Beim Öffnen des Kanals kamen die von außen stark korrodierten Heizungsrohre aus schwarzem Stahl zum Vorschein. Dem Ausmaß des Schadenbildes nach hatte über einen langen Zeitraum Feuchtigkeit auf die Rohre eingewirkt. An diversen Stellen war es bereits zu Wanddurchbrüchen an dem 3 mm starken Material gekommen. Die Trinkwasserleitungen aus Edelstahl waren (noch) nicht geschädigt.

Wie ursprünglich Feuchtigkeit in den Bodenkanal gelangt war, konnte die Untersuchung nicht zeigen. Entgegen der Norm war der Kanal jedoch nicht gegen eindringendes Wasser gesichert. Er hätte wegen der Trinkwasserleitungen außerdem belüft- und entwässerbar sein müssen. Darüber hinaus war er mit einer Perliteschüttung gefüllt, was ebenfalls gegen die Norm verstößt und in diesem Fall das Schadenausmaß erheblich vergrößert hat.

Der gesamte Bodenkanal musste für die Trocknung geöffnet und die Perliteschüttung komplett entfernt werden. Außerdem mussten alle Heizungsrohre ausgetauscht werden.

Unsere erfahrensten Gutachter raten, das Gras wachsen zu hören, wenn es an den wasserführenden Installationen Auffälligkeiten gibt. In diesem Fall hätte es schon genügt, das herausgaloppierende Nashorn nicht zu ignorieren. (is) …

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Die Ursache konnte nicht eindeutig geklärt werden. Gleichwohl wurde vor Gericht argumentiert, dass das Rohrmaterial keine Fehler aufweist und es sich um zertifizierte Materialien handelt, das Trinkwasser innerhalb der zulässigen Grenzwert liegt. Aus dieser Logik kann der Fehler dann nur noch beim Installateur liegen. Obwohl keine fachlichen Fehler nachgewiesen wurden. Dies war nicht der einzige Fall, wo vom Gericht bestellte Gutachter kein eindeutiger Nachweis von Fehlern des Installateurs nachgewiesen werden konnte.

Daher wurde vom Fachverband SHK NRW die Empfehlung ausgesprochen, im betroffenen Wasserversorgungsgebiet Holsterhausen kein Kupfer mehr für die TWI zu verwenden.

Doch was ist bei diesen Schäden anders als bei den bekannten Lochkorrosionsarten von hartgelöteten Kupferrohren?

Beispiel 1: Untersuchungsbefund MFH an einem Kupferrohr der Trinkwasserinstallation

Im ersten Fall wurden zehn Leitungswasserschäden in einem Mehrfamilienhaus seit 2011 festgestellt. Es waren gehäufte Durchbrüche mit einem völlig anderen Schadenbild als bei den bekannten Korrosionsarten bei Kupfer.

Eine eindeutige Schadenursache konnte nicht ermittelt werden. Stagnierende Teilwasserfüllungen als kritische Betriebsbedingung stellen auf Grund des Schadenbildes dabei die wahrscheinlichste Ursache dar.

Allerdings wird im Gutachten selbst angezweifelt, dass dies an einem vertikalen Rohr aber mit Unsicherheit behaftet ist.

Weiter stellte der Gutachter Im Ergebnis fest: Neben der Feststellung des Schadenbildes ist auf Grund der gesamten Schadenentwicklung mit zehn Schäden seit 2011 und der Ausbildung mehrerer, auch größerer Angriffsstellen in dem kurzen Rohrabschnitt und der prinzipiell anzunehmenden Schadenursache von einer zukünftigen Ausweitung der Schäden als sehr wahrscheinlich auszugehen.

Fachsitzung VDI und erste Ergebnisse

Auf einer Fachsitzung beim VDI Ende 2015, an der neben dem Wasserversorger, eine betroffene Installationsfirma, der Fachverband SHK NRW, Fachkollegen aus den Niederlanden, das IWW, das Kupferinstitut und der Autor teilnahmen, wurde versucht eine gemeinsame Vorgehensweise abzustimmen…

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Diese stammten aus verschiedenen Bereichen des Küchentraktes und zeigten deutliche Spuren von Außenkorrosion. Bei dem Material hatte sich der Planer für C-Stahl entschieden – eine für diesen Ort nur bedingt geeignete Wahl. So schreibt auch der Rohrhersteller in seiner Technischen Information, dass „dauerhaft feuchtigkeitsbelastete Bereiche, wie z.B. Großküchen, erhöhte Anforderungen an den äußeren Korrosionsschutz stellen“.

