KIINTEISTÖJEN METALLISTEN KÄYTTÖVESIPUTKISTO- JEN JA -LAITTEISTOJEN KESTÄVYYS

Transkriptio

1 FCG Planeko Oy VESI- JA VIEMÄRILAITOSYHDISTYS KIINTEISTÖJEN METALLISTEN KÄYTTÖVESIPUTKISTO- JEN JA -LAITTEISTOJEN KESTÄVYYS Tiivistelmäraportti 2997-D

2 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti I Vesi- ja Viemärilaitosyhdistys D1081 SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO MATERIAALIT Kupari Ruostumaton teräs KORROOSIO Korroosiomuodot Yleinen korroosio Paikallinen korroosio Metallien korroosioon vaikuttavia tekijöitä ph Alkaliteetti Happi Kloridi Sulfaatti Alumiini ja mangaani Silikaatti Virtausnopeus Metalliliitokset Putkiston mitoitus, asennus ja käyttöönotto KYSELYTUTKIMUKSET Vesilaitoskysely Kiinteistökysely KENTTÄTUTKIMUKSET Silikaattikalvohavainnot JOHTOPÄÄTÖKSET JA SUOSITUKSET Johtopäätökset Suositukset...12 LÄHTEET...14

3 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti 1 (14) VESI- JA VIEMÄRILAITOSYHDISTYS KIINTEISTÖJEN METALLISTEN KÄYTTÖVESIPUTKISTOJEN JA - LAITTEISTOJEN KESTÄVYYS 1 JOHDANTO 2 MATERIAALIT 2.1 Kupari Lähes kaikilla Suomen vesilaitoksilla, aivan pieniä lukuun ottamatta, vesi käsitellään jakeluverkoston korroosion estämiseksi alkaloinnilla. Tästä huolimatta metallisten verkosto-osien korroosiota esiintyy aika ajoin. Tietyissä tapauksissa syöpymisestä johtuvia saostumia on muodostunut esimerkiksi putkiin jopa muutaman käyttövuoden jälkeen. Korroosio-ongelmien selvittämiseksi vuoden 2008 alkupuolella käynnistettiin tutkimusprojekti. Projektin työryhmässä olivat mukana: Harju Terho Cupori Oy Matilainen Jaana Cupori Oy Silvanto Katja Cupori Oy Forsberg Miika FCG Planeko Oy Peltonen Päivi FCG Planeko Oy Pääkkönen Jorma FCG Planeko Oy Laakkonen Pentti Lohjan vesihuoltolaitos Ojansivu Ilkka Nurmijärven vesilaitos Aromaa Jari Teknillinen korkeakoulu Vahala Riku Teknillinen korkeakoulu Tanttu Unto Tuusulan seudun vesilaitos kuntayhtymä Kaunisto Tuija Vesi-Instituutti Liikanen Riina Lankinen Tapio Vihdin vesihuoltolaitos Valta Helena Ylä-Savon Vesi Oy Tässä tiivistelmäraportissa on esitelty tutkimuksen ydinkohtia. Yksityiskohtaisempi raportti on luettavissa diplomityöstä: Kiinteistöjen metallisten käyttövesiputkistojen ja -laitteistojen kestävyys. (Forsberg 2009). Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää mm.: Kiinteistöjen metallisten käyttövesiputkistojen ja -laitteistojen ongelmien yleisyys Veden laadun merkitys käyttövesiputkistojen korroosiossa Ympäristöolosuhteiden merkitys käyttövesiputkistojen korroosiossa Normaalikäytössä kiinteistöjen metalliset käyttövesiputket ja -laitteistot kestävät yleensä kymmenien vuosien ajan ja ovat käytössä turvallisia. Metallien korroosioeston tavoitteena on pyrkiä muodostamaan hyvä, korroosiolta suojaava kerros putken pinnalle. Korroosion täydellinen estäminen ei ole käytännössä mahdollista. Kuparin yksi merkittävä käyttökohde on ollut vuosikymmeniä kiinteistöjen käyttövesiputkistot ja -laitteistot. Laajamittainen käyttö alkoi Euroopassa

