Korrosion entgegenwirken
Die richtige Qualität macht den Unterschied
Quelle: Grünbeck Wasseraufbereitung
Quelle: Grünbeck Wasseraufbereitung
Quelle: Grünbeck Wasseraufbereitung
Quelle: DVGW / Wasser Nr. 112
Quelle: Grünbeck Wasseraufbereitung
Trinkwasser ist nicht gleich Trinkwasser. Je nach Herkunft und Art der Aufbereitung unterscheidet sich die Qualität und Beschaffenheit verschiedener Trinkwässer teilweise enorm. Im Haus des Endverbrauchers angekommen, spielt zusätzlich der Transport des Trinkwassers innerhalb der Gebäudeinstallation eine tragende Rolle. Welche Werkstoffe sind verbaut, wie erfolgt die Trinkwasserführung und gibt es Bereiche, in denen das Trinkwasser stagniert? Es kann also erforderlich sein, Maßnahmen zu ergreifen, um Korrosionsprozesse zu vermindern sowie der Korrosivität mit Wasserbehandlung entgegenzuwirken. Christina Höckner, Abteilungsleiterin Technisches Labor bei Grünbeck, beschreibt in diesem Fachbeitrag die Hintergründe zu Entstehung und Vermeidung von Korrosivität.
Bedingt durch Wechselwirkungen zwischen dem Trinkwasser und wasserführenden metallischen Werkstoffen kann es in Wasserverteilungs- und Wasserspeichersystemen zu Korrosionserscheinungen kommen. Verbunden damit sind sogar Funktionsstörungen des Systems möglich. Das Ausmaß der Korrosionserscheinung wird dabei erheblich von der Werkstoffart, der Ausführung der Installation, den vorliegenden Betriebsbedingungen und der Wasserbeschaffenheit beeinflusst.
So beeinflussen beispielsweise bestimmte Anionen im Trinkwasser – wie Sulfat, Nitrat oder Chlorid sowie deren Verhältnis zueinander – die Korrosionswahrscheinlichkeit metallener Werkstoffe negativ. Das gilt für Kupfer- und Kupferlegierungen ebenso wie für nichtrostende Stähle oder schmelztauchverzinkte Eisenwerkstoffe (Abbildung 1). Weitere Einflussfaktoren sind ein ungeeigneter pH-Wert (Säuregehalt) sowie ein erhöhter Gehalt an Sauerstoff oder organischem Kohlenstoff (TOC [total organic carbon]). Berechnungsformeln zur Ermittlung der verschiedenen Korrosionswahrscheinlichkeiten in Abhängigkeit oben genannter Parameter sind in den Normen DIN 50930-6 sowie DIN EN 12502 zu finden.
Trinkwasser behandeln – Schäden vermeiden
In Versorgungsgebieten mit sehr hartem Trinkwasser kann eine Trinkwasserbehandlung zur Vermeidung schädlicher Steinbildung und damit zum Schutz von Bauteilen sowie Apparaten in der Trinkwasser-Installation durch Wasserenthärtung mittels Ionenaustausch erfolgen. Eine Behandlung von Trinkwasser, ob zentral oder dezentral durchgeführt, beeinflusst dabei immer auch die Wasserbeschaffenheit des vorliegenden Trinkwassers. Nicht immer ergeben sich dabei jedoch automatisch negative Auswirkungen auf das korrosionschemische Verhalten des behandelten Wassers gegenüber den verbauten Werkstoffen.
Bei der Enthärtung von Trinkwasser mittels Kationenaustausch werden die im Trinkwasser enthaltenen härtebildenden Calcium- und Magnesiumionen gegen Natriumionen ausgetauscht (Abbildung 2). Dieser Austauschprozess findet so lange statt, bis das Kationenaustauscherharz erschöpft ist und keine Natriumionen mehr zur Verfügung stehen. Zur Regeneration des Harzes, lässt sich der Vorgang einfach umkehren: mittels Sole wird dem Austauscher eine hohe Konzentration an Natriumionen zugeführt. Durch die damit erzwungene Überzahl an Natriumionen werden die Calcium- und Magnesiumionen verdrängt. Der Ausgangszustand ist wieder hergestellt. Das Kationenaustauscherharz ist regeneriert und erneut betriebsbereit.
