Schutz des Trinkwassers bei der Wasserverteilung

und in der Hausinstallation

DIN 12502-3:2004

Korrosion metallischer Werkstoffe im Innern
Hinweise zur Abschätzung der Korrosionswahrscheinlichkeit in
Wasserverteilungs- und speichersystemen

Teil 1     Allgemeines

Teil 2     Einflussfaktoren für Kupfer und Kupferlegierungen

Teil 3     Einflussfaktoren für schmelztauchverzinkte Eisenwerkstoffe

Teil 4     Einflussfaktoren für nichtrostende Stähle

Teil 5     Einflussfaktoren für Gusseisen, unlegierte und niedriglegierte Stähle

Teil 6     DIN 50930-Teil 6 Beeinflussung der Trinkwasserbeschaffenheit

Allgemeines

1. Anwendungsbereich und Zweck

Die Aussagen und Festlegungen dieser Norm dienen zum Beurteilen der Korrosionswahrscheinlichkeit metallischer Werkstoffein Wasserverteilungs- und speichersystemen als Folge wasserseitiger Korrosion.

Die Norm erfüllt damit die Forderung der TrinkWV nach ergänzenden Technischen Regeln und vermittelt in erster Linie den Fachleuten, die mit der Beurteilung der Korrosionswahrscheinlichkeit befasst sind, die nötigen Spezialkenntnisse dazu.

Die Korrosion, ihre Erscheinungsformen und deren Ausmaß werden durch Eigenschaften des Werkstoffes, Wasserbeschaffenheit, Installationsausführung und Betriebsbedingungen beeinflusst.

Wegen der komplexen Zusammenhänge zwischen diesen Einflussgrößen und wegen der bei einigen Korrosionsarten ausgeprägten Abhängigkeit von zufälligen Ereignissen können über das Ausmaß von Korrosionserscheinungen im allgemeinen nur Wahrscheinlichkeitsaussagen gemacht werden.

Die Folgeblätter dieser Norm geben für viele Einflußgrößen qualitative Hinweise zur Korrosionswahrscheinlichkeit , die als Trendaussagen zu bewerten sind. Sie können als Entscheidungshilfe, z.B. auch bei der Beurteilung von Beanstandungen oder Schäden, herangezogen werden.

Derartige Trendaussagen beschreiben keine Anwendungsgrenzen und können allgemein auch nicht ohne fachliche Kompetenz beurteilt werden.

Für Trinkwasser sind besondere Anforderungen an die Werkstoffe, die Ausführung der Installation und an die Installationshilfsmittel zu beachten (siehe Normen der Reihe DIN 1988 und Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetz).

DIN EN 12502 Teil 1 stellt in Verbindung mit den werkstoffbezogenen Teilen 2 bis 5 dieser Norm die Zusammenfassung des Standes von Wissenschaft und Technik auf diesem Gebiet dar. Die Norm erfüllt damit die Forderung der TrinkwV nach ergänzenden Technischen Regeln und vermittelt in erster Linie den Fachleuten, die mit der Beurteilung der Korrosionswahrscheinlichkeit befasst sind, die nötigen Spezialkenntnisse dazu. Für Planung. Errichtung, Änderung, Instandhaltung und Betrieb von Trinkwasser-Installationen bilden die Normen der Reihe DIN 1988-einschließlich der Bezugnahmen auf DIN EN 12502- die maßgebliche Technische Regel. Die korrekte Befolgung von DIN 1988 kann dem installierenden Gewerbe zum Nachweis ordnungsgemäßer und bedarfsgerechter Arbeit dienen. Die Normen der Reihe DIN 12502 gelten generell auch immer in Verbindung mit denen der Reihe DIN 1988.

Die Korrosion metallischer Werkstoffe mit nichtmetallischen Beschichtungen ist nicht Gegenstand dieser Norm. Aussenkorrosion bei metallischen Werkstoffen ist in DIN 50929 Teil 2 behandelt.

