Korrosion durch Wasserbehandlung entgegenwirken

Je nach Herkun­ft und Art der Auf­bere­itung von Trinkwass­er unter­schei­det sich die Qual­ität und Beschaf­fen­heit ver­schieden­er Trinkwäss­er enorm. Im Haus des End­ver­brauch­ers angekom­men, spielt zusät­zlich der Trans­port des Trinkwassers inner­halb der Gebäude­in­stal­la­tion eine tra­gende Rolle. Welche Werk­stoffe sind ver­baut, wie erfol­gt die Trinkwasser­führung und gibt es Bere­iche, in denen das Trinkwass­er stag­niert? Es kann also erforder­lich sein, Maß­nah­men zu ergreifen, um Kor­ro­sion­sprozesse zu ver­min­dern sowie der Kor­ro­siv­ität mit Wasser­be­hand­lung ent­ge­gen­zuwirken. Dr. Christi­na Höck­n­er, Abteilungslei­t­erin Tech­nis­ches Labor bei Grün­beck, beschreibt in diesem Fach­beitrag die Hin­ter­gründe zu Entste­hung und Ver­mei­dung von Korrosivität.

Bed­ingt durch Wech­sel­wirkun­gen zwis­chen dem Trinkwass­er und wasser­führen­den met­allis­chen Werk­stof­fen kann es in Wasserverteilungs- und Wasser­spe­ich­er­sys­te­men zu Kor­ro­sion­ser­schei­n­un­gen kom­men. Ver­bun­den damit sind sog­ar Funk­tion­sstörun­gen des Sys­tems möglich. Das Aus­maß der Kor­ro­sion­ser­schei­n­ung wird dabei erhe­blich von der Werk­stof­fart, der Aus­führung der Instal­la­tion, den vor­liegen­den Betrieb­s­be­din­gun­gen und der Wasserbeschaf­fen­heit beeinflusst.

So bee­in­flussen beispiel­sweise bes­timmte Anio­nen im Trinkwass­er – wie Sul­fat, Nitrat oder Chlo­rid sowie deren Ver­hält­nis zueinan­der – die Kor­ro­sion­swahrschein­lichkeit met­al­len­er Werk­stoffe neg­a­tiv. Das gilt für Kupfer- und Kupfer­legierun­gen eben­so wie für nichtros­tende Stäh­le oder schmelz­tauchverzink­te Eisen­werk­stoffe. Weit­ere Ein­flussfak­toren sind ein ungeeigneter pH-Wert (Säurege­halt) sowie ein erhöhter Gehalt an Sauer­stoff oder organ­is­chem Kohlen­stoff (TOC [total organ­ic car­bon]). Berech­nungs­formeln zur Ermit­tlung der ver­schiede­nen Kor­ro­sion­swahrschein­lichkeit­en in Abhängigkeit oben genan­nter Para­me­ter sind in den Nor­men DIN 50930–6 sowie DIN EN 12502 zu finden.

In Ver­sorgungs­ge­bi­eten mit sehr hartem Trinkwass­er kann eine Trinkwasser­be­hand­lung zur Ver­mei­dung schädlich­er Stein­bil­dung und damit zum Schutz von Bauteilen sowie Appa­rat­en in der Trinkwass­er-Instal­la­tion durch Wasser­en­thär­tung mit­tels Ione­naus­tausch erfol­gen. Eine Behand­lung von Trinkwass­er, ob zen­tral oder dezen­tral durchge­führt, bee­in­flusst dabei auch die Wasserbeschaf­fen­heit des vor­liegen­den Trinkwassers. Nicht immer ergeben sich dabei jedoch automa­tisch neg­a­tive Auswirkun­gen auf das kor­ro­sion­schemis­che Ver­hal­ten des behan­del­ten Wassers gegenüber den ver­baut­en Werkstoffen.

Bei der Enthär­tung von Trinkwass­er mit­tels Katio­ne­naus­tausch wer­den die im Trinkwass­er enthal­te­nen här­te­bilden­den Cal­ci­um- und Mag­ne­siu­mio­nen gegen Natri­u­mio­nen aus­ge­tauscht. Dieser Aus­tausch­prozess find­et so lange statt, bis das Katio­ne­naus­tauscher­harz erschöpft ist und keine Natri­u­mio­nen mehr zur Ver­fü­gung ste­hen. Zur Regen­er­a­tion des Harzes, lässt sich der Vor­gang ein­fach umkehren: mit­tels Sole wird dem Aus­tausch­er eine hohe Konzen­tra­tion an Natri­u­mio­nen zuge­führt. Durch die damit erzwun­gene Überzahl an Natri­um-Ionen wer­den die Cal­ci­um- und Mag­ne­siu­mio­nen ver­drängt. Der Aus­gangszu­s­tand ist wieder hergestellt und das Katio­ne­naus­tauscher­harz ist regener­iert und erneut betriebsbereit.

Para­me­ter wie pH-Wert, Leit­fähigkeit, Basenka­paz­ität oder TOC sowie andere Wasser­in­haltsstoffe wie Sulfat‑, Nitrat‑, Chlo­rid- oder auch Hydro­genkar­bon­at-Ionen wer­den ver­fahrens­be­d­ingt durch eine Enthär­tungsan­lage nach dem Katio­ne­naus­tausch­prinzip nicht bee­in­flusst. Der Grund ist, dass die oben beschriebene Enthär­tung des Trinkwassers mit­tels eines speziellen mit Natri­u­mio­nen belade­nen Harzes erfol­gt. Es han­delt sich dabei um ein soge­nan­ntes stark saures Katio­ne­naus­tauscher­harz in der Natri­um­form (SAC-Na). Wie beschrieben, wer­den lediglich Natri­u­mio­nen ins Trinkwass­er abgegeben und gegen Cal­ci­um und Mag­ne­sium-Ionen aus­ge­tauscht. Es han­delt sich um einen soge­nan­nten Neutralaustauch.