4 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti 2 (14) 2.2 Ruostumaton teräs 3 KORROOSIO 3.1 Korroosiomuodot Yleinen korroosio 1800-luvun lopulla. Kylmä- ja lämminvesiputket, venttiilit ja venttiilinosat sekä erilaiset säiliöt ja lämmönsiirtimet ovat esimerkkejä tyypillisistä kuparin käyttökohteista kiinteistöissä. Kuparin laaja käyttö kiinteistöjen talousvesiputkistoissa ja -laitteistoissa perustuu sen hyville korroosionkestävyysominaisuuksille ja asennuksen vaivattomuudelle. (Outokumpu Copper 1996). Epäedullisissa olosuhteissa syöpymistä esiintyy. Veden laadun lisäksi kupariputken kestävyyden kannalta mitoitus, asennus, käyttöönotto ja käyttöolosuhteet ovat tärkeitä. Tavallisin ruostumaton teräs sisältää alle 0,1 % hiiltä, 18 % kromia ja 8 % nikkeliä. Usein puhuttaessa ruostumattomasta teräksestä tarkoitetaan nimenomaan tätä terästyyppiä. Seostettaessa ruostumattomaan teräkseen kromin ja nikkelin lisäksi hieman molybdeeniä, saadaan haponkestävää terästä. Ruostumattoman ja haponkestävän teräksen käyttökohteet ovat yleensä siellä, missä kupari tai muovi ei kestä ympäristön aiheuttamia rasituksia. Kiinteistöjen lämminvesivaraajat on myös usein valmistettu ruostumattomasta teräksestä. Korroosiolla tarkoitetaan materiaalien kemiallista ja sähkökemiallista tuhoutumista ympäristön vaikutuksesta. Tutkimuksessa keskityttiin kuparin ja ruostumattoman teräksen korroosioilmiöihin. Kiinteistöjen metallisten käyttövesiputkistojen ja -laitteistojen korroosio on sähkökemiallista korroosiota, jossa metallin ja talousveden väliselle rajapinnalle muodostuu korroosiotuotekerroksia. Sähkökemiallisen korroosion seurauksena sähkövirtoja alkaa kulkea sekä syöpyvässä metallissa että talousvedessä. Korroosioilmiöitä esiintyy koko talousveden valmistus- ja jakeluketjussa. Talousvettä valmistettaessa ja jaettaessa vesi on koko ajan kosketuksissa eri materiaalien kanssa. Korroosio saattaa aiheuttaa sekä kustannuksia että terveydellisiä ja esteettisiä haittoja. Kuparin ja ruostumattoman teräksen hyvät korroosionkesto-ominaisuudet perustuvat passivoitumiseen. Ollessaan talousveden kanssa kosketuksissa, kuparin pinnalle muodostuu kiinteä ja niukkaliukoinen kuparioksidikerros sekä ruostumattoman teräksen pinnalle ohut kromioksidikerros. Kiinteät oksidikerrokset muodostavat esteen korroosion etenemiselle. Metallit voivat syöpyä eri tavoilla. Kulloinkin vallitseva korroosiomuoto riippuu useasta eri tekijästä. Korroosioilmiöt voidaan jakaa karkeasti kahteen tyyppiin, yleiseen korroosioon ja paikalliskorroosioon. Kun metallin koko pinta syöpyy tasaisella nopeudella, on kyse yleisestä korroosiosta. Yleinen korroosio ei välttämättä ole erityisen hankala ongelma ratkaistavaksi. Yleiselle korroosiolle voidaan hyväksyä jokin riittävän pieni korroosionopeus (mm/a), kunhan se ei aiheuta ongelmia esimerkiksi putken haitallisena seinämävahvuuden pienenemisenä tai veden laadun heikkenemisenä.

5 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti 3 (14) Paikallinen korroosio Kuopat tai reiät, jotka muodostuvat metallin pinnalle selvästi rajoittuneelle alueelle ovat seurausta paikalliskorroosiosta. Usein paikallista korroosiota esiintyy ympäristössä, joka suojaa jonkin verran metallia korroosiolta, mutta ei täysin. Paikallinen korroosio on vaarallinen korroosiomuoto, koska se ei näy veden laadussa kohonneina metallipitoisuuksina. Talousveden laatu saattaa olla kaikilta ominaisuuksiltaan talousvesiasetuksen laatuvaatimukset ja - suositukset täyttävää ja vasta putken tai varaajan läpisyöpyminen paljastaa sen altistuneen paikalliselle korroosiolle. Paikalliskorroosiomuotoja on useita erilaisia. Paikalliskorroosion kaikki muodot eivät ole mahdollisia kuparille tai ruostumattomalle teräkselle. Ruostumattoman teräksen paikalliskorroosiomuodot kiinteistöjen käyttövesisovelluksissa ovat pääasiassa pistekorroosio, mikrobiologinen korroosio, jännityskorroosio ja hajavirtakorroosio. Edellä mainittujen lisäksi kuparilla paikalliskorroosiomuotoja ovat myös eroosiokorroosio, korroosioväsyminen, saostuma- tai piilokorroosio, galvaaninen korroosio, silikaatin aiheuttama pistesyöpyminen ja hajavirtakorroosio. Messingeillä paikalliskorroosiomuoto on sinkinkato. Kuvassa 1 on esitetty paikalliskorroosiovaurioituneen kupariputken sisäpinta. Kuva 1: Paikalliskorroosiovaurioituneen kupariputken sisäpinta. 3.2 Metallien korroosioon vaikuttavia tekijöitä ph Kiinteistöissä käytettävät metalliset käyttövesiputkistot ja -laitteistot normaalisti passivoituvat. Joskus epäedulliset olosuhteet sekä mitoitus-, asennus- tai käyttöönottovirheet saattavat aiheuttaa korroosiovaurioita. Talousveden ph-arvolla, eli happamuudella, on suuri vaikutus kuparin yleiseen korroosioon. Veden ollessa liian hapanta kuparin yleinen korroosio kasvaa. Optimaalinen arvo veden ph:lle tulee aina määrittää tapauskohtaisesti. Taulukossa 1 on esitetty muutamia ph-suosituksia talousvedelle. Taulukko 1: Suosituksia talousveden ph-arvolle. ph min ph max Lähde 1 8,5 - Johansson ,5 - Pääkkönen ,0 - Edwards et al ,5 9,0 Vinka ,0 8,2 Harrison et al. 2004

