voldoende kan zijn om tot corrosie van metalen buitenwanden te leiden, dan zie ik menigeen weer bedenkelijk kijken. Of met andere woorden: Bij evaluaties in het kader van corrosie en zijn preventie moeten beide zijden van een leiding, of beter en vollediger gezegd ‘de interactie van de leidingwand met de omgevings­omstandigheden aan beide wandzijden’ worden bekeken. Aangezien het van corrosie vrijwaren van de binnenzijde van de leiding voor de meeste mensen de evidentie zelve lijkt, ga ik vanaf de volgende alinea wat meer bij die andere, de buitenzijde stilstaan, maar vergis u niet: Ook het behoeden van de binnenzijde van een leiding voor corrosie is zelden een gemakkelijke taak.


 
Maar ik ging het dus hebben over de corrosierisico’s aan de buitenzijde van een metalen leiding. Zoals hiervoor vermeld, moeten we dan niet alleen naar het materiaal aan de buitenwand van de leiding gaan kijken, maar ook naar de omgeving waarmee die buitenwand in contact staat. Spontaan denken we dan al snel aan blootstelling aan de weersomstandigheden (in de wetenschappelijke literatuur wordt dat veelal als ‘atmosferische corrosie’ bestempeld), maar evenzeer zijn er vele leidingen die doorheen grondlagen lopen, die gezamenlijk doorheen een betonnen koker lopen (zoals bijvoorbeeld bij tunnels en leidingstraten), die doorheen een hoge-temperatuur-oven lopen of die zijn geïsoleerd om thermische verliezen te beperken (Waar de ‘buitenomgeving’ dus eigenlijk op het eerste zicht het isolatiemateriaal is). Elk van die ‘buitenomgevingen’ worden op zich echter gedetermineerd door een hele set parameters zoals temperatuur, vochtigheidsgraad, de zuurtegraad (veengronden zijn bijvoorbeeld veelal zuurder dan kleigronden), de chemische samenstelling van de buitenomgeving (in het bijzonder de al dan niet aanwezigheid van bepaalde chemische componenten die corrosie kunnen bevorderen, zoals bijvoorbeeld chloride-ionen in marine omgevingen) en de fysische karakteristieken die een invloed hebben op vochtretentie aan het oppervlak. Afhankelijk van over welk type ‘buitenomgeving’ het gaat, gaan we dus ook moeten nagaan welke parametersets we in onze evaluaties moeten betrekken.



(foto: Materials Consult)


Om het allemaal wat concreter te maken, werk ik hier graag even het typevoorbeeld voor industriële installaties verder uit, zijnde het risico op zogenaamde ‘corrosie onder isolatie’, in het Engels aangeduid als ‘Corrosion Under Insulation (CUI)’. Het optreden van CUI wordt geassocieerd met de aanwezigheid van vocht in de isolatie.



(foto: Materials Consult)


Maar de mogelijke bronnen van dat vocht zijn meer divers dan menigeen denkt. Bij wijze van voorbeelden: 
 
   
De meest voor de hand liggende vochtbron is uiteraard dat er hemelwater (regen, smeltwater van ijs/sneeuw) in de isolatie is kunnen binnendringen omwille van een minder adequate plaatsing van of schade aan de isolatiebeplating. Regelmatige inspectie van de integriteit van de isolatiebeplating is dus alvast een must. 
 
        
Een ander type water dat bij onzorgvuldig geplaatste of beschadigde isolatiebeplating kan binnendringen, is bluswater. Dat gaat niet alleen over bluswater bij een werkelijke brand, maar ook over bluswater bij brandoefeningen en het testen van sprinklerinstallaties. Andermaal een goede reden om over de integriteit van uw isolatiebeplating te waken.
 
        
Ook af en toe opduikend, is de lekkage van zogenaamde ‘tracéleidingen’. In sommige, veelal oudere, installaties wordt er nog gebruik gemaakt van leidingen met een kleine diameter die parallel aan of spiraalvormig rond leidingen met een grotere diameter lopen, waarbij doorheen de kleine-diameter-leidingen warm water of stoom loopt om het medium in de grote-diameter-leiding voldoende vloeibaar te houden voor transport. Uiteraard moeten die kleine-diameter-leidingen dan zo dicht mogelijk tegen de grote-diameter-leiding lopen, waardoor zij mee ingewerkt worden in de isolatie rond de grote leiding. Als er een lekkage in de kleine leiding ontstaat, komt er dan onvermijdelijk vocht in de isolatie terecht. Nadeel in vele gevallen is dat die lekkages gewoonlijk zeer klein zijn en daardoor soms laattijdig worden ontdekt. Die tracéleidingen worden dan ook meer en meer vervangen door elektrische verwarmingslinten die rond de te verwarmen leidingen lopen.
 
