Korrosion


Inhalt

  1. Was finden Sie hier?
  2. Korrosionsvorgänge
  3. Wasser
  4. Werkstoff- und Werkstoffoberfläche
  5. Rohrinnensanierungen?
  6. Abgasrohre
  7. Heizungswasser
  8. Wärmeträger von Solaranlagen
  9. Mehr Hintergrundinfos
Oberflächenkorrosion

 

1. Was finden Sie hier?

Beim Zusammenbau von Anlagen werden die unterschiedlichsten Metalle miteinander in Kontakt gebracht. Sie sind jahrzehntelang feuchter Luft oder Wasser unterschiedlicher Aggressivität ausgesetzt. Was passiert dabei?
      Man muss nicht die DIN 50900 gelesen und verstanden haben, wenn man sein Augenmerk auf einige wesentliche Grundlagen richtet, um Korrosionschäden vor der Entstehung zu verhindern. Wir zitieren als Starter für sinnvolle Informationen bei Heiz- und Sanitäranlagen einige wesentliche Absätze aus einem Artikel von Heinz Körfgen aus dem Jahr 2001.

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2. Korrosionsvorgänge

Korrosionsvorgänge werden vom Zusammenspiel unterschiedlicher Faktoren verursacht, das sind Wasser, Werkstoff und Werkstoffoberfläche sowie Betriebs- und Installationsbedingungen.
Die DIN 1988 zählt die einzelnen Einflussfaktoren auf. Sie definiert zudem eine Korrosionsschutz gerechte Anlagenplanung. Dazu wird die Fließregel genannt:
 
"Bauteile und Apparate mit wasserberührten Flächen aus Kupfer dürfen in Fließrichtung nicht vor solchen aus verzinkten Eisenwerkstoffen in die Trinkwasseranlage eingeordnet werden (siehe DIN 50930 Teil 3).
Ausgenommen sind verzinnte und vernickelte Bauteile aus Kupferwerkstoffen."
...
Vor allem die elektrochemische Korrosion beruht auf der Bildung von elektrochemischen Elementen - das sind meist Lokalelemente mit örtlicher Begrenzung -, wenn zwei Metalle von unterschiedlichem elektrochemischen Lösungsdruck miteinander in elektrischen Kontakt kommen.
Der Lösungsdruck wird durch die elektrolytische Spannungsreihe bestimmt:
 
Li, K, Ca, Ba, Na, Mg, Al, Zn, CR, Fe, Cd, Ni, Sn, Pb, [H2=Nullpunkt], Cu, Ag, Hg, Pd, Pt, Au.

Jedes weiter links stehende Metall kann jedes weiter rechts stehende Metall aus dessen Lösung verdrängen: Ein unedles Metall verdrängt das edlere aus dessen Lösung. Je weiter die Metalle auseinanderliegen, desto höher sind die Korrosionspotenziale. Diese kann man hier genau sehen.
 
Resultat: Die Lochfraßkorrosion.

  • Installieren Sie stets einen Feinfilter direkt hinter der Wasseruhr. Sorgen Sie dafür, dass er regelmässig gewechselt wird. Das verhindert die Ablagerungen eingeschwemmter Partikel auf wagerechten Rohrstrecken und deren Keimbildung für Lochfraß.

Elektrische Korrosion durch Streuströme

'Diese werden durch Gleichstromquellen erzeugt. Bei Installationen und erdverlegten Rohrleitungen sowie Tanks können in kurzer Zeit Schäden entstehen. Z.B. kann 1mA in einem Jahr ca. 10 Gramm Eisen (Fe) zerstören.' (Quelle: www.Suissetec.ch)
Dazu zählen Ströme von Reglern, Antrieben, Bahnstrom, auch die HGÜ=Hochspannungsgleichstromübertragung dürfte in ihrer Umgebung noch einige Probleme bringen...
 
