Metall

Kupferkorrosion – Minimierung der Kupferabgabe in Trinkwasserinstallationen

In dem Forschungsvorhaben untersuchen die Beteiligten Einflüsse auf die Kupferkorrosion in Stagnationswasser von Trinkwasserrohrleitungen. Forschungsschwerpunkte sind dabei Flächen- und Lochkorrosion, Bildung von Deckschichten und zeitlichen Verläufen von Kupferkonzentrationen im Stagnationswasser sowie der Einfluss von Wasserinhaltsstoffen auf die genannten Prozesse.

 

Zusammenfassung

Trinkwasserinstallationen aus Kupfer besitzen in Deutschland einen Anteil von 60%. Sie unterliegen wie alle Gebrauchsmetalle der elektrochemischen Korrosion, die durch Anwesenheit von Chlor, Sauerstoff oder Chlordioxid zur Auflösung des Metalls führt. Ziel des vorliegenden Projektes war es, die Vorgänge aufzuklären, die den Eintrag von Kupfer in das Stagnationswasser von Hausinstallationen beeinflussen. Es wurden vorwiegend Forschungsarbeiten in den Bereichen Flächen- und Lochkorrosion durchgeführt. Schwerpunkte waren die zeitliche Entwicklung der Kupferkonzentration während der Stagnation des Trinkwassers (TW), der Einfluss der Wasserinhaltsstoffe auf die Kupferkonzentration, Bildung und Struktur von Deckschichten, sowie die darin enthaltenen Feststoffe, Auftreten und Vermeidung von Lochkorrosion sowie die Entwicklung eines Rechenprogramms für den Kupfereintrag in TW. 

Ergebnisse:

  • Die wesentlichen Vorgänge während der Stagnation des TW sind: 1. die Bildung von Kupferionen, 2. die Entstehung einer Deckschicht aus festen Phasen des ein- und zweiwertigen Kupfers an der Rohrwand und 3. die Auflösung der in der Deckschicht vorhandenen Festphasen.
  • Rohrinnenflächen weisen immer Cuprit (Cu2O) auf. Ist ein grüner Belag vorhanden, so kann auch Malachit (Cu2(OH)2CO3) festgestellt werden. In einzelnen Fällen kann Tenorit (CuO) nachgewiesen werden. In Deckfilmen treten drei übereinander liegende Teilschichten auf: der Cupritfilm (rotbraun, nanometerdick), die poröse Schicht aus ein- und zweiwertigem Kupfer (braun) und die Malachitschicht. Die poröse Schicht erreicht nach wenigen Wochen eine konstante Massenbelegung.
  • Die Malachitschicht ist für die Kupferkonzentration im Stagnationswasser von großer Bedeutung: Alle Testrohre mit vollständig grünem Belag weisen eine Cu-Konzentration von < 1mg/L auf. Günstig für die Bildung einer Malachitschicht ist eine niedrige Chlorid- und eine sehr niedrige DOC(dissolved organic carbon)-Konzentration (<0,5mg/L).  
  • In Fließphasen oder bei einer geringen O2-Zehrung kommt es zur Lösung der Deckschicht.
  • Hochkorrosive Zustände herrschen, wenn ein hoher Wert der Kupferkonzentration über längere Zeit erhalten bleibt, oder wenn es aufgrund von vollständiger O2-Zehrung und geringer Deckschichtbildung zu einer monotonen Zunahme über die Zeit kommt.
  • Bikarbonat wirkt sich auf die Kupferkonzentration und die O2-Zehrung stärker aus als die Malachitlöslichkeit. Mit zunehmender Bikarbonatkonzentration nehmen die Kupferwerte ab. Sulfat verzögert die Deckschichtbildung. Die Dosierung von 0,5mg/L Huminsäure-DOC erhöht die Cu-Konzentration 17-fach und die O2-Zehrung 13-fach.
  • Die maximale Lochtiefe der Lochkorrosion lässt sich mit Inhibitoren auf Phosphatbasis vermindern. Enthärtetes Wasser zeigt mit Lochtiefen bis 100µm eine signifikant höhere Neigung zur Lochkorrosion als nicht enthärtetes.

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Verbundprojekt: Projektverbund: Untersuchungen zur Minimierung der Kupferabgabe in Trinkwasserinstallationen

Projektnummer: 02WT0501

Projektzeitraum: 2004 - 2008

Projektort: Deutschland (Baden-Württemberg)

Projektansprechpartner:

Herr Dr.-Ing. habil. Johannsen

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)