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OldBo
17.07.2013
Die Zerstörung von Metallen durch die Anwesenheit von Wasser ist ein elektrochemischer Vorgang. Hierbei wirkt das Wasser als Elektrolyt und es entsteht eine galvanische Elementbildung.
Elektrochemischer Vorgang
 Elektrochemischer Vorgang
Spannungsreihe verschieden Metalle
 Spannungsreihe verschieden Metalle
Die Zerstörung von Metallen durch die Anwesenheit von Wasser ist ein elektrochemischer Vorgang. Hierbei wirkt das Wasser als Elektrolyt und es entsteht eine galvanische Elementbildung. Bei diesem Korrosionsvorgang tritt ein Metallatom unter Zurücklassung einer oder mehrerer Elektronen aus dem festen Metallgitter als positives Ion in die Flüssigkeit. Die zurückgelassenen Elektronen wandern auf der metallischen Oberfläche zur Kathode und werden dort durch verschiedene Kathodenreaktionen verbraucht. Die Stellen an welchem der Korrosionsablauf stattfindet werden Elektroden genannt. Die Elektrode an welcher die Metallatome das Gefüge verlassen wird Anode genannt. Die Elektrode an welcher die Elektronen verbraucht werden wird Kathode genannt.

Da metallische Oberflächen nicht homogen sind, bilden sich auch bei reinem Metall unterschiedliche Bereiche mit verschiedenen Reaktionsfähigkeiten. Außerdem entstehen durch Deckschichtbildung heterogene Zonen und in Legierungen unterschiedliche Gefüge. Besonders schädlich sind unterschiedliche Metalle (Eisen und Messing, Chromstahl und Kupfer), die in leitender Verbindung stehen.

Das Wasser als Elektrolyt schließt den Stromkreis. Erst dadurch kann eine Korrosion stattfinden und es entstehen verschiedene Lokalelemente.
Innenschutz durch Kathodenschutz
Hier kam es zu einem "Leitungsinfakt"  in einer Trinkwasser-Zirkulationsleitung
 Hier kam es zu einem "Leitungsinfakt" in einer Trinkwasser-Zirkulationsleitung
Warmwasseranschluss an einem emailliertem TW-Speicher<br />Hier hätte man sich besser erst einmal die Schutzanode ansehen sollen
 Warmwasseranschluss an einem emailliertem TW-Speicher
Hier hätte man sich besser erst einmal die Schutzanode ansehen sollen
Bei emaillierten Trinkwassererwärmern ist die Beschichtung nie ganz ohne Fehlstellen und Materialporen und deswegen ist immer einzusätzlicher kathodischer Schutz eingebaut. Auch kunststoffbeschichtete Speicher sind gefährdet, da die Beschichtung kleine Risse durch den Transport, die Wärmeausdehnung, kleine Fabrikationsfehler aufweisen kann. Diese Speicher sind jedoch nicht immer mit einem kathodischen Korrosionsschutz ausgerüstet. Auch Pufferspeicher in Heizungssystemen brauchen einen kathodischen Schutz, weil sie in der Regel keine Beschichtung haben. Wenn das Heizungswasser richtig behandelt wurde, kann auf ein Korrosionsschutz verzichtet werden.

Eigentlich benötigen Speicher aus nichtrostendem Stahl (Edelstahl) keinen zusätzlichen kathodischen Korrosionsschutz. Da sich durch das Zulegieren von Chrom (Chromgehalt ab 12 %) an der Oberfläche mit dem Sauerstoff des Wassers eine durchgehende Chromoxidschicht (Passivschicht) bildet, die Korrosion verhindert bzw. sich bei mechnischen Beschädigungen neu bildet.. Aber einige Hersteller empfehlen trotzdem einen zusätzlichen Kathodenschutz (Magnesium- oder Fremdstromanode), weil durch eine Oberflächenverunreinigung mit Fremdpartikeln (z. B. Stahlteilchen in Häusern mit einer verzinkten Trinkwasserinstallation) eine Passivschichtbildung behindert oder nicht stattfindet.

Bei dem Korrosionsschutz von Speichern wird der elektrochemische Vorgang inform des kathodischen Korrosionsschutzes genutzt. Hierbei fließt der Korrosionsstrom von der Anode an die Kathode. Dabei wird die Kathode nicht abgebaut, denn an ihr treten nur die Elektronen aus, die mit den H+Ionen des Wassers reagieren. Die Anode löst sich auf.

Auch die anodische Oberfläche des zu schützenden Metalls gibt Elektronen ab. Die anodischen Bereiche werden auch zur Kathode. Dies ist möglich, weil man in das zu schützende Objekt eine Überzahl an Elektronen abgibt, damit auf der gesamten Oberfläche eine Elektronen-Abgabe stattfindet.

Man unterscheidet zwei Schutzverfahren:
  • Galvanische Anoden. Diese Magnesium-Schutzanoden (-Opferanoden) besitzen eine grosse Differenz in der elektrochemischen Spannungsreihe bezogen auf das Schutzobjekt (z. B. Bei Stahl <> Magnesium 2,31 Volt). Die Wassererwärmer werden in Verbindung mit der eingesetzten Anode nach DIN 4753 Teil 6 (DIN EN 12828) auf die Wirksamkeit überprüft und zertifiziert. Deshalb dürfen beim Auswechsel immer nur die gleichen Anoden eingesetzt werden. Galvanische Anoden sind löslich und werden aufgebraucht. Man muss sie regelmäßig kontrollieren und evtl. reinigen oder wechseln.
  • Fremdstromanoden. Hier werden hauptsächlich unlösliche Titan-Mischoxyd-Anoden eingesetzt, die isoliert in den Behälter eingebaut werden. Ein Potentiostat versorgt die Anode mit Fremdstrom. Unlösliche Fremdstromanoden sind grundsätzlich wartungsfrei.

Die Abbildungen zeigen Folgen, wenn die Schutzanode schon aufgebraucht bzw. die Fremdstromanode nicht eingeschaltet war.

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