Parameter wie pH-Wert, Leitfähigkeit, Basenkapazität oder TOC sowie andere Wasserinhaltsstoffe wie Sulfat-, Nitrat-, Chlorid- oder auch Hydrogenkarbonat-Ionen werden verfahrensbedingt durch eine Enthärtungsanlage nach dem Kationenaustauschprinzip nicht beeinflusst. Der Grund: oben beschriebene Enthärtung des Trinkwassers erfolgt mittels eines speziellen mit Natriumionen beladenen Harzes. Es handelt sich dabei um ein sogenanntes stark saures Kationenaustauscherharz in der Natriumform (SAC-Na). Wie beschrieben, werden lediglich Natriumionen ins Trinkwasser abgegeben und gegen Calcium und Magnesiumionen ausgetauscht. Es handelt sich um einen sogenannten Neutralaustauch.
Für Werkstoffe aus nicht rostenden Stählen bzw. Kupfer- und Kupfer-Zink-Legierungen ergibt sich durch die Wasserenthärtung keine erhöhte Korrosionswahrscheinlichkeit bzw. keine Gefahr durch Entzinkung. Die Abhängigkeit der Entzinkungsneigung von Kupfer-Zink-Legierungen steht im direkten Zusammenhang mit dem Verhältnis des Gehaltes an Chlorid- sowie Hydrogencarbonat-Ionen im Trinkwasser (oftmals angegeben als Säurekapazität in mol/m3). Ist dieses bereits im örtlich vorliegenden Trinkwasser entsprechend ungünstig, kann es zu einer Entzinkung kommen, unabhängig von einer eingebauten Enthärtungsanlage.
Weiterhin ist beim Einsatz von Kupferwerkstoffen zu beachten, dass mindestens ein pH-Wert ≥ 7,4 der örtlichen Trinkwasserbeschaffenheit vorliegen sollte. Auch der pH-Wert wird durch den Einsatz einer Enthärtungsanlage nach dem Kationenaustauschprinzip nicht verändert. Anders sieht das bei schwach sauren Kationenaustauscherharzen in der H+-Form (WAC-H) aus, wie sie in der zentralen Wasseraufbereitung zum Einsatz kommen. Hier werden bei der Wasserbehandlung Wasserstoffionen (H+-Ionen) ins Wasser abgegeben. Diese reagieren mit den im Wasser vorhandenen Hydrogencarbonat-Ionen zu Kohlensäure, welche sofort zu Kohlendioxid und Wasser (HCO3- + H+ → CO2 + H2O) zerfällt. Dies führt zu einer massiven Änderung des pH-Wertes. Diese Art von Kationenaustauscherharzen finden jedoch in nach DIN EN 14743 bzw. DIN 19636-100 beschriebenen DVGW geprüften Enthärtungsanlagen für die Gebäudeinstallation (dezentral) keine Anwendung. Einzig der für schmelztauchverzinkte Eisenwerkstoffe relevante Korrosionsparameter Calcium wird durch eine Enthärtung mittels Kationenaustausch verändert. Diese Eisenwerkstoffe werden zwar für Neubauten nicht mehr empfohlen, sind jedoch in manchen Bestandsanlagen noch vorhanden. Durch das Einstellen einer Verschnitthärte von mindestens 3 bis 6 °dH kann die nach DIN EN 12502-3 geforderte Mindestkonzentration an Calciumionen von c(Ca2+) > 0,5 mmol/l jedoch problemlos sichergestellt werden. Unabhängig vom Installationswerkstoff ist es zum Schutz der Trinkwasser-Installation unerlässlich, einen mechanischen Filter unmittelbar hinter der Wasserzähleranlage einzubauen, da dieser den Eintrag von Partikeln begrenzt. Damit wird die Wahrscheinlichkeit von partikelinduziertem Lochfraß in 6-Uhr-Lage (Abbildung 3) durch sedimentierende Teilchen und/oder Fehlfunktionen aufgrund blockierter mechanischer Bauteile (z. B. Sicherungs- und Sicherheitseinrichtungen) vermindert.
