Inhaltsverzeichnis
Installation

Korrosionsgefahr in Heizkreisläufen durch Spuren von Frostschutzmitteln

Freitag, 30.09.2022

Die meisten Probleme mit Frostschutzmitteln in Heizkreisläufen treten nicht bei deren gezieltem Einsatz auf.

Die weit größere Herausforderung stellt sich in diesem Bereich meist erst dann, wenn es um Verschleppungen geringer Mengen geht. Warum dies so ist und welche Lösungen es gibt, soll in diesem Fachbeitrag aufgezeigt werden.

Das Bild zeigt Proben von Heizungswasser.
Quelle: perma-trade Wassertechnik
Proben von Heizungswasser, wie sie im Labor-Alltag des Öfteren vorkommen. Häufig sind die Heizungswässer unmittelbar bei der Probenahme nur leicht gefärbt, bei Sauerstoffzutritt fallen dann 3-wertige Eisenkorrosionsprodukte aus.

Während die Ursache für zu hohe pH-Werte in einem Heizungswasser meistens schnell gefunden ist – hier wäre vor allem die Selbstalkalisierung stark enthärteter Füllwässer zu nennen, – gibt es für deutlich zu niedrige pH-Werte doch mehrere Möglichkeiten. In extremen Fällen werden hier Werte bis pH 4 gemessen. Derartige Wässer sehen – spätestens nach dem Abfüllen einer Probe und der Reaktion mit Luftsauerstoff – wie „Multivitaminsaft“ aus. Ursache für diese Färbung sind suspendierte, frische Eisenkorrosionsprodukte. Wie kommt es nun zu dieser Reaktion, insbesondere der Säurekorrosion?

Das Bild zeigt ein Modell.
Quelle: perma-trade Wassertechnik
Erklärungsmodell für das Korrosionsgeschehen am Schwarzstahl bei Anwesenheit von Säuren. Bei der Säurekorrosion wird die elektrische Ladung (e-) an der Metalloberfläche hauptsächlich von H+-Ionen übernommen – anstatt von O2 – deren Konzentration vom pH-Wert abhängt. Dabei bildet sich Wasserstoffgas (H2).

Der Korrosionsprozess

Grundsätzlich hat Schwarzstahl die Tendenz, sich in wässriger Umgebung (gemäß Fe → Fe2+ + 2 e-) aufzulösen, wie in Bild 2 schematisch gezeigt. Die am Metall zurückbleibende Ladung (e-) wird in unmittelbarer Nähe zur Austrittstelle einem Oxidationsmittel – in der Regel im Wasser gelöstem Sauerstoff – angeboten, wobei sich Hydroxidionen gemäß ½ O2 + 2e- + H2O → 2 OH- bilden. Bei niedrigen pH-Werten im Anlagenwasser – ab pH < 5 – ersetzen die jetzt in nennenswerter Konzentration vorhandenen H+ Ionen der Säure das Oxidationsmittel Sauerstoff, es kommt zur Säurekorrosion, die ebenfalls in korrosionstechnisch geschlossenen Anlagen unter Bildung von Wasserstoff abläuft (2 H+ + 2e- → H2). Der „elektrische“ Ladungsausgleich geht dabei über das Wasser und wird durch dessen elektrische Leitfähigkeit zunehmend begünstigt.

Das Bild zeigt eine Grafik.
Quelle: perma-trade Wassertechnik
pH-Bereiche aktiver und passiver Korrosion für Schwarzstahl (Eisen), Kupfer und Aluminium. Die senkrechten Linien begrenzen den nach dem Stand der Technik (VDI 2035) einzuhaltenden Bereich im Heizungswasser.

pH-Wert des Heizungswassers

Der pH-Wert des Heizungswassers entscheidet darüber, ob sich auf den im Heizkreislauf verbauten Metallen eine Deckschicht ausbilden kann oder nicht. In Bild 3 sind die pH-Bereiche für die Werkstoffe Eisen, Kupfer und Aluminium dargestellt, bei denen sich eine sogenannte Passivschicht aus Korrosionsprodukten bildet, die zumindest die weitere Flächenkorrosion massiv eindämmt. Als bestmöglichen Kompromiss für die im Heizkreis verbauten Metalle fordern die einschlägigen Regelwerke, insbesondere die VDI-Richtlinie 2035, einen pH-Bereich von 8,2 - 9,0. Für Anlagen ohne Aluminiumkomponenten sollte der pH-Wert jedoch zwischen 9,3 und 10,0 liegen, da ein hoher pH-Wert grundsätzlich auch die Sauerstoffkorrosion bremst.