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3. Wasser

Sauerstoff im Wasser fördert nicht nur die Oxidation, sondern beschleunigt die elektrochemische Korrosion durch seine depolarisierende Eigenschaft und die Ausbildung von Belüftungselementen.
      Kohlensäure ist schwächer korrodierend als der Sauerstoff im Trinkwasser. Der Sauerstoff fördert jedoch die Kohlensäurekorrosion in Folge seiner depolarisierenden Wirkung. Vor allem weiches Leitungswasser mit Sauerstoff- und Kohlensäuregehalt ist stark aggressiv und damit korrodierend.
      Auch die Härte des Leitungswassers spielt eine große Rolle. Denn weiches Wasser kann auf Grund fehlenden Gehalts an Silikaten oder Phosphaten keine Schutzschichten bilden.
      Chloride erhöhen die Leitfähigkeit des Wassers für den elektrischen Strom und stören somit die Ausbildung von Schutzschichten.
 
Das Korrosionsrisiko bestimmt sich über den Zusammenhang zwischen den einzelnen Elementen. Eine Möglichkeit der Aussage dazu bietet der Korrosionsindex S1. Er errechnet sich aus

   Konzentration Chlorionen + Konzentration Sulfationen
   ----------------------------------------------------
           Säurekapazität KS4,3 (bis pH 4,3)
Karbonathärte kann die Säure besser puffern, also bietet weiches Wasser weniger Widerstand gegen kleinere pH-Werte oder saurere Wässer - zusätzlich zur schwachen Schutzschichtbildung.
Werte von S1 kleiner 1,0 gelten als harmlos - über 1,0 wächst die Gefahr von Loch- und Muldenfraß und ab 3,0 wird es langfristig (ohne Gegenmaßnahmen) teuer.
 
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4. Werkstoff- und Werkstoffoberfläche

Fall Eisenrohr: Beträgt die Härte des Wassers mindestens 40ºdH, kann es zu einer Schutzschichtbildung kommen, wenn das Wasser keinen erhöhten Salzgehalt, vor allem Chloride, aufweist. Zur Sicherstellung einer Schutzschichtbildung ist eine Mindesthärte von 8ºdH anzustreben und ein Gehalt an Rostschutz verhindernder Kohlensäure auszuschließen.
      Verzinkte Eisenrohre haben der Vorteil des elektrochemischen Schutzes durch das Zink. Bei höheren Temperaturen (~70ºC) ist die Verzinkung elektrochemisch edler als Eisen. Bei einer Verletzung der Zinkschicht und höheren Temperaturen ist Eisen gegenüber Zink anodisch und es kommt zu einer schnellen Korrosion des Eisens (Lochfraß). Sofern das Leitungswasser Spuren von Kupferverbindungen aufweist, setzt die Korrosion bereits bei Temperaturen ab 50°C ein.
Fazit: Für den Warmwasserstrang und weiches Wasser sind verzinkte Eisenrohre nur bedingt geeignet.
      Kupferrohre sind hingegen durch ihren halbedlen Charakter im Warmwasserstrang besonders gut bewährt. Im sauerstoffhaltigen Wasser erfolgt die Ausbildung einer hauchdünnen Schutzschicht aus CuO. Bei mittel-hartem bis hartem Wasser bildet sich eine patinagrüne Schutzschicht. Weiches, kohlensäurehaltiges und kaltes Leitungswasser unterbindet weitgehend die Schutzschichtausbildung. Bei einem höheren Gehalt des Leitungswassers an Alkalichloriden kann es zu der nadelstichartigen Lochfraßkorosion kommen.
      Zudem fördern ungeeignetes Lötmaterial, in die Rohre geflossenes Lötfett und Spannungen, die durch Kaltbiegung entstehen, die Lochfraßkorrosion.
      Bleirohre korrodieren, wenn nicht eine Mindesthärte des Leitungswassers von 8ºdH gegeben ist. Im Warmwasserstrang ist Blei ungeeignet.

  • Lesen Sie auch unsere Meldungen. Dort ist unter 'Kupferrohre' deren Lötbehandlung des DVGW beschrieben.

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Rohrinnensanierungen?