Weitere Möglichkeiten der Behandlung
Sind aufgrund der Wasserzusammensetzung und der verwendeten Werkstoffe dennoch Korrosionsschäden zu befürchten, ist zu prüfen, ob das Risiko weiterer Korrosionsschäden durch eine Trinkwasserbehandlung verringert werden kann. So lässt sich beispielsweise eine Mineralstoffdosierung auf Basis von Orthophosphaten oder Silikaten zur Korrosionsinhibierung einsetzen. Orthophosphate weisen eine gute korrosionsschützende Wirkung auf, da sie die Bildung schützender Deckschichten auf der Innenoberfläche des Rohres unterstützen. Silikatbasierte Dosiermittel hingegen bilden einen korrosionsinhibierenden Film auf bereits vorhandenen Deckschichten.
Solche Dosiermaßnahmen dürfen dabei nur mit Geräten nach DIN EN 14812 und DIN 19635-100 erfolgen, wobei die nach § 11 der Trinkwasserverordnung zulässigen Aufbereitungsstoffe zusammen mit dem Dosiersystem zu überprüfen sind. Außerdem ist im Sinne einer nachhaltigen Schadensverhütung auf eine regelmäßige Wartung der Anlagen zu achten.
Fazit
Eine technische Universalmaßnahme, um Schäden infolge von Korrosion oder Steinbildung grundsätzlich auszuschließen, gibt es nicht. Zum Schutz von Bauteilen und Apparaten in der Trinkwasser-Installation können jedoch Maßnahmen ergriffen werden, um Schäden infolge von Korrosion oder unerwünschte Nebeneffekte schädlicher Steinbildung zu verringern. Beispielsweise gehört dazu die Behinderung der Wärmeübertragung in Trinkwassererwärmungsanlagen und damit zusammenhängend ein deutlich steigender Energiebedarf. Lagert sich etwa nur 1 mm Kalk auf Wärmeübertragungsflächen ab, steigt der Energieverbrauch um ca. 10 %.
Ob die Korrosionswahrscheinlichkeit im Einzelfall gegenüber den verbauten Werkstoffen erhöht ist oder nicht, steht im direkten Zusammenhang bestimmter Trinkwasserparameter sowie deren Verhältnis zueinander. Ist dieses bereits im örtlich vorliegenden Trinkwasser entsprechend ungünstig, kann es zu korrosionsbedingten Schäden kommen. Um in solchen Fällen den Erhalt der Trinkwasser-Installation so lange wie möglich zu bewahren und das Risiko weiterer Korrosionsschäden zu verringern, ist der Einsatz einer Mineralstoffdosierung zur Korrosionsinhibierung dringend zu empfehlen. Weiterhin können geeignete Mineralstoffe auch zur Sanierung bereits vorhandener Korrosionsschäden eingesetzt werden, um eine kostenintensive Erneuerung der Trinkwasser-Installation möglichst lange hinauszuzögern oder im besten Falle sogar zu verhindern. Zusammenfassend gilt, dass Maßnahmen, die dem Schutz und der Folgenbegrenzung eines Schadens durch Korrosion oder Steinbildung dienen sollen, stets vom individuellen Schutzbedarf der Nutzer/Eigentümer abhängen.
Nachgebohrt
Vier Fragen an den Markenbotschafter
Der Sänger und Trendsetter Jan Delay ist Markenbotschafter von Grünbeck. Mit dem Slogan „Wir machen das klar“ unterstreicht er die Kernkompetenz des Unternehmens – Trinkwasser hygienisch zum Kunden liefern. Unser SHK Profi-Chefredakteur hat sich die Soul- und Hip-Hop-Ikone geschnappt und mit ein paar Fragen gelöchert.