Konkret benennt er hierzu „geschlossenzellige Dämmschläuche und eine sorgfältige Abdichtung aller Stoßund Schnittkanten durch Verklebung“. Der Hintergrund hierfür ist, dass diese Rohre nicht beständig gegen regelmäßige äußere Feuchtigkeitseinwirkung sind.

Filzdämmung der Rohre waren feucht

Doch genau das hatte man beim Bau des Gebäudes vernachlässigt: Die Rohre waren in Filzdämmung verlegt und die Abdichtung der Ringfugen an den Austrittspunkten aus dem Fußboden war mangelhaft. Der Haustechniker erklärte, dass die Bereiche täglich nass mit einem Schlauch von den Mitarbeitern gereinigt würden. Dabei konnte Wasser in die Filzdämmung der Rohre gelangen und Schaden anrichten.

Die zweite Ursache

Jedoch konnte die Gutachterin anhand der Korrosionsspuren erkennen, dass hierdurch nur ein Teil der Schäden verursacht worden war. Die großflächige Durchfeuchtung des Bodenaufbaus musste noch eine andere Ursache haben. Fündig wurde sie bei einer Dichtigkeitsprüfung der Bodenabläufe: Von neun geprüften Abläufen waren sechs undicht, d.h. das Abwasser wurde nicht vollständig in das angeschlossene Rohr geführt, sondern lief zum Teil in den umliegenden Bodenaufbau…

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Werbeaussagen der verschiedenen Anbieter:

• Abbau von Verkalkungen,
• Abbau von Inkrustierungen,
• Veränderung der Kalkstruktur,
• Neuaufbau von homogenen Deckschichten,
• Verhinderung von Rost, Lochfraß und Korrosion

Wir betrachten daher nun die Wirkungsweise von diesen Geräten im Vergleich zu der Wasseraufbereitung bei den Wasserwerken.

Bei den Wasserversorgern erfolgt die Wasseraufbereitung in der Regel mit Hilfe von technischen Großanlagen wie Reinigung, Entkeimung, Enteisenung, Entmanganung, Enthärtung. Zusätzlich können weitere Ergänzungen zum Einstellen von Parametern des Wassers kommen, z.B. pH-Wert, Leitfähigkeit, Dosierungen unterschiedlicher Art.

Diese Anlagen sind auch großtechnisch erprobt und dienen der Einhaltung der Grenzwerte nach der Trinkwasserverordnung und sind Anlagen nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik (a.a.R.d.T.). Bei hohen Kalkgehalten werden in der Hausinstallation Ionenaustauscher empfohlen, genauso wie den Spülmaschinen regelmäßig Salz zugesetzt wird, um die Verkalkung der Maschinen, hier insbesondere des Heizstabes zu verhindern.

Im Gegensatz zu diesen Wasseraufbereitungsanlagen handelt es sich bei den Geräten der „physikalischen Wasserbehandlung“ im häuslichen Trinkwassernetz um keine Anlagen der a.a.R.d.T. Dazu muss man wissen, dass das Trinkwasser erst einmal keine Nachbehandlung im Haushalt benötigt, wenn das Trinkwasser von einem Wasserversorger geliefert wird.

Trotzdem werden diese Geräte aber von einer Vielzahl von Herstellern in verschiedenen Medien beworben. Obwohl die unterschiedlichsten Verfahren angeboten werden, sind die Funktionsbeschreibungen und Werbeaussagen aller Anbieter dieser Geräte ähnlich, manchmal geradezu identisch…

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Löt- und Pressverbindungen waren zum Teil unsauber ausgeführt

Das IFS wurde beauftragt, die Ursache dafür zu ermitteln. Schon beim Ortstermin fiel auf, dass Löt- und Pressverbindungen zum Teil unsauber ausgeführt waren. Die Untersuchung im Labor förderte dann aber das tatsächliche Problem zutage: Auf der Innenseite der Rohre lag eine sehr ungleichmäßige Deckschicht mit zahlreichen punktuellen Korrosionsangriffen und Ablaufspuren vor. Im Bereich der undichten Stellen gab es sogenannte Korrosionspusteln.

