Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Электрокоррозия полотенцесушителя

Поворотные устройства

Как видно из названия, основное потребительское свойство, которым отличается поворотный электрический полотенцесушитель — возможность вращения змеевика. Сушилка может поворачиваться относительно стены на 180 градусов. Причем в разных моделях эта функция реализована по-разному: где-то вращается весь полотенцесушитель, а где-то — только его отдельные части.

Поворотные модификации удобны в эксплуатации и незаменимы в условиях стесненного пространства, например, в случае если за сушилкой находится ниша, которую этот прибор закрывает. Кроме того, если на поворотной конструкции реализована возможность независимого вращения отельных секций, удобнее сушить сразу несколько вещей.

Современные модели принято подразделять на три группы:

  • водяные;
  • электрические;
  • комбинированные.

Водяные сушилки подключаются к горячему водоснабжению и работают по принципу компенсирующей петли. На практике это означает возможность функционирования только при наличии доступа к горячей воде.

Принцип работы электрических полотенцесушителей основан на нагревании ТЭНа, который передает энергию тепловому носителю, который и нагревает поверхность прибора. Электрические модели наполняются минеральным маслом или специально подготовленной водой без содержания кислорода (без кислорода не развивается ржавление металла). Последний вариант встречается реже.

Комбинированные устройства сочетают в себе два контура: для горячего водоснабжения и для электричества. Такие устройства не пользуются большой популярностью по причине высокой стоимости.

Повреждения, спровоцированные электричеством

Основные признаки

Такой прибор как полотенцесушитель часто делают из нержавейки. Этот материал отличается повышенной стойкостью к появлению ржавчины, потому срок службы у подобных изделий куда больше, чем у полотенцесушителей из обычной стали.

На сварных швах видны первые признаки — со временем проблема будет усугубляться

Но все-таки иногда мы можем наблюдать, как трубы, которые ржаветь не должны, приходят в негодность. Обычно процесс развивается по такому сценарию:

  1. Первые признаки. На поверхности нержавеющей трубы появляется ржавчина в виде небольших пятен. Как правило, по размеру пятна не превышают спичечную головку и располагаются группами.

Процессы протекают не только снаружи, но и внутри: фото резьбовой части в разрезе

  1. Расширение пораженного участка. Ржавые пятнышки увеличиваются в размерах и со временем сливаются в большие пятна. При этом интенсивность коррозии возрастает, так что очаг поражения расширяется и углубляется.

Здесь заметны уже достаточно глубокие дефекты

  1. Поражение глубинных слоев. Если мы попытаемся счистить ржавчину своими руками, то увидим, что металл под ней разрушается на достаточную глубину. Под слоем оксидов формируется небольшая воронка, стенки которой также подвергаются коррозии.

Чем дольше игнорировать проблему, тем сложнее будет ее решить

Дефекты могут появляться и на фитингах

  1. Нарушение целостности трубы. Процесс деградации металла постепенно ускоряется, что почти гарантированно становится причиной серьезных проблем. В результате либо нарушается целостность резьбы полотенцесушителя, либо в трубе под воздействием давления появляется отверстие.

Такие процессы характерны для труб из черной и оцинкованной стали. Но если сушилка для полотенец в ванной комнате изготовлена из качественного материла (сталь AISI 304/321 или аналоги), но на поверхности все равно появились наросты и пятна ржавчины — дело в электричестве.

Появление протечки на этом участке — вопрос времени

Причины возникновения

Что такое электрическая коррозия и почему она может возникнуть?

Электрохимическая коррозия металла приводит к тому, что даже нержавеющая сталь может разрушаться. Основной причиной развития коррозионных процессов становятся блуждающие токи в полотенцесушителе.

Если металл, по которому протекает ток, подвергается воздействию воды (наш случай), то в нем возникают пробои, которые и становятся очагами появления ржавчины.

