Warum Wasserarmaturen korrodieren: Ursachen und Werkstoffauswahl

Häufige Korrosionsprobleme bei Wasserarmaturen

Im realen Betrieb von Wassersystemen zeigt sich Korrosion an Wasserarmaturen typischerweise in folgenden Formen:

1) Oberflächenkorrosion am Armaturengehäuse

Bei langfristigem Einsatz kann die dauerhafte Einwirkung wasserbasierter Medien zu gleichmäßiger Korrosion an der Gehäuseoberfläche führen. Mit abnehmender Wanddicke sinken im Laufe der Zeit strukturelle Festigkeit und Druckbeständigkeit der Armatur.

2) Lokale Korrosion an Dichtbereichen (Loch- und Spaltkorrosion)

Armaturensitze, Dichtflächen und Anschlussbereiche neigen zur Bildung kleiner Spalte oder Zonen, in denen das Medium stagnieren kann. In Systemen mit chloriertem Wasser oder häufig schwankender Wasserqualität treten Loch- und Spaltkorrosion wahrscheinlicher auf und können schließlich zu Leckage führen.

• Absperrklappen: Korrosion entsteht häufig an der Dichtstelle zwischen Scheibenrand und Sitz.
• Absperrschieber: Probleme treten häufiger an den Dichtflächen des Schiebers sowie an Spindel, Stopfbuchse und Schieberverbindungsbereichen auf.

3) Ablagerungsbedingte Korrosion und Festgehen im Betrieb

In Rohwassersystemen oder Anwendungen mit schlechter Wasserqualität sammeln sich Verunreinigungen und Feststoffpartikel häufig im Inneren der Armatur. Diese Ablagerungen beschleunigen nicht nur die Korrosion des darunterliegenden Metalls, sondern können auch die Betätigung direkt beeinträchtigen.

• Absperrschieber: Durch ihre interne Hohlraumkonstruktion können Medien und Schmutz leichter eingeschlossen werden, wodurch sie für dieses Problem besonders anfällig sind.
• Absperrklappen: Werden sie über längere Zeit in teilgeöffneter Stellung zur Drosselung eingesetzt, können sich auch auf der Anströmseite der Scheibe Ablagerungen bilden. Dadurch entstehen ähnliche Risiken, bis hin zu erhöhtem Betätigungsmoment oder Festgehen.

Sobald solche Korrosionsprobleme sichtbar werden, weist dies meist darauf hin, dass die Armatur bereits in eine Phase der Leistungsverschlechterung eingetreten ist und häufigere Wartung oder letztlich Austausch erforderlich wird.

Wie die Werkstoffauswahl die Korrosionsbeständigkeit beeinflusst

In Wassersystemen wird die Korrosionsbeständigkeit einer Armatur wesentlich durch die Werkstoffauswahl bestimmt. Diese beeinflusst die langfristige Betriebssicherheit direkt. Die wichtigsten Punkte bei der Werkstoffauswahl sind:

1) Grenzen der Grundwerkstoffe

Armaturen aus Kohlenstoffstahl: wirtschaftlich, aber in Wassersystemen mit hohem gelöstem Sauerstoff oder instabiler Wasserqualität anfällig für allgemeine Korrosion. Dadurch ist die Lebensdauer in langfristigen Wasseranwendungen häufig begrenzt.

Standard-Edelstähle wie 304: bieten mittlere Korrosionsbeständigkeit. In chloriertem Wasser, Umlaufkühlwasser oder bestimmten industriellen Wassersystemen können dennoch Loch- oder Spaltkorrosion auftreten.

2) Gezielter Einsatz korrosionsbeständiger Legierungen

Für aggressivere Wasserbedingungen, etwa hohen Chloridgehalt, saures Wasser oder Meerwasser, werden typischerweise Werkstoffe mit erhöhter Korrosionsbeständigkeit gewählt:

1. Edelstahllegierungen: Güten wie 316/316L, mit Molybdänzusatz für verbesserte Beständigkeit gegen chloridinduzierte Lochkorrosion, sowie Duplex-Edelstähle wie 2205, die hohe Festigkeit mit sehr guter Korrosionsbeständigkeit verbinden.
2. Kupferlegierungen: Dazu gehören Bronze und Aluminiumbronze, die wegen ihrer guten Beständigkeit gegen Meerwasserkorrosion und ihrer günstigen Antifouling-Eigenschaften häufig in Meerwasser und speziellen Medien eingesetzt werden.
3. Hochleistungslegierungen mit hoher Korrosionsbeständigkeit: Werkstoffe wie Hastelloy und Titan werden in extrem korrosiven Umgebungen eingesetzt, wobei ihre höheren Kosten den Einsatz meist auf kritische Anwendungen begrenzen.

Diese Werkstoffe erreichen verbesserte Korrosionsbeständigkeit durch optimierte Anteile von Elementen wie Chrom, Nickel, Molybdän und Kupfer. Dadurch wird die Stabilität der Passivschicht erhöht und der Korrosionsprozess langfristig verlangsamt.

3) Werkstoffabstimmung für unterschiedliche Armaturenbauarten

• Absperrklappen:
  Besondere Aufmerksamkeit gilt der Werkstoffverträglichkeit und Korrosionsbeständigkeit der Dichtpaarung aus Scheibe und Sitz. Eine passende Abstimmung ist entscheidend für zuverlässige Dichtleistung im Langzeitbetrieb.
• Absperrschieber:
  Hier ist eine ganzheitlichere Betrachtung erforderlich, bei der Korrosionsbeständigkeit von Gehäuse, Schieber und Spindel als Gesamtsystem bewertet wird. Korrosion an einer einzelnen Komponente kann die Gesamtleistung beeinträchtigen und zu vorzeitigem Ausfall führen.

