Nowe standardy zwiększają ochronę przed korozją dla stalowych przewodów

W inżynierii elektrycznej kluczowe jest dobranie odpowiedniej metody okablowania, a żywotność jest często głównym kryterium. Odporność materiałów na korozję ma bezpośredni wpływ na niezawodność i trwałość całego systemu w różnych środowiskach instalacyjnych. Chociaż żaden materiał nie jest całkowicie odporny na korozję, proces ten jest kontrolowany. Systemy stalowych rur osłonowych są bardzo popularne ze względu na ich wyjątkową wytrzymałość mechaniczną i długotrwałą ochronę przewodów i kabli. Jednak ze względu na różnorodność środowisk instalacyjnych, dokładne przewidywanie żywotności systemów stalowych rur osłonowych jest prawie niemożliwe. Dlatego też, gruntowne zrozumienie wymagań dotyczących ochrony przed korozją w normach dotyczących produktów ze stalowych rur osłonowych, przestrzeganie National Electrical Code® (NEC®) oraz rozważne stosowanie dodatkowych środków ochrony przed korozją są kluczem do wyboru optymalnego systemu dla konkretnych środowisk.

Producenci stalowych rur osłonowych w USA, w tym członkowie National Electrical Manufacturers Association (NEMA) 5RN Section i Steel Tube Institute of North America (STINA) American Conduit Committee, produkują stalowe rury osłonowe, które spełniają najwyższe standardy. Produkty te obejmują sztywne stalowe rury osłonowe (RSC), pośrednie metalowe rury osłonowe (IMC), elektryczne metalowe rury (EMT) oraz związane z nimi kolanka, złącza i łączniki. Aby zapewnić zgodność z wymaganiami NEC, wszystkie kanały kablowe muszą być certyfikowane. Produkty członkowskie NEMA/STI są certyfikowane zgodnie ze standardami Underwriters Laboratories (UL): UL 6 dla RSC i powiązanych komponentów, UL 1242 dla IMC i UL 797 dla EMT.

Chociaż standardy UL nie obejmują wyraźnych testów żywotności, ustanawiają rygorystyczne wymagania dotyczące testowania i wydajności powłok ochronnych na stalowych rurach osłonowych, EMT i powiązanych komponentach. Zazwyczaj powłoka zewnętrzna (OD) to cynk, podczas gdy powierzchnia wewnętrzna (ID) może zawierać cynk lub powłoki organiczne. UL stosuje test siarczanu miedzi (powszechnie znany jako test Preece'a) do oceny jakości powłoki cynkowej, zapewniając odpowiednią ochronę przed korozją. Próbka przechodzi test, jeśli po czterech 60-sekundowych zanurzeniach w roztworze siarczanu miedzi nie pojawiają się jasne, przylegające osady miedzi.

Proces nakładania cynku na powierzchnie stalowe, znany jako galwanizacja, chroni stal przed rdzą od ponad 200 lat. Unikalne właściwości cynku sprawiają, że jest on idealny do ochrony stali przed korozją. Po pierwsze, tworzy fizyczną barierę między stalą a środowiskiem. Po drugie, zapewnia ochronę galwaniczną (ofiarną). Ponieważ stal ma bardziej dodatni potencjał niż cynk (przyciągając elektrony z cynku), przepływ prądu z cynku do stali zmniejsza tempo korozji stali. Zatem powłoka cynkowa „poświęca” się, aby chronić stal. Nawet w przypadku lokalnych uszkodzeń, galwanizacja nadal chroni stal. Biały proszek na powierzchniach rur osłonowych lub EMT wskazuje na aktywną ochronę cynkową (tlenek cynku), podczas gdy czerwony wskazuje na rdzę stalową (tlenek żelaza). UL zezwala na dodatkowe powłoki na pierwotnej ochronie przed korozją (np. cynk), które większość amerykańskich producentów stosuje w celu zapewnienia dodatkowej ochrony.

W przypadku RSC i IMC, UL wymaga powłok ochronnych na gwintach rur osłonowych do momentu instalacji. Produkty te są wysyłane ze złączem na jednym końcu i ochraniaczem gwintu na drugim, często oznaczonym kolorem w zależności od rozmiaru: niebieski dla rozmiarów parzystych, czarny dla 1/2 i czerwony dla 1/4 cala RSC; pomarańczowy dla rozmiarów parzystych, żółty dla 1/2 i zielony dla 1/4 cala IMC.

W 1965 roku NEC dodał wymóg, że „kanały kablowe muszą być odpowiednie dla korozyjnego środowiska, na które są narażone”. Ponieważ nie było jasnej metody wykazania przydatności, UL przeprowadziło dochodzenia, testy terenowe i laboratoryjne, czego wynikiem były wytyczne dotyczące dodatkowej ochrony przed korozją opublikowane w General Information for Electrical Equipment (Białej Księdze) i Electrical Construction Equipment Directory (Zielonej Księdze).

Środowiska betonowe: Zarówno beton, jak i gleba stwarzają wysokie ryzyko korozji. Wytyczne UL stanowią, że ocynkowane sztywne stalowe rury osłonowe (GRC) lub IMC w betonie zazwyczaj nie wymagają dodatkowej ochrony. W przypadku EMT w nadziemnych płytach betonowych dodatkowa ochrona jest zwykle zbędna, ale instalacje w płytach podziemnych mogą jej wymagać.

Środowiska glebowe: UL zauważa, że GRC w kontakcie z glebą generalnie nie wymaga dodatkowej ochrony, chyba że rezystywność gleby spadnie poniżej 2000 omów-cm (mierzone przez lokalne przedsiębiorstwa użyteczności publicznej). Właściwy organ (AHJ) ustala, czy wymagana jest dodatkowa ochrona. EMT w kontakcie z glebą zazwyczaj wymaga dodatkowej ochrony.

