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KORROSION AN CU/ AL- WÄRMETAUSCHERN
Dipl.- Ing. (FH) Andreas Binder Walter Roller GmbH & Co.
Ingo Raisch 70839 Gerlingen
Jörg Neumeister www.walterroller.de
DER WÄRMETAUSCHER
2
Kupferrohr Aluminiumlamellen
Blech/
Schrauben
Lot
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
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
LOT
5
•Ag (Silber)
•P (Phospor)
•Cu (Kupfer)
IM WÄRMTAUSCHER
6
BEISPIELE FÜR KORROSION
7
GRÜNSPAN
8
2 Cu + 4 CH3COOH + O2 2 Cu(CH3COO)2 + 2 H2O
Kupfer + Essigsäure + Sauerstoff
Organische Säure
• Ameisensäure
• Buttersäure
Grünspan
BÄCKEREIKÜHLRAUM
9
• sichtbarer Volumenzuwachs
• Oberfläche sehr rauh.
Kühlgut: Sauerteig
LECKPRÜFUNG
10
SCHLIFFBILD ANGRIFF
11
Korrosionsangriff von außen
PATINA?
12
Getränkekühlraum mit CO2 Anlage
• Sieht aus wie ein dünne, unregelmäßige
Lackschicht.
•Ist auch grün, aber kein Grünspan!
IST MIR WURST!
13
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
SALZ UND GESCHÜTZTES ALU
15
Klima-Wärmeaustauscher aus Baggerkabinenklimaanlage im Bergwerk
(Kali und Salz)
URLAUBSFEELING
16
LECKAGE AN DER LÖTSTELLE
17
LÖTSTELLEN
18
0,8 mm
50 µm
• Aufkonzentration von „Schadstoffen“ am Übergang von Lot zu Rohr.
• Kapillarwirkung
• Spezieller Fall von „Lochfraß“
GESCHÜTZTER VERDAMPFER
19
ROST?
Verzinkte Stahlbleche sind keine Option!
20
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
SPANNUNGSRISSKORROSION
22
Eigenspannung + Ammoniak + Korngrenze : Spannungsrisskorrosion möglich
in der Luft
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!
EROSION
Auslegungspunkt beachten! 24
SAUBERKEIT
25
DRECKSCHLEUDER
26
SAUBER MACHEN
27
Danach mit viel klarem Wasser spülen!
HYGIENE ?
28
URSACHEN
- Aggressive Emissionen vom Kühlgut
(Essig, Säure, Chlor, Amine etc.)
- Einflüsse aus Prozessen (Holztrocknung)
- Umgebungsbedingungen (z.B. Meeresnähe)
- Reinigungsmittel (Chlor)
- Etc.
29
SCHUTZ
30
Korrosionsschutz D:
-Cu-Rohre verzinnt
-Block komplett 2 K-Lack beschichtet
WEITERE MÖGLICHKEIT
31
Verzinntes Rohr
Lackierte
Rahmen und Rohrbögen
VORLACKIERTE LAMELLEN
32
KUPFER
33
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
WEITERE INFORMATIONEN
35
KKA 01/2015 am 12.02.2015
Tagungsband 2014: AAII.2
VIELEN DANK
36
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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Korrosion an Kupfer/ Alu Wärmetauschern

Hinweis der Redaktion

  1. Langsam reden! Realtiv kurz halten pro Folie!
  2. Ku
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. Pressverbindung. Nicht Metall auf Metall – sonder passivierte Oxidschicht auf passivierter Oxidschicht.
  7. Wärmetauscher in Kühltheke Optischer Eindruck Ok. Kustenlümmel und Lungenwurst sind nicht unbedingt aggressiv Fleisch produziert Amine und Ammoniakverbindungen
  8. Kupferacetat – Grünspan Essigsäure, aus z.B. Salaten Diese Säuren kommen auch als Angriffselemente für Ameisennestkorrosion in Betracht.
  9. Sauerteig, Milch- und vor allem Essigsäure
  10. Leckprüfung am korrodierten Wärmetauscher
  11. Kupfer-(carbonat-sulfat-chlorid)-hydroxid-Gemische Wenn das Kupferrohr grün wird, Korrosionsgefahr untersuchen.
  12. Eine normale Kühltheke?
  13. Korrosionsmechanismus von Salz. Gilt für alle Chloride. Kupfer ist unempfindlich gegen Salzsäure. Keine Leckage, aber ineffzientere Anlagen.
  14. Sehr salzhaltige Atmosphäre, selbst lackiertes Aluminium ist kein ausreichender Korrosionsschutz
  15. Salzhaltige Meeresluft, und günstige Kupfer/ Alu verflüssiger sind keine gute Idee. Undicht wird es mit Schwefelverbindungen (Kraftwerke ohne Rauchgasreinigung)
  16. Undichte Lötstelle Kupfer stark verfärbt.
  17. Schliffbild Lochfras ins Kupferlot Silberanteil des Lotes verbleibt als Netz zurück.
  18. Korrosionsgeschützer Kühler, richtig ausgewählt. Die Gewindestangen sind super.
  19. Stahlblech
  20. 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.
  21. Kaltverfestigung durch eingebrachte Eigenspannungen im Kupfer Ammoniak ist der wahrscheinlichste Schadstoff.
  22. Wassergeschwindigkeit nicht über 2 m/s Auslegung des WT beachten, nicht überlasten. Sauerstoffrei, ph- Wert, keine freie Kohlensäure VDI 2035 beachten.
  23. Lecker Blumenkohl
  24. Lecker! Randbereiche von Verschmutzungen sind gute Korrosionsangriffespunkte.
  25. Putzmittel, Desinfektion enthalten häufig Chloride oder organische Säuren.
  26. Siphon in der Kondensatleitung! Ohne können Schadgase aus der Abwasserleitung den Lamellenblock beschädigen.
  27. Komplettpaket viel hilft viel Nachteil hoher Leistungsverlust.
  28. Verzinnte Rohre, lebensmittelecht, schützen Kupfer, Nasslackierung von Rohrbögen unkritisch, da keine Luftbewegung Vorlackierte Lamellen wenig leistungsverlust
  29. Filiformkorrosion Goldlackband belastete Luft Darum entweder das komplette Paket oder Korrosionsschutz verzinntes Rohr Kupfer lackieren und blankes Aluminium
  30. Bei Chloriden hilft nur Kupfer.