Korrosionsschutz für Stahl in Kühlkreisläufen
Ursachen, Mechanismen und gezielter Einsatz chemischer Korrosionsschutzmittel
Stahl ist in industriellen Kühlkreisläufen ein weit verbreitetes Material, das zur Konstruktion von Rohrleitungen verwendet wird. Seine mechanischen Eigenschaften sind hervorragend, doch ungeschützt ist er anfällig für vielfältige Formen der Korrosion. Anlagenausfälle, teure Reparaturen, das Verstopfen von Kühlwassersystemen, aber auch eine verringerte Energieeffizienz können die Folgen sein. Dieser Artikel beleuchtet gezielt die Korrosionsprozesse, unterschiedliche Normen und beschreibt, wie chemische Inhibitoren als Korrosionsschutz für Stahl wirkungsvoll als Lösungen des Problems eingesetzt werden können.
Unsere Themen und Lösungen in diesem Artikel:
Stahl ist im Gegensatz zu Edelstahl nicht durch eine stabile Passivschicht geschützt. Das macht ihn besonders anfällig für Korrosion, vor allem bei hoher Belastung durch ungünstige Wasserparamter und äußere Einflüsse. Ohne geeignete Beschichtung oder gezielte Lösungen kann das Material schnell Schaden nehmen. Hier sind einige Gründe, die zu Rost führen:
- Ungeeignete pH-Werte
- Erhöhte Chlorid- oder Sulfatkonzentrationen (Lesen Sie hierzu auch unseren Artikel Korrosion durch Chlor und Chlorid)
- Allgemeiner Sauerstoffeintrag bzw. sauerstoffgesättigtes Wasser
- Erhöhte Wassertemperaturen
- Kondensation an Oberflächen
- Galvanische bzw. Kontaktkorrosion durch edlere Metalle
- Aggressive Bikarbonate bzw. fehlende Wasserhärte
- Ungleichmäßige Strömung
Korrosion in einem Rohr aus Stahl
Korrosion ist im Wesentlichen ein elektrochemischer Vorgang. Die Reaktion beginnt mit der Oxidation von Eisen zu Eisenionen (Fe → Fe²⁺ + 2e⁻). Diese Elektronen fließen zu einer Kathode, an der z. B. Sauerstoff reduziert wird.
Stahl besteht überwiegend aus Eisen und enthält geringe Mengen Kohlenstoff sowie weitere Legierungselemente. Sobald das Metall mit einem Elektrolyten (z. B. Kühlwasser) und Sauerstoff in Kontakt kommt, beginnt ein elektrochemischer Prozess:
- Anode: Eisen löst sich als Eisenion (Fe²⁺)
- Kathode: Sauerstoff wird zu Hydroxidionen reduziert
- Das führt zur Bildung von Eisenhydroxid (Fe(OH)₂), das sich später zu Rost (Fe₂O₃·nH₂O) wandelt
Die Oberfläche wird dadurch zerstört, insbesondere wenn keine Schutzschicht vorhanden ist.
Unlegierter oder niedrig legierter Stahl ist besonders anfällig für Korrosion, wenn er nicht durch Beschichtungen oder Verzinkung geschützt wird. Bei verzinktem Stahl empfehlen wir daher unter anderem folgende Wasser-Parameter, um der Stahlkorrosion vorzubeugen:
- KS4,3 (Säurekapazität bis pH-Wert 4,3): >2 mmol/l
- Calciumgehalt: >20 mg/l
- pH-Wert: <8,8
Bei Schwarzstahl und anderen un- oder niedriglegierten Stählen ist es etwas komplexer.
Deutlich mehr Komponenten bzw. Gegebenheiten sind zu berücksichtigen. Fragen Sie uns hierzu einfach, wir helfen Ihnen gerne weiter.
