Kurzfassung: Ein industrielles Umlaufkühlsystem nutzt Wasser nach den Wärmetauschern in einem offenen Kreislauf (Kühlturm- oder Beckenspeisung) oder geschlossenen Kreislauf erneut; seine Korrosion ist eine Überlagerung aus elektrochemischer Korrosion, Chlorid-Pitting, mikrobiell beeinflusster Korrosion (MIC) und Ablagerungsunterkorrosion. Der Schutz folgt einer Schichtlogik aus Wasserstabilisierung + Schutzbeschichtung + ggf. kathodischem Korrosionsschutz oder werkstofflicher Beständigkeit: Nach GB/T 50050-2017 wird die gleichmäßige Korrosionsrate von Kohlenstoffstahl auf <0.075 mm/a und von Kupferlegierungen bzw. Edelstahl auf <0.005 mm/a begrenzt; Wasserkästen von Kondensatoren und das Innere der Umlaufwasserleitungen werden meist mit einem 300–500 µm dicken Epoxid-Phenolharz-Futter (novolac) ausgekleidet, Betonkühlbecken mit Epoxid-Siegel plus Vinylester/Glasflock-Abdichtung. Wasserkasten, wasserseitiges Rohr und Becken haben jeweils eine andere dominante Korrosionsform, der Schutz lässt sich nicht pauschal wählen.
Was als Korrosion eines Umlaufkühlsystems gilt
Das Umlaufwasser strömt wiederholt zwischen Wärmetauscher-Bündeln, Wasserkästen, Umlaufwasserleitungen und dem Kühlturm-Sammelbecken hindurch, konzentriert sich durch Verdampfung und erwärmt sich dabei, sodass mit steigender Konzentrationszahl Salzgehalt, Chlorid und Alkalinität gemeinsam ansteigen. Kohlenstoffstahl erleidet in diesem Medium gleichmäßige Korrosion durch Sauerstoff-Depolarisation; Ablagerungen und Bewuchs bilden Sauerstoff-Differenzelemente, die lokal Pitting auslösen; Meer- oder chloridreiche Speise ruft zusätzlich Chlorid-Pitting und Spannungsrisskorrosion an Edelstahl hervor. Mikroorganismen wie sulfatreduzierende Bakterien (SRB) bilden unter dem Bewuchs anaerobe Mikrozonen und sind die typische Quelle von MIC.
Wie hängt das mit der Wasserchemie zusammen?
Korrosions- und Inkrustierungsinhibitoren sowie Biozide gehören zur Wasserstabilisierung: sie halten Korrosionsrate, Ablagerungswärmewiderstand und Keimzahl in den Grenzwerten und sind die erste Verteidigungslinie im Betrieb; doch die Chemie verhindert weder die Pitthing-Entstehung, die Erosionskorrosion noch die lokale Schädigung in Spalten und Schweißnähten und kann bereits geschädigten Werkstoff nicht schützen. Beschichtungen/Futter gehören zur Stoffbarriere und trennen Metall vom Medium; kathodischer Korrosionsschutz ergänzt für Tauchstahl wie Wasserkästen und erdverlegte Umlaufwasserleitungen. Die drei teilen sich die Aufgabe, statt einander zu ersetzen — genau diese Kombination legen Korrosionsschutz-Ingenieure und Wasserwirtschaft gemeinsam fest.
Kernzahlen
- Korrosionsraten-Grenzwerte (GB/T 50050-2017): Kohlenstoffstahl in Wärmeübertragungs- und Umlaufwasseranlagen <0.075 mm/a (ca. 3 mpy); Kupferlegierungen und Edelstahl <0.005 mm/a.
- Wasserqualitäts-Fenster: pH 6.8–9.5 (bei saurem Programm sollte die Untergrenze nicht unter 6.8 sinken); offene indirekte Kühlung mit Konzentratzycluszahl nicht unter 5.0, nicht unter 3.0; Trübung allgemein ≤20 NTU, an Wärmetauschern ≤10 NTU.
- Mikroben und Bewuchs: Gesamtzahl heterotropher Keime ≤1×10⁵ CFU/mL, Biofouling ≤3 mL/m³, freier Chlorgehalt 0.1–1.0 mg/L — Bewuchs ist der Nährboden für Unter-Ablagerungs-Pitting und MIC.
- Strömungsgeschwindigkeit und Wandtemperatur: rohrseitige Strömung >1.0 m/s, schalseitig >0.3 m/s (gegen Ablagerung, gegen Erosion); Metallwandtemperatur nicht über 70 ℃, um Chlorid-Pitting zu begrenzen.
- Inkrustierungskriterien: Ablagerungswärmewiderstand ≤3.44×10⁻⁴ m²·K/W, Anlagerate ≤15 mg/(cm²·Monat) (für Raffineriebetrieb bis 20); je dicker die Ablagerung, desto schneller die Unter-Ablagerungskorrosion.