  
Maar de naar mijn ervaring minst onderkende bron van water in isolatie is die van het ‘ademen van de isolatie’. Hoe je het ook draait of keert, het is nu eenmaal quasi onmogelijk om ‘luchtvochtigheid’ uit de isolatie te houden. Ook al is de isolatiebeplating optimaal geplaatst, lucht en dus ook luchtvochtigheid zal ze niet tegengehouden. Vanaf een bepaalde temperatuur zal luchtvochtigheid onvermijdelijk condenseren en zal er condenswater aan de wanden van leidingen/vaten en in hun isolatie ontstaan/opstapelen, met alle corrosierisico’s van dien. Vele geïsoleerde leidingdelen functioneren nominaal op hogere temperaturen, gewoonlijk buiten het condensatiegebied, maar als die installaties tijdelijk worden stilgelegd voor een onderhoud of reparatie, kan natuurlijk condensatie optreden en stijgt het corrosierisico, dus ook als de isolatiebeplating in een prefecte staat is. Het is een onaangename boodschap, maar permanent droge isolatie rond leidingen en vaten bestaat dus eigenlijk niet. 



(foto: Materials Consult)


Maar is daarmee de kous af? Gaat het enkel over het voorkomen van regen-, blus-, lekkage- of condenswater in de isolatie? Dat is uiteraard al een belangrijke stap in functie van CUI-preventie, maar de aanwezigheid van water in de isolatie is niet de enige factor die mee zal bepalen of er corrosie van de buitenwanden optreedt en, desgevallend, hoe snel de aantasting voortschrijdt. Ook andere factoren spelen een rol, zoals bijvoorbeeld:
 
       
De klimatologische condities: In marine condities kunnen er langsheen spleten en kieren in de isolatie­beplating chloride-ionen tot in de isolatie en dus tot aan de leidingen- en vatenwanden doordringen. In industriële omgevingen is er veelal sprake van een hogere mate aan zwavelhoudende componenten die kunnen binnendringen enzoverder. De aanwezigheid van chloride-ionen of van bepaalde zwavelhoudende ionen kan corrosie­bevorderend werken. 
 
    
De wandtemperatuur, of beter uitgedrukt, de evolutie van de wandtemperatuur: Zo zijn batchoperaties bijvoorbeeld risicovoller dan full-continu productie. Vergeleken met full-continu processen zijn er bij batchoperaties immers meer cycli van temperatuurstijging en -daling, waardoor niet alleen de totale tijdsperiode van (het risico op) vochtcondensatie in de isolatie hoger is, maar ook het risico op contact van vocht met de buitenwand en daarop eventueel aanwezige contaminanten. 
 
      
Het type isolatie zal uiteraard ook een rol spelen. Zo moet worden nagegaan of de gebruikte isolatiematerialen op zich geen corrosiebeïnvloedende componenten bevatten en moet er over worden gewaakt dat het isolatiemateriaal proper blijft. Bij het tijdelijk afnemen van de isolatie voor onderhoud of herstelling moeten de isolatiematerialen met andere woorden in een reine en voldoende warme omgeving worden opgeslagen om hen te behoeden voor contaminatie en vochtontwikkeling. Daarnaast speelt onder andere ook vochtretentie een rol, of met andere woorden, als het isolatiemateriaal vochtig wordt, hoe gemakkelijk is het voor het vocht om zich in het isolatiemateriaal en meer in het bijzonder in de contactzone met de geïsoleerde buitenwand op te houden?    
 
