Invloed van de watersamenstelling op corrosie in circulatieleidingen
Samenvatting:
Bij corrosie in warmwater-circulatieleidingen spelen naast algemene corrosiemechanismen ook factoren een rol die specifiek zijn voor warmwaterstroming.
De temperatuur heeft namelijk invloed op verschillende aspecten van de watersamenstelling. Denk aan:
Thermische verzuring door (lokaal) lage pH-waardes
Minder effectieve buffercapaciteit bij hogere temperatuur
Grotere impact van chloride-ionen
Minder aanwezigheid van opgelost zuurstof
Hogere geleidbaarheid van het water
Hierdoor zijn circulatieleidingen gevoeliger voor putcorrosie.
Waterbehandeling met het BlueRex systeem biedt gerichte ondersteuning bij corrosiebescherming in circulatieleidingen
Waarom circulatieleidingen gevoeliger zijn voor putcorrosie
In een warmtapwater-circulatiesysteem werken meerdere factoren in op de stabiliteit van de passieve oxidelaag (Cu₂O) die normaal gesproken bescherming biedt tegen metaaloplossing. Hierbij komen niet alleen algemene corrosiefactoren kijken, maar ook temperatuurafhankelijke eigenschappen die specifiek zijn voor warmwaterstroming.
Hierdoor zijn warmwater-circulatieleidingen gevoeliger voor putcorrosie dan koudwatersystemen.
Watersamenstelling en putcorrosie in circulatieleidingen: de belangrijkste aspecten
1. Thermische verzuring door (lokaal) lage pH-waardes
De pH-waarde bepaalt in hoge mate de oplosbaarheid en stabiliteit van koperoxide. Onder neutrale tot licht basische omstandigheden (pH 7,0–8,5) vormt zich een relatief stabiele Cu₂O-laag. In circulatieleidingen ligt de temperatuur echter doorgaans tussen 60 °C en 70 °C. Bij deze temperaturen neemt de zelfionisatie van water toe. Hierdoor is de pH van warm drinkwater wat lager.
In gemiddeld Nederlands drinkwater leidt dit tot een daling van 0,4–0,5 pH-eenheden bij 60 °C. Door de lagere pH bij een hogere temperatuur neemt de gevoeligheid toe voor lokale verzuring. Dit heeft een negatieve invloed op de stabiliteit van de passieve koperoxidelaag.
2. Minder effectieve buffercapaciteit bij hogere temperatuur
De alkaliteit van water – die sterk samenhangt met de concentratie bicarbonaat (HCO₃⁻) – bepaalt hoe goed het water verzuring kan compenseren. Alkaliteit werkt namelijk als buffer: het neutraliseert H⁺-ionen en helpt zo de pH stabiel te houden. Tijdens pitvorming komen via hydrolyse H⁺-ionen vrij, wat de lokale pH in de pit verlaagt. Normaal gesproken kan bicarbonaat deze verzuring deels neutraliseren, maar in warmtapwatercirculatie verloopt het hydrolyse-proces sneller door de hogere temperatuur.
Daarnaast verschuift bij hogere temperatuur het evenwicht tussen bicarbonaat en opgelost CO₂. Daardoor kan CO₂ gemakkelijker uit het water vrijkomen. Hierdoor neemt de buffercapaciteit van het water af. De pH in de pit daalt dan nog verder, waardoor de passieve Cu₂O-laag instabiel raakt. Dat vergroot de kans op putcorrosie en versnelt de groei van bestaande pits.
3. Grotere impact van chloride-ionen
Chloride-ionen (Cl⁻) staan bekend om hun vermogen om de passieve oxidelaag op koper aan te tasten. Ze destabiliseren de oxidefilm en diffunderen naar anodische pitten om ladingsneutraliteit te behouden. De impact van chloriden is sterker bij lagere pH én bij hogere temperatuur, twee omstandigheden die zich typisch voordoen in circulatiesystemen. Al bij concentraties <50 mg/L (ruim onder de drinkwaternorm) kunnen chloriden significant bijdragen aan pitinitiatie, vooral in zones met beperkte stroming of thermische gradiënten, zoals afkoelende retourleidingen waar de kans op aantasting van de oxidefilm groter is.
In het zure milieu binnen een pit kunnen chloride-ionen bovendien oplosbare koperchloridecomplexen vormen. Hierdoor blijft koper in oplossing en wordt herpassivatie van het oppervlak bemoeilijkt, wat de voortgang van pitgroei bevordert.
4. Minder aanwezigheid van opgelost zuurstof
De aanwezigheid van zuurstof speelt een belangrijke rol bij de elektrochemische reacties die de passieve laag in stand houden. Warmer water bevat echter minder opgelost zuurstof. Dit betekent enerzijds dat beschadigingen aan de oxidelaag in circulatieleidingen moeilijker herstellen. Anderzijds ontstaan sneller zuurstofarme zones, met als gevolg dat anodische reacties (koperoplossing) lokaal de overhand krijgen. In delen waar water langer stilstaat (zoals dode hoeken of verkeerd afgestelde bypasses) kan dit het corrosieproces nog eens verder versnellen.
5. Hogere geleidbaarheid van het water
Warm water kent doorgaans een hogere geleidbaarheid (dus lagere elektrische weerstand) door de verhoogde mobiliteit van ionen. Deze lagere elektrische weerstand versnelt de elektrochemische uitwisseling tussen anodische en kathodische gebieden. Hierdoor verloopt het proces van pitgroei efficiënter. In combinatie met de hierboven genoemde lage buffercapaciteit en aanwezige chloride- of sulfaationen, kan dit leiden tot versnelde perforatie van de leidingwand.
Conclusie: de watersamenstelling beïnvloedt het corrosiegedrag
De watersamenstelling beïnvloedt het corrosiegedrag van warmwater-circulatieleidingen aanzienlijk sterker dan bij koudwaterinstallaties. Dit komt door de gecombineerde effecten van:
Verhoogde temperatuur
Verminderde zuurstofoplosbaarheid
Versnelde chemische reacties
Verhoogde gevoeligheid voor pH-schommelingen
Bescherming van warmtapwater-circulatiesystemen tegen corrosie
Voor een duurzame warmtapwatercirculatie zijn een stabiele pH, voldoende alkaliteit, lage chloridebelasting en gecontroleerde geleidbaarheid cruciale voorwaarden.
Het BlueRex systeem biedt gerichte ondersteuning bij corrosiebescherming in circulatieleidingen door:
Ondersteuning van de stabiliteit van de passieve koperoxide-laag (Cu₂O)
Buffering van pH-schommelingen bij thermische hydrolyse
Beïnvloeding van de chemische omstandigheden rond het koperoppervlak, waardoor ophoping van koperionen en lokale verzuring worden beperkt
Ook bij verhoogde temperaturen en verlaagde zuurstofoplosbaarheid biedt ons systeem een effectieve, preventieve bescherming tegen putcorrosie, zonder grote aanpassing van de watersamenstelling. Daarmee draagt het systeem bij aan een lekvrij, hygiënisch en duurzaam warmtapwatercircuit.
Meer weten over de werking van het BlueRex systeem? Zelf problemen met lekkages in circulatieleidingen? Plan direct een vrijblijvende QuickScan. Grote kans dat we iets voor je kunnen betekenen!