DD146965A1 - Verfahren zum innenkorrosionsschutz von wasserfuehrenden systemen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Innenkorrosionsschutz von warm- und heiszwasserfuehrenden insbesondere Heizungssystemen, die besonders beim Einsatz von nicht aufbereitetem Wasser starken Korrosionen und Inkrustationen unterliegen. Durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Dosierung von Korrosionsinhibitoren, insbesondere Fettaminen, wird sowohl ein Korrosionsschutz der Anlagen als auch eine Verbesserung der hydrodynamischen Verhaeltnisse in den Waermeversorgungssystemen erzielt.

Description

Verfahren zum Innenkorrosionsschutz von wasserführenden Systemen

1. Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Innenkorrosionsschutz von warm- und heißwasserführenden insbesondere Heizungssystemen, die besond.ers "beim Einsatz von nicht aufbereitetem Y/asser starken Korrosionen und Inkrustationen unterliegen,.

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2p Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Der Einsatz von grenzflächenaktiven Stoffeh, insbesondere Pettamine wie Octadecylamin (ODA),zum Korrosionsschutz von Kondensatnetzen, dehe bei einem härtefreien und praktisch auch salzfreien ivledium, ist bekannte Aus der Fachliteratur ist zu entnehmen, daß es bei hohen Salzgehalten, vor allem sulfat- und härtehaltigen Y/asser, zu Ausflockungen der grenzflächenaktiven Stoffe und zu Schlammbildungen kommt„ Dadurch wird die Ausbildung eines gegen die korrosionsaggressiven Medien schützenden physikalisch wirkenden Schutzfilms auf den Werkstoffflächen behindert bzw«, vollständig verhinderte Bestehende Schutzfilme können zerstört werden und durch die dadurch verursachte Verringerung des ODA-Gehaltes im Netzwasser wird die Korrosionsinhibitorwirkung vermindert bzw₀ aufgehobene Deshalb unterliegen warm- und heißwasserführende Heizungssysteme besonders · beim Einsatz von nicht aufbereitetem Y/asser starken Korrosionen und Inkrustationen,

Bei direkter Einspeisung, d_oh« bei direktem Anschluß, der Heizkörper an das Y/ärmeübertragungsnetz .werden die Korrosionen

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erheblich verstärkt. Daneben kommt es zu weiteren Schadenserscheinungen mit hoher volkswirtschaftlicher Bedeutung, die nachstehend genannt sind: ...

a) Die Plattenheizkörper werden im Herstellerwerk mit kaltem Wasser einer Druckprobe unterzogen und korrodieren dann bereits vor ihrem Einbau, da sie nicht korrosionsgeschützt werden₀ Sie sind besonders korrosionsanfällig, da sie dünnwandig und punktgeschweißt sind. Es kommt zu Spaltkorrosionen und Ablagerung von Härtebildnern.

b) Das Füll- und Ergänzungswasser für die genannten Netze wurde in der Mehrzahl der bestehenden Netze nicht enthärtet und nicht entgast. Dies führt zu Oxid- und Härtebelägen und zu Korrosionen der Wärmeübertrager, Rohrleitungen und Heizkörper. Es kommt zu Y/ärmeübergangsverschlechterungen, zu Verstopfun— gen von Ventilen und Heizkörpern und zu Werkstoffdurchbrochen (Korrosionslöchern), die Wasserverluste mit den daraus resultierenden Polgen-bewirken.

c) Es besteht kein Schutz gegen Stillstandskorrosion, z_oB.

der Heißwassererzeuger, zeitweilig abgeschalteter Heizkörper und ganzer Netze, Z₀B. während längerer Reparatur- und Rekonstruktionsstillstände.

d) In über Mischvorwärmer aufgeheizten Netzen kommt es oft zu starken Sauerstoff- besonders aber zu Kohlensäurekorrosionen, da das Zusatzwasser für die Wärmeerzeuger infolge fehlender Entkarbonisierung und Entgasung korrosionsaggressiv ist und dadurch der sauerstoff- und vor allem kohlensäurehaltige Dampf direkt in das Netzwasser eingeleitet wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, durch einen Komplex von einander ergänzenden Maßnahmen, einen Korrosionsschutz der Anlagen zu erreichen, und gleichzeitig eine Verbesserung der hydrodynamischen Verhältnisse in den Wärmeversorgungssystemen zu erzielen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Ausgehend vom Ziel der Erfindung soll ein Schutz der Anlagen' bzw. Anlagenteile gegen Stillstandskorrosion bereits im Herstellerwerk und durch kontinuierliche oder diskontinuierliche