Unlegierter Stahl ist außerdem besonders anfällig für Lochfraßkorrosion, ein besonders tückische Korrosionsart, die meist im Verborgenen stattfindet und daher erst spät auf dem betroffenen Metall entdeckt wird. Wie Sie Lochfraß vorbeugen können, erfahren Sie in diesem Artikel:
Welche Normen gelten bei Korrosionsschutz von Stahl?
Im Kühlwasserkreislauf gelten für Stahl spezifische Anforderungen und Normen an den Korrosionsschutz, die sich deutlich von den Standards im klassischen Stahlbau unterscheiden. Der Schutz beruht dabei vor allem auf einem abgestimmten Zusammenspiel aus Wasserchemie, Werkstoffwahl und gegebenenfalls Beschichtung.
In der Praxis kommen dabei vor allem folgende Normen und Richtlinien zum Tragen:
DIN EN 12502-1 und -4: Bewertung der Korrosionswahrscheinlichkeit sowie Auswahl geeigneter Werkstoffe und Additive.
DIN EN ISO 12944: Für beschichtete Stahlbauteile, soweit diese Norm im wasserführenden Bereich sinnvoll anwendbar ist.
VDI 2035 und weitere Nromen zur Wasseraufbereitung und -behandlung.
Im Mittelpunkt steht jedoch immer die gezielte Steuerung der Wasserqualität: Durch den kontrollierten Einsatz von Inhibitoren, die Überwachung der Betriebsparameter und ergänzende bauliche Maßnahmen wird Korrosion wirksam begrenzt. Die Wahl der Werkstoffe und eventuelle Beschichtungen runden das Schutzkonzept ab.
Ein chemischer Korrosionsinhibitor wirkt, indem er entweder den anodischen oder kathodischen Teil der Reaktion hemmt oder eine Schutzschicht auf der Stahloberfläche bildet. Die Wirksamkeit hängt dabei stark vom pH-Wert, der Temperatur und Fließgeschwindigkeit des Kühlwassers ab.
Flüssige Korrosionsschutzmittel sind meist die wirtschaftlichste und einfachste Lösungen, die Korrosionsrate signifikant zu senken.
Wirkmechanismen
| Korrosionsinhibitor | Wirkung | Beispiel |
|---|---|---|
| Anodische Inhibitoren | Bildung einer Passivschicht auf der Oberfläche | Molybdate (MoO₄²⁻) Phosphate (PO₄³⁻) Silikate (SiO₃²⁻) |
| Kathodische Inhibitoren | Bremsen den Elektronenfluss | Zinksalze (Zn²⁺) Polyphosphate |
Zu beachten ist, dass Inhibitoren teilweise anodisch als auch kathodisch wirken können.
Da einige Inhibitoren bei der Korrosionskontrolle effektiver sind als andere, sollte das Korrosionsschutzprogramm auf das spezifische Material zugeschnitten sein. Darüber hinaus spielt der pH-Wert eine zentrale Bedeutung für die Korrosionsrate. Zu niedrige bzw. zu hohe pH-Werte fördern Rost. Wer den pH-Wert des Kühlwassers nicht kennt, verschenkt viele Jahre Lebensdauer von wasserführenden Bauteilen. Aber auch dem Wasser, das zum Befüllen des Kühlkreislaufes genommen wird, kommt eine tragende Rolle beim Schutz vor Rost zu. Mehr dazu finden Sie in unserem Artikel Bestes Wasser zur Befüllung von Kühlkreisläufen.
Nicht jeder Korrosionsinhibitor schützt alle Produkte gleich gut. Stahl benötigt Korrosionsschutzmittel mit starker Passivierungskraft und Filmbildungseigenschaften.