Innenbeschichtung von Rohrnetzen ist heute verboten

Es gibt für löcherige Trinkwasserleitungen Systeme zur Rohrinnensanierung auf dem Markt. Die Anbieter versprechen, poröse Leitungen von innen mit einem Kunststoff-Harz zu versiegeln. Die Versicherer raten jedoch nachdrücklich von diesen Verfahren ab.
  1. aus Gründen der Trinkwasserhygiene. Die vielfach vorgelegten Zertifikate gingen an der Sache vorbei. Dem Kunstharz wird von den Behörden im Einzelfafl lediglich bescheinigt, keine gesundheitsgefährdenden Emissionen an das Leitungswasser abzusondern. Das sei aber, wenn überhaupt, nur die halbe Wahrheit. Was die Unternehmen verschwiegen, sei die Tatsache, dass die Beläge nicht stabil blieben. Nicht die Inhaltsstoffe der Kunststoffe belasteten das Trinkwasser sondern der Kunststoff selbst. Er löse sich partiell ab und bröckele in das Lebensmittel Trinkwasser hinein.
  2. Damit bliebe auch der versprochene Erfolg der dauerhaften Innenversiegelung aus. Ein GDV-Sprecher: 'Die Ergebnisse mit solchen Beschichtungen sind alles andere als positiv. Wenn Versicherer aus unserem Verband uns um eine Stellungnahme bitten, erhalten sie die Standardantwort »...können wir aufgrund der Praxiserfahrung anderer Versicherer absolut nicht empfehlen«. Nach unserer Kenntnis erfüllt keins der Produkte die Anforderungen der Trinkwasserverordnung.'
Die Rohrinnensanierung sei ein untauglicher Rettungsanker, an den sich Hauseigentümer im Schadensfall klammerten, um größere Ausgaben zu sparen, die dann aber doch unausweichlich kämen. Ein Rohrnetz hält nun mal nicht länger als 40 oder 50 Jahre. Das macht die Lage für die Versicherer prekär, da rund 30 % der Wohnhäuser älter als 50 Jahre sind und absolut gesehen jener demografische Wandel, der zurzeit die Bevölkerung erfasst, letztlich auch für den Gebäudebestand gilt. ........ Der GDV: 'Dieses Quersubventionieren, dass der Autofahrer die Löcher in der maroden Wasserleitung eines Vermieters stopft, wird aber nicht mehr lange gut gehen können.'
 
[Quelle: heizungsjournal ?/09 3.1.2009]
 
Innenbeschichtung ist heute verboten, weil sie krebserregenden Stoffe an das Trinkwasser abgibt.
Wenn Sie in eine solchen Hause wohnen, sollten Sie das Gesundheitsamt benachrichtigen.
Rechtsprechung:
Mindestanforderung i.S.d. TrinkwV (OLG Dresden, Urteil v. 17.07.2002, AZ. 11 U 878/01)
Der Sanitärinstallateur schuldet dem Bauherrn eine Trinkwasser-Installation, die das Wasser nicht derart nachteilig verändert, dass es nicht mehr den Anforderungen der Trinkwasserverordnung entspricht.
 
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Abgasrohre

Ein Edelstahlrohr ist hier kein Garant für lange Lebensdauer: Hitze, Kondensat, Schwefel und seine Oxide, die Bürste des Schornsteinfegers: sie alle verkürzen die Lebensdauer des Rohrs.
Unten herrschen Abgastemperaturen bis 200ºC, nach oben kühlt sich der Strom manchmal um über 70K ab. Dadurch tritt beim Unterschreiten des Taupunkts Kondensation auf und das ganze Rohr wird von oben her nass. (Beim Abgas liegt der Taupunkt anders als bei reiner Luft.)
      Bei der Verbrennung von Weizen kommen noch solche Gemeinheiten wie Chlor dazu, das im Rauchgas zu HCL werden kann und Silizium, das beim Verbrennen mit dem ebenfalls enthaltenen Calcium zu Siliziumcarbid verschmilzt (Werkzeugstahlharte Ascheschlacke im Kessel).
      Beim Mitverbrennen von FCKWs aus Spraydosen, Kälteanlagen, Reinigern, etc... bildet sich auch HCL im Abgas.
 
Achten Sie darauf:
Wenn Sie einen VA-Stahleinsatz haben, reicht(e) ein einziges Mal die Federstahlbürste des schwarzen Mannes zur Zerstörung - dann können Sie in 2 Jahren einen neuen einschieben: Kontaktkorrosion!
Schornis unterliegen keiner Produkthaftung. Mehr zum Rechtlichen...

Eine optimale Lösung, die auch zugleich schalldämmend wirkt, ist die Verwendung eines Technaflonrohrs. Es ist so glatt, dass Feststoffe mit dem Kondensat von der Wandung gespült werden.
Wegen der großen Oberfläche ist es ideal, dieses Rohr zum LAS auszubauen. Damit nutzen Sie den den Brennwerteffekt im Abgas! Das PFFE-Wellrohr ist auch besser in der Wärmeübertragung als das VA-Rohr.
Leider wollen die Schonsteinfeger auch hier ihr Zerstörungswerk weiter betreiben: sie gehen gegen das Verbot des Herstellers mit ihren Bürsten in das glatte Rohr und hinterlassen es zerkratzt - Spülen hätte gereicht! Auch hier haben sie wieder nichts von den professionellen Rohreinigern gelernt...
 
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Heizungswasser

Mit pH5 bis pH7 in die Heizungsanlage eingefüllt, verändert sich das Wasser im Heizungskreislauf:
  1. Die mit eingebrachte Härte in Form von Calzium und Magnesium wird abgebaut zu Kalk (Kesselstein) und Kohlendioxyd.
  2. Der mit eingebrachte Sauerstoff wird zu Wasserstoff und Eisenoxyd abgebaut (Säurekorrosion). Es entsteht feinstverteiltes Magnetit, das wie Schlamm aussieht.
Einen Schlammabscheider mit Magnet sollte man immer einbauen.
Bei den neuen EC-Pumpen fangen sonst deren Permanentmagnete das Magnetit und daher wird die Garantiezusage des Herstellers vom Einbau eines magnetischen Abscheiders abhängig gemacht.

Je nach installierten Materialien (Kupfer, Eisen, Messing,...) verändert sich damit der pH-Wert des Heizungswassers zum alkalischen.
  • Ideal ist bei einer Eisen-Mischinstallation ein pH-Wert zwischen 8,5 und 10,5.
Kommen Aluminium-Silizium-Wärmetauscher von neueren Brennwertkesseln (Buderus, Junkers, remeha, paradigma) dazu, darf der pH-Wert nicht alkalisch werden:
  • Ideal ist bei Aluminium-Mischinstallation ein pH-Wert zwischen 6,5 und 7,5.
Bei früheren Hochtemperaturheizungen (70...90°C) wurde der Sauerstoff durch die hohen Temperaturen abgeschieden, der durch die Rohrverbindungen beim Abkühlen ins Netz eintrat. Daher installierte man 'Luftabscheider' direkt am Kesselvorlauf. Heute ist der Sauerstoffeintrag unverändert, das Abscheiden funktioniert aber wegen der geringen Temperaturen nicht mehr.

 
Kunststoffe und Niedertemperaturheizungen bringen weitere Probleme mit sich:
 
Korrosion in alter Fußbodenheizung
 
Wenn Fußbodenheizungen aus den Jahren um 1980 nicht mit einer Systemtrennung versehen werden, verstopfen die Plattenwärmetauscher durch Ablagerungen und Rost frisst sich überall durch. Ebenso verstellt sich der hydraulische Abgleich durch Zusetzen der Ventile.
(Das war ein Jahr davor mal eine neue Anlage!) [Foto: R.N.]
  1. Sauerstoffdiffusion durch die Rohre
    • Immer metallummanteltes Fußbodenheizungsrohr einsetzen.
    • Bestehende sauerstoff-undichte Installation der Jahre um 1980 beschleunigt den Eisenabbau bei einer Eisen-Mischinstallation und die Entzinkung von Rotgussteilen. Nach ~10 Jahren treten Probleme mit Lochfraß auf.
    • Bei Aluminium-Silizium-Wärmetauschern ist eine Systemtrennung mit Wärmetauscher Pflicht und kein Magnetabscheider mit Opferanode eingesetzt wird. Sonst ist der AlSi-WT die Opfernanode. Leider bringt jeder Wärmetauscher ein Temperaturgefälle mit, das die Brennwertnutzung mindert - zusätzlich zu höheren Pumpkosten durch die zweite Pumpe.
  2. Biofouling
    Die Temperaturdifferenzen der Aufheizprozesse erlauben es Bakterienkolonien, in solchem Wasser zu leben und sich zu vermehren.
    • Die Schleimbildung und der sich bildende biologische Rasen bestimmen im Bereich zwischen sich und der Rohrwand den pH-Wert selbst (wie Heliobacter im Magen).
    • Bei Behandlung Resistenzbildung wie bei Antibiotika möglich.
    • Kein generelles Lösungsrezept.

Die Qualität von Heizungswasser

...ist also für den Betreiber langfristig wichtiger als gemeinhin angenommen.
Zur Beurteilung reicht es, pH-Wert und Leitfähigkeit zu kennen, weil die beiden Werte eine ausreichende Risikoabschätzung zulassen.
 
Der Kehrwert des spezifischen Widerstandes wird Leitfähigkeit genannt und oft mit dem Leitwert verwechselt. (Leitfähigkeit ist die Eigenschaft eines Materials, Leitwert die eines Bauelements, das eine bestimmte Form und Abmessungen besitzt und aus einem bestimmten Material besteht. Dies entspricht dem Unterschied zwischen dem Widerstand eines Bauelements und dem spezifischen Widerstand seines Materials.)
 
Die Leitfähigkeit gibt im Prinzip an, wie korrosiv Wasser durch die gelösten Salze auf die Umgebung wirkt. Regen oder Quellwasser haben eine Leitfähigkeit von unter 80 µS/cm, sind also fast nichtleitend. Je mehr gelöste Salze im Wasser vorhanden sind [engl.: TDS - Totally Dissolved Solids], desto höher ist Leitfähigkeit und die korrosive Wirkung. Wir erinnern uns an Streusalz im Winter und deren Wirkung auf Eisenbleche. Wasser wird mit Salzen zum Elektrolyt.
      'Beim Heizungswasser ist eine möglichst geringe Leitfähigkeit anzustreben. Ein Wert von weniger als 1/3 der Leitfähigkeit des Füllwassers gilt als gut. Eine hohe el. Leitfähigkeit wirkt korrosionsfördernd (Das Wasser wird zum Elektrolyten). Absolut betrachtet gilt ein Wasser von mehr als 500 µS/cm systemgefährdend (SWKI Richtlinie 97-1). Chemische Inhibitoren erhöhen die Leitfähigkeit. Eine Leitfähigkeit von über 1000 µS/cm gilt nach heutiger Auffassung aber auch unter Einsatz von Inhibitoren als systemgefährdend.' (Zitat Elysator und Korrektur: Autor)
 
Paradigma fordert bei den glykolfreien Solaranlagen für den Wärmeträger eher Regenwasserqualität, wenn...
  1. Vollentsalzung, falls Chloridgehalt des Füllwassers > 100mg/L und anschließendes Mischen auf eine Leitfähigkeit von 100...200µS/cm mit einem pH-Wert von 7...9 oder wenn
  2. die Leitfähigkeit > 350µS/cm und der Anlageninhalt > 100L/m² Kollektorfläche sind.
Doch Vorsicht mit demineralisiertem Wasser in Heizungsanlagen!
'Enthärtetes Wasser verliert nicht nur das Potenzial, Kesselstein zu bilden, sondern auch alle Vorteile, die ihm sein Mineralgehalt ursprünglich verschaffte: etwa die Bildung einer Passivierungsschicht oder das (pH-)Puffervermögen. Im Ergebnis entsteht so ein Wasser mit hohem Potenzial, Korrosion zu verursachen. Die Hauptursache einer solchen Korrosivität ist der Umstand, dass durch den Enthärtungsprozess das Wasser die Fähigkeit, einen stabilen pH-Wert aufrecht zu erhalten, völlig verliert.' (Zitat Paul Day, Sentinel)
 