SHK Profi: Jan, ich glaube es gibt hier zu Lande kaum jemanden, der dich nicht kennt. Ich mit meinen 41 Jahren bin ehrlicherweise bei den absoluten Beginnern hängengeblieben und fand das letzte Album auch absolut gelungen. Aber deine Musik im Soul- und Hip-Hop-Segment lässt im ersten Augenblick keine Verbindung zur Trinkwasserhygiene erkennen. Auch die Standorte, du aus dem Norden – Grünbeck aus dem Süden, könnten unterschiedlicher nicht sein. Wie kam es zu dieser Partnerschaft?
Jan Delay: Ja also, warum jetzt Soul- beziehungsweise Hip-Hop-Musik keine Verbindung zur Trinkwasserhygiene zulässt, kann ich jetzt nicht nachvollziehen. Da muss ich passen. Immerhin beginnt alles mit dem Wort. Mit ihm kann man sensibilisieren und Menschen zum Nachdenken anregen. Insbesondere, wenn man die Worte in Musik hüllt. Das schließt auch das Thema Trinkwasser und Trinkwasserhygiene ein. Zum Beispiel findet sich auf meinem letzten Album ein Song mit dem Namen Wassermann. Da geht es um das Thema Lifestyle am Wasser. Inhaltlich wird aber auch die Wichtigkeit von Trinkwasser thematisiert. Jeder Mensch braucht es und jeder Mensch sollte ein Anrecht darauf haben, obwohl es auch heute leider noch nicht jedem zugänglich ist. Zusammen mit der sauberen Luft ist es das Wichtigste, was es gibt, für uns alle, egal ob Norden oder Süden. Kurz: Das Thema liegt mir am Herzen. Dabei spielt der Standort keine Rolle.
SHK Profi: Du hast es bereits angesprochen. Die Trinkwasserhygiene und -behandlung ist ein wichtiges Thema. Auch im Jahre 2023 ist sauberes Trinkwasser noch längst nicht überall erhältlich. Ich weiß, du bist ein sozial engagierter Mensch und kämpfst für Gleichberechtigung. Setzt du dich auch für andere Projekte ein oder könntest du dir Einsätze vorstellen, in denen es um das „klar machen“ von Wasser geht?
Jan Delay: Wenn man wie ich in der Öffentlichkeit steht, dann bekommt man auch eine gewisse Aufmerksamkeit. Diese lässt sich sehr gut nutzen, um auf diverse Missstände aufmerksam zu machen. Soziale Gerechtigkeit ist mir sehr wichtig. Dafür kämpfe ich auch gerne. Natürlich gehört dazu auch, den Zugang zu sauberem Trinkwasser für alle zu ermöglichen – auch wenn das nicht so einfach ist.
Logischerweise werden mir sehr viele nützliche Projekte angeboten. Und bei den meisten Sachen möchte man dann auch nicht Nein sagen, weil man sie irgendwie auch gut findet. Den Mund aufmachen gehört für mich einfach dazu. Beispielsweise schätze ich den unfassbaren Mut der Frauen und Männer im Iran, die sich gegen die Ungerechtigkeit wehren. Eine andere Sache, die mir wichtig ist, ist auch die Menschenseenotrettung im Mittelmeer, genau wie das, was an den europäischen Grenzen passiert bzw. die Grenzpolizisten dort tun. Es gibt so vieles, für das sich der Einsatz lohnt. Sauberes Trinkwasser bzw. sauberes Wasser generell ist nur ein Teil.
Wenn ich auf den Missstand aufmerksam machen kann, indem ich beispielsweise auf einem Roboterschiff zum Müllfischen auf dem Meer stehe, dann lautet meine Antwort JA. Solche Projekte zu unterstützen ist für mich elementar. Bleiben wir mal bei dem Thema. Die Masse von Müll im Meer ist abartig. Ich war gerade in Marokko, in Agadir. Hier lassen sich die Auswirkungen gut erkennen. Man steht dort an einem wunderschönen Strand, in diesem wunderschönen Meer und die tausend Plastiktüten schlängeln sich um die Beine. Das ist wie ein Stich ins Herz für mich. Für uns ist das im schlimmsten Fall ekelig. Für die Meeresbewohner der schleichende Tot. Über Mikroplastik, das wir über die Nahrungskette aufnehmen, will ich erst gar nicht sprechen. Also: Mund aufmachen und etwas tun.
SHK Profi: Ich glaube der Standpunkt war deutlich. Etwas tun ist ein gutes Stichwort. Auch die besten Produkte nützen nichts, wenn sie nicht ordnungsgemäß vom Fachinstallateur eingebaut werden. Leider herrscht aktuell in zahlreichen Bereichen, wie auch im SHK-Handwerk, ein großer Fachkräftemangel. Was glaubst du, woran das liegt und wie kann man deiner Meinung nach die Jugend für die Lehre begeistern?
Jan Delay: Ja, das ist eine gute Frage. Ich glaube, es liegt viel an der Einstellung. Viele haben schräge Vorstellungen vom Leben, die ins Nichts führen. Sie wollen Influencer werden oder Online-Pokerspieler und das schnelle Geld machen. Oder sie haben generell keinen Bock, einer geregelten Arbeit nachzugehen, weil ihnen die ganze Zeit von irgendwelchen hedonistischen Musikern wie mir (mit einem Augenzwinkern) vorgemacht wird, den coolen Lifestyle zu leben. Dass hinter dieser Fassade harte Arbeit steckt, ist denen gar nicht bewusst. Egal um was es sich handelt, es bleibt harte Arbeit – ob Handwerk, Müllbeseitigung oder Raketenwissenschaftler. Als Gegenleistung gibt es dann diese wunderschönen Momente, die Spaß machen und Erfüllung geben. Das Handwerk ist dafür ein Paradebeispiel. Etwas Nützliches aus ein paar Materialien erschaffen zu können und das Ergebnis am Ende des Tages zu sehen, das muss ein tolles Gefühl sein. So geht es mir zumindest, wenn ich die finale Version meines Albums höre. Wenn dann noch die Leute positive Rückmeldungen zum Ergebnis geben, dann ist alles perfekt. Dann macht das Leben auch Spaß. Vielleicht muss sich der eine oder andere das mal so vor Augen führen. Sein Leben komplett dem ganzen bescheuerten Social-Media-Game zu widmen und in der Filter- bzw. Fassadenwelt den Lebensinhalt zu suchen, bringt einen nicht weiter.
SHK Profi: Eine letzte Frage, die mich sehr interessiert. Nun bist du nicht der einzige Markenbotschafter bei Grünbeck. Sandra Hunke hält ebenfalls die Fahne hoch und versucht den Nachwuchs sowie die Junggesellen gleichermaßen zu begeistern. Da liegt es doch nahe, wenn man diesen Weg gemeinsam bestreitet. Sind in Zukunft gemeinsame Auftritte für Grünbeck geplant?
Jan Delay: Interessanter Ansatz, habe ich doch gerade noch kritisch über Social Media gesprochen. Aber hier lässt sich das Ganze nochmal verdeutlichen. Sandra Hunke ist glaube ich Vollblut-Handwerkerin und macht ihren Job. Sicherlich ist das ihre Erfüllung. Das ganze Virtuelle ist schmückendes Beiwerk. Sie lebt in der Realität. Zumindest würde ich das einfach mal vermuten, ohne sie näher zu kennen. Ob es mal etwas Gemeinsames geben wird, kann ich nicht sagen. Das müsst ihr Grünbeck fragen, was die so geplant haben mit uns. Aber warum nicht? Ich sage erstmal nicht Nein.
Grünbeck Wasseraufbereitung: Aktuell sind keine gemeinsamen Auftritte geplant. Das heißt aber nicht, dass wir in Zukunft nicht mal etwas ins Auge fassen.
SHK Profi: Vielen Dank für das Gespräch und weiterhin alles Gute!