Hier finden Sie unsere beliebtesten und wirksamsten Korrosionsinhibitoren in Kühl- und Prozesswasserkreisläufen. Sollten Sie spezifische Anforderungen haben, können Sie auch gerne direkt Kontakt mit uns aufnehmen und eine professionelle Beratung anfordern.
| Korrosionsschutzmittel | Hauptanwendung | Hauptwirkstoffe (nicht vollständig) | Erklärungen zum Korrosionsschutz |
|---|---|---|---|
| ANTICORROSIVO 2052 H | Kühlwasser / Prozesswasser (Geschlossene / halboffene Kreisläufe) | Molybdat Triazole Polymere Alkali | Inhibitor speziell für: Kreisläufe ohne Aluminium Schwach-toxischer, starker Inhibitor. Schützt das meiste Metall unter extremen pH-, Temperatur- und Wasserqualitätsbedingungen vor Rost. Der pH-Wert des Wassers sollte zwischen 7,5 und 9,5 liegen. Die Chemie kann mit vollentsalzten, teil- oder vollenthärteten oder unbehandelten Zusatzwasser verwendet werden. |
| ANTICORROSIVO 2052 C | Kühlwasser / Prozesswasser (Geschlossene /halboffene Kreisläufe) | Molybdat Triazole Alkali | Inhibitor für: Kreisläufe ohne Aluminium Schwach-toxischer, starker Inhibitor, der die meisten Metalle, darunter auch Eisen und Zink, unter extremen pH-, Temperatur- und Wasserqualitätsbedingungen vor Rost schützt; für beste Ergebnisse sollte der pH-Wert des Wassers zwischen 7,5 und 9,5 liegen. In diesem Produkt wurde auf Polymere verzichtet. Das Produkt kann mit vollentsalzten teil- oder vollenthärteten Zusatzwasser verwendet werden. |
| ANTICORROSIVO 2052 NH | Kühlwasser / Prozesswasser (Geschlossene/halboffene Kreisläufe) | Molybdat Triazole Polymere | Inhibitor speziell für: Kreisläufe mit Aluminium Schwach-toxischer, starker Inhibitor. Korrosionsschutz für die metallische Oberfläche unter extremen pH-, Temperatur- und Wasserqualitätsbedingungen. Der pH-Wert des Wassersystems sollte zwischen 7,5 und 9,5 liegen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Das Produkt enthält keine Natronlauge, da diese eine korrosive Wirkung auf Aluminium haben kann. Wenn eine pH-Anhebung im Kreislauf erforderlich ist, wird 2041 (auf Phosphatbasis) empfohlen. Das Produkt kann mit vollentsalzten, teil- oder vollenthärteten oder unbehandelten Zusatzwasser verwendet werden. |
| ANTICORROSIVO 2052 NC | Kühlwasser / Prozesswasser (Geschlossene / halboffene Kreisläufe) | Molybdat Triazole Polymere | Inhibitor speziell für: Kreisläufe mit Aluminium Schwach-toxischer, starker Korrosionsinhibitor, der die meisten metallischen Oberflächen, darunter auch Eisen und Zink, unter extremen pH-, Temperatur- und Wasserqualitätsbedingungen vor Rost schützt. Für beste Ergebnisse sollte der pH-Wert des Wassersystems zwischen 7,5 und 9,5 liegen. Das Produkt enthält keine Natronlauge, da diese eine korrosive Wirkung auf Aluminium haben kann. Wenn eine pH-Anhebung im Kreislauf erforderlich ist, wird 2041 (auf Phosphatbasis) empfohlen. Das Produkt kann mit vollentsalzten, teil- oder vollenthärteten oder unbehandelten Zusatzwasser zum Einsatz kommen. |
