Die technische Weiterentwicklung von Heizungsanlagen schreitet stetig voran – dies betrifft die zum Einsatz kommenden Materialien (etwa sauerstoffdichte Kunststoffrohre bei Fußbodenheizungen und spezielle Metalle und Legierungen für Wärmeübertrager) und die Verbreitung der Systeme: Solaranlagen, Erdwärmesonden, Wärmepumpen, BHKW und Brennstoffzellen, Pufferspeicher und Frischwassererwärmer, Biomasse-Heizungen, Hybridanlagen etc.
Bild: Elysator
Die Folge ist ein bunter Materialmix metallischer Werkstoffe, welche unterschiedlich auf die Wasserparameter reagieren. Ebenso ermöglichen Presssysteme einen höheren permanenten Sauerstoffeintrag in das System als stoffschlüssige Verbindungstechniken und erhöhen somit das Korrosionspotenzial.
Ursachen der Korrosion
Unter Korrosion versteht man die Reaktion eines metallischen Werkstoffs mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffs bewirkt und zu einer Beeinträchtigung der Funktion eines Bauteils oder des ganzen Systems führt (Korrosionsschaden). Diese Reaktion ist in den meisten Fällen elektrochemischer Art. Es kann sich aber auch um chemische oder um metallphysikalische Vorgänge handeln.
Bei der Sauerstoffkorrosion reagiert der im Kreislaufwasser gelöste Sauerstoff beispielsweise mit dem Eisen im Stahl und bildet lösliche Verbindungen bzw. Metallsalze, was schließlich zur Beschädigung der Oberfläche bis hin zu Durchbrüchen führt:
2 Fe + O2 + 2 H2O => 2 Fe(OH)2
4 Fe(OH)2 + O2 => 4 FeO(OH)2
Welche weiteren Eisenverbindungen (z. B. Fe3O4 – auch bekannt als Magnetit) und Nebenprodukte, z. B. Wasserstoff, entstehen, hängt auch von der Sauerstoffkonzentration im Kreislaufwasser ab.
Elektrochemische Korrosion
Elektrochemische (galvanische) Korrosion tritt zwischen Metallen mit unterschiedlichen Standardpotenzialen auf, wenn diese in direktem elektrischen Kontakt sind und von einem gemeinsamen wässrigen Elektrolyten (leitfähige Salzlösung) benetzt werden. Dies ist zum Beispiel bei Heizungsanlagen der Fall, wenn einzelne Komponenten aus Edelstahl, Kupfer oder Aluminium bestehen und vom Kreislaufwasser durchströmt werden. Das Ausmaß der Korrosion hängt ferner noch von den gelösten Salzen (elektrische Leitfähigkeit des Umlaufwassers), dem pH-Wert und der Temperatur ab.
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Für einen elektrochemischen Korrosionsprozess werden Elektrolyt und Sauerstoff benötigt. Fehlt einer dieser Parameter oder wird deutlich reduziert, wird der Korrosionsvorgang so weit ausgebremst, dass er faktisch nicht mehr abläuft. Der Elektrolyt ist hierbei das Heizungswasser mit seiner elektrisch leitenden Eigenschaft. Folglich: Je höher die elektrische Leitfähigkeit und der gelöste Sauerstoffgehalt, desto schneller läuft eine Korrosion ab.
Schutz- oder auch Opferanoden
Beim Anodenschutz mit hochreinem Magnesium reagiert der im Kreislaufwasser gelöste Sauerstoff bevorzugt mit dem unedleren Magnesium (und nicht mit dem Eisen) unter Bildung von Magnesiumhydroxid bzw. Mg(OH)2:
2 Mg + O2 + 2 H2O => 2 Mg(OH)2
Dabei wird zum einen der pH-Wert angehoben (basischer), Sauerstoff wird dem System(wasser) entzogen und die elektrische Leitfähigkeit wird reduziert. Weiterhin laufen die elektrochemischen Prozesse in dem Sinne ab, dass das Magnesium abreagiert und über einen längeren Zeitraum zerstört wird. Nach etwa drei bis sechs Jahren, wenn die Opferanode verbraucht ist, kann sie einfach durch eine neue Elektrode ersetzt werden.
Schlussfolgernd können geschlossene Heizsysteme durch Befüllung mit entsalztem Füllwasser und den Einsatz von Korrosionsschutzgeräten mit Schutzanodentechnologie wie SorbOx LI und Elysator-Geräten eine umweltfreundliche und zuverlässige Methode für nachhaltigen und aktiven Korrosionsschutz bieten. Elysator bietet diese Technologie seit 50 Jahren erfolgreich am Markt an.
Dieser Artikel ist eine Überarbeitung des Artikels „Magnesiumanode gegen Korrosion“ von Tino Sarro, erschienen in SBZ 11-2020.
