DE3441112C1

DE3441112C1 - Verfahren zur Verhinderung von Korrosionsschäden in Wasserleitungsanlagen

Info

Publication number: DE3441112C1
Application number: DE3441112A
Authority: DE
Inventors: Peter 6932 Heddesbach Ensenauer; Ludwig-Claus Dipl.-Chem. Dr. 4600 Dortmund Kruse
Original assignee: Joh A Benckiser Wassertechnik GmbH
Current assignee: BWT Wassertechnik GmbH
Priority date: 1984-11-10
Filing date: 1984-11-10
Publication date: 1986-03-13

Description

Im Falle von Kupferrohrinstallationen wurde experimentell festgestellt, daß die Lochkorrosion durch das Vorhandensein von Sulfationen begünstigt und durch Chloridionen gehemmt wird. Dieser Effekt tritt verstärkt bei einem Sulfatgehalt oberhalb 1 mol/m3 Wasser ein. Zu Verhinderung dieser Korrosionsschäden wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß das Wasser vor Eintritt in die Wasserleitungsanlage durch einen Anionenaustauscher geleitet wird, in welchem im Wasser enthaltene Sulfationen auf einen Gehalt unter 1 mol/m3, vorzugsweise unter 0,5 mol/m3 gegen Chloridionen ausgetauscht werden.
Da die Nitrate und Sulfate in den kritischen Konzentrationen vornehmlich in harten Grundwässern auftreten, für die zugleich eine Wasserenthärtung zur Vermeidung von Schäden durch Steinbildung in der Wasserleitungsanlage sinnvoll ist, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß das Wasser vor Eintritt in die Wasserleitungsanlage durch einen Mischbettaustauscher geleitet wird, der aus einem Nitrat- und/oder Sulfat-selektiven, Chlorid-beladenen Anionenaustauschermaterial und einem Calcium- und/ oder Magnesium-selektiven, Natrium-beladenen Kationenaustauschermaterial besteht. Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei ein Volumenanteil von 10 bis 50% Anionenaustauschermaterial und von 90 bis 50% Kationenaustauschermaterial im Mischbettaustauscher erwiesen. Um einen bestimmten Mindesthärtegrad einzustellen, kann das aus dem Mischbettaustauscher austretende Wasser vor Eintritt in die Wasserleitungsanlage mit von dem Mischbettaustauscher abgezweigtem Wasser verschnitten werden, vgl. DE-PS 30 29 194. Bei diesem Verschnitt ist darauf zu achten, daß die erfindungsgemäßen Grenzwerte des Nitrat- bzw. Sulfatanteils im Wasser nicht überschritten werden.
Eine weitere Verbesserung im Korrosionsverhalten kann dadurch erzielt werden, daß das aus dem Mischbettaustauscher austretende, gegebenenfalls verschnittene Wasser vor Eintritt in die Wasserleitungsanlage mit Phosphationen versetzt wird. Bei dem enthärteten Wasser ist ferner eine Alkalisierung des Wassers auf pH-Werte zwischen 7,5 und 8 möglich, ohne daß es zu Kalkausscheidungen kommt. Als alkalisierende Stoffe kommen beispielsweise Natriumcarbonat, Natriumsilicat, Trinatriumphosphat oder Natronlauge in Betracht.
Diese pH-Wert-Anhebung stellt eine zusätzliche wirksame korrosionshemmende Maßnahme dar.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Ausführungsbeispiel 1 In einer Wasserleitungsanlage mit normgerecht feuerverzinkten Rohren eines Neubaus trat nach kurzer Zeit Zinkgeriesel auf. Eine Analyse des vom örtlichen Wasserwerk gelieferten Wassers ergab folgende Werke: pH-Wert 7,15 Summe Erdalkalien 4,1 mol/m3 (23° d) Chlorid 0,9 mol/m3 Sulfat 0,3 mol/m3 Nitrat 1,0 mol/m3 Unmittelbar hinter dem Hauptventil am Eintritt der Hauswasserleitungsanlage wurde an einer für die Öffentlichkeit unzugänglichen Stelle ein Ionenaustauscher installiert, dessen Harzbehälter mit 201 Anionenaustauscherharz (Amberlites Typ IRA-904 der Firma Rohm and Haas) gefüllt wurde. Die Regeneration dieses Chlorid-beladenen Anionenaustauschers erfolgte mittels Kochsalz. Die analytischen Daten des hinter dem lonenaustauscher entnommenen Wassers waren wie folgt: pH-Wert 7,0 Summe Erkalkalien 4,1 mol/m3 Chlorid 2,32 mol/m3 Sulfat 0,04 mol/m3 Nitrat 0,1 mol/m3 Bereits einen Monat nach der Installation des Ionenaustauschers war kein Zinkgeriesel mehr vorhanden.
Ausführungsbeispiel 2 In einer Wasserleitungsanlage mit feuerverzinkten Rohren eines Neubaus, die mit dem gleichen Wasser wie beim Ausführungsbeispiel 1 beaufschlagt wurde, trat trotz Normverzinkung starkes Zinkgeriesel auf.
Unmittelbar hinter dem Hauptventil am Eintritt der Wasserleitungsanlage wurde an einer für die Öffentlichkeit unzugänglichen Stelle eine handelsübliche Wasserenthärtungsanlage installiert, deren lonenaustauscherbehälter mit 10 1 Kationenaustauscherharz (Amberliteo IR 120 L der Firma Rohm and Haas) und 5 1 Anionenaustauscherharz (Amberlite@ IRA 410) gefüllt wurde.
