Korrosion an Kupfer/ Alu Wärmetauschern

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Wärmetauscher kommen in der Kälte- und Klimatechnik zum Einsatz. Tritt eine Leckage auf, ist oftmals Korrosion die Ursache. Die eingesetzen Werkstoffe sind Kupfer und Aluminium. Beispiele für Korrosionsschäden werden gezeigt und Ursachenforschung betrieben. Abschließend werde Lösungsmöglichkeiten und Handlungsempfehlungen präsentiert.

Veröffentlicht in: Ingenieurwesen
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  • Langsam reden!
    Realtiv kurz halten pro Folie!
  • Ku
  • Cu- DHP: Schweißbarkeit, Hartlöten. Keine Wasserstoffkrankheit.
    Cu- ETP ist für Elektroinstallationen über 500°C würde der Wasserstoff des Brennergases ins CuO2 diffundieren und dort das CuO2 zu Cu und H2O Dampf reduzieren. Da die CuO2 Verbindungen sich bevorzugt an Korngrenzen absetzen, entwickelt es eine gewisse Sprengwirkung.
    Im Lexikon stehen für Kupfer 400 W/mK.
  • 8006 wegen der verbesserten Umformbarkeit, zum Krägen ziehen.
    Wärmeleitfähigkeit Aluminium laut anderen Quellen 235 W/mK
    Material ist korrosionsresistenter als Al 99,5, bedingt durch den Mangananteil. Qualititiv ist das richtig, quantitativ weiß das niemand so genau.
  • Unter Korrosionsgesichtspunkten, ist der Lotwerkstoff ähnlich wie Kupfer. Wann jetzt eher Silber und wann eher das Kupfer angegriffen wird hängt, von Angriffsmittel, Temperatur und Sauerstoff ab. Das ist aber einigermaßen praxisfern bzw. nur in Spezialfällen relevant. Beide Metalle sind edel.
  • Pressverbindung.
    Nicht Metall auf Metall – sonder passivierte Oxidschicht auf passivierter Oxidschicht.
  • Wärmetauscher in Kühltheke
    Optischer Eindruck Ok.
    Kustenlümmel und Lungenwurst sind nicht unbedingt aggressiv
    Fleisch produziert Amine und Ammoniakverbindungen
  • Kupferacetat – Grünspan
    Essigsäure, aus z.B. Salaten
    Diese Säuren kommen auch als Angriffselemente für Ameisennestkorrosion in Betracht.
  • Sauerteig, Milch- und vor allem Essigsäure
  • Leckprüfung am korrodierten Wärmetauscher
  • Kupfer-(carbonat-sulfat-chlorid)-hydroxid-Gemische

    Wenn das Kupferrohr grün wird, Korrosionsgefahr untersuchen.
  • Eine normale Kühltheke?
  • Korrosionsmechanismus von Salz. Gilt für alle Chloride.
    Kupfer ist unempfindlich gegen Salzsäure. Keine Leckage, aber ineffzientere Anlagen.
  • Sehr salzhaltige Atmosphäre, selbst lackiertes Aluminium ist kein ausreichender Korrosionsschutz
  • Salzhaltige Meeresluft, und günstige Kupfer/ Alu verflüssiger sind keine gute Idee.
    Undicht wird es mit Schwefelverbindungen (Kraftwerke ohne Rauchgasreinigung)
  • Undichte Lötstelle
    Kupfer stark verfärbt.
  • Schliffbild Lochfras ins Kupferlot
    Silberanteil des Lotes verbleibt als Netz zurück.
  • Korrosionsgeschützer Kühler, richtig ausgewählt.
    Die Gewindestangen sind super.
  • Stahlblech
  • Seit den 90er Jahren erst in Japan, dann in Amerika, und langsam lernt man es auch in Europa kennen.
    Essigsäure, Ameisensäure, Propansäure oder Buttersäure.
    Die offensichtlichen Quellen sind Salatdressings oder in Essig eingelegte Lebensmittel.
    Weiterhin werden diese Carbonsäuren in vielen Reinigern oder Schmierstoffen eingesetzt, oder deren Bestandteile zersetzen sich zu diesen. Weiterhin kommen Frostschutzmittel, Flussmittel fürs Löten oder Handcremes und Kosmetika als Quellen in Betracht.

