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Probleme an Kondensatableitern
Korrosion in Dampf- und Kondensatleitungen
Im Gegensatz zur Erosion, die die physikalische Abtragung eines Werkstoffs durch die Einwirkung von Wasser, Wind oder Feststoffpartikeln bezeichnet, versteht man unter Korrosion die Zersetzung durch chemische Prozesse. Korrosion betrifft viele metallische Rohrleitungen im alltäglichen Leben und in industriellen Anlagen.
Korrosion in der Rohrleitung kann mit der Zeit ins Innere des Metalls fortschreiten, so dass die Wandstärke schwächer wird und schließlich eine Leckage entsteht. Außerdem werden Nebenprodukte der Korrosion oft in der Strömung mitgerissen, wodurch das Fluid verunreinigt wird, neue Korrosionsherde entstehen und Ventile verstopfen können.
Beispiel für korrodierte Rohrleitung |
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Korrosion von Stahl
Rohleitungen aus C-Stahl, wie sie häufig in Dampfsystemen verwendet werden, bestehen zum Großteil aus Eisen und laufen unter bestimmten Bedingungen Gefahr zu rosten. Rost entsteht durch die Oxidation der Metalloberfläche in Gegenwart von Luftsauerstoff und Wasser. Kondensatleitungen sind dafür besonders gefährdet, da die für die Rostbildung benötigten Stoffe (Sauerstoff, Wasser und Eisen) reichlich vorhanden sind.
Dagegen ist in gut konzipierten Dampfleitungen im stationären Betrieb kaum noch Luft und Wasser vorhanden, so dass die Rostbildung verlangsamt wird. Weiterhin gibt es in geschlossenen Kondensatsystemen weniger Korrosion als in offenen Systemen, da das Kondensat hier weniger mit Luft in Kontakt kommt. Nach dem Abschalten der Anlage strömt jedoch Luft in das Rohrleitungssystem. Bei unzureichender Entwässerung kann das zu gravierenden Korrosionsproblemen führen. Es ist wichtig zu wissen, dass Dampfsysteme mit häufigen Stillständen einer verstärkten Korrosion unterliegen, wenn die Leitung in diesen Phasen nicht vollständig von Kondensat befreit wird.
Eine gute Maßnahme zur Vermeidung von Rostbildung im Betrieb ist der Einsatz von geeigneten Kondensatableitern, die das Kondensat ableiten, sobald es entsteht, und eine gute Dampfqualität (trockenen Dampf) ermöglichen. Auch die im System eingeschlossene Luft muss mit Hilfe von Dampfentlüftern ausgeschleust werden, so dass Korrosion weitestgehend unterbunden wird. Nach dem Abschalten der Anlage müssen Stellen, an denen sich Kondensat ansammelt und nicht automatisch über Kondensatableiter ausgetragen werden kann, manuell entwässert werden.
Korrosion von Kupfer
Kupferrohr wird oft für Begleitheizungen verwendet, da die Installationskosten hierfür niedrig sind und die biegsamen Leitungen leicht um Dampfverbraucher und Flansche gewickelt werden können. Auch diese sind jedoch unter bestimmten Bedingungen korrosiosgefährdet. Bei hohen Temperaturen und niedrigen pH-Werten können sich im Kondensat Kupferionen aus dem metallischen Kupfer lösen. Wenn kupferhaltiges Kondensat den Kondensatableiter durchströmt und dabei entsannt wird, entsteht ein gewisser Anteil Entspannungsdampf. Dabei können feste Kupferverbindungen ausfallen und sich am Ventilsitz absetzen, so dass der Kondensatableiter verstopft und Kondensat zurückgestaut wird. Damit sinkt die Temperatur der Begleitheizung.
Es ist wichtig, diese Vorgänge durch eine gezielte Wasseraufbereitung und Überwachung des pH-Wertes zu unterbinden. Ein niedriger gelöster Sauerstoffanteil und ein leicht basischer pH-Wert zwischen 7 und 9 ist dafür ideal. Manchmal wird Ammoniak zur effektiven Erhöhung des pH-Wertes verwendet. Dieser katalysiert jedoch die Korrosion von Kupfer und sollte daher in Dampfsystemen mit Kupferleitungen vermieden werden.
Edelstahl
Edelstahl wird oft für einen korrosionsbeständigen Werkstoff gehalten. Tatsächlich ist es aber nicht das Metall selbst, das der Korrosion widersteht, sondern es wird erst durch den Prozess der "Passivierung" resistent.
Unter Passivierung versteht man die Bildung einer dünnen Oxidschicht auf der Metalloberfläche, wenn sie mit Luftsauerstoff in Kontakt kommt. Diese Schicht schützt das Metall, das dabei seine urprünglich Farbe und Struktur beibehält. Im Fall von Edelstahl bildet sich diese Schutzschicht von selbst und ist beständig gegen Rostbildung und anderen Formen von Korrosion.
Edelstahl wird in der Industrie überall dort eingesetzt, wo Korrosions- und Temperaturbeständigkeit sowie hohe Hygienestandards eine große Rolle spielen, wie z.B. in der Pharmainustrie und Lebensmitteltechnik. TLV bietet ein großes Produktspektrum aus Edelstahl, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Auch wenn der Preis für Edelstahlprodukte höher ist als für solche aus anderen Eisenwerkstoffen, muss die deutlich längere Standzeit berücksichtigt werden. Viele Betreiber von Anlagen mit Begleitheizungen verwenden dafür nun Edelstahlleitungen, um blockierende Kondensatableiter aufgrund von Korrosion zu vermeiden.
Andere Probleme
Außer dem Verstopfen von Kondensatableitern und Materialschwund bei Rohrleitungen kann Korrosion auch noch andere Bereiche der Damfanlage beeinträchtigen. Da sich korrodierte Metallpartikel von der Rohrwand ablösen und mit dem Fluid mitgerissen werden, können sie stromabwärts zu Erosion, also Auswaschungen führen. Weiterhin wird durch gelöstes Metall im zurückgeführten Kondensat die Qualität des Kesselspeisewassers verschlechtert. Dadurch werden Ablagerungen im Kessel begünstigt.
Vermeidung von Korrosion
Korrosionsprobleme können reduziert werden, wenn man deren Ursachen beseitigt. Die Bedingungen für die Entstehung von Korrosion können unter Kontrolle gehalten werden. So werden durch den effektiven Einsatz von Kondensatableitern, Dampfentlüftern und durch geeigntete Prozeduren bei Anlagenstillstand Wasser Luftsauerstoff aus dem System entfernt. Eine wirkungsvolle Wasseraufbereitung und genaue pH-Wert-Überwachung im Kondensat sind ebenso wichtige Faktoren zur Vermeidung von Korrosion.
Nicht zuletzt ist es wichtig, den geeigneten Werkstoff für Rohrleitungen und Armaturen entsprechend der spezifischen Anforderungen der Anlage sorgfältig auszuwählen. Bei Anlagen, die häufig heruntergefahren werden - unabhängig davon, wie lange der Stillstand tatsächlich dauert - kann Kondensat im System verbleiben und mit Luftsauerstoff in Kontakt geraten. Das führt zu fortschreitender Korrosion. Die Korrosionsgefahr kann erheblich reduziert werden wenn Kondensat während der Stillstandszeiten vollständig ausgetragen wird.