6 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti 4 (14) Alkaliteetti Happi Kloridi Korkein teknisesti mahdollinen ph riippuu veden kalsiumpitoisuudesta ja alkaliteetista. Liian korkea ph aiheuttaa haitallisia kalkkisaostumia lämminvesilaitteisiin. Alkaliteetti on veden puskurikapasiteetin mitta. Se kertoo veden kyvystä neutraloida happoja ja vastustaa ph-arvon muutosta. Yleisin alkaliteettia aiheuttava tekijä on veden sisältämä vetykarbonaatti. Korkeat alkaliteettiarvot ph välillä noin 7-8 voivat aiheuttaa kuparin liukenemista veteen. Toisaalta pehmeillä vesillä puskurikapasiteetin nostoa pidetään oleellisena kuparin pistekorroosion estotoimenpiteenä. Alkaliteetin nosto pienentää riskiä, jotta ph ei pääsisi laskemaan paikallisesti liian alhaiseksi. Optimiarvo veden alkaliteetille tulee määrittää tapauskohtaisesti. Talousveden happipitoisuudella on merkittävä rooli talousveden aiheuttamassa metallien syöpymisessä. Hapen vaikutus korroosion kannalta on kaksitahoinen: se joko kiihdyttää tai hidastaa sitä. Passivoituvat metallit, kuten kupari ja ruostumaton teräs, vaativat tietyn happipitoisuuden vedessä kyetäkseen passivoitumaan. Jos metallin pinnalle ei muodostu suojaavaa kerrosta, lisääntynyt hapen määrä kiihdyttää korroosiota, mutta jos suojakerros muodostuu, korroosio hidastuu. (Karttunen et al. 2003). Pääkkönen (1993) on esittänyt talousveden happipitoisuuden alarajaksi 2 mg/l. Happipitoisuuden vaihtelut kupariputken pinnalla voivat aiheuttaa paikallista korroosiota. Happiköyhiä alueita esiintyy mm. saostumien ja mikrobikasvustojen alla tai virtausnopeuden paikallisen alenemisen seurauksena. (Kurkela 2004). Talousveden korkea kloridipitoisuus aiheuttaa korroosiota lähinnä ruostumattomalle teräkselle, jonka pistekorroosion riski kasvaa merkittävästi kloridipitoisuuden kasvaessa. (Outokumpu Stainless Steel Oy 2004). Kuparin pistekorroosiossa kloridia on aikaisemmin pidetty avaintekijänä syöpymän alkamisessa. Tutkimusten mukaan on havaittu, että kloridi päinvastoin passivoi kuparia. (Edwards et al. 1994). Messinkiosien, kuten venttiilien, on toisinaan havaittu kärsivän sinkinkadosta. Talousveden suuri kloridipitoisuus voi aiheuttaa sinkinkatoa. Tästä seurauksena vedessä tulisi olla alkaliteettia riittävästi. Alkaliteetin määrää kloridipitoisuuteen verrattuna voidaan arvioida alla esitetyn kaavan avulla. Suhdeluku tulisi olla mahdollisimman suuri. (Outokumpu Copper 1996). HCO Cl 3 ( mg / l) ( mg / l) (1) Sulfaatti Talousveden korkeaa sulfaattipitoisuutta pidetään yhtenä merkittävimmistä tekijöistä kuparin pistekorroosiossa. Jos talousvedessä on vähän alkaliteettia sulfaattiin verrattuna, voi vesi aiheuttaa pistesyöpymiä kuparille. Veden alkaliteetin määrää sulfaattipitoisuuteen voidaan arvioida alla esitetyn kaavan mukaisesti. Suhdeluku tulisi olla yli 1. (Outokumpu Copper 1996).