Die Korrosion, ihre Erscheinungsformen und deren Ausmaß werden durch Eigenschaften des Werkstoffes, Wasserbeschaffenheit, Installationsausführung und Betriebsbedingungen beeinflusst. Wegen der komplexen Zusammenhänge zwischen diesen Einflußgrößen und wegen der bei einigen Korrosionsarten ausgeprägten Abhängigkeit von zufälligen Ereignissen können über das Ausmaß von Korrosionserscheinungen im allgemeinen nur Wahrscheinlichkeitsaussagen gemacht werden.

Art und Geschwind der Korrosion können abhängen von:

• - Werkstoffeigenschaften
  - Wasserbeschaffenheit
  - Planung und Errichtung
  - Inbetriebnahme und  Dichtheitsprüfung
  - Betriebsbedingungen und bestimmungsgemäßem Gebrauch

2. Korrosionsarten

Es können folgende Korrosionsarten an metallischen Werkstoffen im Kontakt mit Wasser auftreten:

 - Gleichmäßige Flächenkorrosion;

- örtliche Korrosion:

- Lochkorrosion
- Spaltkorrosion
- selektive Korrosion
- Messerschnittkorrosion
- Bimetallkorrosion
- Erosionskorrosion
- Spannungskorrosion
- Korrosionsermüdung

3. Faktoren, die die Korrosionswahrscheinlichkeit beeinflussen

Folgende Faktoren haben Einfluss auf die Korrosionswahrscheinlichkeit eines metallenen Werkstoffes:

- Werkstoffeigenschaften

- Wasserbeschaffenheit

- Planung und Ausführung der Installation

- Dichtheitsprüfung und Inbetriebnahme

- Betriebsbedingungen

Einflussfaktoren für Kupfer und Kupferlegierungen

Korrosionsarten

 Innenkorrosion von Kupfer und seinen Legierungen führt zur Bildung von Schichten aus Korrosionsprodukten. Diese können schützend wirken oder nicht. Korrosion kann zu Funktionsbeeinträchtigungen oder zum Versagen durch Korrosion der Installation führen.

Für Kupfer und seine Legierungen sind folgende Korrosionsarten typisch:

- Gleichmäßige Flächenkorrosion
- Lochkorrosion
- Bimetallkorrsion
- Erosionskorrosion
- Spannungskorrosion
- Korrosionsermüdung

Folgende Einflussfaktoren bewirken die Korrosion:

- Werkstoffeigenschaften
- Wasserbeschaffenheit
- Planung und Verarbeitung
- Betriebsbedingungen.

Gleichmäßige Flächenkorrosion

Typische Anzeichen für Flächenkorrosion sind blaugrüne Flecken auf Sanitärgegenständen und blaugrün gefärbtes Wasser. Korrosionsschäden durch Flächenkorrosion treten eher selten auf. Üblicherweise bilden sich auf Kupfer und den Legierungen Schichten aus Korrosionsprodukten, Die Schichtbildung (grüne Deckschicht) findet während der Inbetriebnahmephasen statt. Die Erneuerung des Wassers, insbesondere in neuen Installationen, fördert die Bildung schützender Deckschichten.

Die Flächenkorrosion wird wesentlich durch die Wasserbeschaffenheit beeinflusst. In sauerstoffreichem Wasser nimmt sie mit abnehmendem pH-Wert zu. Ab pH > 7,5 ist sie praktisch zu vernachlässigen. Bei Hydrogencarboantgehalten von c(HCO₃^-) < 1,0 mmol/l bilden sich weniger gut haftende Beläge, die durch das Wasser leicht abgetragen werden.

Kupfer-Ionen im Wasser können die Lochkorrosion von Eisen und Zink im selben System durch elektrochemische  Abscheidung als metallisches Kupfer fördern.