Darunter war der Werkstoff durch Lochkorrosion in der gesamten Wandstärke durchkorrodiert. Die Untersuchung weiterer Rohrstücke ließ vermuten, dass die Installation des ganzen Gebäudes betroffen war.

In Trinkwasserinstallationen aus Kupfer muss sich in den ersten Wochen nach der Inbetriebnahme eine gleichmäßige Deckschicht auf den Wandungen bilden. Diese entsteht durch eine Reaktion zwischen dem Werkstoff und Wasserinhaltsstoffen. Für den weiteren Betrieb der Leitungen ist diese Deckschicht sehr wichtig, da sie das Rohrmaterial vor Korrosion schützt.

Deshalb muss eine neue Installation in den ersten Wochen regelmäßig mit frischem Wasser „durchgespült“ werden, damit diese Inhaltsstoffe ausreichend zur Verfügung stehen. Im Allgemeinen reicht dafür die normale Nutzung aus. Im hier untersuchten Fall war das nicht berücksichtigt worden.

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Wenn wir uns vergegenwärtigen, dass die grundlegenden Bedingungen für einen elektrochemischen Angriff, der zur Korrosion führt, folgende sind:

1. wir benötigen einen Elektrolyten für eine Mindestleitfähigkeit (in der Regel ist dies Wasser mit den darin gelösten Ionen für die Mindestleitfähigkeit),
2. Sauerstoff als Oxidationsmittel,
3. und natürlich das Metall, dass korrodieren soll. Dies ist unsere Rohrleitung.

Diese Bedingungen für einen elektrochemischen Angriff gelten auch bei der Außenkorrosion. Der Zutritt von Sauerstoff zur Metalloberfläche ist praktisch nicht behindert. Wenn also Feuchtigkeit von außen an die metallische Rohrleitung gelangt, dann haben wir ideale Bedingungen für den Korrosionsvorgang. Voraussetzung für eine Zerstörung der Wandung und damit einem Durchbruch ist die immer wiederkehrende oder permanente Befeuchtung der Rohrleitung von außen.

Wenn dies nur ein einmaliger Vorgang ist und das Rohr mit seiner Umgebung abtrocknen kann, dann sind die Bedingungen für die Korrosion nicht mehr gegeben und es entsteht keine Leckage. Dann wird das Rohr vielleicht auch oberflächlich korrodieren, aber der Korrosionsprozess trocknet sozusagen aus, da der Elektrolyt fehlt, wenn die Feuchtigkeit „abhanden“ gekommen ist.

Anders ist dies jedoch, wenn immer wieder Feuchtigkeit nachfließen kann und dadurch die Metallaußenoberfläche der Rohrleitung immer weiter reagiert. Dann wird es irgendwann in absehbarer Zeit zu einem Durchbruch kommen. Korrosionsschutz während der Bauphase in Gebäuden bedeutet daher vor allem Fernhalten von Wasser…

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Die Untersuchung des schadenursächlichen Kugelhahns im IFS führte in eine ganz andere Richtung: Der Hahn war aus Messing hergestellt und im Bereich des Kugelsitzes umlaufend abgebrochen. Anzeichen für eine äußere Krafteinwirkung oder für einen Produktmangel gab es nicht. Im Rasterelektronenmikroskop (REM) zeigte die Bruchfläche das Bild eines verformungsarmen Bruchverlaufs mit interkristallinen Bruchstrukturen. Dies sind typische Merkmale einer Spannungsrisskorrosion.

Der Kugelhahn ist im Bereich eines innenliegenden Gewindes umlaufend gebrochen. Doch wodurch kann diese entstehen? Spannungsrisskorrosion benötigt zeitgleich drei Voraussetzungen: einen Werkstoff, der dafür anfällig ist, ein Korrosionsmedium und überhöhte Zugspannungen. Messing ist ein solcher Werkstoff, der für diese Korrosionsform anfällig ist. Im Herstellungsprozess entstehen im Material mechanische Eigenspannungen. Wenn allerdings nach der Fertigung beim Hersteller der Werkstoff einem sogenannten Entspannungsglühen unterzogen wird, werden diese Spannungen abgebaut, der Werkstoff wird „thermisch entspannt“.