    Rund 10% aller Leckagen in Kälteanlagen sind auf Ameisennetzkorrosion zurückzuführen.
  • Kaltverfestigung durch eingebrachte Eigenspannungen im Kupfer
    Ammoniak ist der wahrscheinlichste Schadstoff.
  • Wassergeschwindigkeit nicht über 2 m/s
    Auslegung des WT beachten, nicht überlasten.
    Sauerstoffrei, ph- Wert, keine freie Kohlensäure
    VDI 2035 beachten.
  • Lecker Blumenkohl
  • Lecker!
    Randbereiche von Verschmutzungen sind gute Korrosionsangriffespunkte.
  • Putzmittel, Desinfektion enthalten häufig Chloride oder organische Säuren.
  • Siphon in der Kondensatleitung! Ohne können Schadgase aus der Abwasserleitung den Lamellenblock beschädigen.
  • Komplettpaket viel hilft viel
    Nachteil hoher Leistungsverlust.
  • Verzinnte Rohre, lebensmittelecht, schützen Kupfer, Nasslackierung von Rohrbögen unkritisch, da keine Luftbewegung
    Vorlackierte Lamellen wenig leistungsverlust
  • Filiformkorrosion
    Goldlackband belastete Luft
    Darum entweder das komplette Paket oder Korrosionsschutz verzinntes Rohr Kupfer lackieren und blankes Aluminium
  • Bei Chloriden hilft nur Kupfer.
  • Korrosion an Kupfer/ Alu Wärmetauschern