При правильной организации общего заземления проблема не возникает

Объясняется этот процесс достаточно просто:

  1. Появление пробоев провоцируется разницей потенциалов на металлической трубе. При правильном проектировании и сборке коммуникаций разница возникает редко — все детали должны быть заземлены и соединены с анодной защитой дома. В случае, когда все трубы изготовлены из одного материала, так и получается, потому там, где коммуникации давно не меняли, проблема электрокоррозии не настолько актуальна.

Пластиковые трубы разрывают контур заземления, что становится источником проблем

Металлопластиковые вставки (как на этом фото) приводят к появлению разности потенциалов

  1. При разрыве потенциала между стояком и полотенцесушителем (установке полипропиленовой или металлопластиковой вставки) ситуация усугубляется. Возникает разность потенциалов, а вода в этом случае выступает в роли электролита.
  2. Дополнительную угрозу несет статическое электричество. Оно накапливается при трении воды о стенки труб, изготовленных из диэлектрика (полипропилен либо полиэтилен).

Заземляющий провод

  1. В большинстве случаев все процессы протекают относительно незаметно до тех пор, пока на поверхности полотенцесушителя не появляются капли воды. После этого скорость коррозионных процессов возрастает в разы, и остановить их становится почти невозможно.

Там, где появляются капли, коррозия неизбежна

Самое неприятное в этой ситуации то, что вы можете быть совершенно невиновны в появлении блуждающих токов. Зато сосед в ходе ремонта может установить полотенцесушитель из металлопластиковой трубы или смонтировать пластиковый переходник между стояком и сушилкой. Результат не заставит себя долго ждать!

Есть и еще одна причина — не слишком добросовестный житель вашего дома может заземлить электроприбор на металлическую трубу системы горячего водоснабжения. В качестве такого прибора обычно выступает либо стиральная машина, либо «жучок» для отмотки счетчика.

Результат — не только развитие коррозионных процессов, но и повышение риска получить чувствительный удар током при прикосновении к трубе.

Даже если все трубы металлические, дополнительное заземление не будет лишним

Варианты возможной защиты

Чтобы защитить изделия из металла от пагубного воздействия применяются различные методы, разделяющиеся по природе их применения на пассивные и активные.

Пассивный вариант


Пассивная изоляция Этот вариант является применением различного изолирующего материала, формирующего защиту между проводником и металлом. В качестве изоляции применяется:

  • эпоксидная смоляные смеси;
  • включение в состав полимеров;
  • покрытие из битума.

Но если ограничиться только этим вариантом, то полноценной защиты не получится, так как изоляционный материал не является стопроцентным барьером из-за наличия диффузионной проницаемости. Поэтому изоляция происходит в частичный способ. Кроме этого в процессе перемещения труб такой слой может быть поврежден, в результате чего возникают значительные царапины, надрезы, сквозные дыры и прочие изъяны.

Активная защита

Указывает на применение активных способ локализации источника воздействия посредством применения катодной поляризации, где отрицательный заряд смещает естественный.

Чтобы подобную защиту реализовать необходимо применение одного из двух инструментов:

  • Гальванического метода – эффект гальванической пары, выполняется разрушение жертвенного анода, обеспечивая тем самым защиту металлоконструкции. Метод активен при сопротивляемости грунта до 50 Ом на метр, если сопротивляемость ниже метод не действенен.
  • Источника постоянного тока – обеспечивает избегание зависимости от силы сопротивляемости грунта. Используется катодная защита, источник которой заключен в сформированном преобразователе, подключенному к электрической цепи переменного тока. Так как источник специально сформирован посредством его регулирования можно задать необходимый уровень защиты тока, в зависимости от сложившихся обстоятельств.


Активная изоляция Подобный способ может обеспечить и негативное воздействие:

  • перезащита – превышение необходимого потенциала, как результат происходит разрушение металлического изделия;
  • неверный расчет защиты – приводящий к ускоренному коррозийному разрушению близ расположенных металлических объектов.

Приведенные примеры можно рассмотреть на защите такого изделия как полотенцесушитель.

Коррозийные процессы на таких изделиях или прочих оконечных водопроводных изделиях никогда не происходили, но это было реально до начала применения металлопластиковой трубы, где существует контакт с алюминием внутри стенки. В результате формирование блуждающих элементов происходит не только из-за применения пластиковых труб в непосредственном помещении, но и в прочих, так как в многоквартирном доме они могут быть применены у соседа с другого этажа.

