Produktionsmaschinen reinigen, entrosten, entkalken & passivieren

Maschinen und Produktionsanlagen in der Industrie werden immer komplexer. Produktionsmaschinen besitzen im Regelfall einen oder mehrere Kühlkreisläufe, die in den meisten Fällen mit Wasser betrieben werden. Werden Maschinen nicht mehr richtig gekühlt oder beheizt, z. B. aufgrund von Verstopfungen, Überhitzung oder Materialschäden, ist der finanzielle Schaden meist groß.

Der Aufbau eines Kühlwasserkreislaufs zur Rückkühlung einer produzierten Maschine ist unterschiedlich. Es kommen geschlossene Kühlkreisläufe, halboffene Kühlkreisläufe mit einem Pufferbehälter oder in selteneren Fällen offene Rückkühlkreisläufe zum Einsatz. Weiter wird Wasser unterschiedlicher Qualität genutzt. Für kleine Kühlkreisläufe in Maschinen wird häufig vollentsalztes Wasser, meist erzeugt über Mischbettkartuschen, genutzt. Hier ist häufig die Korrosion von Metallen ein sehr großes Problem. Bei größeren Kühlsystemen wird meist Stadtwasser genutzt. Hier sind tendenziell meist Kalk bzw. andere Ablagerungen aus dem Wasser die Herausforderung.

Wasser ist einerseits vom Grundsatz ein korrosives Medium, dass Metalle korrodieren kann. Weiter enthält es oft Wasserinhaltsstoffe, der bekannteste ist sicherlich Kalk, welche sich in einem Wassersystem einer Maschine ablagern können.

Zum Thema Befüllwasser, also welches Wasser für Kühlkreisläufe von Anlagen und Maschinen ideal ist, legen wir Ihnen folgenden Fachartikel ans Herz: Fachartikel Bestes Wasser für Befüllung von Maschinen und Anlagen

Warum aber sind Maschinen mit Wasser- oder Heizkreisläufen häufig besonders von Ablagerunge und Verstopfungen betroffen? Dies hat mehrere Gründe:

• Geringe Querschnitte & Fließgeschwindigkeit
  Maschinenkühlkreisläufe sind oft kleinteilig aufgebaut. Viele einzelne Kühlkreisläufe, häufig nur in Form sehr dünner Kühlkanäle, müssen verschiedene Bereiche einer Maschine kühlen, damit diese reibungslos produzieren kann. Geringe Querschnitte oder eine sehr ungleichmäßige Fließgeschwindigkeit in den einzelnen Maschinenteilen, fördert Ablagerungen in Form von Kalk, mikrobiologischem Bewuchs oder Korrosion.
• Metallurgie
  Edelstahl, Stahl (meist Schwarzstahl), Buntmetalle (Kupfer, Rotguss, Messing etc.) oder sogar Aluminium sind häufig Bestandteil eines Kühlwassersystems von komplexeren Produktionsmaschinen. Häufig handelt es sich um eine Mischinstallation. Dies macht z. B. den Schutz vor Korrosion herausfordernder und stellt höhere Anforderungen an die Wasserqualität.
• Höhere Temperaturen bzw. thermische Last
  Das Kühlmedium Wasser wird oft durch die Rückkühlung der Maschinenteile stark erhitzt. Eine Erhitzung von Wasser begünstigt die Bildung von Ablagerungen (u.a. Kalk) und kann auch die Korrosionsgeschwindigkeit signifikant erhöhen. Sind Teilbereiche des Kühlwassersystems bereits verstopft oder ist zumindest der Durchfluss bereits reduziert, begünstigt dies widerrum die genannten Probleme signifikant. Energieeffizienz ist hier aufgrund eines reduzierten Wärmeübertrags schon nicht mehr gegeben.
• Ungeeignete Wasserqualität
  Im Prinzip die Mutter allen Übels. Ein reibungsloser Maschinenbetrieb steht und fällt häufig mit einer geeigneten Wasserqualität. Hier gibt es teilweise eklatante Fehlannahmen, selbst von Maschinenherstellern, die zu schnellen & teuren Produktions- und Maschinenausfällen führen können.

Wir reinigen seit 30 Jahren Produktionsmaschinen. Kalk & Rost, also Korrosionsschäden oder Korrosionsrückstände, sind ohne Zweifel die häufigsten Gründe für Stillstände von Produktionsmaschinen. Diese Probleme treten sowohl bei Heizkreisläufen als auch bei Kühlwasserkreisläufen von industriellen Anlagen auf.