    1. 1. KORROSION AN CU/ AL- WÄRMETAUSCHERN Dipl.- Ing. (FH) Andreas Binder Walter Roller GmbH & Co. Ingo Raisch 70839 Gerlingen Jörg Neumeister www.walterroller.de
    2. 2. DER WÄRMETAUSCHER 2 Kupferrohr Aluminiumlamellen Blech/ Schrauben Lot
    3. 3. KUPFERROHR 3 Cu- DHP • Desoxidiertes Kupfer • Sauerstofffrei min. 99,9% Kupfer 0,015–0,04 % Phospor min. 330 W/mK min. 45 MS/m Cu- ETP min. 99,9% Kupfer max. 0,04 % Sauerstoff min. 385 W/mK min. 58 MS/m
    4. 4. ALUMINIUMLAMELLE 4 EN- AW 8006-O AlFe1,5Mn 2740 kg/m³ 190-210 W/mK EN- AW 1050A Al 99,5 2700 kg/m³ 210-220 W/mK
    5. 5. LOT 5 •Ag (Silber) •P (Phospor) •Cu (Kupfer)
    6. 6. IM WÄRMTAUSCHER 6
    7. 7. BEISPIELE FÜR KORROSION 7
    8. 8. GRÜNSPAN 8 2 Cu + 4 CH3COOH + O2 2 Cu(CH3COO)2 + 2 H2O Kupfer + Essigsäure + Sauerstoff Organische Säure • Ameisensäure • Buttersäure Grünspan
    9. 9. BÄCKEREIKÜHLRAUM 9 • sichtbarer Volumenzuwachs • Oberfläche sehr rauh. Kühlgut: Sauerteig
    10. 10. LECKPRÜFUNG 10
    11. 11. SCHLIFFBILD ANGRIFF 11 Korrosionsangriff von außen
    12. 12. PATINA? 12 Getränkekühlraum mit CO2 Anlage • Sieht aus wie ein dünne, unregelmäßige Lackschicht. •Ist auch grün, aber kein Grünspan!
    13. 13. IST MIR WURST! 13
    14. 14. SALZ UND ALUMINIUM 14 NaCl + H2O Na+ + Cl- + H2O Al3+ + 3 Cl- AlCl3 AlCl3 + 3 H2O Al(OH)3 + 3 HCl 2 Al + 6 HCL+ 3 H2O AlCl3 * 6 H2O+ 3 H2 Salzsäure
    15. 15. SALZ UND GESCHÜTZTES ALU 15 Klima-Wärmeaustauscher aus Baggerkabinenklimaanlage im Bergwerk (Kali und Salz)
    16. 16. URLAUBSFEELING 16
    17. 17. LECKAGE AN DER LÖTSTELLE 17
    18. 18. LÖTSTELLEN 18 0,8 mm 50 µm • Aufkonzentration von „Schadstoffen“ am Übergang von Lot zu Rohr. • Kapillarwirkung • Spezieller Fall von „Lochfraß“
    19. 19. GESCHÜTZTER VERDAMPFER 19
    20. 20. ROST? Verzinkte Stahlbleche sind keine Option! 20
    21. 21. AMEISTENNESTKORROSION 21 CORROSION OF ALUMINUM-FIN, COPPER-TUBE HEAT EXCHANGE COILS, JAY E. FIELD, PH.D. ,TRANE RESIDENTIAL SYSTEMS, Proceedings of the Thirteenth Symposium on Improving Building Systems in Hot and Humid Climates, Houston, TX, May 20-22, 2002
    22. 22. SPANNUNGSRISSKORROSION 22 Eigenspannung + Ammoniak + Korngrenze : Spannungsrisskorrosion möglich in der Luft
    23. 23. HELFERLEIN 23 • ph- Werte des Kondensates ermitteln: Kupfer schützen • Endbleche lackieren. • verzinntes Kupferrohr. Korrosionserscheinungen höchstwahrscheinlich. Bei ph- Werten zwischen 6 und 8 bildet Kupfer eine Oxidschicht. Bei ph- Werten zwischen 4,5 und 9 bildet Aluminium eine Oxidschicht. OK!
    24. 24. EROSION Auslegungspunkt beachten! 24
    25. 25. SAUBERKEIT 25
    26. 26. DRECKSCHLEUDER 26
    27. 27. SAUBER MACHEN 27 Danach mit viel klarem Wasser spülen!
    28. 28. HYGIENE ? 28
    29. 29. URSACHEN - Aggressive Emissionen vom Kühlgut (Essig, Säure, Chlor, Amine etc.) - Einflüsse aus Prozessen (Holztrocknung) - Umgebungsbedingungen (z.B. Meeresnähe) - Reinigungsmittel (Chlor) - Etc. 29
    30. 30. SCHUTZ 30 Korrosionsschutz D: -Cu-Rohre verzinnt -Block komplett 2 K-Lack beschichtet
    31. 31. WEITERE MÖGLICHKEIT 31 Verzinntes Rohr Lackierte Rahmen und Rohrbögen
    32. 32. VORLACKIERTE LAMELLEN 32
    33. 33. KUPFER 33
    34. 34. FAZIT • Korrosion bei der Planung berücksichtigen! – Salz– Alu – Amine- Fleisch- Kupfer … und dann wird’s kompliziert. • Undichte Wärmetauscher nicht einfach austauschen, sondern den Ersatz vor Korrosion schützen. 34
    35. 35. WEITERE INFORMATIONEN 35 KKA 01/2015 am 12.02.2015 Tagungsband 2014: AAII.2
    36. 36. VIELEN DANK 36
    37. 37. NÄCHSTE VERANSTALTUNGEN 10.02.2015: Besichtigung BKW Kälte-Wärme-Versorgungstechnik GmbH, Wolfschlugen 10.02.2015 Herausforderungen 2015 für Kälte- Klima- Wärmepumpentechnik, Maritim Hotel Darmstadt 16.06.2015: Besichtigung Walter Roller GmbH & Co., Gerlingen 37

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