При этом использование так необходимого заземления происходит в отношении любой коммуникации, которая выполнена из металлических труб, например, газопровода в земле.

Механизм образования блуждающих токов

В таблице мы привели в качестве примера несколько источников, теперь рассмотрим подробно, как в них образуется интересующий нас процесс. Как уже упоминалось выше, чтобы он появился, между двумя точками на земле должно произойти возникновение разности потенциалов. Такие условия создаются контурами ЗУ систем с глухоизолированной нейтралью.

Нулевой провод (PEN) одним концом соединен с ЗУ электроподстанции, а вторым подключен к шине PEN потребителя, которая соединена с заземляющим устройством объекта. Соответственно, разница электрических потенциалов между выводами нулевого проводника будет передаваться ЗУ, что создаст условия для образования цепи. Величина утечки будет незначительной, поскольку основная нагрузка пойдет по пути наименьшего сопротивления (нулевому проводнику), но, тем не менее, часть ее пойдет по земле.


Образование блуждающих токов между ЗУ нулевого провода

Практически аналогичные условия образуются, когда возникают проблемы с изоляцией проводов (разрушение оболочек) кабельных магистралей или ВЛ. При возникновении КЗ на землю, в этой точке потенциал равный или близкий к фазе. Это вызывает образование тока утечки к ближайшему ЗУ с потенциалом PEN-провода.

В приведенном примере о постоянной утечке переменных токов речь не идет, поскольку согласно действующим нормам на поиск и устранение повреждения отводится два часа. При этом, в большинстве случаев, отключение поврежденной линии или локализация участка с КЗ производится автоматически. Процесс может существенно затянуться, если сила тока КЗ ниже аварийного порога.

Как показывает практика, наибольшая доля источников токов постоянной утечки приходится на городской и пригородный рельсовый электротранспорт. Механизм их образования продемонстрирован ниже.


Рельсовый электротранспорт в качестве источника блуждающих токов

Обозначения:

  1. Контактный провод, от которого получает питание силовая установка электротранспорта.
  2. Питающий фидер (подключен к контактному проводу).
  3. Одна из тяговых подстанций, питающая сети трамваев.
  4. Дренажный фидер (подключен к рельсам).
  5. Рельсы.
  6. Трубопровод на пути прохождения блуждающих токов.
  7. Анодная зона (положительные потенциалы).
  8. Катодная зона (отрицательные потенциалы).

Как видно из рисунка, постоянное напряжение в тяговую сеть поступает с подстанции и по рельсам возвращается обратно. При недостаточном сопротивлении рельсовых путей относительно земли, в грунте возникают электрические блуждающие токи. Если на пути распространения утечки блуждающих токов находится трубопровод или другая металлическая конструкция, то она становится проводником электричества.

Это связано с тем, что ток распространяется по пути наименьшего сопротивления. Соответственно, как только появляется проводник, ток будет распространяться по металлу, поскольку его электрическое сопротивление меньше, чем у земли. В результате участок трубопровода, через который проходит электроток, будет в большей степени подвержен коррозии металла. О причинах этого рассказано ниже.

Проблемы, возникающие с водяным полотенцесушителем

Полотенцесушитель — необходимый элемент современного быта.

Без него просто невозможно представить тёплую и уютную ванную комнату.

Обычно такой прибор является частью общей системы отопления, вследствие этого он взаимодействует с жидкостью, находящейся внутри него и являющейся проводником, что и вызывает проблемы, такие как электрохимическая коррозия и блуждающие токи.

