Korroosion vaikutus ruostumattomiin teräksiin EN 1.4542, 1.4021 ja 1.4574 kaukolämpöverkoston venttiileissä

Abstract

Kaukolämpöverkoston venttiilien pitkäikäinen ja luotettava toimintakyky vaatii niissä käytettäviltä metalleilta hyvää korroosionkestoa. Tässä kandidaatintyössä on tutkittu kolmen eri ruostumattoman teräksen soveltuvuutta käyttökohteissaan venttiilin eri osina. Työ on tehty kirjallisuustutkimuksena, ja sen alussa on käyty läpi korroosioon liittyviä ilmiöitä, korroosiotyyppejä ja korroosion tutkimukseen käytettäviä menetelmiä, kuten syklinen potentiodynaaminen polarisaatio (CPP) mittaaminen. Näiden perusteella on arvioitu kaukolämpöverkoston sisä- ja ulkopuolella ilmenevät olennaisimmat korroosiotyypit ja tutkimusten, artikkeleiden ja standardien avulla on arvioitu, miten hyvin tarkasteltavat ruostumattomat teräkset kestävät kutakin korroosion muotoa. Lisäksi arvioita tukee muutamat havainnot kenttäolosuhteissa olleista venttiileistä.

Ensimmäisenä tarkasteltavana materiaalina on martensiittinen erkautuskarkeneva ruostumaton teräs EN 1.4542, jonka vastaavia tunnuksia ovat 17-4 PH ja AISI 630. Sitä käytetään esimerkiksi ilmailu- ja petrokemian teollisuudessa. Tässä opinnäytetyössä sen käyttökohde on läppäventtiilien metallinen tiivisterengas, joten sen korroosioympäristönä on kaukolämpöverkostossa virtaava käsitelty vesi.

Toisena tarkasteltavana materiaalina on martensiittinen karkeneva ruostumaton teräs EN 1.4021, jonka vastaava tunnus on AISI 420. Sitä käytetään monissa kovuutta ja kulumisenkestävyyttä vaativissa käyttökohteissa, kuten veitsissä, jousissa ja jarru- ja puristinlevyissä. Tässä opinnäytetyössä sen käyttökohde on palloventtiilin tukilevy ja venttiilin ulkopuoliset lukitusrenkaat. Myös tukilevy on kaukolämpöverkoston veden korroosioympäristössä. Lukitusrenkaat ovat muun venttiilin kanssa haudattuna maahan, joten niiden korroosioympäristö on venttiiliä ympäröivä maaperä.

Kolmantena tarkasteltavana materiaalina on semiausteniittinen erkautuskarkeneva ruostumaton teräs EN 1.4574, jonka vastaavia tunnuksia ovat 15-7 PH (tai PH 15-7 Mo) ja AISI 632. Sitä käytetään ilmailuteollisuudessa ja työkaluissa. Tässä työssä sen käyttökohde on venttiilin ulkopuoliset lukitusrenkaat samoin kuin teräksellä EN 1.4021, ja se on vaihtoehtoinen materiaali tälle.

Tämän opinnäytetyön perusteella teräkset EN 1.4542 ja EN 1.4574 näyttävät soveltuvan käyttökohteisiinsa hyvin. Teräs EN 1.4021 on korroosiolle altis maaperässä, ja kaukolämpöverkoston vedessä tapahtuvan korroosion kestokyvystä on liian vähän tutkimustietoa varmojen johtopäätöksien tekemiseen. Jälkimmäisen suhteen olisi tarpeellista suorittaa jatkotutkimusta mahdollisimman hyvin kaukolämpöverkoston vettä vastaavassa korroosioympäristössä.