Dosierung eines wirksamen Korrosionsinhibitors in die zu schützenden Anlagen erreicht werden, daß ein Korrosionsschutz während des Betriebes der Wärmenetze und zum anderen ein Stillstandskorrosionsschutz beim zeitweiligen Abschalten von Systemteilen (Heißwassererzeuger, Rohrleitungsabschnitte oder Heizkörper) oder ganzeiT Netze (Heizkörper, Rohrleitungen, Vorwärmer, Heißwassererzeuger) möglich ist«, Erfindungsgemäß geschieht das durch den Einsatz grenzflächenaktiver Verbindungen vorzugsweise des technischen Gemisches von Fettaminen als Korrosionsinhibitor, das in der Hauptsache Octa- und Hexadecylamin enthalte

Im Gegensatz zu der den wissenschaftlichen Stand bestimmenden Meinung wurde durch Untersuchungen festgestellt, daß ein Octadecylamin-Einsatz (ODA-Einsatz) als Korrosionsinhibitor auch in Systemen erfolgreich anwendbar ist, die mit Y/asser von Trinkwasserqualität auch ohne vorangegangener Aufbereitung gespeist werden. Durch die Korrosionsverminderung bleiben die glatten Werkstoffoberflächen erhalten (bei Korrosionen werden sie narbenartig zerklüftet), das bedeutet weniger Kristallisationskeime und dadurch eine Verminderung bzw„ Verhinderung von Inkrustationen in den Plattenheizkörpern, den Wärmeübertragern und Heißwassererzeugern, wodurch die Wärmeübertragungsleistung-(Heisleistung) nicht verringert wird, sondern erhalten bleibt. Durch den ODA-!Film wird die Ausbildung eines feinkristallinen, festen CaGOo-Belages verhinderte Durch ODA in der Lösung kommt es zu einer Adsorption der ODA-Moleküle an den sich in der Lösung bei Erwärmung bildenden CaCO^-ftlikrokristalliten, wodurch diese als feiner amorpher Schlamm im Medium mitgeführt werden und somit nicht zu harten Inkrustationen führen· Bei kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Dosierung der grenzflächenaktiven Verbindungen -in das korrosionsaggressive Medium, das Heiznetzwasser, konnte eine beträchtliche Reduzierung des Gehaltes an gelösten Eisenverbindungen nachgewiesen werden, der proportional den im System ablaufenden Korrosionsprozessen ist. Die Gesamteisengehalte verringerten sich Z₀B₀ von 6 mg/kg auf 0,89 mg/kg beim Anfahren längere Zeit außer Betrieb befindlicher Hetze und der Gehalt an gelöstem Eisen von 0,32 , mg/kg bis auf 0,04 mg/kg <,

Die Dosierung kann so erfolgen, daß beim Füllen neuer, sauberer Netze-'-r'IOO — 1000 mg/kg der grenzflächenaktiven Chemikalie

vorzugsweise ODA, bezogen auf die Füllwassermenge, eingesetzt werden· '

Nach der ersten Zugabe ist die weitere Dosierung aus ökonomischen Gründen sinnvoll so einzustellen, daß im Netzwasser der Gehalt an Korrosionsinhibitor ständig 0,1 mg/kg bis 10 mg/kg vorzugsweise 0,1 - 0,5 mg/kg beträgt.

Bei stark verschmutzten, schon in Betrieb befindlichen warm- bzw. heißwasserführenden Systemen, ist vor dem Einsatz· des Korrosionsinhibitors zunächst .eine chemische Reinigung durchzuführen. Bei mäßig verschmutzten Anlagen ist mit einer geringen Dosierung von 1 - 3 mg/kg ODA zu beginnen.und nach Ausbildung des ODA-Films (Reduzierung und Stabilisierung des Eisengehaltes im Medium) die Zugabe so zu regeln, daß der ODA-Gehalt ständig 0,1 mg/kg bis 10 mg/kg vorzugsweise 0,1 — 0,5 mg/kg beträgt ο

Um die Korrosion der Plattenheizkörper bis zu ihrem Einbau, zu vermeiden, ist für das Abdrücken der Heizkörper im Herstellerwerk anstelle von kaltem Wasser eine warme Korrosionsinhibitor— lösung vorzugsweise ODA (> 60 ⁰Cj > 1 g/kg ODA) zu verwenden, damit sich auf den Innenflächen ein gegen Korrosionen schützender Inhibitorfilm ausbilden kann_o

Bei mit grenzflächenaktiven Stoffen behandelten V/arm- und Heiß— wassernetzen folgert .aus der Theorie infolge ihrer Kapillar— aktivität und ihrer Anreicherung in der Grenzfläche eine Verringerung der Grenzflächenspannung und damit eine Verminderung der Intensität der Turbulenzen in den Rohrleitungen«) Damit verringert sich auch der hydrodynamische Widerstand beim Durchpumpen der Flüssigkeiten«, Damit geht der Energieverbrauch bei gleichbleibender Pumpenleistung zurück» Dieser Effekt konnte bereits in der Praxis nachgewiesen werden«

Beispiel 1: ' f '

