Vorteile von Edelstahl in Wasseranwendungen wie Wasserfiltration und Abwasserprojekten

Einführung

Edelstahl bietet der Wasserwirtschaft wirtschaftliche Vorteile, da er durch seine Langlebigkeit und geringen Wartungsaufwand sowohl die Anfangs- als auch die Betriebskosten senkt. Bekannt für seine Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Zähigkeit, hat Edelstahl eine bewährte Erfolgsbilanz in der Wasseraufbereitung. Er ist zudem hygienisch, optisch ansprechend und in verschiedenen Formen erhältlich, was ihn zu einer vielseitigen Wahl für langlebige Infrastrukturen macht.

Anwendungsbereiche

Mechanische Systeme

  • Siebungssysteme, Siebe
  • Sandfangbecken
  • Belüftungsbecken
  • Sedimentationsbecken
  • Räumer
  • Siebtrommeln
  • Vorklärbecken
  • Siphons und Hebevorrichtungen
  • Wehre und Überläufe

Biologische Systeme

  • Sedimentationsbecken
  • Einlass- und Auslasskonstruktionen
  • Belüftungseinrichtungen
  • Ozonbehandlung
  • Schlammscheideranlagen
  • Anaerobe Abwasserbehandlung
  • Desinfektion – UV-Anlagen
  • Tankabdeckungen

Schlammbehandlung

  • Tanks

  • Mischbehälter
  • Eindickbehälter
  • Schlammentwässerungsbehälter
  • Schlamzumwälzanlagen
  • Filterpressen
  • Schieberiegel
  • Ventile

Sonstiges

  • Auskleidungen für Betontanks
  • Mannlöcher und Abdeckungen
  • Schachtabdeckungen
  • Steigbügel
  • Leitern
  • Geländer und Plattformen
  • Feuerschutztüren, Sicherheitstüren, Drucktüren
  • Brunnenköpfe
  • Lüftungsschächte

Die mechanischen Eigenschaften von Edelstahl, einschließlich Festigkeit, Duktilität und Zähigkeit, bieten mehrere Vorteile:

  • Kein Bedarf an Beschichtungen zum Korrosionsschutz – dadurch entfällt das Risiko von Beschichtungsverschleiß, Wasserverschmutzung und Beschichtungswartung.

  • Hohe Festigkeit und Duktilität ermöglichen leichtere Bauteile und höhere Schlagfestigkeit.

  • Korrosions- und Verschleißfestigkeit sind essenziell für Systeme wie die Schlammbehandlung, während Ungiftigkeit für Trinkwasser unerlässlich ist.

Allgemeine Gestaltungsprinzipien von Edelstahlanlagen

 

Grundsätze Beschreibung
Sorgen Sie für einen kontinuierlichen Fluss Entwerfen Sie Systeme, die den Flüssigkeitsfluss aufrechterhalten, und vermeiden Sie Bereiche, in denen das Wasser stagnieren oder sich Sedimente ansammeln können.
Rühren im Abwasser Halten Sie das Abwasser in Bewegung, um die Schlammbildung zu reduzieren
Optimale Durchflussraten Erreichen Sie mindestens 1 m/s für Rohwasser und 0,5 m/s für behandeltes Wasser, um Sedimentablagerungen zu minimieren.
Totzonen vermeiden Rohrabschnitte vermeiden, in denen stehendes Wasser und Luft Ablagerungen begünstigen können. Bei intermittierendem Fluss sollten horizontale Rohrleitungen und Tankböden geneigt sein, um vollständige Entleerung zu ermöglichen.
Regelmäßige Benetzung Für Systemteile, die nicht vollständig entleert werden können, sollte die Gestaltung eine regelmäßige Benetzung ermöglichen, um Salz- oder Ablagerungsbildung zu vermeiden.
Akustische Dämpfung berücksichtigen Bei dünnwandigen Edelstahlrohren sollte mögliches Geräuschverhalten durch Druckstöße berücksichtigt werden.

