Rohrleitungen aus Kupfer müssen hohen Korrosionsanforderungen standhalten

Rohrleitungen aus Kupfer müssen hohen Korrosionsanforderungen standhalten

 

"Kupfer ist nicht gleich Kupfer"

 

Kupfer und Kupferlegierungen werden seit Jahrtausenden als Werkstoff verwendet und man könnte denken, dass hier keine Überraschungen auftreten sollten. Doch dann kommt es immer anders, als man denkt. Im Folgenden werden häufige und typische Beispiele für sog. Admiralitäts-Messing (CuZn30Sn1) im Einsatz dargestellt.

 

Beispiel 1: Selektive Korrosion

 

Die untere Abbildung zeigt ein sog. Admiralitäts-Messing (ASTM B111 C - C44300), welches als nahtlose dünne Kupferrohre für Rohrbündelleitungen in einem Kondensator eingesetzt wird. Der Kondensator wird bei Raumtemperatur betrieben. Das durchfließende Medium besteht aus Kühlwasser. Dem Kühlwasser werden regelmäßig 5 Vol% Hypochlorsäure zugegeben. Die Hypochlorsäure dient als Desinfektionsmittel, um mikrobiologischen Angriffen vorzubeugen.

 

Schadenshypothese:

Aufgrund von längeren Kontaktzeiten (36 Std.) mit dem Medium aus Kühlwasser und Hypochlorsäure kommt es zum selektiven Korrosionsangriff der zinkreichen Kupferphase (b-Phase). Dadurch kommt es zu einem ungleichmäßigen Erscheinungsbild der Oberfläche. Der Angriff erfolgt entlang der Gefügeorientierung der zinkreichen Phase.

 

Abhilfe:

Überprüfung der Reinigungsprozesses. Verwendung von weniger aggresiven Medien.

 

(Quelle: Active Library on Corrosion, Elsevier Science, 1998)

060604B

Abb. : Nahaufnahme der medienseitig angegriffenen Oberflächen, Vergrößerung 15x

 

 

Beispiel 2: Erosionskorrosion

 

Die nächste Abbildung zeigt ein sog. Admiralitäts-Messing (ASTM B111 C - C44300) als nahtlose dünne Kupferrohre in einem Röhrenwärmetauscher. Der Wärmetauscher wird bei 45°C betrieben. Das verwendete Medium besteht aus Kühlwasser bei einem pH-Wert von 8,4.

 

Schadenshypothese:

Nach einer kurzen Betriebszeit von ca. 10 Wochen wurden hufeisenförmige Vertiefungen auf den Innenoberflächen gefunden. Aufgrund von schnellfließender und turbulenter Strömung kommt es entlang von Gefügeinhomogenitäten und zinkreichen Phasen (b-Phase) zu Erosionskorrosion.

 

Abhilfe:

Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit und eine glattere Wandoberfläche herstellen.

 

(Quelle: Active Library on Corrosion, Elsevier Science, 1998)

060634C

Abb. : Nahaufnahme der Innenoberflächen mit hufeisenförmigen Vertiefungen

 

 

Beispiel 3: Spannungsrisskorrosion

 

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein nahtloses dünnes Kupferrohr aus sog. Admiralitäts-Messing (ASTM B111 C - C44300), welches als Entleerungsleitung eines Behälters fungiert. Die Innentemperatur der Entleerungsleitung beträgt 18°C. Die Außentemperatur liegt bei 28°C. Das verwendete Medium besteht aus gebrauchtem Kühlwasser bei einem pH-Wert von 7,4 bis 8,3.

 

Schadenshypothese:

Nach einer Betriebszeit von ca. 7 Jahren wurden longitudinal verzweigte Risse gefunden. Aufgrund von medienseitigen Verunreinigungen an Ammoniak- und Aminoverbindungen kommt es zur Sensibilisierung des Werkstoffes gegen Spannungsrisskorrosion. Aufgrund der Temperaturdifferenz wird eine Umfangsspannung im Bauteil erzeugt, welche die Spannungsrisskorrosion auslöst.

 

Abhilfe:

Temperaturdifferenz durch Isolation der Rohraußenhaut nahezu auf Null bringen. Dadurch werden thermisch induzierte Spannungen vermieden.

 

(Quelle: Active Library on Corrosion, Elsevier Science, 1998)

060617A

Abb. : Nahaufnahme der Oberfläche mit Rissnetzwerk

 

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