Внимание! Считается, что блуждающие токи не опасны для людей и систем центрального отопления и водоснабжения, но вот именно полотенцесушителю они наносят ощутимый вред. Поэтому роль заземления стальных водяных полотенцесушителей, соединённых с системой пластиковыми трубами, очень важна

Электрохимическая коррозия

Современные устройства производятся из высококачественной нержавеющей стали. Несмотря на это, они подвергаются коррозии, в данном случае электрохимической. Такое повреждение вызывает разрушение металла, контактирующего с электролитом, в роли которого выступает вода внутри полотенцесушителя. В местах наличия разницы потенциалов из-за неоднородного по составу и структуре металла под воздействием горячей движущейся воды происходят пробои и появляется ржавчина. Это, в свою очередь, приводит к протечкам и выходу полотенцесушителя из строя.

Фото 1. Следы электрокоррозии, проявившейся на шве в месте соединения труб полотенцесушителя.

Блуждающие токи в устройстве

Возникают в проводящих средах, которыми могут быть земля и вода. Они также являются причиной коррозии металла. Кроме того, блуждающие токи опасны для людей. Причины:

  1. Неправильное заземление другого электрооборудования, подключённого к тому же стояку.
  2. Проходящие неподалёку железнодорожные или трамвайные пути, токи от которых через землю и трубы проходят в квартиру.
  3. Утечки в электропроводке.
  4. Разрыв общедомового заземления при использовании разных видов труб, если, например, стояк металлический и заземлён, а внутри квартиры трубы пластиковые.
  5. Неправильное использование соседями проводки в целях, например, отмотки показаний счётчиков.

Фото 2. Заземление полотенцесушителя, сделанное с помощью стального провода и металлического хомута.

Почему происходит утечка токов?

На любое действие существует определенная причина, которую несложно определить. Чаще всего, попадание тока в полотенцесушитель провоцируют факторы, которые в обязательном порядке специалисты рекомендуют искоренять, если вы не сделали все идеально при монтаже.

  1. Непрофессиональное использование электроснабжающей системы. Когда трубопроводные системы специально используют, как нулевые рабочие проводники.
  2. При некорректном подключении стерилизаторов, стиральных машин, гидромассажных ванн, душевых кабин, водонагревательных котлов, посудомоечных машин, которые связывают системы трубопроводов с электроснабжением здания.
  3. Повреждение кабельной линии, электрооборудования, которое возникает во время использования.
  4. При ослаблении, отгорании и механических повреждениях проводников.

Когда происходит коренное переустройство системы электроснабжения, должна внедряться трех- и пяти проводная схема к электрооборудованию. Объяснять, почему опасно иметь дело с током, взрослому человеку не стоит. А вот напомнить о том, что вода способна провести опасное напряжение – пожалуй, не помешает.

Способы защиты от блуждающих токов

Для предотвращения пагубного воздействия электрохимического потенциала применяются методы защиты, которые могут отличаться в зависимости от особенностей металлических конструкций. Рассмотрим в качестве примера способы защиты водопроводных труб, полотенцесушителей и газопроводов, начнем в порядке данной очередности.

Видео про различные защиты от блуждающих токов

Защита водопроводных труб

Для проложенных в земле металлоконструкций, в частности водопроводных труб, применяются две методики защиты: пассивная и активная. Подробно опишем каждую из них.

Пассивная защита

Данная методика предусматривает нанесение на поверхность металлоконструкций специального изолирующего слоя, образующего защитный барьер между землей и металлической оболочкой. В качестве изоляционного материала используются полимеры, различные виды эпоксидных смол, битумное покрытие и т.д.

Пример защитного покрытия трубы для подземной укладки

К сожалению, современная технология не позволяет создать защитный барьер, обеспечивающий полную изоляцию. Любое покрытие обладает определенной диффузионной проницаемостью, поэтому при данном способе возможна только частичная изоляция от грунта. Помимо этого следует учитывать, что в процессе транспортировки и монтажа может быть нанесено повреждение защитному слою. В результате на нем образуются различные дефекты изоляции в виде микротрещин, царапин, вмятин и сквозных повреждений.

Поскольку рассмотренный метод не обладает достаточной эффективностью, он применяется в качестве дополнения активной защиты, о которой пойдет речь далее.

Активная защита

Под данным термином подразумевается управление механизмами электрохимических процессов, которые протекают в местах контакта металлических конструкций с образующимся в грунте электролитом. Для этой цели применяется катодная поляризация, при которой отрицательный потенциал смещает естественный.