7 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti 5 (14) HCO SO ( mg / l) ( mg / l) (2) Alumiini ja mangaani Silikaatti Virtausnopeus Sulfaatin ja kloridin yhteisvaikutus kuparin pistekorroosiossa on monimutkainen. On mahdollista, että sulfaatin ja kloridin keskinäiset suhteet vaikuttavat kuparin pistekorroosioreaktioihin. Talousveteen liuenneet alumiini ja mangaani voivat liian suurina pitoisuuksina aiheuttaa saostumia kupariputken sisäpinnalle ja aiheuttaa pistesyöpymiä. Outokumpu on esittänyt (1996) talousveden ohjeellisiksi raja-arvoiksi alumiinille 0,2 mg/l ja mangaanille 0,1 mg/l. Alumiinista on haittaa ainoastaan, jos se on vedestä saostuvassa muodossa. Suomessa korkea veden alumiinipitoisuus johtuu usein kompleksiyhdisteestä fluoridin kanssa. Tällaisessa tapauksessa korkeasta alumiinista ei ole haittaa. Pii on maapallon toiseksi yleisin alkuaine hapen jälkeen. Luonnossa se esiintyy piidioksidina (kvartsina) ja silikaatteina. Yleisimmät kivilajit ovat silikaatteja. Silikaatteja liukenee maaperästä aina pohjaveteen. Suomessa pohjavesien keskimääräinen silikaattipitoisuus vaihtelee hieman tutkimuksesta riippuen, mutta on keskimäärin noin mg/l. (Keinänen-Toivola et al. 2007). Silikaatin on epäilty aiheuttavan kuparin pistekorroosiota silloin kun putken pinnalle muodostuu epätäydellinen silikaattikalvo. Vaaralliseksi alueeksi on esitetty mg/l. Vaikka lähes kaikkien Suomen pohjavesien silikaattipitoisuudet ovat tällä alueella, kuparin pistekorroosio ei ole yleinen ongelma. Liian suurella nopeudella virtaava vesi aiheuttaa mekaanista kulumista yhdessä sähkökemiallisen syöpymisen kanssa. Ilmiötä kutsutaan eroosiokorroosioksi. Eroosiokorroosiosta aiheutuneet vauriot keskittyvät kohtiin, missä veden virtaus on pyörteistä tai muuten häiriintynyttä. Otollisia kohtia veden virtaushäiriöille ovat siten esimerkiksi putkiston haarat, liitokset ja taitekohdat. (Outokumpu Copper 1996). Kuvassa 2 on esitetty eroosiokorroosiolle tyypillinen kuopan muoto ja muodostumisperiaate. Kuva 2: Eroosiokorroosio. (Outokumpu Copper 1996). Eroosiokorroosio voidaan estää käytännössä kokonaan suunnittelemalla ja säätämällä virtausnopeudet putkivalmistajan antamien suositusten mukaisiksi ja huolehtimalla kiinteiden hiukkasten sekä ylimääräisen ilman poistosta put-

8 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti 6 (14) Metalliliitokset ken käyttöönottovaiheessa. (Outokumpu Copper 1996). Kupariputket tulee mitoittaa siten, että rakentamismääräyskokoelmassa D1 esitetyt maksimivirtausnopeudet alittuvat. Maksimivirtausnopeudet ja kiertojohdon mitoitusarvo on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2: Suurin hyväksytty vedennopeus kupariputkessa. Suurin hyväksytty nopeus, m/s Vesijohto Kylmä vesi Lämmin vesi Huomautuksia Jakojohto 4,0 3,0 Kytkentäjohto 4,0 3,0 Johdossa jatkuva virtaus 1,0 1,0 Mitoitusarvo 0,5 m/s Kun kaksi eri metallia tai metalliseosta koskettavat toisiaan talousvedessä, syntyy nk. galvaaninen kenno, jossa epäjalompi metalli syöpyy. Ilmiötä kutsutaan galvaaniseksi korroosioksi. Metallit voidaan järjestää galvaaniseen sarjaan, josta ilmenee metallien jalousjärjestys. Epäjaloin metalli tulee galvaanisessa kennossa helpoimmin anodiksi ja syöpyy sekä jaloin vastaavasti katodiksi. Katodilla ei tapahdu metallin syöpymistä. Galvaanisesta sarjasta voidaan päätellä mitkä metallit sopivat yhteen liitettäviksi esimerkiksi kiinteistöjen lämminvesiputkissa ja -varaajissa. Koska kupari on jaloimpia käyttömetalleja, se ei tavallisesti ole käyttövesisovelluksissa syöpyvänä osapuolena. Yleensä muut kupariin liitetyt metallit alkavat syöpyä. (Outokumpu Copper 1996). Kuvassa 3 on esitetty galvaaninen sarja kovassa vesijohtovedessä, jonka ph on 7,5. Kuva 3: Galvaaninen sarja kovassa, ph 7,5 vesijohtovedessä. (Outokumpu Copper 1996) Putkiston mitoitus, asennus ja käyttöönotto Mitoitus, asennus ja käyttöönotto ovat tärkeitä käyttövesiputkiston kestävyyden kannalta. Putkiston suunnittelussa, asentamisessa ja käyttöönotossa tulee noudattaa rakentamismääräyskokoelmassa D1 annettujen määräyksiä ja ohjeita. Asennuksessa tulee ottaa huomioon myös putkivalmistajan antamat