Grundsätzliches zur Entstehung & Vermeidung von Kalk, Rost und anderen Ablagerungen:

1. Kalk
   Kalk, also Calciumcarbonat, ist im Befüllwasser des Wasserkreises der Maschine enthalten oder auch nicht. Kalk lagert sich meist am heißesten Punkt des Heiz- oder Kühlkreises einer Maschine ab. Sie kennen dies zuhause von Kalkablagerungen im Wasserkocher, in der Kaffeemaschine oder im Duschkopf. Sind Wärmetauscher in einer Maschine verbaut, sind diese am häufigsten betroffen. Durch Kalkablagerungen wird der Durchfluss und die Wärmeübertragung reduziert. Der Energiebedarf steigt.Vom Grundsatz sind Kalkablagerungen zu vermeiden sehr einfach. Es gibt nur 2 wesentliche Möglichkeiten:
   1. Kalk im Vorfeld aus dem Wasser entfernen, z. B. durch eine Enthärtungsanlage oder ein Mischbett
   2. Kalk chemisch stabilisieren, z. B. durch Zugabe von HärtestabilisatorenKlingt Trivial, ist aber doch aufgrund Wechselwirkungen sehr komplex. Fehlender Kalk im Wasser erhöht z. B. die Korrosionsrate! Lassen Sie sich bitte von einer Fachfirma beraten.Informationen rund um Härtestabilisatoren & Dispergatoren finden Sie übrigens unter folgendem Link: Härtestabilisatoren / Dispergatoren für Wassersysteme
2. Korrosion & Korrosionsrückstände
   Rund um Korrosion kann man ganze Bücher füllen. Die meisten Korrosionsschäden an Maschinen treten durch die Nutzung von vollentsalztem Wasser auf. Es ist nach wie vor noch ein häufiger Irrglaube, dass sehr reines Wasser, Problemen vorbeugt. Häufig ist dies sogar die Ursache von signifikanten Problemen.Die Metallurgie, also die verbauten Materialien, sind häufig ein weiteres Problem. Eine Mischinstallation ist häufiger von Korrosion betroffen. Insbesondere die Korrosion von unedlen Metallen, z. B. Aluminium oder Stahl, ist bei Multi-Metall-Kühlanlagen ein weit verbreitetes Problem.  Rostpartikel, häufig Eisenoxid, lagern sich vermehrt in Engstellen ab. Dies kann bis zur totalen Verstopfung führen.Vom Grundsatz kommen für die Korrosionsproblematik 2 wesentliche Lösungen in Betracht:
   1. Für das System geeigenetes Kühlwasser verwenden
   2. Geeignete Korrosionsinhibitoren und Korrosionsschutzmittel einsetzenInformationen rund um Korrosionsinhibitoren und Korrosionsschutzmittel finden Sie übrigens unter folgendem Link: Korrosionsinhibitoren für Wassersysteme
3. Schlammablagerungen / Partikel / Biologie / Eintrag aus Produktion
   Die Entstehung von derartigen Ablagerungen ist gängig in Maschinen. Die Gründe sind jedoch vielfältig und müssen für jeden Einzelfall geprüft werden. Fragen Sie uns hier doch einfach.

Bei Produktionsmaschinen, die von Korrosion, Kalk oder Verstopfungen im Wasserkreis betroffen sind, ist häufig nur eine chemische Reinigung möglich. Schlichtweg werden die betroffenen Anlagenteile für eine manuelle Reinigung im Regelfall nicht erreicht. Eine chemische Reinigung ist unumgänglich, soll der reibungslose Betrieb der Maschine bzw. der Maschinenkühlung wieder hergestellt werden.

In fast jedem Fall empfiehlt sich folgendes Vorgehen:

1. Klärung der Ursache & Behebung der Ursache
   Die Zentrale Frage ist: Was ist der Grund für den Schaden und wie kann dieser zukünftig vermieden werden?
2. Welche Ablagerungen liegen vor?
   Dies ist elementar für die Bestimmung eines geeigneten Reinigungsverfahrens und Reinigungsproduktes.
   Die Ablagerungen können durch eine Erstellung einer chemischen Wasseranalyse häufig abgeleitet werden. Hierfür genügt häufig 1 Liter des Kühlwassers zur Einsendung in unser Labor. Eine sehr kostengünstige Methode.Sicherer und eindeutig ist es jedoch, falls möglich, Teile der Ablagerungen aus dem Kühlkreis zu entfernen und eine Feststoffanalyse durchführen zu lassen. Hier kann faktisch bestimmt werden, aus was die Ablagerungen bestehen und welches Reinigungsmittel geeignet ist. Zusätzlich kann im Labor bereits ein Löseversuch an den vorhandenen Ablagerungen durchgeführt werden. Dies bringt zusätzliche Sicherheit.Mehr Informationen zur sicheren Feststoffanalytik finden Sie unter nachfolgendem Link: Feststoffanalytik und Korrosionsgutachten im Labor
3. Die chemische Reinigung
   Wir haben die letzten 30 Jahre bereits eine Vielzahl von Reinigungsprodukten zur Entkalkung, Entrostung und Reinigung von Anlagen und Maschinen eingesetzt. Am meisten werden Reinigungsprodukte auf Basis von Säuren verwendet. Diese sind sehr effizient und richtig angewendet fast risikolos. Weitere gängige Mittel sind Ölreiniger, Oxidationsmittel, Biozide und Dispergiermittel. Das Richtige Reinigungsmittel sollte jedoch für jeden Anwendungsfall individuell bestimmt werden.Unter nachfolgendem Link finden Sie viele gängige Reinigungs-, Entkalkungs- und Entrostungsprodukte: Entkalker, Entroster & Reiniger
   