Auswahl der Edelstahlsorte

  • 316er-Sorten mit Molybdän: Diese Edelstähle besitzen eine höhere Korrosionsbeständigkeit als 304er-Sorten, was sie für Umgebungen mit höheren Chlorid- und Chlorgehalten geeignet macht. 316 wird häufig in der Wasser- und Abwasserbehandlung eingesetzt und bevorzugt für Gebäudewassersysteme verwendet, die Stagnation oder viele Armaturen aufweisen.

  • 304er-Sorten: Diese Sorten funktionieren gut in den meisten Wasseranlagen mit Umgebungstemperatur, wenn der Chloridgehalt unter 200 ppm liegt. Sie eignen sich für Bereiche, in denen Abrieb- oder Erosionsbeständigkeit erforderlich ist, etwa bei Sieben oder Gittern. Chlor oder andere Oxidationsmittel senken diese Schwelle, wodurch 304 bei niedrigeren Chloridwerten anfälliger für Korrosion wird.

  • 316er-Sorten für hohe Chloridgehalte: Die 316er-Sorten, die gegen Lochfraß- und Spaltkorrosion beständig sind, eignen sich ideal für Wasser mit Chloridgehalten bis etwa 1000 ppm.

  • Einfluss von Oxidationsmitteln: Chlor und andere Oxidationsmittel können das Risiko von Spaltkorrosion selbst bei gegebenem Chloridgehalt erhöhen. Studien in den USA zeigten, dass 304er-Sorten für bis zu 2 ppm Chlor in Wasser mit weniger als 23 ppm Chlorid geeignet sind, wobei 316er-Typen eine größere Sicherheitsmarge bieten.

  • Bereiche mit Chlordämpfen: In Bereichen, in denen sich feuchte Chlordämpfe ansammeln können, kann eine bessere Belüftung oder die Wahl einer korrosionsbeständigeren Sorte erforderlich sein.

  • Kohlenstoffarme und stabilisierte Sorten: Für geschweißte Konstruktionen werden kohlenstoffarme „L“-Sorten oder Sorten mit maximal 0,05 % Kohlenstoff empfohlen. Für stark beanspruchte Strukturen mit mehreren Schweißdurchgängen können stabilisierte Sorten erforderlich sein; eine Beratung durch einen Schweißingenieur oder Stahllieferanten wird empfohlen.

Siehe unsere Seite zum VERGLEICH VON EDELSTAHLSORTEN

Verhalten von Edelstahl in Wasser

Edelstähle, insbesondere die Sorten 304 und 316, werden aufgrund ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, Langlebigkeit und geringen Wartungsanforderungen häufig in der Wasseraufbereitung und -handhabung eingesetzt. Ihre passive Oxidschicht bildet eine schützende Barriere, die sich bei Beschädigung selbst regeneriert und so Korrosion unter den meisten Bedingungen effektiv verhindert. Nachfolgend sind die spezifischen Faktoren aufgeführt, die ihre Leistung beeinflussen:

1 – Korrosionsbeständigkeit und die passive Oxidschicht

Die auf Edelstahloberflächen gebildete passive Oxidschicht ist entscheidend für seine Korrosionsbeständigkeit. Die Sorten 304 und 316 erfordern keine zusätzliche Korrosionszugabe, wie sie bei Materialien wie Gusseisen oder Kohlenstoffstahl notwendig ist. Diese Schicht regeneriert sich im Wasser bei Beschädigung schnell, wodurch langfristige Korrosionsprobleme vermieden werden. Lokalisierte Korrosion kann jedoch unter bestimmten Bedingungen auftreten, vor allem als Spaltkorrosion oder Lochkorrosion, insbesondere in Bereichen mit geringer Strömung oder Ablagerungsbildung.

2 – Einfluss der Strömung auf Edelstahl

Die Erosions-Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl ermöglicht den Einsatz bei turbulenter Strömung und hohen Fließgeschwindigkeiten bis zu 30 m/s – im Gegensatz zu duktilen Gusseisen- oder Kupferlegierungen. Es ist jedoch entscheidend, Mindestfließgeschwindigkeiten einzuhalten, um Sedimentation zu verhindern und optimale Leistung zu gewährleisten:

  • Klares Wasser: Mindestgeschwindigkeit von 0,5 m/s.
  • Rohwasser: Mindestgeschwindigkeit von 1 m/s.

