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Abtauchen ins Heizungswasser

Korrosion und Wasserbeschaffenheit in Heizungsanlagen – Teil 1

Das Heizungswasser hat oft Einfluss auf die Korrosionsvorgänge. Eine regelmäßige Kontrolle ist daher wichtig. (VdZ)

 

Moderne Heizungsanlagen zeichnen sich durch Effizienz und hohe Wirkungsgrade aus. Aber sie haben auch einen natürlichen Feind: Die Korrosion. Wo alte Heizungsanlagen vor allem durch ihre robuste Bauweise überzeugten, sind moderne Anlagen durch ihre dünnwandigere Bauweise stärker gefährdet.

Heizungsanlagen vor Korrosion zu schützen ist eine wichtige Aufgabe eines Fachhandwerkers. Korrosion findet häufig unbemerkt im Inneren der Anlage statt und wird oftmals erst im Schadensfall bemerkt. Für den Fachhandwerker ist es daher wichtig zu wissen, wie die einzelnen Korrosionsprozesse ablaufen, welche Risikofaktoren Korrosion begünstigen, wie man Korrosion frühzeitig erkennen kann und wie man sie fachmännisch verhindert.

Die Anfälligkeit einer Heizungsanlage für Korrosion wird stark durch die verwendeten Werkstoffe beeinflusst. In Heizungsanlagen kommen neben Stahl, Edelstahl und Aluminium auch Kupfer und Kunststoff zum Einsatz, selten Gusseisen und Keramik.

Neben dem stofflichen Aufbau der Heizungsanlage ist auch die Beschaffenheit des Heizwassers ein entscheidender Faktor dafür, ob Korrosion stattfindet oder nicht. Dabei sind vor allem drei Gegebenheiten wichtig: der pH-Wert, die Leitfähigkeit des Heizwassers und der Gehalt an Härtebildern. Die Vermeidung von Korrosion ist keine leichte Aufgabe, da ihre Ursachen komplex sind und sich zum Teil gegenseitig bedingen.

Sauerstoffkorrosion

Am häufigsten kommt es zur Korrosion durch den im Heizwasser enthaltenen Sauerstoff. Bei der Sauerstoffkorrosion reagiert der im Heizwasser vorhandene Sauerstoff mit Bauteilen aus Stahl, z.B. Rohren, Wärmeerzeugern oder auch Heizkörpern. Um diese Art der Korrosion zu vermeiden, darf während des Betriebs keine Luft – und damit auch kein Sauerstoff – in die Anlage gelangen.

Dabei ist vor allem darauf zu achten, dass die Anlage dicht ist. Denn wo Wasser austritt, kann Luft – und mit ihr Sauerstoff – in die Anlage gelangen. Dies kann durch Leckagen oder auch ein undichtes Ausdehnungsgefäß passieren. Auch durchlässige Kunststoffrohre können eine Ursache für das Eindringen von Sauerstoff sein. Diese Rohre sind zwar dicht für Flüssigkeiten, lassen aber geringe Mengen an Gasen durch. Ist es häufig nötig, Heizwasser nachzufüllen, kann das ein Zeichen für eine Undichtigkeit der Anlage sein.

Der Nachweis der Sauerstoffkorrosion über das Heizwasser ist äußerst schwierig. Der Sauerstoff reagiert schnellstmöglich mit den Eisenwerkstoffen. Deshalb sind im Heizwasser praktisch nie größere Mengen Sauerstoff nachzuweisen. Eindeutige Zeichen für eine Sauerstoffkorrosion liefern meist erst Korrosionsprodukte im Heizwasser. Zu diesem Zeitpunkt ist die Schädigung der Anlage aber oft schon stark voran geschritten. Um Problemen vorzubeugen, sollte im Rahmen einer regelmäßigen Wartung die Dichtigkeit der Anlage geprüft und auf die Warnzeichen geachtet werden.

Magnetit

Magnetit ist eines der Produkte der Sauerstoffkorrosion des Eisens im Stahl. Gerade bei geringer Sauerstoffverfügbarkeit bildet es sich bevorzugt, da zu seiner Entstehung weniger Sauerstoff benötigt wird als für Rost. Magnetit ist, wie der Name andeutet, magnetisch und lagert sich an magnetischen Oberflächen ab. Dies kann vor allem in Hocheffizienzpumpen zu Problemen führen, denn diese arbeiten mit einem starken Rotormagneten. Aber auch in anderen Teilen der Heizungsanlage kann Magnetit Störungen hervorrufen. Thermostatventile, Wärmezähler und Schmutzfänger können zugesetzt und in ihrer Funktion beeinträchtigt, die Wärmeübergabe in Kessel, Heizkörpern und Flächenheizungen durch die Magnetitablagerungen behindert werden.

