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I N D U S T R I A - T E C H N I K
Dipl.-Ing. M. WALUGA ♦ Westwall 132 ♦ 47798 KREFELD ♦ Tel.: 02151/777694 ♦ FAX: 02151/776405 ♦ [email protected]
Korrosionsprodukte in wasserführenden Systemen
Disperse Oxide in Kreislaufwasser.
Metallische Werkstoffe reagieren in Berührung mit Wasser und lassen Spuren
dieser Metalle in Form von Hydroxiden in das Medium übergehen. Im weiteren
Verlauf oxidieren sie sich zu Metalloxiden.
Eine kunterbunte Werkstoffmischung, die bei jeder Anlage vorzufinden ist, erzeugt
eine ganze Reihe von dispersen Oxiden die fast jedem Inbetriebsetzungsteam
größerer Anlagen schlaflose Nächte bereitet.
Die Verbindungsfreudigkeit des Eisens ist enorm. Damit erklärt sich auch die Vielfalt in welcher wir die Metaloxide in Wassersystemen vorfinden. Sie bleiben nicht
beständig sondern wandeln sich je nach Temperatur, Druck, Sauerstoffgehalt,
pH-Wert des Wassers sowie die Werkstoffzusammensetzung einer Anlage um.
Die Korrosionsprodukte, hauptsächlich suspendierte Eisenoxide, lassen sich leicht
im Magnetfeld aus dem Kreislauf abscheiden. Auch viele Mischoxide
(s. Magnetit) weisen magnetische Eigenschaften auf. In Fußbodenheizungen die
”vollständig” aus Kupferrohren ausgeführt wurden, aber von einem gusseisernen
Kessel beheizt wurden, bildete sich disperser Schlamm in dem Eisen-/
Kupfermischoxide nachgewiesen wurden. Das Eisenelement verleiht dem
Mischoxid das magnetische Moment.
In Kreislauf transportierte Ferro- und Mischoxide sind der Hauptgrund vieler
Störungen:
 Vorzeitiger Lagerverschleiß in Naßläufer-Pumpen. Die Korngröße der Oxide
liegt im µm (1 µm = 0,001 mm) Bereich. Vom Magnetfeld des Elektromotors
angezogen passieren diese mit Leichtigkeit den engen Passungsspielraum
der keramischen Pumpenlager (die Toleranzgrößen liegen bei 30 bis 60 µm).
Ihre nicht geringe Härte 5,5 bis 6,5 ist an dem Lagerverschleiß in
stundenlanger Arbeit stark mitbeteiligt,
 Oxid-Ablagerungen an Magnetkupplungen der Flügelräder- bzw. magnetischen Impulsgeber der Volumenmessteile verfälschen das Ergebnis der
Wärmemengenzähler (WZ). Ein vorzeitige Verschleiß dieser rotierenden Teile
ist häufig auf die magnetische und stark abrasive Eigenschaft dieser Oxide
zurückzuführen.
 von den Oxiden ausgehende Wassertrübe beeinflusst die Schall- bzw.
Induktionsfeldstreuung der Volumenstrommessung sowohl in ”statischen”
Ultraschall-, wie auch in den Induktiven- Wärmezählern. Dieses führt zu nicht
unerheblichen Messfehlern.
 die Gängigkeit der Thermostatventile wird beeinträchtigt. Durch den
erzeugten Unterdruck, bei der Drosselfunktion, wird durch die Stoffbüchse
Luft angesaugt. Der darin enthaltener Sauerstoff führt zur Oxidbildung. Dies
vollzieht meistens vor Ort. Die frischen Dispersionen lagern sich an den
beweglichen Teilen eines Ventils. Die oberen Stockwerke sind davon
besonders betroffen, weil der entgegenwirkende statische Druck einer
Heizungsanlage dort am kleinsten ist,
 Regelventile erzeugen durch ihre Drosselfunktion zwangsweise Unterdruck
nach dem Prinzip der Venturi-Düse. Der Hub des regelnden Kegels wird durch
den außen sitzenden Steuerorgan über eine
Spindel verändert. Ihre
Abdichtung - die Stoffbüchse - ist gegen den Medienaustritt konstruiert, nicht
immer jedoch den Gaseintritt wirksam verhindert. Durch diese Schwachstelle,
wenn auch in kleinen Mengen, dringt Luft ein.

In Bohrungen, oder Impulsleitungen die verschiedene Druckkammer der
Ventilsteuerung verbinden besteht eine Mikroströmung die oft ausreicht um
die herantransportierte oder vor Ort entstandene Feinstdispersionen darin bis
zum Funktionsausfall zu verteilen oder abzulagern,
 In Magnetventilen werden Servokanäle durch das magnetische Spulenfeld
mit Oxiden regelrecht vollgesogen,
 in Wärmeüberträgern (WT) erfahren die feinstdispersen Metalloxide eine
Diffusionskraft, die sie in Richtung Medientrennwand um so stärker treibt, je
größer die Temperatur-Differenz beider Medien ist. Sie bleiben dort haften und
bilden immer dicker werdende Schichten. Ganz besonders sind davon die
Platten-WT betroffen, da die Strömung und Geschwindigkeit durch die
Plattenkanäle allgemein ungeordneter verläuft. Die Bereiche mit kleineren
Medienströmung sind zuerst davon betroffen.
 die FBH, oder die heute immer beliebter werdende Baukörperaktivierung mit
ihren, durch die kleine Temperaturspreizung, ausgedehnten Flächenverrohrung bietet zwangsweise mehr Sauerstoffeinbruchstellen zu Oxidbildung
als einem lieb ist.