9 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti 7 (14) 4 KYSELYTUTKIMUKSET 4.1 Vesilaitoskysely ohjeistukset. Putkiston valmistumisen jälkeen suoritettavalla huuhtelulla poistetaan lika ja irtoaines putkistosta sekä parannetaan kupariputkien sisäpinnan passiivikerroksen muodostumista. Putkisto tulee ottaa käyttöön mahdollisimman nopeasti huuhtelun jälkeen ja pidempiaikaisia seisovan veden jaksoja tulee välttää. Tutkimustyön yhteydessä suoritettiin kaksi erillistä kyselytutkimusta: vesilaitoskysely ja kiinteistökysely. Vesilaitoskyselyn tavoitteena oli mm. kartoittaa ongelmakentän kokonaislaajuutta Suomessa. Kiinteistökyselyllä pyrittiin yksityiskohtaisemman tiedon hankintaan. Vesilaitoskysely lähetettiin 285 vesilaitokselle. Vastauksia tuli 81 kpl, vastausprosentin ollessa noin 28 %. Otos oli rajattu Vesi- ja viemärilaitosyhdistyksen jäsenlaitoksiin. Vesilaitokset käsittivät sekä pinta- että pohjavesilaitoksia. Valtaosa vastaajista oli pohjavesilaitoksia. Tutkimustyötä aloitettaessa hypoteesina oli, että kuparin syöpymishavainnot keskittyisivät pienten, vettä käsittelemättömien pohjavesilaitosten toimintaalueille. Verrattaessa tehtyjä kuparin syöpymishavaintoja siihen käsitteleekö vesilaitos vettä vai ei, näyttää kyselyn tulosten perusteella, että myös muilla, kuin pienillä vettä käsittelemättömillä laitoksilla kuparin syöpymistä on havaittu. Kyselyn tulosten perusteella syöpymishavainnot olivat melko tasaisesti levinneet koko Suomen alueelle. Suhteutettaessa syöpymishavainnot vesilaitoksen toiminta-alueen rakennuskantaan, näyttää vesilaitoskyselyn perusteella kuparin syöpymishavaintojen kannalta ongelmallisimmat kiinteistötyypit olevan rivitalot sekä julkiset rakennukset, kuten koulut ja sairaalat, kuva 4. Koulujen ongelmallisuus voi olla peräisin käyttöolosuhteista. Käyttöaste on korkealla syksyisin ja keväisin, mutta kesäaikoina koulut saattavat seistä pitkiäkin aikoja käyttämättöminä. Seisova vesi putkistossa aiheuttaa happipitoisuuden alenemista, joka voi aiheuttaa pistesyöpymiä. Sama ilmiö on mahdollinen sairaaloissa ja rivitaloissa. Esimerkiksi rivitalokiinteistön valmistumisen jälkeen ei kaikissa huoneistoissa veden käyttö ole vielä välttämättä alkanut. Tämän seurauksena voi putkistoon muodostua happiköyhiä alueita. Myös pitkät vaakajohdot sekä sairaaloissa että rivitaloissa voivat mahdollisesti aiheuttaa ongelmia.

10 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti 8 (14) % Rivitalo Kerrostalo Omakotitalo Koulu Sairaala Urheiluhalli Muu Kiinteistön tyyppi Kuva 4: Kuparin syöpymishavaintojen jakaantuminen erilaisten kiinteistöjen kesken. Syy sooda-annostuksen ja kuparin syöpymishavaintojen riippuvuuteen toisistaan (kuva 5) ei todennäköisesti ole itse kemikaalissa (Na 2 CO 3 ), vaan lähtevän veden laadussa. Sooda-annostusta käytetään lähinnä laitoksilla, joiden raakaveden alkaliteetti ja hiilidioksidipitoisuus ovat poikkeuksellisen alhaiset. Sooda- ja lipeäannostusta käyttävillä vesilaitoksilla alkalointikemikaali annostellaan usein suoraan putkeen. Syöttö ei ota huomioon raakaveden ja annosteluliuoksen laatuvaihteluja, jolloin myös lopputuotteena saatavan talousveden laatuvaihtelu voi olla voimakasta, erityisesti ph:n suhteen. Talousveden ph-vaihtelut puolestaan aiheuttavat korroosio-ongelmia metallisille verkostomateriaaleille. Kalkkikivisuodatuksella ja ilmastuksella saadaan tasaisempi ph kuin kemikaaliannosteluilla. Veden ph:n nosto ilmastuksella on mahdollinen, jos raakavedessä on riittävä alkaliteetti ja kalsiumpitoisuus. Pintavesilaitoksilla on yleensä vakaa ph lähtevässä vedessä suuresta alavesisäiliötilavuudesta johtuen. Kuparin korroosio-ongelmat Suomessa eivät yleensä ole ongelma pintavesilaitoksilla, minkä vuoksi vesilaitoskyselyn tutkimustulosten perusteella ei voida tehdä johtopäätöstä, että kemiallinen saostuksesta tai kloorauksesta olisi hyötyä kuparin syöpymisen estämisessä. Myöskään UV-desinfioinnilla ei ole suurempaa vaikutusta kuparin syöpymisessä, koska se ei muuta vedenlaatua ja sen tarkoituksena on tuhota bakteereja vedestä.