Hohe Fließgeschwindigkeit reduziert das Risiko von Ablagerungen in Spalten, die lokale Korrosion auslösen können.

3 – Auswirkungen der Belüftung auf Edelstahl

Erhöhter gelöster Sauerstoff durch Belüftungsprozesse, der bei Kohlenstoffstählen und Gusseisen typischerweise zu Korrosion führt, schadet Edelstahl nicht. Edelstähle bleiben bei normalen Schwankungen des gelösten Sauerstoffgehalts unbeeinträchtigt, was sie besonders geeignet für belüftete Umgebungen und Oxidationsprozesse macht.

4 – Beständigkeit gegen Chloride sowie Loch- und Spaltkorrosion

Chloridgehalte sind ein entscheidender Faktor zur Bewertung des Risikos von Loch- und Spaltkorrosion:

  • 304 Edelstahl: In der Regel sicher bei Chloridgehalten bis zu 200 ppm.
  • 316 Edelstahl: Aufgrund des enthaltenen Molybdäns im Allgemeinen beständig bis zu Chloridgehalten von 1000 ppm.

In stark lokalisierten oder schwierigen Umgebungen, etwa bei gelegentlichem Austrocknen oder konzentrierten Chloriden, kann dennoch Korrosion auftreten. In solchen Fällen sind konservativere Grenzwerte empfehlenswert – z. B. 50 ppm für 304 und 250 ppm für 316. Für die Abwasserbehandlung werden Sorten mit 2–3 % Molybdän bevorzugt, um die Beständigkeit zu erhöhen.

Arten von Spalten und Gegenmaßnahmen

Spalten in Edelstahlsystemen entstehen durch:

  • Natürliche Ursachen: Sedimentablagerungen und Schlammaufbau.
  • Menschlich verursachte Ursachen: Fertigungsfehler wie unvollständige Schweißnähte, Oberflächenverunreinigungen oder schlecht ausgerichtete Flanschverbindungen.

Zur Minimierung dieser Risiken:

  • Gestaltungspraktiken sollten darauf abzielen, Spalten zu vermeiden.
  • Hohe Fließgeschwindigkeiten helfen, Ablagerungen zu verringern.
  • Regelmäßige Reinigung kann erforderlich sein, um Sedimente zu entfernen.
  • Die Fertigung sollte vollständige, hochwertige Schweißnähte ohne übermäßige Vorsprünge sicherstellen und Dichtungen verwenden, die inert, chloridfrei und gut ausgerichtet sind.

5 – Galvanisches Verhalten und Korrosionsvermeidung

Galvanische Korrosion tritt auf, wenn zwei Metalle mit unterschiedlicher Reaktivität in einer leitfähigen Umgebung in Kontakt kommen. Edelstahl als edleres Metall kann die Korrosion von unedleren Metallen wie Kohlenstoffstahl beschleunigen, insbesondere in Süßwasser.

  • Gegenmaßnahmen:
    • Isolierung zwischen unterschiedlichen Metallen verwenden.
    • Schutzbeschichtungen um Verbindungen aufbringen, wobei die Beschichtung leicht über die Verbindung hinausreichen sollte.
    • Bei Verwendung von Opferanoden Materialien wie Zink oder Magnesium wählen, um den Edelstahl vor Korrosion zu schützen.
    • Beispielsweise können mit schmelzgebundenem Epoxid beschichtete Kohlenstoffstahlflansche den Kontakt zwischen Edelstahlrohren und anderen Metallen verhindern und so das Risiko galvanischer Korrosion verringern.
  • Praktische Anwendungen: Edelstahl verhält sich in der galvanischen Spannungsreihe passiv, solange seine Oxidschicht intakt ist. Bei Spaltkorrosion oder lokalem Abbau der Oxidschicht kann er jedoch aktiv werden. Eine sorgfältige Materialwahl sowie Isolations- und Beschichtungstechniken können sowohl Edelstahl als auch angrenzende Metalle vor galvanischer Korrosion schützen.

6 – Zusammenfassung

  • Strömungsmanagement: Halten Sie die empfohlenen Durchflussraten ein, um Sedimentablagerungen zu vermeiden.