4) Grundprinzip der Werkstoffauswahl: „ausreichend und stabil“

Bei der Werkstoffauswahl für Armaturen in Wassersystemen geht es nicht darum, grundsätzlich die höchstmögliche Korrosionsbeständigkeit zu wählen. Maßgeblich sind tatsächliche Wasserqualität, Betriebsbedingungen, erwartete Lebensdauer und Lebenszykluskosten. Werkstoffe, die für die konkrete Umgebung ausreichend stabile Leistung bieten, ermöglichen den besten Ausgleich zwischen Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit.

Wichtige Einflussfaktoren auf Korrosion bei Wasserarmaturen

Aus betrieblicher Sicht wird Korrosion an Wasserarmaturen selten durch einen einzelnen Faktor verursacht. Meist entsteht sie durch das langfristige Zusammenwirken mehrerer Bedingungen:

1. Werkstoffzusammensetzung
   Der Gehalt an Legierungselementen wie Chrom, Nickel, Molybdän und Titan beeinflusst die Werkstoffstabilität in sauerstoffhaltigen und chlorierten Wasserumgebungen direkt.
2. Wasserqualität
   Unterschiedliche Wasserarten, etwa chloridhaltiges Wasser, desinfiziertes Wasser, Umwälzwasser und Wasser mit Schwebstoffen, wirken sehr unterschiedlich korrosiv auf Armaturenwerkstoffe.
3. Betriebsbedingungen
   Langzeitbetrieb in teilgeöffneter Stellung, häufiges Öffnen und Schließen sowie lokale Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit können lokale Korrosion und Verschleiß beschleunigen.
   Beispielsweise sind Absperrklappen unter Drosselbedingungen anfälliger für Erosionskorrosion, während lange unbetätigte Absperrschieber eher zu lokaler Korrosion durch Stagnation neigen.
4. Umgebungsfaktoren
   Obwohl Temperatur- und Druckschwankungen in Wassersystemen meist moderat sind, können ihre Langzeiteffekte Materialalterung und Korrosion dennoch beschleunigen.

Wie die Korrosionsbeständigkeit von Wasserarmaturen geprüft wird

Um Korrosionsrisiken unter realen Betriebsbedingungen zu reduzieren, wird die Korrosionsbeständigkeit von Wasserarmaturen typischerweise während Werkstoffauswahl und Fertigung bewertet.

• Eintauchprüfung
  Werkstoffproben werden über längere Zeit in simulierte Wassermedien eingetaucht, um Korrosionsverhalten und Entwicklung unter kontinuierlicher Exposition zu beobachten.
• Salzsprühnebelprüfung
  Dies ist ein weit verbreitetes Verfahren zur Simulation maritimer oder chloridreicher korrosiver Umgebungen. Es hilft, die Korrosionsstabilität von Werkstoffen unter salzhaltigen oder chloridreichen Wasserbedingungen zu bewerten.

• Elektrochemische Prüfung
  Durch Messung des elektrochemischen Verhaltens von Werkstoffen in Elektrolytlösungen liefern diese Prüfungen Vergleichsdaten zur Korrosionsleistung und unterstützen Werkstoffbewertung und Auswahl.

Ziel dieser Prüfungen ist nicht extreme Laborleistung, sondern die frühzeitige Erkennung potenzieller Korrosionsrisiken, die in realen Wassersystemen auftreten können. Ob bei Absperrklappen oder Absperrschiebern, diese Verifikationsmethoden sind wichtige Referenzen bei Auswahl und Fertigung.

Im Union Valve’-Werksprüfsystem wird Korrosionsbeständigkeit als wichtiger Qualitätskontrollpunkt behandelt. Durch standardisierte Prüfungen wie Salzsprühnebeltests werden Korrosionsstabilität von Gehäusewerkstoffen und Oberflächenbehandlungen streng verifiziert. Dieser Ansatz sichert gleichbleibende Qualität über Produktionschargen hinweg und bildet eine solide Grundlage für zuverlässigen Langzeitbetrieb in Wassersystemen.

In der Planung und dem Betrieb von Wassersystemen ist Armaturenkorrosion häufig ein langfristiges und zunächst verborgenes Problem. Wird sie erst in späteren Betriebsphasen sichtbar, können die Wartungskosten erheblich sein; in manchen Fällen kann sogar die kontinuierliche Wasserversorgung und die Gesamtsicherheit des Systems beeinträchtigt werden.

Deshalb ist es wirksam, Korrosionsrisiken frühzeitig, also bereits in Konstruktion und Auswahl, durch geeignete Werkstoffwahl, konstruktive Optimierung und notwendige Korrosionsbeständigkeitsprüfungen zu berücksichtigen. So lassen sich Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit von Wassersystemen verbessern.

Bei Union Valve gilt Korrosionsbeständigkeit als eines der zentralen Kontrollkriterien bei Entwicklung und Fertigung von Wasserarmaturen. Durch sorgfältige Werkstoffabstimmung, Beachtung konstruktiver Details und relevante Prüfungen vor Auslieferung sollen potenzielle Korrosionsrisiken erkannt und beherrscht werden, bevor die Armaturen in Betrieb gehen. Dieser Ansatz erhöht die langfristige Betriebssicherheit und schafft eine besser planbare Grundlage für den stabilen Betrieb von Wassersystemen.

Wenn Sie weitere Fragen haben, können Sie uns gerne kontaktieren.

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