Schutz vor Korrosionsschäden in Heizungsanlagen

Optimale Heizungswasseraufbereitung für Aluminiumwerkstoffe

Dr. Dietmar Ende

Aluminium und Aluminiumlegierungen werden auf Grund ihrer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit zunehmend in Warmwasser-Heizungsanlagen verbaut. Gegenüber Edelstählen beispielsweise wird hier eine mehr als 10-fach bessere Wärmeübertragung erreicht. Da Aluminium aber ein recht unedles Metall ist, kommt der Wasserbehandlung hier eine besondere Aufmerksamkeit zu. Während in der Heizungswasserrichtlinie VDI 2035-2 fast ausschließlich der pH-Wert des Füllwassers betrachtet wird, finden sich in den entsprechenden Normen Österreichs (ÖNORM H5195-1), der Schweiz (SWKI 97-1) oder auch in der Europäischen Norm EN 14868 Hinweise und Empfehlungen zum Salzgehalt des Kreislaufwassers. Besonders das Chloridion verursacht die gefährliche Loch- und Spaltkorrosion an den passiven Metallen Aluminium und Edelstahl. Nachfolgend sollen die Einflussgrößen Sauerstoffgehalt, Salzkonzentration und pH-Wert auf die Korrosion der im Heizungsbau verwendeten Metalle aufgezeigt werden.

Die Rolle des Sauerstoffs
In alkalischen Heizungswässern mit einem pH-Wert > 8,2 kann die Säurekorrosion vernachlässigt werden. Eisenkarbonatbeläge bilden sich nicht, lediglich der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Wasser bestimmt die Korrosion. Der Stromkreislauf eines Korrosionsvorgangs besteht – wie in Abb.2 schematisch gezeigt- grundsätzlich aus zwei Teilreaktionen. Eine Teilreaktion besteht aus der Metallauflösung, die andere aus dem Abtransport der vom Metall zurück bleibenden negativen Ladung (e^–) durch den im Wasser gelösten Sauerstoff. Ist kein Sauerstoff zugegen, findet diese Teilreaktion nicht statt und der Stromfluss (die Korrosionsreaktion) kommt – ähnlich wie bei einem geöffneten Schalter –  sofort zum erliegen. Absolut dichte Heizkreisläufe zeigen daher auch keine Korrosionsprobleme. Sauerstoffgesättigtes Wasser enthält ca. 10 g/m³ Sauerstoff. In einer Anlage mit Schwarzstahlkomponenten und einem Systeminhalt von 1 m³, können damit 36 g Magnetit (Fe³O⁴) entstehen. Diese Berechnung zeigt schon, dass der Sauerstoffeintrag über das Füll- und Ergänzungswasser nicht die Hauptrolle spielen kann. Vielmehr sind defekte Ausdehnungsgefäße, undichte Ventile, geschrumpfte Dichtungen und Saugkräfte (schlechter hydraulischer Abgleich) die Ursache für größere Mengen an Magnetitschlamm, der sich nach folgender Gleichung bildet:
Magnetitbildung: 3 Fe + 2O² -> Fe³O⁴
Die Geschwindigkeit der Magnetitbildung steigt zunächst mit zunehmendem Sauerstoffgehalt des Wassers. Allerdings können hier ein alkalischer pH-Wert und eine niedrige Wasserleitfähigkeit die Korrosionsreaktion sehr stark bremsen.