Korrosion - Gefahr für Wärmeerzeuger

Schwefel- und Halogenverbindungen als wesentliche Korrosionsverursacher

1. Schadensbild

Auch bei den modernen Wärmeerzeugern, z. B. NT Kesseln sowohl für Öl- als auch für Gasbetrieb, können vereinzelt Korrosionen auftreten.

Diese Korrosionen greifen dann nicht nur Brennkammer und Heizgaszüge an, sondern können auch in der Strömungssicherung sowie in den Abgasrohren bzw. metallischen Auskleidungen der Abgasführungssysteme Schäden anrichten. Dabei ist häufig ein plättchenförmiger Abtrag zu erkennen. Bei fortschreitender Korrosion lösen sich diese Plättchen und sammeln sich, je nach Konstruktion des Kessels oder der nachgeschalteten Strömungswege, im Bereich der Korrosionsentstehung.

Während der Abtrag bei Gußkesseln überwiegend flächig auftritt, konzentriert er sich bei Stahlkesseln in der Regel auf einzelne Punkte, wobei es dann an diesen Stellen schnell zu wasserseitigen Undichtigkeiten kommen kann. Liegt ein starker Korrosionsangriff vor, sollten schnellstens und damit möglichst frühzeitig Abhilfemaßnahmen getroffen werden. Durch den Korrosionsbefall können sich die Abgaswege zusetzen. Die Folge davon ist Luftmangel und Kesselverrußung.

2. Schadensursache

Als derzeit bekannte Schadensverursacher sind insbesondere Schwefel, aber auch Halogene wie Chlor und Fluor sowie Halogen-Kohlenwasserstoffe zu nennen.

Alle diese Stoffe bilden in einer Flamme mit Luft die Ausgangsprodukte für aggressive Säuren im Abgas. In Verbindung mit dem bei der Verbrennung entstehenden Wasserdampf können sich, je nach Oberflächentemperatur, in den verschiedenen Kesselbereichen in Abhängigkeit von der Kondensationstemperatur unterschiedliche Konzentrationsbereiche dieser Säuren bilden. Dabei ist es unerheblich, ob hier ein einmaliger Vorgang vorliegt oder ob sich extrem kleine Säuremengen über einen längeren Zeitraum aufkonzentrieren, da sie sich, einmal an der Kesselwand festgesetzt, nicht mehr verflüchtigen. Hierbei ist besonders zu berücksichtigen, daß die Taupunkttemperaturen dieser Säuren wesentlich über dem Wasserdampftaupunkt von etwa 50 °C liegen. Somit kann man bei verschiedenen Schadensverursachern den Kessel selbst mit höheren Kesseltemperaturen nicht sicher vor Korrosion schützen.

Bei der Schwefelkorrosion ist insbesondere das S03, das aus dem S02 aufoxidierte Anhydrid der Schwefelsäure, für die Korrosion ausschlaggebend. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Umwandlung von SO2 in S03 erst nahe bei 400 °C vor sich geht, wobei das Korrosionsprodukt Eisenoxid als Katalysator diese Reaktion noch beschleunigt. Das bedeutet: Stark verschmutzte, mit Korrosion überzogene Kesselflächen werden noch stärker angegriffen als saubere Flächen.

Bei der Korrosion durch Halogenverbindungen sind die Ausgangsprodukte meist nur spurenhaft in der Verbrennungsluft zu finden. In einer Vielzahl von Reinigungsmitteln, Kältemitteln, Treibgasen usw. sind Halogenverbindungen enthalten. Diese spalten sich beim Durchgang durch eine Flamme dann in die Ausgangsprodukte der Salzsäure oder Fluor-Wasserstoffsäure. Diese bilden als Niederschlag auf den Wandungen der Wärmeerzeuger die Ursache für die chemische Zersetzung des Materials, die als Korrosion letztendlich sichtbar wird.

3. Umfeldbedingungen

Die Korrosionsangriffe können bei jeder Art von Wärmeerzeugern auftreten. Während Ölkessel vorwiegend in entsprechenden Heizräumen stehen, die nicht anderweitig genutzt werden, unterliegen die Aufstellräume für Gaskessel häufig einer zusätzlichen Nutzung. Oft stehen die Geräte auch im Wohnbereich.

Deswegen ist nicht nur der Brennstoff als Träger von Korrosionsverursachern zu betrachten, sondern auch die Verbrennungsluft selbst.

So treten Schwefelkorrosionen vorwiegend nur bei Ölkesseln auf, da hier Schwefelanteile von 0,2 bis 0,3 Vol.-% im Heizöl EL enthalten sind. Im Stadtgas kann er in Form von H2S oder SO2 auftauchen. Erd- und Flüssiggas können als schwefelfrei angesehen werden.

Bei den Halogenverbindungen kann man davon ausgehen, daß sie im Normalfall nur mit der Verbrennungsluft in die Kessel eingetragen werden. Da sie in einer Vielzahl von Produkten enthalten sind, kann die abgebildete Tabelle nur einen Überblick über die wesentlichen Quellen geben, ohne vollständig zu sein.

3.1 Herkunft der Korrosionsverursacher

Besonders gefährdet sind Wärmeerzeuger in Frisiersalons, Reinigungen und Waschkellern, insbesondere mit Kondenstrocknern, da selbst das Leitungswasser Chlor enthält. Aber auch die Aufstellung in Hobbyräumen ist gelegentlich problematisch, da in Klebern und Lacken chlorhaltige Lösungsmittel enthalten sind, die beim Trocknen in der Raumluft frei werden.

Auch wenn Heiz- oder Aufstellräume renoviert werden z. B. mit Chlorkautschukfarben für Fußböden, Klebern für Kacheln, Abbeizen an Türen usw. Es handelt sich hierum kurzzeitige massive Eintragung von Chlorverbindungen, die dann erst nach ein bis zwei Jahren als Korrosionsschaden sichtbar wird.

Auch durch die erhöhte Verwendung von Reinigungs- und Pflegemitteln im Haushalt gelangen verstärkt Chlorverbindungen in die Verbrennungsluft.

Weiterhin sind die Treibmittel aus Spraydosen, Desinfektionsmitteln, Rostschutzmitteln, Kältemitteln sowie letzten Endes auch das Leitungswasser selbst als Träger von Chlor- und Fluorverbindungen zu nennen.

4. Vermeidung des Schadens

Brennstoffbedingte Korrosionen, wie beim Schwefel, können nur durch ihre vollkommene Entfernung aus dem Brennstoff selber vermieden werden. Hier scheint es derzeit, außer einer beabsichtigten Reduzierung auf

0,15 Vol.-% beim Heizöl EL, keine Lösung zu geben.

Bei den Korrosionen, die durch Eintrag der Verursacher mit der Verbrennungsluft auftreten, wird eine Reinigung der Verbrennungsluft, insbesondere bei den hier betrachteten Kesselgrößen, in der Regel kaum möglich sein.

Somit muß zur Vermeidung der Korrosion bzw. Reduzierung der Korrosionsverursacher schon in der Planungsphase unbedingt darauf geachtet werden, daß solche Stoffe nicht in die Verbrennungsluft gelangen sowie in der Stillstandszeit des Kessels dort nicht verweilen.