Chemische Korrosion - biochemische Korrosion (Biokorrosion) - elektrochemische Korrosion

die Geschichte der Heizungstechnik

Abkürzungen im SHK-Handwerk

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Chemische Korrosion
Mit einem gasförmigen Korrosionsmedium reagiert ein Werkstoff bei der chemischen Korrosion ohne Beteiligung eines Elektrolyten zu einem Metalloxid. Dieser Korrosionsvorgang läuft bereits bei Raumtemperatur ab, wird aber durch hohe Temperaturen noch beschleunigt. Es entsteht auf der Metalloberfläche eine Oxidschicht, die z. B. vor dem Löten eines Kupferrohres entfernt werden muss. Beim Warmbiegen von Stahlrohren entstehen Anlauffarben und es bildet sich eine Zunderschicht, die auf chemische Korrosionsvorgänge zurückzuführen sind.
Auch auf der Oberfläche von PVC-Rohren entsteht eine Oxidschicht, die vor dem Kleben dieser Rohre ebenfalls die durch Abschälen oder durch Auftragen von Lösemitteln entfernt werden muss.
Auf Aluminium- und Kupferflächen entsteht durch eine Oxidation eine gewünschte dichte und feste Schutzschicht, die nicht durch äußere Einflüsse zerstört werden darf, weil sonst der Werkstoff korrodiert und zerstört wird.
Biochemische Korrosion (Biokorrosion)
Die biogene Schwefelsäure-Korrosion sind in Abwasseranlagen seit Jahrzehnten bekannt. Da durch den stark rückläufigen Wasserverbrauch und dem damit verbundenen Schmutzwasserabfluss wird dieses Thema immer brisanter. Aber auch in Heizung-, Solar-, Kühl- und Trinkwasseranlagen ist die Biokorosion schon immer ein Problem gewesen, nur wurde sie vernachlässigt bzw. nicht beachtet und wurde als "gottgegeben" bzw. normal hingenommen. Hier spricht man auch von "Biofouling".
Bei der Rohrmaterialentscheidung in Abwassersystemen sind die Kenntnisse und Erfahrungen über Fließ- und Transportvorgänge und über Wechselwirkungen von Abfluss und Rohrmaterial von Bedeutung. Hier hilft nur eine regelmäßige Wartung der Kanäle und das Beseitigen von Ablagerungen, die biologische und biochemische Prozesse einleiten, durch Hochdruckreinigungen.
Wachstum von Mikroorganismen

 

Die biogene Schwefelsäure-Korrosion greift zementgebundene Werkstoffe und solche mit Zementauskleidungen an. Notwendige Voraussetzung für die biogene Schwefelsäurekorrosion ist die Sulfidentwicklung. Einen entscheidenden Einfluss haben organische Verschmutzungen des Abwassers. Unterstützt wird die Sulfidentwicklung durch die Abwassertemperatur, die Abflussverhältnisse und durch Ablagerungen im Kanalnetz.
Bakterien sind durchaus auch in der Lage, in Heizungs-, Trinkwasser-, Solar- und Kühlsystemen zu existieren, denn in jedem Wasser ist Leben. Alles Biologische in einer Anlage wird als Bakterium bezeichnet, auch wenn es Pilze oder Algen sein können.
Bakterien benötigen eine Energiequelle. Das kann Wärme oder (was von ihnen bevorzugt wird) eine bestimmte chemische Reaktion sein. Sie nisten sich in Unebenheiten oder Poren ein, um dort Kolonien zu bilden. Sie bevorzugen vor allem ölige Oberflächen, Kunststoffe und Härtebeläge. Bakterien benötigen eine gewisse Konstanz der Lebensbedingungen, vor allem zu Beginn der Ansiedlung.