In einem Heißwassernetz mit einer Länge von 4260 m, einem Füll—

ο ρ

volumen von 2300 rrr und einer Systeminnenfläche von 19200 m · wurde in der ersten Heizperiode kontinuierlich, in der zweiten nicht und in der dritten diskontinuierlich zunächst 1-3 mg/kg" eines technischen ODA-Gemisches und später soviel ODA dosiert, daß im Netzwasser (pH = 9,Oj 0,2^Q Resthärte, 100 mg/kg SO-", 500 — 700/uS«cm"~ Salzgehalt) eine ODA-Konzentration von 0,1 - 0,5 mg/kg eingehalten wurde_o In acht Wochen wurden

380 kg ODA dosiert. Damit konnte eine Senkung des G-e samt ei sen— gehaltes sowohl nach längeren Stillständen als auch im Normalbetrieb von ca. 6 mg/kg auf 0,89 mg/kg und des Gehaltes an -gelöstem Eisen von 0,32 mg/kg auf 0,04 mg/kg erreicht werden« Geschnittene Rohrproben und befahrene Anlagenteile waren hydrophob, die Schäden im Netz haben sich merklich verringert und der früher beobachtete Schlammanfall trat nicht mehr auf_o

Beispiel 2:

3 In einem sekundären Heiznetz mit einem Füllvolumen von 300 m und mit Ί400 angeschlossenen Wohnungen wird ein V/asser mit einem Gehalt an 5 °dH (davon 1,4 ° Karbonathärte) und einem Salzgehalt von 280/uS°cm verwendet. Dabei kam es bereits nach nur drei Jahren Betrieb zu ersten empfindlichen Korrosionsschäden an Plattenheizkörpernο

Aus diesem Grunde wurde eine Korrosionsinhibierung mit einer Octadecylaminemulsion diskontinuierlich durchgeführte Die Dosierung wurde so einreguliert, daß im Netzwasser ständig ein ODA-Gehalt von ca, 0,6 mg/kg nachgewiesen werden konnte_o Nach zwei Heizperioden wurden Plattenheizkörper geschnitten und ein visueller Vergleich von mit ODA-behandelten im Gegensatz zu einem Heizkörper aus einem ungeschützten Netz vergleichbarer Ausdehnung, Lebensdauer und Wasserqualität durchgeführte

Die Heizkörper aus dem unbehandelten Netz wiesen eine große Anzahl narbenartiger Korrosionsstellen auf mit einer Eindringtiefe von 1-2 mm, wogegen die Proben aus dem mit ODA-behandelten Netz vollständig glatt waren und kaum Spuren einer Korrosion zeigten.

Der Gehalt an gelöstem Eisen im Netzwasser betrug bei einem unbehandelten Netz 0,24 mg/kg und verringerte sich durch die Dosierung der grenzflächenaktiven Stoffe auf 0,08 mg/kg.

Beispiel 3: ' ' -

In einem Wa.rmwasserkreis.lauf, dies gilt sowohl für Nieder- .·,· druckanlagen bis-max» 0,05HPa industrieller sowie auch häuslicher Heizungsanlagen (z„B* Etagenheizungen), kommt es erfahrungsgemäß zu besonders starken Ilärteablagerungen und Korrosionen, z.Bc in den unteren Gliedern der Gliederkessel· mit Überhitzungen

•r.6 -

und Zerstörungen der Gliederkesselteile. Diese Anlagen werden grundsätzlich aus dem städtischen Trinkwassernetz gespeist. Vor Einsatz des Korrosionsinhibitors sind derartige meist verschmutzte Anlagen zunächst einer chemischen Reinigung zu unterziehen. Bei neuen Anlagen kann der Inhibitor sofort bei Inbetriebnahme eingesetzt werden. Dabei kommt es besonders bei härterem T/asser zu einer gewissen Innenaufbereitung, wahrscheinlich durch Adsorption des ODA an CaCCUr-Kristalliten und deren Ausfällung als Schlamm₀ Daraus resultiert, daß unter den Bedingungen härtehaltigen Netzwassers eine größere Menge ODA eingesetzt werden muß, um den korrosionsschützenden Film aufzubauen als bei härtefreiem Y/asser.

Claims (1)

1. ! ErfindungsarLspruch

   i
   Verfahren zum Innenkorrosionsschutz und zur hydrodynamischen Beeinflussung von warm- und heißwasserführenden mit Weichwasser und mit Wasser von Trinkwasserqualität gespeisten Systemen, dadurch gekennzeichnet, daß grenzflächenaktive Verbindungen wie Pettamine, vorzugsweise Octadecylamin dem Systemwasser in einer Menge zugesetzt werden, daß deren Gehalt im Systemwasser ständig 0,1 mg/kg "bis 10 mg/kg, vorzugsweise 0_?1 — 0,5 mg/kg beträgt,.