Lochkorrosion

Lochkorrosion ist in Kupferleitungen normaler weise kein großes Problem. Lochkorrosion wird hauptsächlich von der Wasserzusammensetzung und den Betriebsbedingungen beeinflusst.

Lochkorrosion im Kaltwasser
Die Rate von Lochkorrosion in Kaltwasser ist verhältnismäßig hoch. Es kann innerhalb von Monaten bis wenigen Jahren zum Wanddurchbruch kommen. Treten innerhalb dieses Zeitraums keine Schäden auf, sinkt  die Wahrscheinlichkeit von Schäden mit zunehmendem Betriebsalter.

Lochkorrosion im warmen Wasser
Die Wahrscheinlichkeit von Lochkorrosion im Warmwasser ist üblicherweise geringer als die im Kaltwasser.

Einfluss der Werkstoffeigenschaften

Bei Kupferrohren haben die Werkstoffeigenschaften keinen Einfluss, soweit sie den technischen Regeln (EN 1057) entsprechen. Die Lochkorrosion im Kaltwasser ist abhängig von der Beschaffenheit der Oberflächen. Sie wird durch Kohlenstofffilme erhöht.

Einfluss der Wasserbeschaffenheit

Im Zusammenspiel von Oberflächenfilmen und ungünstigen Betriebsbedingungen bestimmt die Wasserbeschaffenheit die Korrosionswahrscheinlichkeit. Art und Konzentration der Anionen haben einen wichtigen Einfluss auf die Korrosionsprozesse. Der Einfluss ist mehr vom Verhältnis der Anionen als deren Konzentration abhängig. Es können z.Z. keine kritischen Anionenverhältnisse angegeben werden.

Folgende Tendenzen werden beobachtet:

Hydrogencarbonat - Ionen: vermindern die Korrosionswahrscheinlichkeit

Chlorid: mit ansteigendem Gehalt an Chlorid-Ionen nimmt Korrosionswahrscheinlichkeit ab.

Sulfat-Ionen : erhöhen mit steigender Konzentration die Korrosionswahrscheinlichkeit

Nitrat-Ionen: wirken wie Sulfat-Ionen
 

Lochkorrosion im warmen Wasser

Lochkorrosion ist erhöht wenn:

S = c(HCO₃^-) / c(SO₄^2-) < 1,5

Diese Art der Lochkorrosion kann durch Anhebung des pH-Wertes vermieden werden. 

Bei Kupfer ist zu beachten:

Kupferrohre dürfen keine Belegung der Innenoberfläche durch Kohlenstofffilme aufweisen.

Hartlöten und Warmbiegen sind nicht gestattet.

Weiterhin gibt es bei Kupfer und Kupferlegierungen noch Selektive Korrosion, Bimetallkorrosion und Erosionskorrosion.

Selektive Korrosion ist die Entzinkung von Messing (Kupfer-Zink-Legierung). Sie ist durch Hie Herauslösung von Zink aus der Legierung charakterisiert. Dabei bilden sich weiße Ablagerungen und es verbleibt poröses Kupfer. Entzinkung wird bei niedrigem Hdrogencarbonat gehalt und einem hohen Verhältnis von Chlorid- zu Hydrogencarbonat-Ionen beobachtet.

Zu Bimetallkorrosion kommt es nur in besonderen Fällen, da Kupfer ein relativ edler Werkstoff ist. Kupfer und seine Legierungen sind fast so edel wie nichtrostender Stahl. Deshalb können diese Werkstoffe normalerweise problemlos verbunden werden. Jedoch kann ein sehr großes Verhältnis von Kathoden- (nichtrostender Stahl) zu Anodenfläche  (Kupfer) Probleme bereiten. Je kleiner die Anodenfläche im Vergleich zur Kathodenfläche ist, desto höher kann die Korrosionsgeschwindigkeit sein.

