Allgemeines zur Korrosion
Stahlrohre aus „Stahl Schwarz“ sind in der technischen Gebäudeausrüstung und bei Linienbauwerken wie Pipelines oder Druckrohrleitungen weit verbreitet. Trotz ihrer mechanischen Robustheit sind sie ohne geeignete Schutzmaßnahmen anfällig für Korrosion. Diese Publikation beleuchtet die Ursachen der Korrosion bei ungedämmten Stahlrohren.
Korrosion bei Stahlrohren aus „Stahl Schwarz“ entsteht häufig durch beschädigte Isolierschichten und unterwanderte Korrosionsschutzanstriche, die die Korrosion nicht nur begünstigen, sondern lokal verstärken. Ebenso kann Pflanzenwuchs aufgrund des hohen CO2 Partialdrucks die Korrosion fördern.
Was ist Stahl – schwarz
Korrosionsmechanismen bei ungeschützten Stahlrohren
Atmosphärische Korrosion
Reaktion von Eisen mit Luftsauerstoff und Wasser zu Eisenoxiden (Rost). Besonders aggressiv ist dauerhaft feuchtes Milieu.
Lochfraß und Muldenkorrosion
Lokale Durchrostungen entstehen bevorzugt an Stellen mit mechanischen Beschädigungen oder Materialunregelmäßigkeiten. Metallische Verunreinigungen wirken wie elektrochemische Mikroelemente auf der Rohroberfläche und führen zu Muldenkorrosion.
Wirkung und Risiken eines Korrosionsschutzanstriches
Korrosionsschutzanstriche (z. B. Bitumen, Epoxidharz, Zinkstaubfarbe) versiegeln die Oberfläche und verhindern den Kontakt mit Feuchtigkeit. Der Schutzanstrich wirkt nur, wenn er unbeschädigt und in der notwendigen Schichtstärke vorhanden ist.
Bei Beschädigung der Korrosionsschutzschicht oder unsachgemäßer Ausführung selbiger kann Wasser an die Metalloberfläche gelangen und ein Mikromilieu entstehen, das die Korrosion verstärkt:
Ursachen der Korrosion bei „Stahl Schwarz“-Rohren
Stahl Schwarz ist unbehandelter, unlegierter Baustahl, der ohne Verzinkung oder spezielle Oberflächenbehandlung ausgeliefert wird. Ohne Schutzmaßnahmen ist dieser Stahl besonders anfällig für Feuchtigkeit, Sauer stoff und elektrochemische Reaktionen, die zur Bildung von Rost führen.
Korrosionsschutzanstrich – Schutz oder Korrosionsbeschleuniger
Ein Korrosionsschutzanstrich (z. B. Bitumen, Epoxidharz oder Zinkstaubfarbe) soll die Oberfläche versiegeln und vor Feuchtigkeit schützen.
Wird dieser Anstrich beschädigt, entsteht ein Mikroklima unter der Beschichtung und die Korrosion wird dadurch sogar beschleunigt. Feuchtigkeit ist zwischen Rohr und Schutzanstrich gefangen, kann nicht mehr entweichen.
Die elektrochemischen Bedingungen unter der Anstrichschicht begünstigen Korrosion. Es kommt zu Lochfraß und zur Unterwanderung des Schutzanstrichs durch Korrosion.
Besonders kritisch sind nicht vollständig ausgehärtete, versprödete oder falsch applizierte Beschichtungen. Derartige Beschichtungen können Feuchtigkeit aufnehmen und speichern, bzw. verhindert den Kontakt von Wasser mit Stahl nicht.
Rolle der Isolierschicht
Isolierschichten (z. B. aus Schaumstoffen oder Mineralwolle) dienen der Wärmedämmung, aber auch dem Schutz vor Kondenswasser.
Beschädigungen oder mangelhafte Verarbeitung (z. B. an Rohrbögen, Abzweigungen oder Halterungen) führen dazu, dass Feuchtigkeit eindringen kann. Kondenswasser sammelt sich unter der Isolierung und bleibt dort oft lange unbemerkt – ein idealer Nährboden für Korrosion.