Das Wichtigste zuerst: Vor einer Reinigung einer teuren Produktionsmaschine muss klar sein, dass…

• ein geeignetes Reinigungsmittel vorhanden ist
• Durchfluss gegeben ist
• der Verlauf der Kühl- oder Heizkreisläufe in der Anlage oder Maschine verstanden sind
• der Reinigungsablauf individuell geplant ist
• die Reinigungslösung wieder sicher ausgespült werden kann

Nur so kann eine erfolgreiche Reinigung ohne Folgeschäden durchgeführt werden. Darauf sollte geachtet werden, da es sich im Regelfall um sehr teure Anlagen, häufig im Millionenbereich, handelt.

Ein gängiger Ablauf eines chemischen Reinigungsprozesses für eine Produktionsmaschine kann beispielhaft wie folgt sein:

1. Herstellen eines Reinigungskreises zur chemischen Reinigung
   Dieser besteht beispielhaft aus einem Behälter, einer Reinigungspumpe, Messarmaturen für pH-Wert, Druck und Wassertemperatur, Umschaltventilen zum Fließrichtungswechsel, Beheizungsmöglichkeiten, einer Frischwasserzufuhr, einer Abwasserleitung und z. B. angebundenen Druckluft-Wasser-Spülkompressoren. Häufig müssen einzelne Maschinenkreise separat verbunden und ggf. einzeln gespült werden. Dies ist individuell festzulegen.
2. Prüfung des Durchflusses & der Dichtheit
   Bevor Reinigungschemie verwendet wird, muss geprüft werden, ob überhaupt Durchfluss durch die relevanten Anlagenteile gegeben ist und ob die Reinigungskreise dicht sind.
3. Intervall-Druckluft-Wassergemisch-Impuls-Spülung
   Hier können häufig risikolos erste Partikel ausgespült werden.
4. Dauerdruckluft-Wassergemisch-Intervallspülung
   Eine intensivere Reinigung von abgelagerten Partikel. Die Fließrichtung wird hier ggf. mehrmals geändert.
5. Auswahl Reinigungschemie
   Die effizienteste Reinigungschemie wird ausgewählt bzw. wurde bereits bestimmt.
6. Testlauf Reinigungschemie
   In geringeren Konzentration wird der Effekt der Reinigungschemie getestet.
7. Chemische Reinigung im Umlaufverfahren (CIP-Verfahren)
   Dieser Reinigungsschritt kann verschiedene Chemikalien, u.a. Säuren, Laugen, Oxidationsmittel, Tensidmischungen, Polymerlösungen, Phosphatlösungen, Biozide usw. enthalten. Um den Reinigungsprozess zu unterstützen erfolgt teilweise die Reinigung mit unterschiedlichen Wassertemperaturen (je nach Bedarf). Korrosionsschutzmittel für säurebasierte Reinigungen werden standardmäßig von uns eingesetzt. In Abhängigkeit der Art & Schwere der Verschmutzung finden mehrere chemische Reinigungsgänge statt.
8. Neutralisation (optional)
   Ggf. muss die Reinigungslösung neutralisiert werden.
9. Spülungen
   Es dürfen sich keinerlei Restmengen von Reinigungsprodukten in der Anlage befinden. Aus diesem Grund muss dieser gründlich mit Frischwasser gespült werden.
10. Dichtheits-/Druckprüfung (optional)
    Eine Dichtheitsprüfung findet fast immer, eine Druckprüfung nach Bedarf statt.
11. Passivierung (optional)
    Ein unglaublich wichtiger Schritt, der nicht selten vergessen oder falsch durchgeführt wird. Eine geeigente Passivierung ist der Schlüssel für einen langanhaltenden Korrosionsschutz, speziell bei Verwendung von Säuren als Reinigungschemikalien.Abweichungen des Reinigungsprozesses sind jederzeit nach Art der Anlage, örtlicher Gegebenheiten und Erfordernisse natürlich möglich.