Korrosion wird von unterschiedlichen Mechanismen ausgelöst, die zu verschiedenen Arten von Korrosion führen. Die meisten Korrosionsmechanismen werden chemisch verursacht. Neben den eingesetzten Materialien und den Betriebsbedingungen spielt der Sauerstoffgehalt eine zentrale Rolle bei der Korrosion von Metallen. Darüber hinaus sind der pH-Wert, die Säurekapazität sowie der Salzgehalt wichtige Parameter für das Auftreten von Korrosion. Aus diesem Grund ist das Wissen über diese Faktoren ausschlaggebend für die Beurteilung möglicher Korrosionsrisiken.
Sauerstoffkorrosion
Korrosion durch Sauerstoff tritt in Kalt-/Warmwasserkreisläufen häufig auf. Der Grund hierfür liegt meist in einer unzureichenden Entgasung oder aber in der Verwendung von Frischwasser mit einem hohen Sauerstoffgehalt. Die Gegenstrategie ist einfach, aber effizient: das System sollte entgast und zudem dicht gehalten werden. Zusätzlich ist es möglich, Sauerstoff chemisch zu binden, um das Risiko der Sauerstoff-korrosion so gering wie möglich zu halten.
Wasserstoffkorrosion
Da die Korrosionsgeschwindigkeiten vom pH-Wert abhängig sind und niedrige pH-Werte Korrosionen begünstigen, sollte in Kalt- und Warmwasserkreisläufen auf den optimalen pH-Wert geachtet werden. Insbesondere nicht stabilisierte Glykole oder aber auch alte Glykole, bei denen die Alkalireserve verbraucht ist, führen zu niedrigen pH-Werten, da hierbei Säuren entstehen. Zudem bewirken Nachfüllungen mit enthärtetem Wasser oder Demi-Wasser ohne pH-Wert-Korrektur auf Dauer eine Verschiebung des pH-Wertes. Abhilfe schafft eine Korrektur des pH-Wertes bei reinen Wasser-Systemen mit Demi-Wasser. Bei Glykol/Wassergemischen kann das Gemisch ausgetauscht oder aber durch Hinzufügen von Inhibitoren geschützt werden. Um eine effiziente Lösung zu erzielen, sollte der pH-Wert auf den jeweiligen Werkstoff optimiert sein. Der optimale pH-Wert in reinen Wasserkreisläufen zur Vermeidung von Wasserstoffkorrosionen auf Stahl liegt z. B. bei > 9,5.
Mikrobiologische Korrosion
Ein zu niedriger pH-Wert kann allerdings auch mikrobiologisch durch eine Versäuerung des Systemwassers entstehen und zu Korrosionen führen. Bei der mikrobiologischen Korrosion treten werkstoffschädigende Reaktionen durch Stoffwechselvorgänge von Mikroorganismen auf. Hierbei entstehen Enzyme, die bestimmte Reaktionen, wie beispielsweise Oxidations- und Hydrolysevorgänge hervorrufen und Korrosionsprozesse an Werkstoffen einleiten können. Beispielsweise können sulfatreduzierende Bakterien eine Reduktion von gelöstem Sulfat in Hydrogensulfid bzw. Sulfid bewirken. Ein wirksamer Schutz des Werkstoffs gegenüber mikrobiologischer Korrosion bietet das Hinzufügen von sauberem Wasser und die Vermeidung von stillstehendem Wasser. Ebenso kann ein spezielles Biozid periodisch hinzugefügt werden.
Korrosion unter Ablagerungen
Ein weiteres, weit verbreitetes Risiko in Wasserkreisläufen stellen Ablagerungen und Schlämme dar. Diese Schlämme bestehen aus den Korrosionsprodukten selbst, aber auch aus ausgefallenen Härtesalzen, wie z. B. Calcium- und Magnesiumkalk, sowie aus Bakterien und Algenresten aus Ergänzungswasser, wenn beispielsweise bei der Neubefüllung Brunnen-, Regen- oder auch Leitungswasser eingesetzt wird. Die anaeroben Bakterien unter den Ablagerungen bilden Säuren, die dann wiederum den pH-Wert in einen ungünstigen Bereich verschieben.
