Kühlwasserkorrosion: Mechanismen und Schutz
Kühlwasser korrodiert Metall durch mehrere unterschiedliche Mechanismen – allgemeiner (gleichmäßiger) Angriff, galvanische Korrosion zwischen unterschiedlichen Metallen, Sauerstofflochfraß, Spalt- und Unterablagerungskorrosion, mikrobiologisch beeinflusste Korrosion (MIC) und Erosionskorrosion. Jedes hat eine spezifische Ursache und Abhilfe: Der richtige Korrosionsinhibitor (anodisch, kathodisch oder gemischt), Azole für Kupfer sowie die Kontrolle von Ablagerungen, Mikroben und Wasserhaushalt schützen das gesamte System.
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Warum Kühlwasser Metall angreift
Kühlwasser wird rezirkuliert Sauerstoffgesättigt, warm und voller gelöster Salze – ein idealer Elektrolyt für Korrosion. Der Metallverlust erfolgt elektrochemisch (Anode + Kathode) und bleibt selten gleichmäßig: Er konzentriert sich in Löchern und Ablagerungen, die Rohre lange vor der allgemeinen Ausdünnung perforieren. Das verstehen Mechanismus sagt dir das heilen.
Die Korrosionsmechanismen
- Allgemein (Uniform) — sogar Metallverlust; durch einen filmbildenden Inhibitor kontrolliert und korrigiert Wasserhaushalt (LSI).
- Galvanisch — Ein edleres Metall (Kupfer) treibt die Korrosion eines weniger edlen Metalls (Stahl, Aluminium) an der Verbindungsstelle voran; Kontrolle durch Azol-Kupfer-Inhibitoren, Isolierung und Inhibitorfilme.
- Sauerstofflochfraß — lokalisierte Vertiefungen unter Sauerstoffdifferenzialzellen; der klassische tiefe, durchdringende Angriff.
- Spalt und Unterablagerung — Sauerstoffarme Zonen unter Dichtungen, Ablagerungen und Biofilm werden zu aggressiven Anoden; kontrolliert durch Oberflächen sauber halten (Dispergiermittel, Antiscalant, Biozid).
- MIC (mikrobiologisch beeinflusste Korrosion) — Sulfatreduzierende und andere Bakterien unter Biofilm führen zu starker lokaler Korrosion; kontrolliert durch das Biozid-/Biofilmprogramm.
- Erosion-Korrosion — hohe Geschwindigkeit oder mitgerissene Feststoffe lösen den Schutzfilm; durch Design und Durchflussgrenzen gesteuert.
Arten von Korrosionsinhibitoren
Inhibitoren werden danach klassifiziert, welche Reaktion sie verlangsamen: anodisch (z. B. Orthophosphat, Molybdat – passivieren die Anode), kathodisch (z. B. Zink, Polyphosphat – verlangsamen die Kathode) und gemischt. Programme kombinieren sie, plus Azole (BTA, TTA, MBT) für Kupfer und gelbe Metalleund Phosphonate gegen Ablagerungen, damit Ablagerungen die Korrosion nicht bedecken. Kessel hinzufügen ein Sauerstofffänger.
Ablagerungen und Mikroben machen es noch schlimmer
Die schädlichste Kühlwasserkorrosion ist unter Ablagerungen und Biofilm, wo sich Sauerstoffzellen und Bakterien konzentrieren. Korrosionsschutz ist daher untrennbar mit verbunden Ablagerungs-/Dispergiermittelkontrolle und ein Biozidprogramm — Eine saubere Oberfläche ist eine schützbare Oberfläche.
Überwachung
Verfolgen Sie Korrosion mit Gutscheine (Mils pro Jahr, mpy) oder Online-Sonden für Weichstahl und Kupfer sowie Eisen/Kupfer im Wasser. Die allgemeinen Ziele liegen bei etwa <3 MPY für Weichstahl und <0,2 MPY für Kupfer. Steigende Raten weisen auf ein Programmproblem hin, bevor es zu Ausfällen kommt.
Mechanismen und Kontrolle der Kühlwasserkorrosion
| Mechanismus | Ursache | Kontrolle |
|---|---|---|
| Allgemein / Uniform | O₂, niedriger LSI | Filmbildungshemmer, Wasserhaushalt |
| Galvanisch | Unähnliche Metalle | Azol (Cu), Isolierung, Inhibitor |
| Sauerstofflochfraß | O₂-Differenzzellen | Inhibitor + saubere Oberfläche |
| Spalt / Unterablagerung | Ablagerungen, Dichtungen, Biofilm | Dispergiermittel, Antikalkmittel, Biozid |
| MIC | SRB / Biofilm | Biozid- und Biofilmkontrolle |
| Erosion-Korrosion | Geschwindigkeit / Feststoffe | Design, Durchflussgrenzen |
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Häufig gestellte Fragen
Was verursacht Korrosion in Kühlwassersystemen?
Kühlwasser ist mit Sauerstoff gesättigt, warm und salzig – ein idealer Elektrolyt – daher korrodiert Metall elektrochemisch. Es bleibt selten einheitlich: Es kommt zu Sauerstofflochfraß, galvanischem Angriff zwischen unterschiedlichen Metallen, Spalt- und Unterablagerungskorrosion, mikrobiologisch beeinflusster Korrosion (MIC) unter Biofilm und Erosionskorrosion bei hoher Geschwindigkeit.
Welche Arten von Korrosionsinhibitoren gibt es?
Durch die Reaktion verlangsamen sie: Anodische Inhibitoren (Orthophosphat, Molybdat) passivieren die Anode; kathodische Inhibitoren (Zink, Polyphosphat) verlangsamen die Kathode; und gemischte Inhibitoren bewirken beides. Kühlprogramme kombinieren diese mit Azolen (Benzotriazol, Tolyltriazol) für Kupfer und gelbe Metalle sowie mit Phosphonaten und Dispergiermitteln, damit Ablagerungen die Korrosion nicht schützen.
Was ist Unterablagerung und mikrobiologisch beeinflusste Korrosion?
Korrosion unter Ablagerungen tritt unter Ablagerungen, Schlamm oder Biofilm auf, wo sauerstoffarme Zonen zu aggressiven lokalen Anoden werden. MIC wird durch Bakterien – insbesondere sulfatreduzierende Bakterien – verursacht, die im Biofilm leben. Beide sind schwerwiegend und lokal begrenzt und werden durch die Reinhaltung der Oberflächen mit Dispergiermitteln, Antiscalants und einem Biozidprogramm bekämpft.
Wie schützt man Kupfer im Kühlwasser?
Kupfer und gelbe Metalle werden durch Azolinhibitoren – Benzotriazol (BTA), Tolyltriazol (TTA) oder Mercaptobenzothiazol (MBT) – geschützt, die einen dünnen Passivierungsfilm auf der Kupferoberfläche bilden und außerdem verhindern, dass Kupfer auf Stahl plattiert und dieser galvanisch korrodiert. Sie werden parallel zum Stahlkorrosionsprogramm mit 1–5 ppm dosiert.
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