Реализовать такую защиту можно гальваническим методом или используя источник постоянного тока. В первом случае применяется эффект гальванической пары, в которой анод, подвергается разрушению (жертвенный анод), защищая при этом металлоконструкцию, у которой потенциал несколько ниже (см. 1 на рис.5). Описанный способ эффективен для грунтов с низким сопротивлением (не более 50,0 Ом*м), при более низком уровне проводимости данный метод не применяется.

Применение источника постоянного тока в катодной защите позволяет не зависеть от сопротивления грунта. Как правило, источник изготовлен на базе преобразователя, запитанного от электрической цепи переменного тока. Конструктивное исполнение источника позволяет задать уровень защитных токов в соответствии со сложившимися условиями.

Рисунок 5. Варианты реализации катодной защиты

Обозначения:

  1. Применение жертвенного анода.
  2. Метод поляризации.
  3. Проложенная в земле металлоконструкция.
  4. Закладка в грунте жертвенного анода.
  5. Источник постоянного тока.
  6. Подключение к источнику малорастворимого анода.

Защита полотенцесушителей

Полотенцесушителям и другим оконечным металлическим устройствам на водопроводных трубах (смесителям) коррозия, вызванная блуждающими токами, не угрожала до тех пор, пока в быту не стали широко применяться пластиковые трубы. Даже, если в Вашем стояке установлены металлические трубы, не факт, что у соседа снизу они не пластиковые, да и для отводов в ванную и кухню наверняка используется пластик.

Чтобы обеспечить защиту от аварийных утечек тока и не допустить электрокоррозии, необходимо выровнять потенциалы, заземлив полотенцесушитель, водопроводные трубы в стояке, а также батарею отопления.

Защита газопроводов

Защита подземных газопроводов от блуждающих токов, которые вызывают коррозию, осуществляется точно так же, как и для водопроводных труб. То есть применяется один из двух вариантов активной катодной защиты, принцип работы которой рассматривался выше.

Виды и появления блуждающих токов

Одна из причин связана с массовым применением рельсового электротранспорта. Электрифицированные ЖД магистрали, трамваи и метро, рудничная локомотивная контактная откатка становятся причиной появления блуждающих токов и наносят ущерб газовым трубопроводам, водопроводным линиям, бронированным кабельным сетям, металлоконструкциям.

Общая схема происходящего в этом случае следующая:

  1. Рельсовый путь используется в качестве проводника, по которому ток возвращается к обратному фидеру тяговой подстанции.
  2. На участках, которые плохо изолированы от земной поверхности, происходит утечка части энергии в грунт. Так как потенциал в этой точке максимален, появляется блуждающий ток, который движется в зону с небольшим потенциалом. А таким участком и становится труба или кабель в оплётке, любая металлическая конструкция, расположенная в земле.
  3. Пройдя по металлу, как по пути наименьшего сопротивления, в зону, где потенциал существенно уменьшается, ток выходит в грунт и возвращается в рельсовый путь.

В результате таких процессов в анодных зонах, участки выхода токов из рельсов и трубопровода, возникает процесс электрохимической коррозии. При этом скорость разрушения металлов может достигать десятка миллиметров в год. Для рельсового пути такие повреждения несущественны из-за большой толщины стали, хотя также снижают срок службы конструкции.

А вот для труб с небольшой стенкой такие повреждения становятся критичными. Выглядят они как сквозные отверстия небольшого диаметра. Если трубопровод находится в зоне длительного воздействия блуждающих токов без надлежащей защиты, может возникнуть ситуация, когда его поверхность напоминает решето.

Среди двух других потенциальных источников возникновения блуждающих токов выделяют:

  1. Трансформаторные подстанции, распределительные устройства с заземляющим оборудованием, линии ЛЭП с глухозаземлённой нейтралью. В случае постоянных небольших утечек на землю, уровень которых не достигает предела срабатывания защитных устройств, в зоне вокруг этих сооружений также возникают паразитные блуждающие токи.
  2. Электрокабельные сети подземного заложения также становятся причиной подобного эффекта при снижении диэлектрических свойств изоляции или её пробое.