Sulfatreduzierende Bakterien Das früher häufig zur Sauerstoffbindung im Heizungs- und Kühlwasser eingesetzte Natriumsulfit verbindet sich mit Sauerstoff zu Natriumsulfat. Da ständig mit einem gewissen Eintrag an Sauerstoff zu rechnen ist, muss das Sauerstoffbindemittel ständig zugesetzt werden. Das hat drei Folgen

• Die elektrische Leitfähigkeit des Heizungswassers steigt, was den Fluss des Korrosionsstroms begünstigt
• Die Sulfatkonzentration steigt, was zur Bildung von Gipskristallen führen kann, wenn Härte im Wasser vorhanden ist
• Unter Umständen kann das Wasser umkippen. Darunter versteht man in diesem Zusammenhang die Bildung von Schwefelwasserstoff. Das Wasser versäuert, stinkt und ist giftig

Die Verursacher sind sulfatreduzierende Bakterien, die Sulfat zu Sulfid umwandeln. Dabei entsteht Sauerstoff, der zur Oxidation von Metallen führt. Temperatur und Druck spielen für die Bakterien fast keine Rolle.  Aus diesem Grunde verwendet man heute nur noch dann Sulfit als Sauerstoffbindemittel, wenn es unter ständiger Beobachtung ist.

Eine Bakterienansiedlung (Schichtenbildung) ist in der Lage, ihr chemisches Milieu weitgehend selbst zu bestimmen. Auch wenn der pH-Wert des Wassers z. B. 9 ist, kann an der Oberfläche des Metalls oder Kunststoffs ein pH-Wert von 4,5 (Essigsäure) vorliegen. Die In diesen gallertartigen Schichten entstehen biologischen Prozesse, die so vielfältig sein können, dass sie praktisch nicht zu beherrschen sind. Auch eine Behandlung mit giftigen Chemikalien und anderen Bioziden ist in den meisten Fällen nicht erfolgreich, weil sie nur an der Oberfläche wirken. Die in der darunter liegenden Bakterien bilden Resistenzen und können die durch die Mittel entstehenden Produkte aufnehmen und verarbeiten.
Die Legionellen und Kolibakterien (Colibakterien) sind nur in Trinkwasserinstallationen relevant.
Das Colibakterium ( Escherichia coli - E. coli ) hat eine säurebildende Eigenschaft und kommt im menschlichen und tierischen Darm vor und hat eine wichtige Funktionen im Immunsystem. Es gibt aber auch schädliche Colibakterien die Toxine produzieren und beim Vorliegen einer Immunschwäche Infektionen hervorrufen können. Solche Darminfektionen sind unter dem Namen EHEC-Colitis bekannt.
Biofilme: eine Gefahr für das Trinkwasser?
Elektrochemische Korrosion
Bei der elektrochemischen Korrosion reagieren zwei unterschiedliche Metalle bzw. Metallverbindungen mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit (Elektrolyt). In der Trinkwasserinstallation gibt es diese Korrosionsart u. a. bei der Verarbeitung von Kupfer und verzinkten Rohren, die in einem Kreislauf eingebunden sind (Zirkulationsleitung) oder direkten Kontakt haben. Aber auch in Heizungs-, Solar- und Kühlsystemen können die wechselweise angeordneten verschiedenen Metalle von Übel sein, da es sich in diesen Anlagen immer um Kreisläufe handelt.
Durch eine solche Anordnung entsteht ein galvanisches Element. Hier entsteht ein geschlossener elektrischer Stromkreis. Die Atome des unedleren Metalls (z. B. Zink) geben Elektronen ab und gehen als positiv geladene Ionen in Lösung. Das unedlere Metall wird dabei zersetzt. Der entstandene Elektronenüberschuss fließt über den Leiter zum edleren Metall (z. B. Kupfer).
Der Potentialunterschied zwischen den verschiedenen Metallen wird Tabellen oder Diagrammen als elektrochemischen Spannungsreihe dargestellt. Die Metalle sind nach ihrem elektrischen Potential (Ladungsunterschied gegenüber Wasserstoff) geordnet. Wasserstoff hat dabei den Wert „Null“. Je negativer das Potential eines Metalls gegenüber Wasserstoff ist, desto unedler ist es und je positiver sein Potential ist, desto edler ist es.
hier kam es zu einem "Leitungsinfakt"  in einer Trinkwasser-Zirkulationsleitung

Warmwasseranschluss an einem emaillietem TW-Speicher
Hier hätte man sich besser erst einmal die Schutzanode ansehen sollen

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Korrosion und Verschlammung
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