- Beschichtungsbarriere: Wasserkästen und das Innere von Umlaufwasserleitungen typisch mit 300–500 µm Epoxid-Phenolharz (novolac)-Futter, Betonkühlbecken mit Epoxid-Siegelgrund plus Vinylester/Glasflock-Abdichtung.
Hauptbauteile des Umlaufsystems × dominante Korrosionsform × bevorzugter Schutz (Kombination, nicht Einzelwahl)
| Bauteil | Dominante Korrosionsform | Bevorzugte Schutzmaßnahme | Wichtige Kontrollpunkte |
|---|---|---|---|
| Kondensator-/Wärmetauscher-Wasserkasten (Kohlenstoffstahl) | Sauerstoffkorrosion + Pitting unter Ablagerung/Bewuchs, MIC | Epoxid-Phenolharz-Futter 300–500 µm + Opferanoden | Stripe-Coat an Ecken/Schweißnähten, Funkenfehlererkennung, Taupunkt und Trocknung |
| Umlaufwasser-Stahlrohr (Innenwand) | Gleichmäßige Wandabtragung + lokales Pitting | Zementmörtel-/Epoxid-Innenbeschichtung + Wasserstabilisierung | Untere Strömungsgrenze gegen Ablagerung, obere gegen Erosion, kombiniert mit KKS |
| Wärmetauscherrohre (Kupferlegierung/Edelstahl) | Chlorid-Pitting, Ammoniak-/Spannungsrisskorrosion | Werkstoffaufstieg (Duplex/Titan) + Chlor- und Temperaturkontrolle | Chlorid-Temperatur-Wechselwirkung, Stillstand und trockene Wand vermeiden |
| Kühlturm / Beton-Sammelbecken | Carbonatisierung, Bewehrungsrost-Sprengung, Leckagen | Epoxid-Siegel + Vinyl-/Glasflock-Abdichtung | Untergrundtrockenheit, Bewegungsfugen-Verformungsfolge, Bewertung der Fliesenalternative |
Woher die dominante Korrosion jedes Bauteils kommt
Wasserkästen und Umlaufwasserleitungen: lokale Schädigung unter Ablagerung und Bewuchs
Sobald der wasserseitige Strömungskanal beschlägt oder Biofouling ansammelt, ist der Sauerstoff unter der Ablagerung knapp und das Chlorid reichert sich an; es bildet sich ein Sauerstoff-Differenzelement aus großer Kathode und kleiner Anode, sodass die Pittingtiefe die mittlere Wandabtragung weit übersteigen kann. Die blanke Kohlenstoffstahlwand ist unmittelbar betroffen; Futter und kathodischer Schutz sind die Hauptsperre.
Wärmetauscherrohre: chlor- und temperaturgesteuertes Pitting/Spannungsrisskorrosion
Edelstahl 304 neigt bei hoher Temperatur und hohem Chlorid zu Pitting und Chlorid-Spannungsrisskorrosion, Kupferlegierungen sind durch Ammoniak und Erosion bedroht; maßgeblich ist, die Wand unter 70 ℃ und das Chlorid im zulässigen Werkstoffbereich zu halten, nötigenfalls mit Duplex- oder Titanrohren.
Mikrobiell beeinflusste Korrosion MIC
SRB reduzieren in den anaeroben Mikrozonen des Bewuchses Sulfat zu Sulfid, bilden aggressives FeS und versauern das lokale Milieu; Biozide, Bewuchs ≤3 mL/m³ und das Beseitigen von Totzonen sind die praktischen Hebel gegen MIC.
Beschichtungssystem und Ausführung — Kernpunkte
- Systemwahl: Wasserkästen/Wasserseite mit lösemittelfreiem Epoxid- oder Epoxid-Phenolharz-Futter (novolac), wasser- und temperaturbeständig; Betonbecken mit Siegelfrühling plus Vinyl-/Glasflock-Decklage gegen Diffusion.
- Oberflächenvorbereitung: Stahl strahlen auf Sa2½, Rauheit Rz im Zielbereich, Schweißnähte plan schleifen, scharfe Kanten verrunden und Stripe-Coat aufbringen — Ecken sind die schwächste Stelle jedes Futters.
- Applikationsfenster: Umgebungstemperatur und relative Luftfeuchte kontrollieren, Stahltemperatur mind. 3 ℃ über dem Taupunkt, damit Kondensat die Haftung nicht beeinträchtigt.
- Güteprüfung: Naßfilm- plus Trockenfilmdicken-Messung (Magnetik, Ansatz nach SSPC PA 2), Funken-Fehlererkennung, Gitterschnitt-/Pull-off-Adhäsion, Prüfspannung nach Schichtdicke.
- Schnittstelle zu KKS und Wasserbehandlung: Bei Kombination Futter + Opferanoden das Schutzpotential prüfen (Meerwasser oft Ag/AgCl-Referenz −0.80 bis −1.05 V), damit Überkopplung die Beschichtung nicht schädigt.