Erosionskorrosion ist insbesondere in Zirkulationssystemen ein Problem. Sie führt zu ungleichmäßiger Korrosion mit Lochfraß. Sie wird meist durch Verarbeitungsfehler verursacht, die zu Turbulenz führen, also in Rohrsystemen mit reduzierten Querschnitten und/oder plötzlichen Änderungen der Strömungsrichtung.

DIN EN 12502 - Teil 3

Einflussfaktoren für schmelztauchverzinkte Eisenwerkstoffe

Innenkorrosion von schmelztauchverzinkten Bauteilen in Installationen führt im Allgemeinen zur Bildung von Schichten aus Korrosionsprodukten, die korrosionsschützend  - oder nicht - sein können.

Korrosionsarten

Die Korrosionsarten, die für schmelztauchverzinkte Bauteile betrachtet werden, sind die folgenden:

• - Gleichmäßige Flächenkorrosion
• - Lochkorrosion
• - selektive Korrosion
• - Bimetallkorrosion

Gleichmäßige Flächenkorrosion

Erfahrungen zeigen, dass die gleichmäßige Flächenkorrosion nur zu Schäden führt, wenn die Korrosionsgeschwindigkeit sehr groß ist.

Die Geschwindigkeit der gleichmäßigen Flächenkorrosion nimmt in Fließrichtung des Wassers ab. Sie hängt fas ausschließlich vom pH-Wert des Wassers ab. Sie nimmt mit abnehmendem pH-Wert zu.

In Abhängigkeit von den Konzentrationen an Kohlenstoffdioxid, Hydrogencarbonat- und Carbonat-Ionen führt gleichmäßige Flächenkorrosion zur Bildung von schützenden Deckschichten aus basischem Zinkcarbonat.

Obwohl die Zink-Korrosionsprodukte nur schlecht löslich sind, werden dennoch Zink-Ionen an das Wasser abgegeben.

Lochkorrosion

Die Arten der Lochkorrosion in Kalt und Warmwasser unterscheiden sich.

Kaltwasser: muldenförmiger Materialabtrag, führt zu Rostpusteln, die den Rohrquerschnitt verringern.

Warmwasser: eng begrenzte Lochkorrosionsangriffe innerhalb einer nicht korrodierten Umgebung, sie entwickelt sich ausgehend von vorhandenen oder durch Korrosion gebildeten Defektstellen im Metallüberzug.

Die Lochkorrosion ist gering wenn,

S₁ = (c(Cl^-) + c(NO₃^-) +  2 c(SO₄^2-)) / _c(HCO3^-) < 0,5

Sie ist sehr wahrscheinlich wenn,

S₁ > 3

K_S4,3 > 2,0 mol/m³

C(Ca²⁺) > 0,5 mol/m³;

Selektive Korrosion

Selektive Korrosion tritt bei schmelztauchverzinkten Bauteilen vorzugsweise im Kaltwasserbereich auf. Die Korrosion ist durch einen Angriff entlang der Korngrenzen der Reinzinkschicht des Zinküberzuges gekennzeichnet.. Als folge bilden sich dicke Schichten von nur locker anhaftenden Korrosionsprodukten, von denen sandähnliche Partikel auf das Wasser übergehen können.

ist gering, wenn

S2 < 1 oder > 3

S₂ = (c(Cl^- ) + 2 c(SO₄^2-)) / c(NO₃^-)  

oder wenn die Konzentration der Nitrat-Ionen < 0,3 mmol/l ist.

DIN EN 12502 - Teil 4

Einflussfaktoren für nichtrostende Stähle

Korrosionsarten:

• - Lochkorrosion
• - Spaltkorrosion
• - Spannungskorrosion
• - Messerschnittkorrosion
• - Korrosionsermüdung

DIN EN 12502 - Teil 5

Einflussfaktoren für Gusseisen, unlegierte und niedriglegierte Stähle

Korrosionsarten:

• - Gleichmäßige Flächenkorrosion
• - Lochkorrosion
• - selektive Korrosion
• - Bimetallkorrosion
• - Erosionskorrossion