Przejścia beton-gleba: Poważna korozja może wystąpić tam, gdzie stalowa rura osłonowa lub EMT przechodzi z betonu do gleby. Producenci NEMA/STI zalecają co najmniej 4 cale dodatkowej ochrony po obu stronach punktu przejścia. Na obszarach przybrzeżnych to samo podejście chroni EMT przechodzące z betonu do słonego powietrza.

Zrozumienie zasad NEC jest niezbędne do określenia dodatkowych wymagań dotyczących ochrony przed korozją. Artykuł 344 NEC obejmuje sztywne metalowe rury osłonowe (w tym stal, aluminium, mosiądz czerwony i stal nierdzewną), artykuł 342 dotyczy IMC (tylko stal), a artykuł 358 dotyczy EMT. Artykuł 300.6 (Ochrona przed korozją i degradacją) zawiera również krytyczne informacje.

Sztywne rury osłonowe ze stali i stali nierdzewnej są dozwolone we „wszystkich warunkach atmosferycznych i pomieszczeniach”, w tym w betonie, bezpośrednim zakopaniu i silnie korozyjnych obszarach, jeśli „zapewniono ochronę przed korozją i zatwierdzono dla danego stanu”. Stalowa rura osłonowa z listą UL spełnia ten wymóg dzięki powłoce cynkowej (typowo), a AHJ zatwierdza instalację. Aluminiowa sztywna rura osłonowa wymaga zatwierdzonej przez AHJ dodatkowej ochrony w betonie lub bezpośrednim zakopaniu.

Wymagania IMC odzwierciedlają te dla sztywnych stalowych rur osłonowych. EMT jest dozwolone w betonie, glebie lub silnie korozyjnych obszarach, jeśli jest odpowiednio chronione i zatwierdzone. Działanie galwaniczne między aluminium a stalą jest pomijalne, co pozwala na ich łączne użycie, jeśli nie są narażone na silną korozję.

Artykuł 300.6 NEC zawiera wymagania dotyczące gwintów ciętych w terenie: w przypadku, gdy wymagana jest ochrona przed korozją, gwinty muszą być pokryte zatwierdzonym przewodzącym związkiem odpornym na korozję (zazwyczaj farbą bogatą w cynk lub alternatywami z listą UL).

Chociaż powłoki stalowych rur osłonowych i EMT zapewniają doskonałą ochronę, wysoce korozyjne środowiska mogą wymagać dodatkowych środków, takich jak farba, taśmy, osłony termokurczliwe (wszystkie wymagające zatwierdzenia AHJ) lub fabrycznie nakładane powłoki PVC na powłoce podstawowej.

Farba: Akceptowalne opcje obejmują powłoki asfaltowe, farby bogate w cynk lub farby akrylowe, poliuretanowe lub epoksydowe odporne na warunki atmosferyczne (unikać farb olejnych lub alkidowych). Przygotowanie powierzchni jest krytyczne — czyścić, płukać i suszyć bez ścierania, które mogłoby uszkodzić warstwę cynku. Kompatybilne podkłady lub systemy dwuwarstwowe zwiększają ochronę.

Taśmy i osłony termokurczliwe: Specjalne taśmy o wysokiej przyczepności muszą zachodzić na siebie, aby całkowicie pokryć rury osłonowe i kształtki. Osłony termokurczliwe nie wymagają źródła ciepła. Producenci dostarczają wskazówki dotyczące instalacji.

Rury osłonowe powlekane PVC: Standardy UL (UL 6, UL 1242, UL 797) dotyczą dodatkowych powłok, które nie muszą spełniać wymagań dotyczących podstawowej ochrony przed korozją. Powłoki niemetalowe są oceniane pod kątem rozprzestrzeniania płomienia, wpływu na ochronę podstawową, dopasowania sprzęgła i ciągłości elektrycznej. Jeśli PVC jest wymienione jako metoda podstawowa obok galwanizacji, musi również przejść testy mgły solnej, wilgotnego CO ₂ -SO ₂ -powietrze i testy UV/woda. NEMA RN-1 zawiera specyfikacje powłok PVC, które pomagają w doborze.

Gwinty cięte w terenie na rurach osłonowych powlekanych PVC wymagają tego samego wymaganego przez NEC przewodzącego, odpornego na korozję pokrycia, dostępnego u producentów lub jako produkty z listą UL.

Korozja jest złożona, na którą wpływają czynniki takie jak potencjał/rezystancja galwaniczna (między obszarami anodowymi/katodowymi), pył, chemikalia, pH, temperatura i wilgotność. Właściwy dobór produktu, konserwacja i kontrola środowiska mogą spowolnić korozję.

Oprócz betonu i gleby, pył może być wysoce korozyjny (np. rury osłonowe powlekane PVC nie nadają się do lokalizacji klasy II ze względu na ładunki statyczne). Chemikalia wpływają zarówno na metalowe, jak i niemetalowe rury osłonowe — producenci mogą dostarczyć dane dotyczące odporności chemicznej, ale lokalne doświadczenie pozostaje najlepszym wskaźnikiem przydatności.

W środowiskach chemicznych w cieczy pH wpływa na korozję. Według American Galvanizers Association, galwanizacja dobrze sprawdza się w roztworach o pH powyżej 4,0 i poniżej 12,5, podczas gdy aluminium nadaje się do pH 4–9.

Ocynkowane stalowe rury osłonowe i EMT charakteryzują się doskonałymi powłokami ochronnymi przed korozją, które zapewniają długą żywotność. W silnie korozyjnych środowiskach dodatkowa ochrona może dodatkowo wydłużyć żywotność systemu.