Hidrológiai Közlöny 1954 (34. évfolyam)

9-10. szám - Dr. Papp Szilárd: Fúrt kutak korróziója és a védekezés módja

Papp Sz.: Fúrott kutak korróziója egész vasfelületet bevonja, mivel ezáltal a hidrogénionok a vason többé nem veszíthetik el töltésüket, tehát nem válhatnak ki és újabb vasionok sem léphetnek a vasból a vízbe. Ilyen esetben azt mondjuk, hogy a vas polarizálva van. Hidrogénpolarizáció alatt tehát azt az állapotot értjük, amikor az oldatbamenő vas vagy fém felülete hidrogénhártyával van bevonva, amikoris a fém ilymódon az elektrokémiai oldásnak ellenáll. Mindazok a külső körülmények, amelyek a víz hidrogénionkoncentrációját megváltoztatják, az 1. folyamat kialakulását is befolyásolják es ezáltal megváltoztatják a hidrogénhártya tartósságát is. Ha a víz pH értéke csökken, tehát szabad szénsav tartalma nő, akkor agresszivitása is emelkedni fog. Ez olyképpen következik be, hogy a hidrogénionkoncentráció növekedésével a fém felületén kivált atomos hidrogén molekuláris hidrogénné alakul át. 2H = H

2 2. vagyis a hidrogén molekulák gázbuborékai keletkeznek és ha ezek nyomása eléri a külső nyomást, az 1 atmoszférát, hidrogénfejlődés közben felszabadulnak és gázbuborékok formájában eltávoznak. Ekkor a fém oldódása a hidrogénionkoncentráció nagyságával arányosan tovább folytatódik. A vas felületét bevonó atomos hidrogénhártyának molekuláris hidrogénné való átalakulása a hidrogénionkoncentráció növekedésén kívül számos más esetben is bekövetkezhetik. Csekély hőmérsékletemelkedés, nyomásváltozás, a folyadék mozgásának megváltozása, vagy a vas felületi minőségének megváltozása szintén előidézheti az átalakulást. Az a hidrogénionkoncentráció, amelynél gyakorlatilag vasoldódás már föllép, 7,6 pH értéknek felel meg. 7,7 pH értéknél vasoldódás gyakorlatilag már alig következik be. Bár kezdetben a vas oldódása tulajdonképpen itt is megindul, azonban a keletkező polarizáló hidrogénhártya a vasat a további oldódástól megvédi. A vas oldódása csak az esetben folytatódik, ha a hidrogénionkoncentráció megnő és a víz pH értéke 7,6, vagy annál kisebb értékre csökken, mivel ilyenkor a 2. egyenlet értelmében megindul a polarizáló hidrogénhártyának hidrogénmolekulákká való átalakulása. Tehát gyakorlatilag a 7,7 vagy annál nagyobb pH értékű vizeket szabad szénsav tartalmuknál fogva vasra nem tekinthetjük agresszíveknek. A hidrogénpolarizáció bekövetkezésének azonban feltétele az is, hogy a víz oldott oxigént ne tartalmazzon. Oldott oxigén jelenlétében egészen más irányban alakulnak azok a folyamatok, amelyek a víz agresszív tulajdonságát meghatározzák. Ha a víz oldott oxigént tartalmaz, akkor a keletkezett atomos hidrogénhártya eloxidálódik, vagyis a vas depolarizálódik. A polarizációval ellentétben tehát a depolarizáció az atomos hidíogénhártya eltávolításából áll. Ha a teljesen polarizált fémfelületet körülHidrológiai Közlöny. 34. évf. 1954. 9—10. sz. JfJj.7 vevő víz oldott oxigént tartalmaz, akkor a vas felületén felgyülemlett atomos hidrogén vízzé oxidálódik és a vasfelületet a további elektromos töltések kicserélődésétől, illetve az oldódástól nem védi meg. Az esetleg feleslegben jelenlévő oxigén oxidáló hatása még az oldatba került fémionokra is kiterjedhet. Vas esetében az oldáskor keletkezett ferrohidroxidot az oxigén ferrihidroxiddá oxidálja a következő egyenlet szerint: 2 Fe (OH)2 + O + H

20 = 2 Fe (OH), 3. A keletkezett ferrihidroxid rozsda formájában válik ki a vízből. Csekély mennyiségű oxigén jelenlétében a ferrovegyületek oxidálására nem kerül sor. fgy azokban a vizekben, amelyek oxigént nem, vagy csak alig tartalmaznak, mint amilyenek a fúrással feltárt vizek, folyamatos vasoldódás történik. Ilyenkor kétértékű vasionok mennek oldatba, de oxigén hiányában nem oxidálódnak rozsdává. Az ilyen vizek erősen vastartalmúakká válnak és ennek megfelelően a kutak vascsövezetei erősen oldódnak és felveszik a vasas víz minden kellemetlen tulajdonságát. Ez a korróziós folyamat játszódik ie fúrott kútjaink több mint 65 százalékában és erre vezethető vissza ezen kutak vizének ipari és ivóvízellátás céljaira való nehéz felhasználása. A folyamat még a kutak élettartamát is nagy mértékben csökkenti, tehát óriási népgazdasági kár származik belőle. Todt adatai szerint Németországban a 30-as években a vaskorrózió okozta kár 1 és 2 milliárd német márka között mozgott. Mélyfúrások vizében az oxigénhiány mellett gyakran kénhidrogén vagy karbonilszulfid is felléphet. Az ilyen vizek vascsőre különösen erős támadó hatást gyakorolhatnak, mivel egyrészt növelik a hidrogénionkoncentrációt, másrészt pedig a vascsövek anyaga oldódás nélkül is jelentékeny mértékben porózus vasszulfiddá alakulhat át és a cső át is maródhat. Az ilyen kénhidrogén tartalmú vizek a feloldott vastól rendkívül erős kellemetlen ízt kapnak, úgy hogy azok az egyszerűen vasas vizeknél sokkal kevésbbé élvezhetők. A víznek nagy klorid, nitrát és szulfát tartalma is elősegíti a vas oldódását. Bizonyos biológiai folyamatok is hatást gyakorolhatnak a vas oldhatóságára. Így a vasbaktériumok elszaporodása vagy a fémfelület algásodása is korróziót idézhet elő. Hogy ezekután a fúrott kutak korrózió elleni védelmének lehetőségeivel foglalkozhassunk, tekintsük át azt a néhány lehetőséget, ami ezen a téren mai ismereteink szerint fennáll. Ebből a célból visszatérek a depolarizációra, mely még egy további folyamatot is előidéz, ami nem annyira a korrozió, mint inkább a fémvédelem szempontjából jelentős. A vas oldódásakor ugyanis az 1. egyenlet értelmében a hidrogénionok elektromos töltésüktől megfosztva hidrogén atomokká alakulnak át és ugyanakkor hidroxilionok maradnak vissza, mégpedig a kivált hidrogénionokkal egyenértékű mennyiség-