| MASTERPRO 022 aT Plus | Kühlwasser / Prozesswasser (Geschlossene / halboffene Kreisläufe) | Mischung aus Phosphonaten, Polycarboxylaten Polymere Dispergiermittel | Inhibitor speziell für Eisen und Stahl, bei wechselnden Bedingungen der Wasserqualität Er ist auch bei sehr hohen Wassertemperaturen sehr stabil und bietet einen effizienten Korrosionsschutz unabhängig davon, ob Härte im Wasser vorliegt oder nicht. Sehr erfolgreich wird er z. B. zum Korrosionsschutz von Autoklaven eingesetzt, bei denen wechselnde Bedingungen vorliegen und andere Inhibitoren nicht wirtschaftlich eingesetzt werden können. Das Produkt kann mit vollentsalzten, teil- oder vollenthärteten oder unbehandelten Zusatzwasser verwendet werden. |
| ANTICORROSIVO 030 | Kühlwasser / Prozesswasser (Geschlossene / halboffene Kreisläufe) | Nitrite Silikate Organische Kupferinhibitoren Dispergiermittel | Inhibitor speziell für komplizierte Wassersysteme 030 ist eine hochspezifische Mischung von Korrosionsinhibitoren, die eine Dosierung von bis zu 1000 ppm im Verhältnis zum Systemvolumen ermöglicht, was zu nur 125 ppm Nitrit führt. Schützt Metall unter extremen pH-, Temperatur- und Wasserqualitätsbedingungen vor Rost. Um beste Ergebnisse zu erzielen, sollte der pH-Wert des Wassersystems zwischen 7,5 und 9,5 liegen. Das Produkt kann mit vollentsalzten, teil- oder vollenthärteten oder unbehandelten Zusatzwasser verwendet werden. |
| ANTICORROSIVO 2041 | Kühlwasser / Prozesswasser (Geschlossene / halboffene Kreisläufe) | Kombination verschiedener Phosphate | Speziell für Speisewasser ohne Härte oder demineralisiertes Wasser / pH-Anhebung für Kreisläufe mit Aluminium Dieses Produkt ist besonders geeignet, wenn Produkte auf Molybdänbasis nicht gewünscht/zugelassen sind. Diese Chemie wird vorzugsweise in Kühlkreisläufen mit kritischen Aluminiumbestandteilen zur Anhebung des pH-Wertes eingesetzt. Natronlauge sollte hier nicht zur Anhebung des pH-Wertes verwendet werden, da sie korrosiv auf Aluminium wirkt. 2041 kann in Kombination mit 2052 NH hervorragend zum Korrosionsschutz zum Einsatz kommen. |
| ANTICORROSIVO 128 | Trinkwasser (NSF) | Silikate Phosphate | Speziell für: TRINKWASSER Korrosionsinhibitor, der einen anodischen und kathodischen Schutz bietet. Die Chemie wirkt auch als Dispergiermittel auf Eisenoxid- und Kalkablagerungen. Es kann in den pH-Bereichen 6,0 bis 8,5 und bei Temperaturen bis 80° C angewendet werden. Es ist nicht toxisch und für Trinkwasser geeignet. |
| SEQUESTRANTE 2067 IN | Kühlwasser / Prozesswasser (Geschlossene / halboffene und offene Kreisläufe) | Phosphonate Polymere Buntmetallinhibitor Alkali | Speziell für Kreisläufe mit hoher Wasserhärte. Hervorragende dispergierende Eigenschaften zur Vermeidung von Ablagerungen mit Korrosionsinhibitoren kombiniert. Thermisch sehr stabil. |
Diese Produkte sind nur eine kleine Auswahl aus unserem Portfolio. Mehrere Korrosionsinhibitoren, die auch andere Metalle vor Rost schützen, finden Sie hier:
Stahl ist im Kühlwasser ein hoch korrosionsgefährdeter Werkstoff. Die elektrochemische Anfälligkeit erfordert gezielte Lösungen zu seinem Schutz. Unsere chemischen Inhibitoren bieten eine wirtschaftlich und ökologisch sinnvolle Lösung, um die Bildung von Rost auf dem Material dauerhaft zu reduzieren. Voraussetzung ist jedoch die richtige Inhibitorauswahl, eine systemangepasste Dosierung und ein konsequentes Monitoring. Hierbei helfen wir Ihnen gerne mit unserer umfassenden Beratung und unserem Know-how.