Damit ist er auch für den Einsatz in Trinkwasserinstallationen geeignet – der dort vorhandene Sauerstoff kann aufgrund der dann fehlenden Materialeigenspannungen keine Spannungsrisskorrosion mehr auslösen. Anders in Heizungsinstallationen: Dort ist ohnehin kaum Sauerstoff im Wasser vorhanden, so dass selbst bei vorhandenen Materialspannungen keine Spannungsrisskorrosion entstehen kann. Die Hersteller von Bauteilen nutzen das und sparen für Heizungsbauteile den Schritt des Entspannungsglühens ein…

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Allgemein

Die Bezeichnung Edelstahl Rostfrei ist ein Sammelbegriff für die nichtrostenden korrosionsbeständigen (n.r.) Stähle. Dies bedeutet allerdings „nur“, dass diese Werkstoffe bei Auslagerung an normaler Atmosphäre nicht rosten. Im Umkehrschluss bedeutet dies nicht, dass diese Werkstoffe beliebigen Medien ohne Korrosionserscheinungen ausgesetzt werden können.

Entscheidend für die Beständigkeit ist der steigende Chromgehalt (Cr) mit mindestens 10,5 %. Dadurch weisen die n.r. Stähle eine deutlich verbesserte Korrosionsbeständigkeit gegenüber unlegierten Stählen auf. Ganz allgemein steigt die Beständigkeit der n.r. Stähle gegen Loch- und Spaltkorrosion in chloridhaltigen Medien linear mit ihrem Chromgehalt (Cr).

Höhere Cr-Gehalte und weitere Legierungsbestandteile, wie z.B. Nickel (Ni) und Molybdän (Mo), erhöhen die Korrosionsbeständigkeit weiter. Die nichtrostenden korrosionsbeständigen Stähle werden u.a. nach ihrem Gefügezustand in vier Hauptgruppen eingeteilt (Tab. 1):

Weitere Legierungsbestandteile können sein, z.B. Titan, Niob, Stickstoff, Schwefel usw. um weitere Eigenschaften wie interkristalline Korrosion, Festigkeit, Spanbarkeit etc. zu verbessern

Die Korrosionsbeständigkeit ist vorrangig abhängig von der Legierungszusammensetzung des Stahls, daneben von seiner Oberfläche und vom Gefügezustand. Daher ist die Wahl der richtigen Stahlsorte im richtigen Wärmebehandlungszustand mit der richtigen Oberflächenbearbeitung wesentlich für die Korrosionsbeständigkeit. Daraus ergeben sich dann eine Vielzahl von Kombinationen je nach Anforderungen an den Werkstoff. Über die Werkstoffnummer (z.B. 1.4301) kann dann der entsprechende n.r. Stahl mit seinen spezifischen Eigenschaften ausgewählt werden.

Korrosionsbeständigkeit

Wie eingangs schon erwähnt, weisen die nichtrostenden Stähle eine im Vergleich zu den unlegierten und niedriglegierten Stählen deutlich verbesserte Korrosionsbeständig-keit auf. Sie sind gegen zahlreiche aggressive Medien beständig und bedürfen keines weiteren Oberflächenschutzes. Diese Passivität wird durch den Chromanteil von > 10,5 % zum Eisen bewirkt. Bei mechanischer Beschädigung der extrem dünnen Passivschicht bildet sich diese spontan wieder aus.

Durch Zulegieren von bis zu 2,5 % Molybdän kann die Korrosionsbeständigkeit der nichtrostenden ferritischen Stähle nochmals erhöht werden, so dass der nichtrostende ferritische Stahl, Werkstoff-Nr. 1.4521, für Anwendungen in der Trinkwasser-Hausinstallation hinreichend beständig und dafür zugelassen ist…

Der Beitrag Können nicht rostende Stähle rosten? Und wenn ja, treffen die bisherigen allgemeinen Korrosionsbedingungen auch für diesen Metallwerkstoff zu, Herr Dr. Scholzen? erschien zuerst auf Wohnungswirtschaft-dev.

Das zweite Bild zeigt den Blick auf die gereinigten Bruchflächen der beiden Stutzen. An dem schadenursächlichen hat sich das Messing rot verfärbt. Der Bruch ist bereits älter, und das Messing war dem Kontakt mit Wasser ausgesetzt. Dabei wurde es durch selektive Korrosion geschädigt. Die relativ frische Bruchfläche des anderen Stutzens hat die typisch gelbe Messingfarbe. Nur bei genauem Hinsehen, erkennt man innen bereits einen schmalen, rot verfärbten Ring. Während sich die Bruchflächen makroskopisch stark unterscheiden, ähneln sie sich auf mikroskopischer Ebene.