Prinzipiell sollte bereits die Bildung von Magnetit verhindert werden. Da dies nicht komplett möglich sein wird, kann ein Magnetitabscheider mit starkem Magneten helfen, das Magnetit aus dem Heizwasser zu entfernen.

Kontaktkorrosion

Korrosion kann auch durch den Kontakt von zwei Metallen, die verschiedene elektrochemische Potenziale aufweisen, entstehen. Unter einem elektrochemischen Potenzial versteht man, vereinfacht gesagt, die Fähigkeit von Materialien, Ionen (elektrisch geladene Teilchen) aufzunehmen oder abzugeben. Dieser Kontakt kann auch über das elektrisch leitfähige Heizwasser zustande kommen. Bei dieser Art der Korrosion wird das unedlere Metall aufgelöst. Besonders anfällig sind bestimmte Edelstähle, Aluminium, wenn keine ausreichende Schutzschicht vorhanden ist, und Eisen.

Die Kontaktkorrosion kommt allerdings selten vor. Gerade in modernen Anlagen sind die üblichen Eisen- und Kupferlegierungen so aufeinander abgestimmt, dass kein kritischer Materialmix entstehen kann. Bei der Modernisierung von Altanlagen mit unbekanntem Materialeinsatz kann die Kontaktkorrosion jedoch auftreten. Deshalb sollte bei einer Altanlagensanierung auf die Verwendung von weiteren, neuen Werkstoffen verzichtet werden.

Spannungsrisskorrosion

Diese spezielle Korrosionsart tritt eher selten auf. Sie wird durch eine Kombination aus verschiedenen Bedingungen ausgelöst. So muss der Werkstoff an sich anfällig für Spannungsrisskorrosion sein, unter einer höheren (inneren und/oder äußeren) Zugspannung stehen und zusätzlich in Kontakt mit einem korrosionsfördernden Medium stehen. Zu den anfälligen Werkstoffgruppen gehören Kupfer-Zink-Legierungen, manche Aluminium-Knetlegierungen sowie teilweise rost- und säurebeständige Stähle. Wie bei den beiden vorherigen Korrosionsarten ist auch hier ein endgültiger Nachweis erst bei der Betrachtung des Schadens möglich. Beim Einbau sollten unnötige zusätzliche Spannungen vermieden werden. Hierzu zählen zum Beispiel der übermäßige Einsatz von Dichtmaterial (Überhanfung) oder überhöhte Anzugsdrehmomente.

Mikrobiell beeinflusste Korrosion

Korrosion kann auch durch Mikroorganismen ausgelöst werden. Sie bilden einen sogenannten Biofilm, der sich als schleimiger, weicher Belag auf Oberflächen in wasserführenden Bauteilen zeigt. Voraussetzung für die Besiedelung ist dabei ein ausreichendes Angebot an Nährstoffen sowie Temperaturen, bei denen die Mikroorganismen wachsen können.

Mikroorganismen sind äußerst widerstandsfähig und können auch bei extremen Bedingungen von – 20°C bis + 115°C überleben. Wie sehr die Oberflächen besiedelt und angegriffen werden, hängt vom einzelnen Werkstoff ab, wobei manche anfälliger sind als andere. Metalle und Nichtmetalle sind gleichermaßen betroffen.

Mikrobiell beeinflusste Korrosion ist nicht einfach zu erkennen. Die Schadensbilder passen oft auch zu anderen Korrosionsarten. Der Nachweis erfolgt entsprechend über die Sichtkontrolle. Hier sind Schleimschichten auf der Werkstoffoberfläche, der Geruch nach faulen Eiern, Verfärbungen an Materialien sowie weiche, sehr nasse Ablagerungen ein Zeichen für die Anwesenheit von Mikroorganismen. Außerdem deutet ein dauerhaft niedriger pH-Wert (‹ 8,2) sowie die Notwendigkeit häufige Korrosionsschutzmittel nachzufüllen, auf Biofilme in der Heizungsanlage hin.

Die beste Möglichkeit zur Vermeidung der mikrobiell beeinflussten Korrosion besteht darin, den Biofilmen keine Lebensgrundlage zu bieten. Dies lässt sich am besten durch eine Minimierung des Einsatzes von Wasserzusätzen erreichen.

Damit auch ohne derartige Schutzmittel die Heizungsanlage korrosionsfrei betrieben werden kann, ist die Beschaffenheit des Heizwassers entscheidend. Welche Parameter hier wichtig sind, wie sie überprüft und mit welchen technischen Möglichkeiten sie beeinflusst werden können, wird im zweiten Teil dieser Serie in der nächsten Ausgabe behandelt. Außerdem wird das Augenmerk auf der für die Dichtigkeit der Anlage und der Verhinderung von Sauerstoffkorrosion entscheidenden Druckhaltung in Heizungsanlagen liegen.

Autor: Maurice Frick, Leiter technische Projekte bei der VdZ e.V.

 


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