Объяснение схемы выше: нулевой провод (PEN) одним концом соединен с ЗУ электроподстанции, а вторым подключен к шине PEN потребителя, которая соединена с заземляющим устройством объекта. Соответственно, разница электрических потенциалов между выводами нулевого проводника будет передаваться ЗУ, что создаст условия для образования цепи. Величина утечки будет незначительной, поскольку основная нагрузка пойдет по пути наименьшего сопротивления (нулевому проводнику), но, тем не менее, часть ее пойдет по земле.

Понятно, что в большинстве случаев разрушающее воздействие в таких условиях будет меньше, чем в зонах расположения рельсовых путей электротранспорта, но оно также оказывает своё влияние.

Причина появления тока в домашнем быту

Существует ещё один вид блуждающего тока, который правда не связан с процессами, происходящими в земле. Речь идёт о появлении аналогичных повреждений на стальных полотенцесушителях, радиаторов отопления, установленных в обычных зданиях. Основной причиной становится разница потенциалов на этих устройствах и заземлённых участках водопровода или системы отопления.

Раньше все эти сети монтировались из металлических труб и обязательно заземлялись. Поэтому в пределах одного здания разницы потенциалов на отдельных участках или элементах системы не существовало или она была настолько минимальной, что не приносила никакого вреда.

Сейчас ситуация кардинально изменилась, и причиной этого стало массовое применение полипропиленовых и металлопластиковых труб. Полимерные материалы обладают высоким удельным сопротивлением, поэтому их можно считать хорошими диэлектриками. В результате получают изолированные друг от друга участки сети. При этом вода остаётся хорошим проводником, она отлично переносит скапливающийся статический заряд.

Поэтому и происходит появление эффекта блуждающих токов, вызванного разницей потенциалов на заземлённом участке сети и отдельных полотенцесушителях или батареях. В этом случае электрохимическая коррозия быстро разрушает тонкостенные металлические устройства.

Показания к заземлению

На самом деле все инженерные системы заземляются еще на этапе строительства здания. Создается система заземления. В старых домах использовалась система уравнивания потенциалов. Эта система подразумевала связь металлических частей системы. Сегдня повсеместное использование пластиковых труб ставит такой способ под сомнение. В результате использования вставок из пластика возникает разрыв металлической связи системы, что приводит к возникновению блуждающих токов.

Кажется, что проблему можно решить с помощью использования металлопластиковых труб, так как в составе такой трубы имеется алюминиевая пленка. Однако нельзя забывать, что металлопластиковые трубы соединяются в основном с помощью спайки. Чтобы обеспечить герметичность спайки металлопластиковых труб требуется зачистить место соединения от алюминиевой фольги, то есть пропадает та самая металлическая связь.

Новые дома оснащены специальным заземляющим контуром в электрощите. Это значительно упрощает заземление полотенцесушителя. К тому же, использование такого контура является единственно возможным методом обеспечить заземление всех систем с параллельным использованием пластиковых труб.

Заземление полотенцесушителя необходимо:

  • В новом доме с металлопластиковым стояком отопления. Магистральный трубопровод всегда выполняется из металла, поэтому существует большая вероятность, что блуждающие токи по пути к магистрали попадут на ваш полотенцесушитель.
  • После ремонта в старом доме с использованием металлопластиковых труб. В старых домах, как уже было сказано, использовался метод уравнивания потенциалов. Результатом такого ремонта становится нарушение системы заземления, значит требуется обеспечить ее по новой.
  • Подсоединение полотенцесушителя к сети с помощью металлических труб.

Заземление полотенцесушителя необходимо если используется металлопластиковый стояк отопления

В общем и целом, чтобы не ошибиться с необходимостью заземления, лучше просто сделать его вне зависимости от наличия показаний к заземлению. Это сэкономит время и деньги хозяину квартиры, а так же увеличит срок службы не только полотенцесушителя, но и всего металлического оборудования в ванной комнате.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации