Korrosion

Inhalt Was finden Sie hier? Korrosionsvorgänge Wasser Werkstoff- und Werkstoffoberfläche Rohrinnensanierungen? Abgasrohre Heizungswasser Wärmeträger von Solaranlagen Mehr Hintergrundinfos

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.

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."

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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

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)

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.

Rohrinnensanierungen?

Innenbeschichtung von Rohrnetzen ist heute verboten

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.'

Abgasrohre

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...

Heizungswasser

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.

• Ideal ist bei einer Eisen-Mischinstallation ein pH-Wert zwischen 8,5 und 10,5.

• Ideal ist bei Aluminium-Mischinstallation ein pH-Wert zwischen 6,5 und 7,5.

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.]

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. 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

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.

Wärmeträger von Solaranlagen

Dankeschön an den Initiator!

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.