11 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti 9 (14) % Lipeäannostus Kalkkikivisuodatus Kalkkiannostus Sooda-annostus Ilmastus UV-desinfionti kemiallinen saostus Klooraus Havainnut kuparin syöpymistä Ei ole havainnut kuparin syöpymistä Kuva 5: Kyselyyn vastanneiden vesilaitosten käsittelymenetelmien suhteellinen jakauma ja kuparin syöpymishavainnot. 4.2 Kiinteistökysely Kiinteistöille suunnatun kyselyn tavoitteena oli selvittää etukäteen tarkkaan rajatun otoksen avulla, miten suurella osalla kiinteistöistä on ongelmia käyttövesiputkistojen tai -laitteistojen kestävyydessä. Otos rajattiin Lapinlahden, Lohjan ja Tuusulan alueille. Kiinteistökysely lähetettiin kiinteistön omistajalle, joista vastauksia saatiin 272 kpl. Vastausprosentiksi muodostui noin 21 %. Kiinteistöille suunnattuun kyselyyn valittiin otos, jossa käyttövesiputkistojen ja -laitteistojen kestävyyden tiedettiin olevan paikoin ongelmallista. Tämän vuoksi kyselyn tulokset edustavat todennäköisesti muita samantyyppisiä alueita, mutta eivät ole laajennettavissa käsittämään laajempia alueita. Lisäksi kyselyn vastaukset edustavat voimakkaasti omakotitalojen tilannetta, koska vastaajista lähes 90 % asui omakotitaloissa. Kiinteistöjen käyttövesiputkistojen materiaalivaihtoehtoina on kyselyn perusteella selvästi kaksi kilpailevaa materiaalia: kupari ja muovi. Kupari ja muovi olivat likimäärin yhtä yleisiä materiaaleja. Lämpimän käyttöveden kiertojohdon menolämpötila vaihteli C välillä ja paluuveden C välillä. Alle 55 C lämpötilat lämpimän käyttöveden kiertojohdossa ovat Suomen rakentamismääräyskokoelman D1 vastaisia. Tätä lämpötilaa alhaisemmat lämpötilat saattavat aiheuttaa vakavia terveydellisiä haittoja, sillä esimerkiksi Legionella-bakteerien tiedetään viihtyvän hyvin lämpimissä ja haaleissa vesissä alle 50 C lämpötiloissa. Liian alhaiset kiertojohdon lämpötilat kasvattavat myös mikrobiologisen korroosion riskiä. Kiinteistöt, joissa lämpimän käyttöveden järjestelmässä on havaittu ongelmia, ovat ne esiintyneet useimmiten vuotoina varaajissa, kuva 6. Varaajissa vesi saattaa seistä pitkiäkin aikoja käyttämättä ja lämpötilat olla C. Korkea lämpötila kiihdyttää korroosiota ja pitkä viipymä muodostaa paikallisesti

12 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti 10 (14) happiköyhiä alueita, joille muodostuu syöpymiä. Varaajissa käytetään yleisesti veden lämmittämiseen sähkövastuksia, jotka saattavat synnyttää korroosiota aiheuttavia hajavirtoja [%] Yhteensä Tukkeumina Vuotoina Muuten Yhteensä Tukkeumina Vuotoina Muuten Yhteensä Tukkeumina Vuotoina Muuten Putkistoissa Venttiileissä Varaajissa Lämmin vesi Kylmä vesi Kuva 6: Kiinteistöjen lämpimän ja kylmän käyttöveden järjestelmissä havaitut ongelmat. 5 KENTTÄTUTKIMUKSET Kenttätutkimusten avulla pyrittiin selvittämään kiinteistöjen putkivaurioihin tai merkittäviin vedenlaatumuutoksiin johtaneita syitä. Kenttäkohteista analysoitiin sekä vesi- että putkinäytteitä ja selvitettiin veden laadun historiatietoja. Kohteessa A ei havaittu putkistovuotoja, ainoastaan värjäytymiä saniteettikalusteissa. Suoritettujen tutkimusten perusteella kiinteistön käyttövesiputkisto on todennäköisesti vielä passivoitumisvaiheessa. Käyttövesijärjestelmässä voi myös olla sinkinkadosta kärsivä venttiili tms. varuste. Kohteessa B kylmä käyttövesiputki oli syöpynyt puhki noin 12,5 vuoden käytön jälkeen. Suoritettujen tutkimusten perusteella kupariputken vaurioitumiseen johtanutta syytä ei pystytty varmasti selvittämään. Mahdollisia syitä voivat veden laatuanalyysien perusteella olla hieman luontaista tasoa korkeammat kloridi ja sulfaattipitoisuudet. Myös 2 kk valmistumisen jälkeen kestänyt rakennuksen käyttämättömyys on voinut aiheuttaa ongelmia. Kohteessa C lämpimän käyttöveden kiertojohto oli syöpynyt puhki useammasta kohdasta. Suoritettujen tutkimusten perusteella mahdollisia syitä ovat vesilaitoksen lähtevän veden melko alhainen ja vaihteleva ph sekä kiertojohdon liian alhaiset virtausnopeudet ja paluulämpötilat. Kohteessa D lämpimän käyttöveden kiertojohto oli syöpynyt puhki noin 7 vuoden käytön jälkeen. Suoritettujen tutkimusten perusteella kupariputken vaurioitumisen syytä ei pystytty varmasti selvittämään. Mahdollinen syy voisi veden laatuanalyysien perusteella olla hieman luontaista tasoa korkeampi kloridipitoisuus. Kohteessa E lämpimän käyttöveden kiertojohto oli syöpynyt puhki. Suoritettujen tutkimusten perusteella mahdollinen syy putken vaurioitumiseen voisi olla veden alhainen ja vaihteleva ph.