Generell kann man heute sagen: 'Besser keine Chemie ins Heizungswasser!
Pneumatex baut mit dem Oxi-Stopp 'Kläranlagen' fürs Heizungswasser, die das (nie aufgedrückte) Ausdehngefäß ersetzen. Das Gerät sorgt gleichzeitig für Gasabscheidung, Entschlammung, Nachspeisung, Druckhaltung und Teilentsalzung. Die Wasserqualität verbessert sich nach 4 Wochen und der Wärmeträger wird permanent klar(!) gehalten. Problemanlagen wie sauerstoffdurchlässige Fußboden-Kunststoffrohre (aus den 1980er Jahren oder auch von heute) sind auf einmal kein Problem mehr! Pneumatex bietet ein gut kombinierbares Angebot zur Entgasung, Entschlammung und Nachspeisung.
 
Potenzialausgleich und Erdung der Anlagenteile sind extrem wichtige elektrische Schutzmaßnahmen für Mensch und Elektronik. Das elektrisches Potenzial aller Heizungsleitungen muss wegen deren Übergangswiderständen mit mehrfachen Brücken kurzgeschlossen und einer eigenen Erdungsleitung (16mm²) nach DIN 0100 an der Potenzialausgleichsschiene geerdet werden. Mehr dazu..
 
Die Wasserparameter misst man mit pH-Indikatorstreifen oder besser mit einem Kombi-Tester.
Bei großen Anlagen ab ca. 1MW sind die Werte monatlich regelmäßig in einem Kesselwassertagebuch festzuhalten.
 
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Wärmeträger von Solaranlagen

Der Vollständigkeit halber sei hier auch das Altern der Solaranlagenfüllungen mit Glykol erwähnt. Glykol altert bei Temperaturstress über 140°C extrem schnell und wenn dann noch Luft dazukommt, crackt es in Sekundenschnelle zu einer wiederlich stinkenden pastösen schwarzen Masse.
Luft? Luft kommt immer dazu, wenn Solarleitungen gepesst werden - sie sind dann wasserdicht, aber nicht luftdicht.
Sie haben dann die Möglichkeit, alles wegzuwerfen und eine glykolfreie Anlage einzubauen, die mindestens 5 Jahre wartungsfrei ist und mit hohen Erträgen nur Freude macht.
Wer weiter einsteigen will...
 
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Dankeschön an den Initiator!

Da die Versicherer zur Risikominimierung stark an Installationsausführungen interessiert sind, die den technischen Regeln entsprechen, ist es kein Wunder, dass Heinz Körfgen bei der 'Provinzial Feuerversicherungsanstalt der Rheinprovinz' in Düsseldorf beschäftigt ist. (Absatz 2 bis 4)
      Die 'Provinzial Feuerversicherungsanstalt der Rheinprovinz' als ein Unternehmen in der Leitungswasserversicherung hat hierzu ein Analyse- und Bewertungssystem erarbeitet, das als Grundlage für die Umsetzung von Sanierungsverfahren dient.
 
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Mehr Hintergrund-Infos

  1. Suissetec: Merkblatt_Korrosion in Heizungsanlagen oder hier lokal.
  2. Pneumatex: Seminar Ausdehnung und Entgasung bei Heizungsanlagen.
  3. reflex: Praxis der Entgasung von Heiz- und Kühlsystemen
  4. BDH-Infoblatt #30: Planungshinweise für Druckhaltung und Entgasung.
  5. TÜV: Kommentar zur VDI 2035.
  6. Magnetabscheider von Köpp, Magnetflussfilter oder Pneumatex: Zeparo.
  7. Befeuchten, Luftbefeuchter: Wasserkonditionierung Gute Infos zum Wasser.
  8. Alles, was hier besprochen wurde, gilt auch für Reparaturen an Zähnen: Jeder Materialmix korrodiert.
    Hier die Website eines Praktikers mit Fotos, die einen nicht kalt lassen.

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Seite erstellt am 14.8.2002, letzte Änderung 20:51 26.10.2016, Mittwoch