Um Schlämme und Ablagerungen zu vermeiden sollten neue Systeme ausschließlich mit sauberem und filtrierten Wasser befüllt werden, wobei der Gebrauch von vorzugsweise VE-Wasser empfehlenswert ist. Das Risiko von Korrosion durch andere Korrosionsarten sollte immer so gering wie möglich gehalten werden. Bei alten Systemen sollten die Verstopfungen bzw. der Schlamm entfernt werden. Hierzu kann die Trägerflüssigkeit erneuert oder gereinigt werden, wobei gleichzeitig eine Wasserbehandlung mit einer reinigenden Wirkung und die Installation eines Magnet-Taschenfilters hilfreich sein kann. In jedem Fall sollten auch hier andere Korrosionsarten und stillstehendes Wasser vermieden werden.
Galvanische Korrosion
Galvanische Korrosion entsteht dann, wenn unterschiedliche Metalle oder Legierungen durch eine leitende Lösung, wie z.B. Wasser, elektrisch miteinander verbunden sind. Das Metall mit dem höheren elektrischen Potential wird zur Anode, das mit dem niedrigeren zur Kathode. Es fließt Strom von der Anode zur Kathode. Die Anode löst sich dadurch auf oder korrodiert. Entscheidend für den Korrosionsvorgang ist die Stellung der Metalle in der galvanischen Spannungsreihe. Je weiter sie in dieser Reihe auseinander stehen (Faustregel > 200 mV), desto schneller und aggressiver schreitet die Korrosion voran. Die galvanische Korrosion lässt sie sich durch eine homogene Materialwahl und die Verwendung von Trägerflüssigkeiten mit einer niedrigen Leitfähigkeit sowie periodischen Dosierung von materialspezifischen Korrosionsinhibitoren vermeiden. Die Lösung dieses Problems ist sozusagen die Umkehr der Ursache.
Erosionskorrosion
Korrosionen durch Erosion entstehen durch Verschmutzungen der Trägerflüssigkeit und durch abrasiv wirkende Verschmutzungen, wie z.B. Magnetitteilchen. Erosionskorrosionen treten meist punktuell oder kleinflächig auf, beispielsweise in Rohrbögen oder Rohrengstellen, die die Flussrichtung oder -geschwindigkeit beeinflussen bzw. erhöhen. Der grundlegende Mechanismus dieser Art Korrosion ist, dass Verschmutzungen die schützende Film- oder Oxidschicht von einer Metalloberfläche entfernt. Durch die fehlende Schutzschicht ist die Metalloberfläche ungeschützt und wird vom korrosiven Medium (Flüssigkeiten mit ungünstigem pH-Wert, Sauerstoff- und Elektrolytgehalten) angegriffen und korrodiert durch die Reibung der Flüssigkeit und den entstehenden Bläschen. Eine wirkungsvolle Abhilfe schafft hierbei die Filtration der Trägerflüssigkeit mittels Magnet/Taschenfilter sowie die Vermeidung anderer Korrosionen.
Kupferkorrosion durch Ammonium
Wenn Kupfer korrodiert, liegt es meist daran, dass es Ammoniak, Sauerstoff oder stark schwefelhaltigen Flüssigkeiten ausgesetzt ist. Eine weitere Ursache für Kupferkorrosion sind in der Flüssigkeit gelöste Salze, wie zum Beispiel Chloride, Sulfate und Bikarbonate. Ein hoher Ammoniumgehalt bei einem pH-Wert > 9 führt zu der bekannten Grübchenbildung. Als Präventionsmaßnahme zum Schutz bieten sich die die Demineralisierung und die Zeolitfiltration an.
Korrosion kann viele Probleme verursachen. Das größte Problem ist die Perforation, die zu Leckagen in den Kalt-/Warmwasserkreisläufen führt. Des Weiteren haben Ablagerungen auf der Oberfläche und die damit verbundene Schichtbildung Einfluss auf die Energieeffizienz, da sie als Barriere bei der Wärmeübertragung wirken. Zusätzlich können Teilchenfilter verstopfen und mechanische Dichtungen beschädigt werden. Die Vermeidung von Korrosion dient daher nicht nur der Verlängerung des Lebenszyklus des Systems, sondern auch der Energieeinsparung und führt somit zu einer verbesserten Wirtschaftlichkeit.
KK-Redaktion