- Betriebsrückverfolgung: Korrosionscupon-/Sondenraten, wöchentliche Wasserprotokolle und Fehlererfassungsprotokolle im Anlagenstammblatt führen; bei Grenzwertüberschreitung erst Chemie und Bewuchs prüfen, dann Beschädigung der Beschichtung.
FAQ
Wenn dem Umlaufwasser bereits Korrosions- und Inkrustierungsinhibitoren zugesetzt sind, braucht man dann noch Beschichtung oder kathodischen Schutz?
Ja, beides schließt sich nicht aus. Die Chemie hält die gleichmäßige Korrosionsrate in den Grenzwerten, aber gegen Pitthing-Entstehung, lokale Korrosion unter Ablagerung/Bewuchs, Erosion und Spaltkorrosion ist sie begrenzt wirksam; Futter und KKS von Wasserkästen und Leitungen bieten zweite und dritte Sperre auf Material- und Elektrochemieebene, besonders an Totzonen, Ecken und Schweißnähten.
Warum liegen die Korrosionsraten-Grenzwerte für Kohlenstoffstahl und Edelstahl um eine Größenordnung auseinander?
GB/T 50050-2017 setzt Kohlenstoffstahl <0.075 mm/a, Kupferlegierungen/Edelstahl <0.005 mm/a, weil bei Edelstahl ein Chlorid-Pitting oder Spannungsrisskorrosion einen Durchbruchsfehler bedeutet, der sich nicht über »mittlere Wandabtragung« bewerten lässt; der engere Wert erzwingt lokale Korrosionsvermeidung über Werkstoffwahl, Chlor- und Temperaturkontrolle.
Warum bevorzugen Kondensator-Wasserkästen Epoxid-Phenolharz statt normalem Epoxid?
Der Wasserkasten ist ständig von Wasser umgeben, mit Temperaturdifferenz und Kalt-Warm-Wechseln bei Wartung; phenolgehärtetes Epoxid (novolac) ist gegenüber aminogehärtetem Standard-Epoxid beständiger gegen Heißwasser, Temperatur und Chemikalien, ein 300–500 µm dickes Futter plus Fehlererkennung reduziert Unter-Ablagerungs-Pitting und Leckagen deutlich; Ecken und Nähte brauchen dennoch einen Stripe-Coat-Aufbau.
Wie wird Biofouling genau quantifiziert und beherrscht?
Nach GB/T 50050-2017 Bewuchs ≤3 mL/m³ (Biozid-Verdrängungsverfahren), Heterotrophe ≤1×10⁵ CFU/mL. Beherrscht wird über oxidierende Mittel (Restchlor 0.1–1.0 mg/L, Stoßdosierung) und rotierende nicht-oxidierende Biozide gegen Resistenzen, dazu untere Strömungsgrenze gegen Ablagerung und regelmäßige Abblasung.
Das Betonkühlbecken leckt und die Bewehrung rostet sprengend — wie hilft die Beschichtung?
Erst den Untergrund ertüchtigen: Hohlstellen abklopfen, Bewehrung entrosten, Risse und Bewegungsfugen flexibel abdichten; dann mit Epoxid-Siegelgrund plus Vinyl-/Glasflock eine dichte Decklage aufbauen, wobei Untergrundtrockenheit und Feuchte im Zielbereich und Fugenverformungsfolge entscheidend sind, ggf. korrosionsbeständige Fliesen oder flexible Dichtschlämme als Alternative bewerten.
Lohnt sich eine Zementmörtel-Innenbeschichtung der Umlaufwasserleitung überhaupt?
Für Wasser-Stahlrohre, die zugleich Schutz und verminderte Inkrustierung leisten, schützt die Zementmörtel-Innenbeschichtung den Kohlenstoffstahl über hochalkalische Passivierung plus physikalische Trennung und hemmt die Aufrauung der Innenwand durch Ablagerungen — geringe Kosten, lange Lebensdauer; Schwächen sind Erosionsbeständigkeit und Verarbeitung bei Kälte, daher meist kombiniert mit Wasserstabilisierung und örtlicher Epoxidreparatur, für kritische Abschnitte lösemittelfreie Innenbeschichtung.
Last updated: 2026-09-22
Quellen: GB/T 50050-2017 Bemessungsnorm für die Wasserbehandlung industrieller Umlaufkühlsysteme (Korrosionsraten, Wasser- und Mikroben-Grenzwerte, Ablagerungswärmewiderstand); GB 50049-2011 Bemessungsnorm für kleine Dampfkraftwerke, 13.12 Kondensatoren und Hilfseinrichtungen; Microbially Influenced Corrosion of Steel in Marine Environments: A Review (PMC10535020, 2023, SRB- und MIC-Mechanismen); SSPC PA 2 (Magnetikmessung der Trockenfilmdicke).
Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd.