DE4035555C2 - Verfahren zum Korrosionsschutz von metallischen Werkstoffen in Wasser-Durchflußsystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrosionsschutz von metallischen Werkstoffen in Wasser-Durchflußsystemen, insbesondere in Trinkwasser-Durch­ flußsystemen mit weichem Wasser, bei dem dem Wasser Phosphate und/oder Sili­ kate zugegeben werden.

In wasserführenden Systemen finden chemische Wechselwirkungen zwischen dem Wasser und den Werkstoffen des Systems statt. Die Größe dieser Wechselwirkun­ gen hängt im wesentlichen von der Zusammensetzung des Wassers, vom verwende­ ten Werkstoff und von den Betriebsbedingungen ab. Besondere Anforderungen stellen wasserführende Systeme aus Eisen- und Kupferwerkstoffen. Übermäßige Korrosionen zerstören den Werkstoff des wasserführenden Systems und beein­ trächtigen die Wasserqualität durch die Korrosionsprodukte. Aus diesem Grun­ de werden wasserführende Systeme durch Zusatz von Chemikalien korrosionsgeschützt. Das ist bei im Kreislauf geführtem Wasser kein Problem, wohl aber bei Durchflußsystemen. Insbesondere im Bereich der Trinkwasserver­ sorgung ist dabei zu berücksichtigen, daß die Korrosionsschutzmittel den Vor­ schriften für Trinkwasser entsprechen.

Grundlage der Korrosion von metallischen Werkstoffen in wasserführenden Systemen ist die kathodische Reduktion des im Wasser gelösten Sauerstoffes. Mit anderen Worten dient der Sauerstoff als Oxidationsmittel am metallischen Werkstoff. Die am metallischen Werkstoff gebildeten Korrosionsprodukte kön­ nen mit den Inhaltsstoffen des Wassers und mit Chemikalien, die dem Wasser zu diesem Zweck zugegeben werden, schützende Deckschichten bilden. Die Ei­ genschaften dieser Deckschichten beeinflussen die Erscheinungsformen und das Ausmaß der Korrosion. In unbehandeltem Wasser ergeben sich nicht voll­ ständige und nicht durchgehende Deckschichten, da einerseits der normaler­ weise gelöste Sauerstoff nur zu einer langsamen Oxidationsreaktion führt, an­ dererseits insbesondere in weichem Wasser zu wenig reaktionsbeschleunigen­ de Carbonate und Hydrogencarbonate vorhanden sind. Man hat daher schon vor­ geschlagen, dem Wasser neben den Phosphaten und/oder Silikaten Natrium- oder Kaliumcarbonate oder Hydrogencarbonate in bestimmter Menge zuzusetzen (EP-B 0 102 587). Der Zusatz der zuvor genannten Chemikalien zum Wasser hat zwar nicht die extrem problematischen ökologischen Auswirkungen, die Korrosions­ inhibitoren haben würden, die bei geschlossenen Systemen ohne weiteres einge­ setzt werden können, gleichwohl sind die ökologischen Auswirkungen dieser Chemikalien bei Wasser-Durchflußsystemen in den Vorflutern und später im Grundwasser bzw. in Gewässern nicht unproblematisch.

Es ist für sich bekannt, in Wasser-Durchflußsystemen, insbesondere in Trink­ wassersystemen mit weichem Wasser, den Sauerstoffgehalt des Wassers künstlich zu erhöhen, um dadurch den Korrosionsschutz der metallischen Werkstoffe zu verbessern (DE-A 36 35 411). Dazu wird durch Querströmung von reinem Sau­ erstoff in einer Belüftungskammer der Sauerstoffgehalt des durchfließenden Wassers auf mindestens 6 mg/l angereichert. Ökologisch ist diese Erhöhung des Sauerstoffgehaltes unproblematisch, wenn nicht gar positiv zu bewerten.

In einem geschlossenen wasserführenden System eines Kraftwerkes (JP-P-A 58-207-378 = Patent Abstracts of Japan C 213 March 9, 1984 Vol. 8/52) ist es bekannt, den Korrosionsschutz durch Einspeisung von reinem Sauerstoff und/ oder von Wasserstoffperoxid sicherzustellen. Da dieses bekannte System al­ lerdings einen abgeschlossenen Wasserkreislauf mit entsalztem und entgastem Wasser aufweist, ist es mit dem Durchflußsystem der vorliegenden Erfindung nicht vergleichbar.

Schließlich ist es aus der Trinkwasser-Aufbereitungs-Verordnung vom 19. De­ zember 1959, Bundesgesetzblatt, Teil I, Seite 762-763, sowie den Änderungen dazu von 1960, 1975, 1977 und 1979 bereits bekannt, daß Ozon ein gesetzlich zugelassener Trinkwasserzusatz ist. Diese Verordnung betrifft jedoch ledig­ lich die Aufbereitung von Trinkwasser, nicht aber den Korrosionsschutz ei­ nes dafür notwendigen Leitungssystems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Wasser-Durchflußsystemen für einen ausreichenden Korrosionsschutz zu sorgen, dabei aber den erforderlichen Chemikalieneinsatz zu verringern und so den Korrosionsschutz in ökologischer Hinsicht zu verbessern.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß dem Wasser zusätzlich Peroxide zugegeben werden. Dabei empfiehlt es sich, dem Wasser 0,1 bis 20 g/m³ Peroxide, berechnet als H₂O₂, und 0,1 bis 7 g/m³ Phosphat, insbe­ sondere Orthophosphat, berechnet als P₂O₅, und/oder 0,2 bis 50 g/m³ Sili­ kate, berechnet als SiO₂, zuzugeben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß man Deckschichten hervor­ ragender Qualität, die zu einem sehr guten Korrosionsschutz der metallischen Werkstoffe führen, dadurch erzeugen kann, daß man in Verbindung mit der Zu­ gabe von Phosphaten und/oder Silikaten den Oxidationsschritt künstlich be­ schleunigt. Diese Erkenntnis stellt das Ergebnis von Versuchen dar, bei denen festgestellt worden ist, daß durch die gemeinsame Verwendung von Phosphaten und/oder Silikaten und von Peroxiden ein kombinatorischer Effekt auftritt, der offensichtlich dafür verantwortlich ist, daß ein effektiver Korrosions­ schutz innerhalb relativ kurzer Zeit erreicht werden kann. Dies geschieht durch stärker als der im Wasser gelöste Sauerstoff wirkende Oxidationsmittel, nämlich die angegebenen Peroxide, wozu auch Ozon, Wasserstoffperoxid usw. zählen. Diese weisen Radikalgruppen auf, die insbesondere unbehandeltes Ei­ sen direkt an der Anodenoberfläche oxidieren. Die Deckschicht aus Korrosions­ produkten wächst sehr schnell und dicht, ein schneller und guter Korrosions­ schutz der metallischen Werkstoffe des wasserführenden Systems ist gewähr­ leistet. Gleichzeitig werden die Korrosionsprodukte an das Wasser in stark verringertem Maße abgegeben, Loch- und Muldenfraß durch Ablagerung von Bio­ masse werden vermindert bzw. verhindert und vorhandene, jedoch unvollständig ausgebildete oder teilweise zerstörte Deckschichten werden schnell saniert.

Durch die Kombination von Phosphaten und/oder Silikaten und der erfindungs­ gemäß eingesetzten Peroxide werden die insgesamt für einen ausreichenden Korrosionsschutz erforderlichen Zugabemengen stark vermindert; insgesamt ist ein ökologisch verbessertes Verfahren das Ergebnis der Erfindung. Insbeson­ dere muß man natürlich bei den Zugabemengen die üblichen gesetzlichen Vor­ schriften berücksichtigen. Soweit Trinkwasser betroffen ist, versteht es sich, daß die geltenden Grenzen, d. h. die zulässigen Grenzwerte der Trink­ wasser-Aufbereitungs-Verordnung, der Trinkwasserverordnung etc. beachtet wer­ den, so daß die Zugabemengen entsprechend gesteuert und die zugelassenen Wer­ te nicht überschritten werden.

In einem konkreten Beispiel (Fernwassersystem Ritterode) konnte durch Anwen­ dung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein anfangs hoher Eisengehalt im Was­ ser innerhalb von zehn Tagen erheblich reduziert werden.

Claims (2)

1. Verfahren zum Korrosionsschutz von metallischen Werkstoffen in Wasser-Durch­ flußsystemen, insbesondere in Trinkwasser-Durchflußsystemen mit weichem Was­ ser, bei dem dem Wasser Phosphate und/oder Silikate zugegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasser zusätzlich Peroxide zugegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasser 0,1 bis 20 g/m³ Peroxide, berechnet als H₂O₂, und 0,1 bis 7 g/m³ Phosphat, ins­ besondere Orthophosphat, berechnet als P₂O₅, und/oder 0,2 bis 50 g/m³ Sili­ kate, berechnet als SiO₂, zugegeben werden.