13 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti 11 (14) 5.1 Silikaattikalvohavainnot Kohteessa F lämmin käyttövesijohto oli syöpynyt puhki. Suoritettujen tutkimusten perusteella mahdollinen syy putken vaurioitumiseen voisi olla veden alhainen ja vaihteleva ph. Talousveteen liuennut silikaatti voi saostua kupariputken sisäpinnalle. Jos saostumisen seurauksena muodostuu epätäydellinen silikaattikalvo, on kuparin pistesyöpyminen teoriassa mahdollista. Talousveden silikaattipitoisuudella ei havaittu olevan vaikutusta silikaattikalvon saostumiseen. Silikaattikalvoja havaittiin sekä vaurioituneista kupariputkista että vaurioitumattomasta kupariputkesta. Taulukossa 3 on esitetty tutkittujen vaurioituneiden (Kohteet B - F) ja vaurioitumattoman (Referenssinäyte) kupariputkinäytteiden silikaattikalvohavainnot, putkinäytteiden sisäpinnan alkuaineanalyysit ja kohteista otettujen vesinäytteiden analyysituloksia. Silikaattikalvon saostumiseen kupariputken sisäpinnalle vaikuttavat todennäköisesti veden silikaattipitoisuuden ohella muut ominaisuudet, kuten ph-arvo, kovuus, kalsium- ja magnesiumpitoisuus sekä liuenneet metallit, kuten mangaani ja rauta. Taulukko 3: Vesianalyysitulosten ja silikaattikalvohavaintojen sekä putkinäytteiden sisäpinnan alkuaineanalyysien yhteenveto. Määritys Kohde B Kohde C Kohde D Kohde E Kohde F Referenssinäyte Vesianalyyseistä ph 7,5 7,6 8,0 7,1 7,4 7,4 Ca mg/l ,5 29 Kokonaiskovuus mmol/l 1,32 0,44 0,7 0,62 1,18 0,88 Magnesiumkovuus mmol/l 0,37 0,17 0,25 0,27 0,57 0,16 SiO 2 mg/l Ca / SiO 2 3,4 1,0 2,1 1,8-2,5 Kovuus / SiO 2 4,7 1,7 3,2 3,1-3 Mg-kovuus / SiO 2 1,3 0,6 1,2 1,4-0,6 Silikaattikalvo putken sisäpinnalla? EI KYLLÄ EI KYLLÄ KYLLÄ KYLLÄ Kupariputken sisäpinnan alkuaineanalyyseistä, paino-% Hiili - 5,62-5,93 10,72 8,93 Happi - 27,76-16,9 24,45 24,15 Alumiini ,47 Pii - 9,95-3,43 0,89 9,69 Kalsium ,87 Rauta - 1,07-1,73 1,66 2,38 Kupari - 55,59-72,01 62,29 52,50 Yhteensä

14 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti 12 (14) 6 JOHTOPÄÄTÖKSET JA SUOSITUKSET 6.1 Johtopäätökset 6.2 Suositukset Kupariputkien korroosioon johtaneita syitä ei voida aina selvittää. Vedenlaadulla on siihen merkittävä vaikutus. Tulokset viittaavat siihen, että mm. verkostoveden ph:n vaihtelu on haitallista. Tässä suhteessa vesilaitoksilla, erityisesti lipeää ja soodaa käyttävillä, on parannettavaa. Kuparikorroosiotapauksissa usein vedenlaatuun oli vaikuttanut maantiesuolaus (kloridipitoisuus luontaista korkeampi). Suhteellisesti eniten korroosiotapauksia on todettu julkisissa rakennuksissa (koulut, sairaalat, urheiluhallit, tms.). Syynä tähän voi olla pistekorroosion käynnistyminen uusissa putkissa veden vähäisen käytön tai pitkän seisokin johdosta (happipitoisuuden liiallinen aleneminen). Kiinteistöjen käyttövesijärjestelmissä kupariputket kestävät yleensä normaalikäytössä pitkään. Toisinaan ne voivat syöpyä paikallisesti puhki. Vaurioitumiseen johtaneita syitä voidaan yrittää selvittää ottamalla putki- ja vesinäytteitä. Putkivaurion aikainen veden laatu ei välttämättä paljasta syöpymisen alkuhetkestä mitään. Tällöin on syytä selvittää veden laadun historiatietoja. Myös suunnittelu - ja asennusvirheet, sekä huolimattomasti tehty käyttöönottovaihe ja käyttöolosuhdevaihtelut aiheuttavat syöpymisongelmia. Lisäksi kiinteistön veden laadun merkittävät vaihtelut voivat aiheuttaa ongelmia käyttövesiputkistoille. Vaurioitumiseen johtaneen syyn selvittäminen voi auttaa ehkäisemään kestävyysongelmia jatkossa. Silikaattikalvo voi muodostua kupariputken sisäpintaan. Tehtyjen kenttätutkimuskokeiden perusteella näyttäisi, että veden silikaattipitoisuusalue mg/l ei yksinään määrää, muodostuuko epätäydellinen silikaattikalvo kupariputken sisäpinnalle vai ei. Lähes kaikilla pohjavesillä silikaatti on tällä alueella. Silikaatti liukenee veteen piihydroksidina ja voi saostua vedestä eri tavoin. Veden ph-arvolla, kovuudella ja magnesium- sekä kalsiumpitoisuudella on todettu olevan vaikutusta piihydroksidin saostumiseen ja silikaattikalvon muodostumiseen. Silikaatin aiheuttamaa kuparin pistesyöpymistä ei vielä ole tutkittu vielä kovin perusteellisesti. Silikaatin ja silikaattikalvon mahdollista roolia pistesyöpymän aiheuttajana olisi tutkittava tarkemmin suomalaisissa pehmeissä pohjavesissä ja käytännön olosuhteissa. Vesilaitosten olisi suositeltavaa ryhtyä ennakoiviin toimenpiteisiin kiinteistöjen metallisten käyttövesiputkistojen ja -laitteistojen korroosiotapausten estämiseksi. Toimenpiteet voisivat koostua esimerkiksi seuraavanlaisista vaiheista: 1) Vauriotapausten seurantajärjestelmän laatiminen käyttövesiputkistojen ja - laitteistojen kestävyyden selvittämiseksi vesilaitoksen toiminta-alueella. Vesilaitokselle tulleet ilmoitukset vauriotapauksista kirjataan mahdollisimman yksityiskohtaisesti ylös. Esimerkiksi kiinteistön osoite, putkiston valmistumis-, käyttöönotto- ja rikkoutumisajankohdat saadaan yleensä selville. Ylikunnallisilla tukkuvesilaitoksilla vauriotapausten seuranta olisi suositeltavaa suorittaa yhteistyössä paikallisten vesilaitosten kanssa. 2) Vauriotapauksista otetaan yksi tai useampia vesinäytteitä, joiden perusteella määritetään veden syövyttävyyden kannalta oleellisia laatutekijöitä. Määritettäviä laatutekijöitä ovat ph, alkaliteetti, hiilidioksidi, kovuus, kalsium, happi, sulfaatti, kloridi, rauta ja mangaani.