  • Design und Fertigung: Begrenzen Sie Spalte, sorgen Sie für hochwertige Schweißnähte und vermeiden Sie scharfe Ecken, an denen sich Ablagerungen ansammeln könnten.

  • Galvanische Prävention: Isolieren Sie unterschiedliche Metalle, verwenden Sie bei Bedarf Opferanoden und vermeiden Sie die Verwendung weniger edler Befestigungselemente in Edelstahlbaugruppen.

  • Oberflächenbehandlungen: Entfernen Sie Anlauffarben von Schweißnähten, um Spaltkorrosion zu verhindern, und schützen Sie vor Chloridkontamination unter der Isolierung mit Barrierefarben.

  • Regelmäßige Wartung: Spülen Sie Systeme regelmäßig, um Ablagerungen zu entfernen, insbesondere in Bereichen, die anfällig für Sedimentansammlungen sind.

Reinigung von Edelstahl

  • Gründliches Entleeren nach Tests: Entleeren Sie Systeme nach hydrostatischen Tests vollständig.

  • Reinigungsöffnungen und Spülpläne: Wo Ablagerungen unvermeidlich sind, integrieren Sie Reinigungsöffnungen und planen Sie regelmäßige Spülungen. Zum Beispiel, planen Sie in Rohwasserleitungen, die anfällig für Mangan- oder Eisenablagerungen sind, regelmäßige Spülungen oder Hydrostrahlreinigungen.

  • Vorbereitung auf lange Stillstände: Planen Sie bei längeren Stillständen, um das Austrocknen korrosiver Ablagerungen zu verhindern. Optionen umfassen, die Rohrleitungen feucht zu halten, indem alle zwei Tage mindestens eine Stunde lang Wasser zirkuliert wird, oder das System vollständig zu spülen, zu entleeren und zu trocknen.

Tipps zur Edelstahlverarbeitung

  • Minimierung von Fallen und Spalten: Gestalten Sie, um Bereiche zu reduzieren, die Ablagerungen einschließen könnten, wie das Abdichten überlappender Platten.

  • Schweißprotokolle: Wählen Sie Schweißmethoden, die am besten für die spezifische Stahlsorte geeignet sind.

  • Zugängliches Schweißdesign: Stellen Sie sicher, dass das Design einen einfachen Zugang zum Schweißen ermöglicht, um die optimale Schweißnahtform zu erzeugen und die Bildung von Anlauffarben zu reduzieren.

  • Glätte, durchgehende Schweißnähte: Streben Sie nach glatten, durchgehenden Schweißnähten. Verwenden Sie beispielsweise eine Rückkante an Platten für eine glatte Ecke, die ein einfaches Schweißen und Reinigen ermöglicht.

Key Take Away

 

Edelstahl ist ein äußerst effektives Material für Systeme der Wasserindustrie, insbesondere wenn es sorgfältig gehandhabt wird.

Durch die Einhaltung wichtiger Richtlinien – wie die Gestaltung für einen gleichmäßigen Wasserfluss, die Auswahl des richtigen Edelstahltyps, die Verwendung geeigneter Edelstahlfertigungs– und Bearbeitungstechniken und die Einrichtung einfacher Reinigungsmethoden – kann das Korrosionsrisiko erheblich reduziert werden, was die Lebensdauer der Ausrüstung verlängert.

Die Auswahl der richtigen Stahlsorte basierend auf Faktoren wie Chloridgehalt und Exposition gegenüber Chemikalien, zusammen mit intelligenten Designentscheidungen, stellt sicher, dass Edelstahlteile auch unter schwierigen Bedingungen gut standhalten.

Zusammen tragen diese Praktiken dazu bei, langlebige, kostengünstige Edelstahlsysteme für die Wasserindustrie zu schaffen.

Wie können wir Ihnen weiterhelfen?

Edelstahl bietet eine langlebige, wartungsarme Lösung für Wassersysteme mit langer Lebensdauer und niedrigen Lebenszykluskosten.

Novelty Structures zeichnet sich als zuverlässiger Partner mit strenger Qualitätskontrolle und Einhaltung globaler Standards aus, um

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