Energy5: Dobór powłoki cynkowej na podstawie badań agresywności gruntu

Firma Energy5 wychodzi naprzeciw tym wyzwaniom, wprowadzając do swojej oferty badania agresywności gruntu, przeprowadzane zgodnie z normą DIN 50 929-3, która definiuje metodologię oceny korozyjności gleby w skali punktowej. Istotną przewagą firmy w tym zakresie jest posiadanie zaawansowanych badań dotyczących materiałów, powłok oraz całych zestawów konstrukcji.

Energy5 wykonała badania w renomowanych, akredytowanych laboratoriach do oceny zachowania się powłok cynkowych w różnych środowiskach korozyjnych. Dzięki temu oraz posiadanej dużej bazie wyników i konsultacjom z renomowanymi jednostkami badawczymi, firma jest w stanie ekstrapolować te wyniki do dowolnych warunków gruntowych. To unikalne podejście gwarantuje, że grubość powłoki cynkowej zostanie dostosowana do konkretnych warunków gruntowych, co przyczynia się do wydłużenia trwałości konstrukcji i minimalizacji ryzyka korozji. Dla klientów Energy5 to oznacza pewność, że ich instalacja fotowoltaiczna będzie działać niezawodnie przez długi czas, co stanowi istotną przewagę konkurencyjną na rynku.

Wpływ parametrów gleby na trwałość korozyjną stali

Gleba stanowi złożone środowisko korozyjne, w którym procesy destrukcyjne metali są intensywniejsze niż w warunkach atmosferycznych, charakteryzując się jednocześnie niestabilnością w czasie. Ta niestabilność wynika z dynamicznych zmian zarówno w środowisku podziemnym, jak i warunkach atmosferycznych, takich jak opady deszczu czy też wpływ człowieka. Przeważająca większość procesów korozji metali palowanych w glebie opiera się na mechanizmach elektrochemicznych, zależnych głównie od właściwości chemicznych i fizycznych gruntów, w których są osadzone. Kluczowe czynniki wpływające na te procesy obejmują m.in. teksturę gleby, poziom napowietrzenia, wilgotność, pH, zawartość rozpuszczalnych składników – przede wszystkim siarczanów i chlorków, poziom wód gruntowych oraz zdolność retencji wody.

Zrozumienie tych aspektów jest istotne dla skutecznego projektowania konstrukcji fotowoltaicznych, mających zapewnić trwałość i odporność na korozję w warunkach glebowych. Poniżej opisano, w jaki sposób parametry gleby wpływają na trwałość korozyjną stali palowanej w glebie:

– tekstura gleby, czyli rozkład wielkości cząstek mineralnych, determinuje jej skład i strukturę. W zależności od wartości przyjętych przez procent piasku, gliny i mułu, klasyfikację gleby dla różnych rodzin określa się zgodnie z trójskładnikowym diagramem pokazanym na rys. nr 1;

Rys. 1. Trójskładnikowy diagram składu gleby.

Drobniejsze cząstki, takie jak ilaste frakcje, mogą być szczególnie korozyjne dla konstrukcji stalowych palowanych w glebie, ze względu na ich zdolność do absorbowania wody i tworzenia środowiska sprzyjającego korozji metali.

– napowietrzanie gleby, zwłaszcza w glebach obojętnych lub zasadowych, ma istotny wpływ na korozję, ponieważ wpływa na dostępność tlenu, który może prowadzić do procesów utleniania metali. Potencjał redoks, który określa stopień napowietrzenia gleby, może być wskaźnikiem ryzyka korozji, gdzie wysoki poziom tlenu może zwiększyć tempo korozji;

– wilgotność gleby jest istotnym czynnikiem wpływającym na procesy korozji, ponieważ wilgoć tworzy elektrolit, w którym zachodzą reakcje elektrochemiczne odpowiedzialne za korozję;

– pH gleby także może wpływać na korozyjność – gleby kwaśne mogą zwiększać ryzyko korozji metali, podczas gdy gleby alkaliczne mogą tworzyć osady ochronne na powierzchniach metalowych;

 – skład chemiczny gleby, zwłaszcza obecność chlorków i siarczanów, może wpływać na procesy korozji, gdyż obecność tych jonów może zwiększać ryzyko korozji metali;

– rezystywność gleby, czyli jej zdolność do przewodzenia elektrycznego, jest kluczowym wskaźnikiem korozyjności; spadek rezystywności może zwiększać ryzyko korozji;

– obecność bakterii w glebie może również przyspieszać procesy korozji, szczególnie w przypadku mikroorganizmów beztlenowych, które mogą prowadzić do redukcji związków siarki i wywoływać procesy korozji.

Metody oceny korozyjności gruntu

Typologię danych wykorzystywanych w testach korozyjnych można podzielić na dwie główne kategorie: elektrochemiczne i nieelektrochemiczne.

W testach elektrochemicznych głównymi mierzonymi zmiennymi są potencjał korozyjny, impedancja oraz szum elektrochemiczny. Potencjał odnosi się do napięcia korodującej elektrody mierzonego przy otwartym obwodzie w elektrolicie. Prąd lub jego gęstość zwykle korelują z szybkością korozji lub cechami procesu, takimi jak powierzchniowe reakcje redoks, które mogą zmieniać charakterystykę korozji. Odporność na polaryzację stanowi kolejny parametr związany z szybkością korozji, odwrotnie proporcjonalny do prądu korozji. Nowa metoda pomiaru potencjałów elektrod spolaryzowanych w komórkach do korozji gleby, oparta na ulepszeniu metody Hicklinga, została zastosowana przez Denisona i Darnielle’a.