Die dritte Abbildung zeigt die Bruchfläche des ersten Stutzens in der 150-fachen und der 2400-fachen Vergrößerung, erstellt mit dem Rasterelektronenmikroskop des IFS-Labors in Kiel.

Dieser Blick in die Tiefe verrät zum einen, dass es keine Hohlräume im Messing gibt, die eine mangelhafte Qualität belegen würden. Zum anderen zeigt die Bruchfläche typische Strukturen von Spannungsrisskorrosion. Spannungsrisskorrosion – die zum Bruch des Stutzens geführt hat – kann bei einem solchen Bauteil durch zu harten Werkstoff oder zu geringe Wandstärke begründet sein, da beides erhöhte Zugspannungen im Messing verursacht…

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Folge 3. Wasserhärte und das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht
Wasserhärte und Kalkablagerungen

Die Wasserhärte dient im Wesentlichen zur allgemeinen Charakterisierung eines Wassers. Für die Beurteilung der Korrosivität ist sie nur von untergeordneter Bedeutung, da zwischen der Wasserhärte und dem Korrosionsvorgang kein unmittelbarer Zusammenhang besteht. Die Korrosivität eines Wassers kann im Gegensatz zur Wasserhärte nur im Zusammenhang mit einem bestimmten Werkstoff unter bestimmten Betriebsbedingungen abgeschätzt werden.

Diese kann nicht auf einfache Weise quantitativ beschrieben werden. Fälschlicherweise wird im Zusammenhang mit dem Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht immer wieder von aggressivem im Sinne von korrosivem Wasser gesprochen. Auch in vielen Prospekten von Wasserbehandlungsgeräten werden die Begriffe aggressives Wasser, Verkalkung, Inkrustierungen und Korrosion leider fälschlicherweise als Synonym verwandt.

Im Gegensatz dazu lässt sich die Wasserhärte relativ einfach berechnen. Die Kalkablagerung wird allein von den Bestandteilen des Wassers verursacht, vor allem durch die gelösten Calcium- und Hydrogenkarbonat- Ionen, die durch die sogenannte Karbonathärte charakterisiert werden. Die Gesamthärte setzt sich aus den Kationen von Calcium, Magnesium und den Anionen Sulfat und Karbonat zusammen.

Bei der Calciumkarbonatreaktion handelt es sich um eine Gleichgewichtsreaktion zwischen Kohlensäure, Kohlendioxid, Wasser und dem Calcium, die durch die Temperatur und den pH-Wert beeinflusst wird (Gleichungen 1+2). Das Ausmaß der Kalkabscheidung wird demnach durch zwei Faktoren verstärkt: Die Entfernung von gelöstem Kohlendioxid und/oder Erhöhung der Temperatur.

Mit zunehmender Temperatur wird daher der Prozess der Kalkablagerung beschleunigt. Schon deshalb sollen im Warmwasserbehälter die Temperaturen unter 60° C gefahren werden. Allerdings lässt sich diese Empfehlung aufgrund der Diskussion um das Legionella-Infektionsrisiko nicht mehr aufrecht halten. Der Kalk scheidet sich an der Stelle der Metall-wandung ab, die das Gleichgewicht der Reaktion nach rechts verschiebt.

Temperatur- und Druckerhöhungen wirken sich demnach stark auf das Kalk-/Kohlensäurengleichgewicht aus. Daher wird sich an der heißesten Stelle im Warm-wassersystem Kalk in Form von kristallinen Verbindungen (CaCO3) ausscheiden. Entscheidend ist also nicht die Wassertemperatur, sondern die Wandtemperatur an der Wärmeübertragungsfläche.

Die Reaktionsgleichung (1) an dieser Stelle zeigt wiederum, dass so dem Gleichgewicht ein Großteil des Kalks entzogen wurde, da CO2 entweicht und sich im restlichen Rohrsystem ein neues Gleichgewicht mit geringerem Calciumgehalt einstellen wird…

Der Beitrag Was hat die Wasserhärte mit Korrosion zu tun? Ist hartes Wasser schlecht für die Leitungen, Herr Dr. Scholzen? erschien zuerst auf Wohnungswirtschaft-dev.