Eisenhydroxid- und Eisenoxideigenschaften in Kürze
Die kurze Beschreibung begrenzt sich auf Eisen, den am weitesten verbreiteten
Anlagen-Werkstoff.
Eisenhydroxide
Fe(OH)2 Eisen(II)-hydroxid, weiß oxidiert über graugrün, dunkelgrün in
schwärzliche Fe2+- und Fe3+ -haltige Zwischenstufe schließlich in
rotbraunes Fe(OH)3 2Fe(OH)2 + H2O + 1/2 O2  Fe(OH)3
*Fe(OH)2 oxidiert sich in Wasser auch bei O2-Ausschluß unter H2 Entwicklung
zu Fe3O4 .
Fe(OH)3 Eisen(III)-hydroxid wird in Alkalilauge aus Eisen(III)-Salzlösung als
wasserreiches Hydrogel mit der Formel Fe2O3•xH2O (Eisen(III)-oxidHydrat) gebildet.
FeO(OH) Eisenhydroxidoxid bildet zwei Modefikationen :
-FeO(OH) als Goethit oder Rubinglimmer bekannt, paramagnetisch,
in der Natur als dunkel-braunes Nadeleisenerz vorkommend,
-FeO(OH) Lepidokrokit, rot, unbeständig, ferromagnetisch, bei
Wasserabspaltung zunächst in das -Fe2O3 und dann in das
beständigere -Fe2O3 übergehend.
Eisenoxide
FeO
Eisenmonoxid, schwarz, die sog. Wüstit-Phase , metastabil, antiferromagnetisch, oxidiert weiter zu Trieisentetraoxid Fe3O4 schwarzem,
stabilem Oxid das in der Natur als s.g. Magnetit vorkommt.
Fe2O3
Dieisenoxid, meist braun, hat eine Mineral-Härte von 6,5, besitzt die
kristalline Struktur des Korundes (Al2O3), geglüht wird wegen seiner
Härte zum Polieren von Glas,Metallen und Edelsteinen genommen,
kommt in folgenden Modifikationen vor:
- -Fe2O3 recht stabil, rot, als Hämatit bekannt, antiferromagnetisch,
- -Fe2O3 metastabil, paramagnetisch,
- -Fe2O3 metastabil, braun bis schwarz, ferromagnetisch, wird als Beimischung mit Fe3O4 für die Herstellung magnetischer Datenträger
gewonnen,
- Eisen(III)-oxid-Hydrat FeO(OH)  Fe2O3·H2O als Rostvorgang
bekannt, wird leicht von den O2-Bindern z.B. Polyaminen bei
Temp.> 50°C zum Magnetit reduziert,
- Fe2O3·3H2O bekannt als Limonit, = Brauneisenerz.
Fe3O4
Trieisentetraoxid ist ein Doppeloxid = FeO·Fe2O3, bekannt als
Magnetit, schwarz, stabil, ferrimagnetisch, hat eine millionenmal
größere elektrische Leitfähigkeit als Fe2O3 , sehr beständig
gegenüber Säuren, Basen und Chlor, wird für die Herrstellung
magnetischer Datenträger verwendet, seine kristalline Struktur erklärt
die relativ hohe Härte 5,5, D 5,2.
Bei sauerstoffhaltigem Wasser wird Magnetit zu dunkelbraunem
-Fe2O3 oxidiert, wobei sich der für das magnetische Verhalten
maßgebliche Gitteraufbau nicht ändert.
Die magnetischen Eisenoxide haben eine große aktive Oberfläche.
Dadurch werden teilweise bei ihrer Abscheidung mit ihnen auch
nichtmagnetische
Metalloxide
und
andere
Verunreinigungen
absorbiert.
Magnetit besitzt außer der günstigen Eigenschaft, Stahlrohre gegen
den chemischen Angriff des Wassers zu schützen, noch ein weiteres
willkommenes Verhalten. Wie der Name schon sagt, weist er stark
magnetische Eigenschaften auf. Selbst in feinstdisperser Form wird er
von einem Magneten festgehalten bzw. haftet leicht an Eisen, wenn er
vorher magnetisiert wurde.
Eisenoxide wurden schon in der Antike als natürliche Farbpigmente geschätzt.
Aufschlußreich sind ihre Namen: für Gelb: Limonit , gelber Ocker; für Rot:
Persischrot, Spanischrot, Venezianischrot, Pompejanischrot, roter Ocker,
Siderit,Siene; für Braun: Umbra, Siderit, Siena; für Schwarz: Magnetit. Mögliche
Farbdifferenzen der Eisenverbindungen beruhen auf dem Dispersionszustand und
Reinheitsgrad und/oder der angewandten Herstellungsmethode.
Verfasser: Dipl.-Ing.M.Waluga, Ing.-Büro, 47798 Krefeld, Tel. 02151/777694,
Literaturhinweise beim Verfasser.
KR 12.08 (Doku/NORFKorro)