Interessant in diesem Zusammenhang sind Untersuchungsergebnisse von Siemens Building Technologies AT aus dem Zeitraum 1997-2007, wonach sämtliche Wasseranalysen von „Problemanlagen“ einen zu niedrigen pH-Wert zeigten. Betrachtet wurden vor allem Regelventile.

Das Bild zeigt die Anlagenwässer.
Quelle: perma-trade Wassertechnik
Anlagenwässer, die durch eingebrachte Reste von Frostschutzmitteln verunreinigt sind, zeigen einen auffallend niedrigen pH-Wert. Grund dafür sind organische Säuren, die als Abbauprodukt aus Glykolen entstehen.

Auffallend niedrige pH-Werte im Heizungswasser

Für niedrige pH-Werte im Heizungswasser gibt es mehrere Ursachen:

• Organische Säuren, gebildet durch abgebaute Frostschutzmittelreste. Hier entstehen überraschend niedrige pH-Werte bis ca. 4. Das unbeabsichtigte Einbringen von Frostschutzmitteln ist die Hauptursache für sehr niedrige pH-Werte im Anlagenwasser.

• Reste von sauren Reinigungsmitteln, i.d.R. auf Fruchtsäurebasis, die zur Entschlammung oder vor dem Einsatz sogenannter Vollschutzmittel eingesetzt werden

• Füllwasser aus einer Umkehrosmose, das noch größere Mengen nicht ausgegaster Kohlensäure enthält

• Versauerung stark eisenhaltiger Anlagenwässer mit Sauerstoffzutritt infolge einer Bildung saurer Korrosionsprodukte

Weiterführende Informationen: https://www.perma-trade.de/

Galerie

  • Erklärungsmodell für das Korrosionsgeschehen am Schwarzstahl bei Anwesenheit von Säuren. Bei der Säurekorrosion wird die elektrische Ladung (e-) an der Metalloberfläche hauptsächlich von H+-Ionen übernommen – anstatt von O2 – deren Konzentration vom pH-Wert abhängt. Dabei bildet sich Wasserstoffgas (H2).
  • Proben von Heizungswasser, wie sie im Labor-Alltag des Öfteren vorkommen. Häufig sind die Heizungswässer unmittelbar bei der Probenahme nur leicht gefärbt, bei Sauerstoffzutritt fallen dann 3-wertige Eisenkorrosionsprodukte aus.
  • pH-Bereiche aktiver und passiver Korrosion für Schwarzstahl (Eisen), Kupfer und Aluminium. Die senkrechten Linien begrenzen den nach dem Stand der Technik (VDI 2035) einzuhaltenden Bereich im Heizungswasser.
  • Anlagenwässer, die durch eingebrachte Reste von Frostschutzmitteln verunreinigt sind, zeigen einen auffallend niedrigen pH-Wert. Grund dafür sind organische Säuren, die als Abbauprodukt aus Glykolen entstehen.
  • Wird saures, stark eisenhaltiges Anlagenwasser direkt in den von den Richtlinien geforderten Bereich (pH 8,2 - 10,0) alkalisiert, fallen Eisenoxidhydrate aus, welche Filterkerzen schnell verblocken können.
  • Mit „permaLine mobil“ haben SHK-Fachbetriebe für jeden Sanierungsfall eine schnelle und praktikable Lösung parat.
Von Dietmar Ende
Leiter Forschung/Entwicklung perma-trade Wassertechnik GmbH
Aktuelle Bewertung
Noch keine Bewertungen vorhanden
Ihre Bewertung
Vielen Dank für Ihre Bewertung.

Sie haben eine Frage zu diesem Artikel? Dann stellen Sie der Redaktion hier Ihre Fachfrage!

Donnerstag, 17.11.2022

Abonnieren Sie unseren Newsletter

Möchten Sie die aktuellen Artikel per E-Mail erhalten?

Einloggen

Login / Benutzername ungültig oder nicht bestätigt

Passwort vergessen?

Registrieren

Sie haben noch kein Konto?
Dann registrieren Sie sich jetzt kostenfrei!
Jetzt registrieren

 

Expertenfragen

„Frag‘ doch einfach mal – einen Experten!": Nach diesem Motto können Sie als Nutzer der TGA contentbase hier ganz unkompliziert Fachleute aus der Gebäudetechnik-Branche sowie die Redaktion der Fachzeitschriften HeizungsJournal, SanitärJournal, KlimaJournal, Integrale Planung und @work zu Ihren Praxisproblemen befragen.

Sie wollen unseren Experten eine Frage stellen und sind schon Nutzer der TGA contentbase?
Dann loggen Sie sich hier einfach ein!

Einloggen
Sie haben noch kein Konto?
Dann registrieren Sie sich jetzt kostenfrei!
Registrieren