Korrosion von erwärmten Aluminiumoberflächen durch Besprühen mit enthärtetem Wasser

Abstract

Aluminium wird nicht nur aufgrund seines niedrigen spezifischen Gewichts, sondern auch wegen seiner günstigen Korrosionseigenschaften gerne für technische Bauteile verwendet. In den in dieser Arbeit behandelten Fällen kam es jedoch zu Schäden, bei denen die zugrundeliegenden korrosiven Mechanismen in dieser Form nicht allgemein bekannt sind. Um Kalkablagerungen an adiabatischen Heizregistern und Wärmetauschern zu vermeiden, welche eine Reduktion des Wirkungsgrades nach sich ziehen, wurde in den betroffenen Anlagen enthärtetes, kationengetauschtes, Wasser verwendet. Es lagert sich daher nicht Kalk, sondern Natriumhydrogencarbonat an den besprühten Oberflächen ab, welches ab einer Grenztemperatur einer chemischen Umwandlungsreaktion unterliegt. Das sich dabei bildende Natriumcarbonat kann, wenn es in Wasser gelöst ist, die Passivschicht des Aluminiums auflösen, wodurch der Korrosion nichts mehr entgegengesetzt werden kann. Diese Arbeit versucht, den komplexen Mechanismus genauer zu beleuchten, die wichtigsten Parameter der Reaktionen zu identifizieren und zu quantifizieren. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Versuchsanordnungen zur Bestimmung korrosiver Effekte aufgebaut. Ziel ist es, dem Ingenieur zur Auslegung ähnlicher Anlagen mehrere Möglichkeiten aufzuzeigen, um Korrosion an erwärmtem Aluminium durch enthärtetes Wasser zu vermeiden oder zu verringern.<br />

Aluminum is not only because of its low specific weight, but also because of its favorable corrosion properties often used for technical components. In the cases treated in this work, it came to damages, however, in which the underlying corrosive mechanisms in this form are not generally known. In order to avoid calcium deposits on adiabatic heating coils and heat exchangers, which may cause a reduction in efficiency, softened, cation-exchanged water was used in the affected plants. Therefore, calcareous deposits are not formed, but sodium bicarbonate is deposited at the sprayed surfaces, which is subjected to a temperature above a critical value, leading to a chemical conversion reaction. The sodium carbonate forming in this process can, when it is dissolved in water, dissolve the aluminum passive film, so corrosion can take place. This work attempts to illuminate the complex mechanism more precisely, to identify the main parameters of the reactions and to quantify these. Experimental designs for determining corrosive effects were implemented. The goal is to provide the engineer for the design of similar facilities, several ways to prevent or minimize corrosion of heated aluminum sprayed by softened water.