15 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti 13 (14) 3) Veden laadun historiatietojen selvittäminen vauriotapausalueilta, mikäli mahdollista. 4) Kiinnittää huomiota kunnan rakennusvalvonnan kanssa yhteistyössä erityisesti julkisten kiinteistöjen putkistojen käyttöönottovaiheeseen, jotta huuhtelu-, mittaus- ja säätötyöt tulee suoritettua huolellisesti. 5) Kiinnittää huomiota kiinteistön omistajan tai käyttäjän kanssa yhteistyössä julkisten rakennusten veden vaihtumisesta käyttövesiputkistoissa sekä lämmin- että kylmävesipuolella myös silloin kun kiinteistöjen käyttöaste on alhaisimmillaan, esimerkiksi lomakausina. 6) Veden laadun, erityisesti ph:n vaihtelujen minimoiminen verkostossa alueilla, joilla vettä toimitetaan useammalta vedenottamolta. Myös vesilaitokselta lähtevän veden ph:n vaihtelu tulisi olla vähäistä. 7) Vesilaitosten, sähkölaitosten ja kunnan rakennusvalvonnan yhteistyön kehittämistä erityisesti kiinteistöjen sähköteknisten maadoitusten tarkistamiseen liittyen. FCG Planeko Oy

16 FCG Planeko Oy Tiivistelmäraportti 14 (14) LÄHTEET Edwards M., Rehring J., Meyer T Inorganic anions and copper pitting. Julk. Journal American Water Works Association. 14 s. Edwards M., Schock M., Meyer T Alkalinity, ph, and copper corrosion by-product release. Julk. Journal American Water Works Association. 14 s. Forsberg M Kiinteistöjen metallisten käyttövesiputkistojen ja -laitteistojen kestävyys. Diplomityö. Teknillinen korkeakoulu. Vesitekniikan koulutusohjelma. Harrison D., Nicholas D., Evans G Pitting corrosion od copper tubes in soft waters: corrosion mechanism. Julk. Journal American Water Works Association. 10 s. Johansson E Importance of Water Composition for Prevention of Internal Copper and Iron Corrosion. Väitöskirja. Chalmers University of Technology. Department of Sanitary Engineering. 194 s. Karttunen, E., Tuhkanen, T RIL Vesihuolto 1. Julk. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL r.y. Helsinki. 314 s. Keinänen-Toivola M., Ahonen M., Kaunisto T Talousveden laatu Suomessa vuosina Vesi-Instituutti/Prizztech Oy. Vesi-Instituutin julkaisuja s. Kurkela S Vedet. Korroosiokäsikirja. 2. Painos. Toim. Suomen Korroosioyhdistys. Julk. Kunnossapitoyhdistys ry. Hamina. s Outokumpu Copper Kupariputket. Outokumpu Stainless Steel Oy Corrosion Handbook. 9. Painos. Espoo. 192 s. Pääkkönen J Vesijohtoveden laatu ja korroosio.. Helsinki. 33 s. Vinka T Genomfrätningar på kopparrör orsaker, undersökningsmetoder och motåtgärder. Julk. VA-Forsk Tukholma. 20 s.