Dane nieelektrochemiczne skupiają się na bezpośredniej ocenie wizualnej lub wagowej ubytków korozyjnych próbek metalu zakopanych w glebie, zarówno w warunkach terenowych, jak i w symulowanych środowiskach laboratoryjnych.

Ze względu na historyczne znaczenie rezystywności pod względem jej działania w korozji metali, istnieje kilka tabel, które wiążą rezystywność gruntu ze stopniem korozji. Najszerzej stosowane metody oceny agresywności zostały przedstawione przez NACE i American Society for Testing and Materials (ASTM), które podsumowano w tablicy 1.

Tablica 1. Oceny korozyjności na podstawie rezystywności gleby według Amerykańskiego Towarzystwa Badań i Materiałów (ASTM G187-12a: Standardowa metoda testowa do pomiaru rezystywności gleby przy użyciu metody dwuelektrodowej komory gleby) i National Association of Corrosion Engineers (NACE).

Opracowano klasyfikację korozji w gruncie związaną z jego potencjałem redoks oraz pH.

W normie europejskiej EN 12501-2:2003 w sprawie ochrony materiałów metalowych przed korozją przedstawiono metodykę szacowania korozji. Norma przewiduje jakościowe oszacowanie korozyjności gruntu z uwzględnieniem dwóch zmiennych: pH i rezystywności. Metoda ta sugeruje pewne wytyczne dotyczące określania obciążenia korozyjnego gruntów. Jej ograniczenie wynika z faktu, że ustala tylko trzy różne poziomy korozji: wysoki, średni lub niski, jak pokazano w tablicy 2.

Tablica 2. Zagrożenie korozją gleby w funkcji pH i rezystywności wg EN 12501-2:2003.

Norma DIN 50 929-3 przedstawia metodologię oceny korozyjności gleby w skali punktowej.

Tablica 3. DIN 50929-3, Corrosion of metals – Corrosion likelihood of metallic materials when subject to corrosion from the outside – Part 3: Buried and underwater pipelines and structural components.

Ranking właściwości gleby B₀ jest sumą Z₁ do Z₁₀.

Ranking warunków lokalnych B₁ jest sumą od Z₁₁ do Z₁₄

Tablica 4. Ocena korozyjności gruntu na podstawie tablicy.

Obliczenia korozyjności gruntu w odniesieniu do stali ocynkowanej ogniowo

Obliczenia korozyjności gruntu w kontekście stali ocynkowanej ogniowo stanowią istotny aspekt oceny trwałości konstrukcji fotowoltaicznych. Nomenklatura dostępnych danych wskazuje, że stopień korozji osiąga najwyższy poziom w okresie kilku pierwszych lat od posadowienia konstrukcji, aby następnie ustabilizować się na znacznie niższym poziomie. W badaniach naukowych proponuje się zastosowanie równań wykładniczych do prognozowania ogólnej korozji po upływie określonego czasu od posadowienia konstrukcji. Warto podkreślić, że korozję w gruncie należy rozpatrywać inaczej niż korozję w warunkach atmosferycznych.

Zgodnie z oczekiwaniami rynku, każdy producent konstrukcji PV, powinien być w stanie określić wskaźnik wartości korozyjności dla pierwszego roku posadowienia instalacji. Następnie na podstawie tych danych powinien dostarczyć do dokumentacji wykonawczej dowód poprawności doboru powłoki korozyjnej dla danego okresu użytkowania konstrukcji. Taki dokument jest obecnie niezwykle istotny dla nadzoru inwestorskiego, zapewniając pewność co do trwałości zaprojektowanej konstrukcji.

Energy5 wykorzystuje najwyższej jakości materiały do produkcji konstrukcji stalowych, jednak nie ogranicza się do jedynie zapewnień producenta stali co do właściwości użytkowych surowców. Zaawansowana współpraca spółki z renomowanymi jednostkami badawczymi oraz przeprowadzane badania powłok cynkowych w różnych środowiskach korozyjnych pozwalają dokonać należytego doboru konstrukcji fotowoltaicznych, uwzględniającego kategorie korozyjne środowiska oraz warunki glebowe. To podejście daje inwestorom i wykonawcom inwestycji fotowoltaicznych pewność, że gwarancje producenta są oparte na badaniach całych zestawów wyrobów i są wiarygodne.

Na tej podstawie Energy5 dostarcza swoim klientom odpowiednie opracowania wraz z dokumentacją wykonawczą. Cały proces opiera się na badanach gruntu zgodnie z normą DIN 50 929-3, która definiuje metodologię oceny korozyjności gleby w skali punktowej.

W przypadku braku badań w tym zakresie przez klienta, Energy5 może przeprowadzić te badania samodzielnie podczas prób kafarownia. Jest to nowa usługa oparta na współpracy ze sprawdzonym laboratorium. Dodatkowo, firma Energy5 posiada wsparcie techniczne w postaci urządzeń do badań polowych rezystywności i pH gruntu.

Energy5 Sp. z o.o.

www.energy5.pl