Die Regeneration des Mischbettaustauschers erfolgte mittels Kochsalz. Die Enthärtungsanlage enthielt ferner eine Verschneidevorrichtung, in der das aus dem Ionenaustauscher austretende Wasser zur Anhebung der Wasserhärte auf einen vorgegebenen Wert mit vor dem lonenaustauscher abgezweigtem Wasser verschnitten wurde. Die analytischen Werte des hinter dieser Anlage entnommenen Wassers waren wie folgt: pH-Wert 7,0 Summe Erkalkalien 1,5 mol/m3 (8,4° d) Chlorid 2,1 mol/m3 Sulfat 0,04 mol/m3 Nitrat 0,3 mol/m3 Etwa einen Monat nach Inbetriebnahme der Mischbettaustauscher-Anlage war kein Zinkgeriesel mehr festzustellen.
Ausführungsbeispiel 3 In einer Wasserleitungsanlage mit Kupferrohrinstallation eines fünf Jahre alten Mehrfamilienhauses traten mehrfach Rohrbrüche aufgrund von Lochkorrosion auf.
Das aus dem örtlichen Wassernetz gelieferte Wasser hatte folgende Analysenwerte: pH-Wert 7,4 Summe Erdalkalien 4,35 mol/m3(24tl" d) Chlorid 2,0 mol/m3 Sulfat 2,27 mol/m3 Unmittelbar hinter dem Hauptventil am Eintritt der Wasserleitungsanlage wurde an einer für die Öffentlichkeit unzugänglichen Stelle eine handelsübliche Enthärtungsanlage mit Ionenaustauscher installiert, deren Harzbehälter mit 15 1 Kationenaustauscherharz (AmberliteTyp IR 120 L) und 151 Anionenaustauscherharz (Amberlite0' Type IRA 410) nach inniger Durchmischung befüllt wurde. Die Regeneration des Mischbettaustauschers erfolgte mittels Kochsalz. Die Enthärtungsanlage enthielt ferner eine Verschneidevorrichtung, in welcher das aus dem Mischbettaustauscher austretende Wasser mit vor dem Mischbettaustauscher abgezweigtem Wasser zur Einstellung eines vorgegebenen Härtegrads verschnitten wurde. Weiter wurde zur Anhebung des pH-Werts hinter der Enthärtungsanlage ein alkalisierendes Mittel (Natriumbicarbonat) zugesetzt. Die Analysenwerte des so behandelten Wassers waren wie folgt: pH-Wert 7,8 Summe Erkalkalien 1,5 mol/m3 (8,4° d) Chlorid 6,5 mol/m3 Sulfat 0,78 mol/m3 Nach der Installation der lonenaustauscheranlage ist in einem Zeitraum von 11/2 Jahren kein weiterer Rohrdurchbruch mehr erfolgt. Dieses Ergebnis wird vor allem auf die Reduzierung des Sulfatgehalts zurückgeführt. Die Alkalisierung auf höhere pH-Werte, die erst aufgrund der kombinierten Enthärtung möglich war, trug zusätzlich dazu bei, die Korrosionsanfälligkeit zu reduzieren.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Verhinderung von Korrosionsschäden in Wasserleitungsanlagen mit feuerverzinkten Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser vor Eintritt in die Wasserleitungsanlage durch einen Anionenaustauscher geleitet wird, in welchem im Wasser enthaltene Nitrationen auf einen Gehalt unter 0,5 mol/m3 gegen Chloridionen ausgetauscht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nitrationengehalt auf einen Wert unter 0,2 mol/m3 abgesenkt wird.
3. Verfahren zur Verhinderung von Korrosionsschäden in Wasserleitungsanlagen mit kupferhaltigen Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser vor Eintritt in die Wasserleitungsanlage durch einen Anionenaustauscher geleitet wird, in welchem im Wasser enthaltene Sulfationen auf einen Gehalt unter 1 molim3 gegen Chloridionen ausgetauscht werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sulfationengehalt auf einen Wert unter 0,5 mol/m3 abgesenkt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser durch einen Mischbettaustauscher geleitet wird, der aus einem Nitrat- und/oder Sulfat-selektiven Anionenaustauschermaterial und einem Calcium- und/oder Magnesium-selektiven Kationenaustauschermaterial besteht, wobei sowohl das Anionen- als auch das Kationenaustauschermaterial mit NaCI regenerierbar ist
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser durch einen Mischbettaustauscher geleitet wird, der einen Volumenanteil von 10-50% Anionenaustauschermaterial und von 90 - 50% Kationenaustauschermaterial enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Mischaustauscher austretende Wasser vor Eintritt in die Wasserleitungsanlage mit vor dem Mischbettaustauscher abgezweigtem Wasser zur Einstellung eines Mindesthärtegrades verschnitten wird, wobei die Obergrenzen für Nitrat und Sulfat aus den Ansprüchen 1 und 3 nicht überschritten werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet. daß das aus dem Mischbettaustauscher austretende, gegebenenfalls verschnittene Wasser vor Eintritt in die Wasserleitungsanlage mit Phosphaten versetzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Mischbettaustauscher austretende, gegebenenfalls verschnittene Wasser vor Eintritt in die Wasserleitungsanlage auf einen pH-Wert zwischen 7,5 und 8 alkalisiert wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung von Korrosionsschäden in Wasserleitungsanlagen der im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3 angegebenen Gattung.