         
Veruit de belangrijkste factoren bij het onder controle houden van CUI zijn het ontwerp, de bouw en het onderhoud van de installatie. Als eerste aandachtspunt geldt daarbij uiteraard opnieuw de goede aaneensluiting en integriteit van de isolatiebeplating, ook op plaatsen waar er een doorvoer doorheen de isolatiebeplating is – ter hoogte van aflaat- en veiligheidskleppen, flenzen met instrumentatie, doorvoering van ophangsystemen – of waar de constructie wat meer hoeken en kanten vertoont – bijvoorbeeld ter hoogte van blindflenzen, bij collectoren en dies meer. Niet alleen moet dat vanaf dag één in orde zijn en blijven, maar uiteraard is het ook de bedoeling dat iedereen die in de installaties komt, beseft dat isolatiebeplating geen lasten van onder andere het menselijk gewicht verdraagt, met andere woorden, dat een geïsoleerde leiding niet als een opstapje voor een kleine shortcut op de weg van A naar B kan worden aanzien.



(foto: Materials Consult)
           

Naast de goede en duurzame afdichting van plaatsen met hoeken en kanten en daar waar een doorvoer doorheen de beplating plaatsvindt, zijn er nog enkele constructie-overwegingen die een rol kunnen spelen. Zo is er het risico op het licht ‘doorhangen’ van een leiding daar waar ze van verticaal naar horizontaal gaat. Dat doorhangpunt is natuurlijk een ideale plaats voor vochtophoping. Nog zo een vuistregel is dat ‘horizontale’ leidingen in werkelijkheid niet bestaan. Onder invloed van het eigengewicht zal er tussen twee steunpunten steeds een ‘laagste’ punt zijn met opnieuw een verhoogd risico op lokale vochtopstapeling tot gevolg. Als u dergelijke doorhangpunten weet zijn, hebt u daar dan een vochtdrainage voorzien? Een ander typevoorbeeld van frequent voorkomende zones met vochtaccumulatie in isolatie zijn lasverbindingen, gewoonlijk indien er uitwendig sprake is van een in verhouding redelijk hoge en/of onzorgvuldig afgewerkte lasrichel. Voorziet u bij het opstellen van de lasprocedures en bij de lasinspectie al de nodige nuttige instructies ter zake?  



(foto: Materials Consult)


En dan is er uiteraard ook nog het aspect van de keuze, het aanbrengen, inspecteren en onderhouden van de primaire corrosiebescherming. De meeste geïsoleerde leidingen en vaten in de industrie worden immers eerst van een corrosiewerende beschermlaag voorzien alvorens de isolatie wordt aangebracht. Dat kan bijvoorbeeld een klassieke natlakcoating of een laag bitumen zijn. Ook meer en meer toegepast zijn zogenaamde ‘TSA’-lagen, waarbij TSA staat voor ‘Thermally Sprayed Aluminium’ (Thermisch gespoten aluminium). Uiteraard dienen die beschermlagen dan correct te worden aangebracht, maar dient ook hun integriteitscontrole en eventueel -herstel in het inspectie- en onderhoudsprogramma te worden opgenomen. Nog even ter info: Die TSA-coatings worden meer en meer gebruikt in de plaats van het omwikkelen van klassiek stalen leidingen met aluminiumfolie. De gedachtegang bij het gebruik van aluminiumfolie is dat dat een galvanische bescherming zou bieden van het staal, maar dat is dan buiten de passivatielaag van aluminium en het risico op spleetcorrosie gerekend.  
 

Uiteraard zijn er nog heel wat andere factoren die mee het risico op CUI controleren. Zo zal de aanwezigheid van spanningen ook het risico op het optreden van spannings­corrosie controleren (CUI is nu eenmaal een verzamelnaam voor alle corrosie die door contact van de wand met vochtige isolatie kan optreden), maar met voorgaande niet-exhaustieve lijst hoop ik u toch alvast wat meer of wat extra inzichten met betrekking tot CUI-preventie te hebben gegeven. En tot slot nog deze overweging: Iedereen kan aan CUI-preventie bijdragen! Als iemand beschadigde isolatiebeplating ziet, kan, bij voorkeur moet die dat melden. Als iemand ziet dat er iets uit de isolatiebeplating lekt kan, bij voorkeur moet die dat melden. Als iemand deze winter ijspegels aan isolatiebeplating ziet hangen, dan kan, bij voorkeur moet die person dat melden. En uiteraard idem als er in de nakende lente mos of, straffer nog, struiken op en vanuit de isolatie groeien