Korrosion tritt verstärkt an den beschädigten Stellen auf. Der beschädigte Anstrich wirkt wie ein Korrosionsbeschleuniger, da die Feuchtigkeit nicht entweichen kann. Die Korrosion bleibt lange unentdeckt. Materialverluste sind die Folge.
Typische Schadensbilder:
Weitere korrosionsfördernde Faktoren
Streuströme und Wechselstrombeeinflussung bei erdverlegten Leitungen können elektrochemische Prozesse verstärken.
Elektrochemische Korrosion aufgrund der Kombination unterschiedlicher Materialien (z. B. Stahl - Kupfer - Aluminium).
Korrosionsschäden vermeiden
Praxisbeispiel
Eine Druckrohrleitung ist ein Linienbauwerk. Die gegenständliche Druckrohrleitung ist Teil eines Wasserkraftwerks und stammt aus dem Jahr 1964. Die Druckrohrleitung hat einen Durchmesser von DN 800 und DN 1000. Sie ist teilweise erdverlegt und teilweise auf der Oberfläche.
Im Jahr 2023 erfolgte eine Sanierung. Die Sanierung wurde erforderlich, da aufgrund von Wasseraustritten an der Oberfläche eine Inspektion durchgeführt wurde und festgestellt wurde, dass eine Vielzahl von Löchern in der Leitung vorhanden sind.
Die Rohrleitung ist aus Stahl – Schwarz. Die Rohrsegmente sind verschweißt. Die Rohrleitung ist teilweise oberirdisch und teilweise eingegraben.
Löcher treten teilweise im Bereich von Schweißstellen auf. Das hier abgebildete Loch ist noch so klein, dass nur eine nasse Stelle ersichtlich ist.
Die Bedeckung mit Pflanzen begünstigt ebenso die Korrosion, da biologische Aktivität dazu führt, dass der CO2 Partialdruck auf das um bis zu 200 fache gegenüber der Konzentration in der Luft ansteigt.
Bild: F. Weingraber
Interessant ist es, vormals erdverlegte Rohre zu analysieren, die nun bereits über 2 Jahre der freien Bewitterung ausgesetzt waren:
Im Rohr innen sind noch Inkrustationen aus der Betriebsphase erkennbar. Das Stahlrohr war außen mit einem Bitumenanstrich als Korrosionsschutz versehen.
Die Analyse erbrachte, dass der Lochfraß zumeist linear im Längsverlauf angeordnet ist. Es ist davon auszugehen, dass in dem Bereich des Lochfraßes die Beschichtung mittels Bitumen bereits vor dem Einbau beschädigt wurde. Nur dies ist eine plausible Erklärung für die Korrosion, da das Rohrmaterial im Bereich des Lochfraßes, der an einer Vielzahl von Rohren zu beobachten ist, keine Inhomogenitäten oder Schweißnähte aufweist.
Innerhalb von 2 Jahren wurde die Bitumenbeschichtung vollständig von Rost unterwandert. Die Korrosion ist rasant vorangeschritten! Rost haftet nur mehr gering am Rohr an.
Schlussfolgerungen
Die Korrosionsschutzbeschichtung hat über Jahrzehnte Schutz geboten. Sobald die Beschichtung zerstört ist und keine Sanierung erfolgt, schreitet insbesondere flächige Korrosion rapide voran. Unter dem Schutz der Beschichtung entsteht ein hoch korrosives Milieu. Aufgrund des erheblichen Schadens ist bei Projektierung und Wartung eines derartigen Bauwerkes der Korrosion und der Vermeidung von Korrosion große Aufmerksamkeit zu widmen.
Korrosionsschutz ist wichtig für die Haltbarkeit eines erdverlegten Rohres. Es gibt ergänzend zur Beschichtung von Metalloberflächen bewährte ergänzende Methoden zum Korrosionsschutz. Erfahrungen mit dem kathodischen Korrosionsschutz haben gezeigt, dass mit dieser Methode die Lebensdauer eines derartigen Linienbauwerks maßgeblich verlängert werden kann!
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