In Wasserleitungsanlagen kann es aus verschiedenen Ursachen zu unerwünschten Korrosionserscheinungen kommen. Im Falle von feuerverzinkten Stahlrohren findet bei Kontakt mit Wasser zwangsläufig eine Korrosion statt, in deren Verlauf Zinkionen aus der Verzinkungsschicht an das Wasser abgegeben werden und sich allmählich eine Schutzschicht aus Zink- und Eisenkorrosionsprodukten aufbaut. Erwünscht ist hierbei ein gleichmäßiger Flächenabtrag. Je nach Wasserbeschaffenheit und Aufbau der Verzinkungsschicht im Rohrmaterial kann es jedoch zu einer selektiven Korrosion kommen, die vorzugsweise an den Korngrenzen fortschreitet und zum Ablösen von Zinkhydroxid, Zinkoxid, basischem Zinkcarbonat und metallischem Zink führt, das als Zinkgeriesel mit sandartiger Konsistenz in Erscheinung tritt. Bisher wurde vor allem versucht, das Zinkgeriesel von vornherein durch die Verwendung normgerecht verzinkter Rohre mit hoher Oberflächengüte zu vermeiden, allerdings nicht immer mit dem erwünschten Erfolg. Zur Heilung vQn bereits durch Zinkgeriesel befallenen Rohrleitungsanlagen wurde bereits vorgeschlagen, dem Wasser Ortho- oder Polyphosphate zuzufügen. Auch hierbei wurden nur Teilerfolge erzielt.

Bei Kupferinstallationen ist in bestimmten Wasserversorgungsgebieten eine Häufung von Wanddurchbrüchen als Folge von Lochkorrosion festzustellen, die gleichfalls auf eine bestimmte Abhängigkeit von der Wasserbeschaffenheit schließen läßt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit welchem die auf die Wasserbeschaffenheit zurückzuführenden unerwünschten Korrosionserscheinungen in Wasserleitungsanlagen sowohl mit feuerverzinkten als auch mit kupferhaltigen Installationsrohren vermieden werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Patentansprüchen 1 und 3 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Lösung macht von der Erkenntnis Gebrauch, daß im Falle der feuerverzinkten Stahlrohre bei Wässern mit einem überdurchschnittlich hohen Nitratgehalt von 0,3 bis 1,5 mol/m3 das Korrosionsgeschehen derart verändert wird, daß der Abtrag nicht mehr gleichförmig sondern nur noch bevorzugt an den Korngrenzen erfolgt, mit dem Ergebnis, daß es zu dem vorstehend beschriebenen unerwünschten Zinkgeriesel kommt. Bei Anwesenheit hoher Chloridgehalte wird dieser Effekt nicht beobachtet.

Ausgehend von diesen Feststellungen wird zur Verhinderung von Korrosionsschäden durch selektive Korrosion in Wasserleitungsanlagen mit feuerverzinkten Rohren nach der Erfindung vorgeschlagen, daß das Wasser vor Eintritt in die Wasserleitungsanlage durch einen Anionenaustauscher geleitet wird, in welchem im Wasser enthaltene Nitrationen auf einen Gehalt unter 0,5 mol/m3, vorzugsweise unter 0,2 mol/m3 gegen Chloridionen ausgetauscht werden.