Für Werk­stoffe aus nicht ros­ten­den Stählen oder Kupfer- und Kupfer-Zink-Legierun­gen ergibt sich durch die Wasser­en­thär­tung keine erhöhte Kor­ro­sion­swahrschein­lichkeit beziehungsweise keine Gefahr durch Entzinkung. Die Abhängigkeit der Entzinkungsnei­gung von Kupfer-Zink-Legierun­gen ste­ht im direk­ten Zusam­men­hang mit dem Ver­hält­nis des Gehaltes an Chlo­rid- sowie Hydro­gen­car­bon­at-Ionen im Trinkwass­er (oft­mals angegeben als Säureka­paz­ität in mol/m3). Ist dieses bere­its im örtlich vor­liegen­den Trinkwass­er entsprechend ungün­stig, kann es zu ein­er Entzinkung kom­men, unab­hängig von ein­er einge­baut­en Enthärtungsanlage.

Weit­er­hin ist beim Ein­satz von Kupfer­w­erk­stof­fen zu beacht­en, dass min­destens ein pH-Wert ≥ 7,4 der örtlichen Trinkwasserbeschaf­fen­heit vor­liegen sollte. Auch der pH-Wert wird durch den Ein­satz ein­er Enthär­tungsan­lage nach dem Katio­ne­naus­tausch­prinzip nicht verän­dert. Anders sieht das bei schwach sauren Katio­ne­naus­tauscher­harzen in der H+-Form (WAC‑H) aus, wie sie in der zen­tralen Wasser­auf­bere­itung zum Ein­satz kom­men. Hier wer­den bei der Wasser­be­hand­lung Wasser­stof­fio­nen (H+-Ionen) ins Wass­er abgegeben. Diese reagieren mit den im Wass­er vorhan­de­nen Hydro­gen­car­bon­at-Ionen zu Kohlen­säure, welche sofort zu Kohlen­diox­id und Wass­er (HCO3- + H+ à CO2 + H2O) zer­fällt. Dies führt zu ein­er mas­siv­en Änderung des pH-Wertes. Diese Art von Katio­ne­naus­tauscher­harzen find­en jedoch in nach DIN EN 14743 beziehungsweise DIN 19636–100 beschriebe­nen DVGW geprüften Enthär­tungsan­la­gen für die Gebäude­in­stal­la­tion (dezen­tral) keine Anwendung.

Einzig der für schmelz­tauchverzink­te Eisen­werk­stoffe rel­e­vante Kor­ro­sion­spa­ra­me­ter Cal­ci­um wird durch eine Enthär­tung mit­tels Katio­ne­naus­tausch verän­dert. Diese Eisen­werk­stoffe wer­den zwar für Neubaut­en nicht mehr emp­fohlen, sind jedoch in manchen Bestand­san­la­gen noch vorhan­den. Durch das Ein­stellen ein­er Ver­schnit­thärte von min­destens 3 bis 6 °dH kann die nach DIN EN 12502–3 geforderte Min­destkonzen­tra­tion an Cal­ci­um-Ionen von c(Ca2+) > 0,5 mmol/l jedoch prob­lem­los sichergestellt werden.

Unab­hängig vom Instal­la­tion­swerk­stoff ist es zum Schutz der Trinkwass­er-Instal­la­tion uner­lässlich, einen mech­a­nis­chen Fil­ter unmit­tel­bar hin­ter der Wasserzäh­ler­an­lage einzubauen, da dieser den Ein­trag von Par­tikeln begren­zt. Damit wird die Wahrschein­lichkeit von par­tike­lin­duziertem Lochfraß in 6‑Uhr-Lage durch sed­i­men­tierende Teilchen und/oder Fehlfunk­tio­nen auf­grund block­iert­er mech­a­nis­ch­er Bauteile (zum Beispiel Sicherungs- und Sicher­heit­sein­rich­tun­gen) vermindert.

Sind auf­grund der Wasserzusam­menset­zung und der ver­wen­de­ten Werk­stoffe den­noch Kor­ro­sion­ss­chä­den zu befürcht­en, ist zu prüfen, ob das Risiko weit­er­er Kor­ro­sion­ss­chä­den durch eine Trinkwasser­be­hand­lung ver­ringert wer­den kann. So lässt sich beispiel­sweise eine Min­er­al­stoff­dosierung auf Basis von Orthophos­phat­en oder Silikat­en zur Kor­ro­sion­sin­hi­bierung ein­set­zen. Orthophos­phate weisen eine gute kor­ro­sion­ss­chützende Wirkung auf, da sie die Bil­dung schützen­der Deckschicht­en auf der Innenober­fläche des Rohres unter­stützen. Silikat­basierte Dosier­mit­tel hinge­gen bilden einen kor­ro­sion­sin­hi­bieren­den Film auf bere­its vorhan­de­nen Deckschichten.

Solche Dosier­maß­nah­men dür­fen dabei nur mit Geräten nach DIN EN 14812 und DIN 19635–100 erfol­gen, wobei die nach § 11 der Trinkwasserverord­nung zuläs­si­gen Auf­bere­itungsstoffe zusam­men mit dem Dosier­sys­tem zu über­prüfen sind. Außer­dem ist im Sinne ein­er nach­halti­gen Schadensver­hü­tung auf eine regelmäßige Wartung der Anla­gen zu achten.