Warum rosten verzinkte Rohre? Deutschland

Verzinktes Rohr ist ein gängiges Rohrmaterial für Bau und Industrie. Seine Oberfläche ist mit einer Zinkschicht überzogen, um zu verhindern, dass die Eisenelemente im Inneren des Stahlrohrs mit der Außenluft und Feuchtigkeit in Kontakt kommen, und dient so als Korrosions- und Rostschutz. Viele Benutzer haben jedoch festgestellt, dass verzinkte Stahlrohre bei der Verwendung verzinkter Rohre dennoch rosten können. Warum rostet also das verzinkte Rohr? Was ist der Grund für den Rost verzinkter Rohre? Und welche Auswirkungen hat der Rost auf die tatsächliche Verwendung? In diesem Artikel werden diese Probleme ausführlich erläutert, und ich hoffe, er wird Ihnen hilfreich sein.

Was ist ein verzinktes Rohr?

Bei verzinkten Rohren handelt es sich um Rohre, die durch Aufbringen einer Zinkschicht auf die Oberfläche des Stahlrohrs eine Korrosionsschutzschicht bilden, um die Korrosionsbeständigkeit des Rohrs zu verbessern. Der Zweck der Verzinkung besteht darin, das Rohr selbst vor oxidativer Korrosion durch Kontakt mit Medien wie Luft und Wasser zu schützen. Insbesondere bei Einsatz in rauen Umgebungen wie Feuchtigkeit und Salz bietet die verzinkte Schicht hervorragenden Schutz.

Entsprechend den unterschiedlichen Verzinkungsverfahren können verzinkte Rohre in feuerverzinkte Rohre und elektrolytisch verzinkte Rohre unterteilt werden.

• Feuerverzinkte Rohre: Beim Feuerverzinkungsprozess wird das Stahlrohr auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und in einen Tank mit flüssigem Zink getaucht. Durch chemische Reaktionen verbindet sich die Zinkschicht mit der Oberfläche des Stahlrohrs und bildet eine Zink-Eisen-Legierungsschicht. Die Zinkschicht von feuerverzinkten Rohren ist dicker, normalerweise bis zu 60–80 Mikrometer, und weist eine gute Korrosionsbeständigkeit auf.
• Galvanisch verzinktes Rohr: Die Zinkschicht wird durch Galvanisieren oder Sprühen auf die Oberfläche des Stahlrohrs aufgetragen. Die Zinkschicht von galvanisch verzinktem Rohr ist relativ dünn, normalerweise zwischen 5 und 15 Mikrometer. Obwohl der Korrosionsschutzeffekt nicht so gut ist wie beim Feuerverzinken, kann die Gleichmäßigkeit der Zinkschicht während der Verarbeitung kontrolliert werden.

Das Korrosionsschutzprinzip der Verzinkung

Das Korrosionsschutzprinzip verzinkter Rohre beruht auf der „Opferanoden“-Wirkung von Zink. Die Metallaktivität der Zinkschicht ist stark. Wenn die Oberfläche des Rohrs der äußeren Umgebung ausgesetzt ist, wird das Zink zunächst einer Oxidationsreaktion unterzogen, bei der Zinkrost (ZnO) entsteht. Diese Zinkrostschicht kann weitere Erosion durch Sauerstoff und Feuchtigkeit isolieren und den Stahlrohrkörper vor Korrosion schützen.

Warum verzinkte Rohres Rost?

Obwohl die Zinkschicht verzinkter Rohre Korrosion theoretisch wirksam verhindern kann, kann es in der Praxis dennoch zu Rostbildung kommen. Die Gründe für das Rosten verzinkter Rohre sind in der Regel die folgenden:

Beschädigung der Zinkschicht:

Die Oberflächenschutzschicht von verzinkten Rohren besteht aus einer Zinkschicht. Wenn die Zinkschicht während des Gebrauchs durch mechanische Einwirkungen, Verschleiß, Kratzer und andere Faktoren beeinträchtigt wird, kann die Zinkschicht abfallen oder brechen, und die freiliegende Oberfläche des Stahlrohrs ist der äußeren Umgebung ausgesetzt und anfällig für Korrosion. Diese Situation tritt häufiger bei der Installation von Rohrleitungen auf, insbesondere an Stellen wie Rohrbögen und -verbindungen, an denen die Zinkschicht durch häufigen Betrieb beschädigt wird.

Probleme mit der Verzinkungsqualität:

Die Korrosionsschutzwirkung verzinkter Rohre hängt direkt von der Dicke und Gleichmäßigkeit der Zinkschicht ab. Wenn der Herstellungsprozess des verzinkten Rohrs nicht qualifiziert ist und die Zinkschichtdicke ungleichmäßig ist oder die Zinkschicht schlecht haftet, kann dies dazu führen, dass einige Bereiche der Stahlrohroberfläche freiliegen, was das Korrosionsrisiko erhöht.

• Ungleichmäßige Zinkschichtdicke: Kommt es beim Verzinkungsprozess zu einer ungleichmäßigen Zinkschichtdicke, sind schwache Stellen anfällig für Korrosion.
• Schlechte Haftung der Zinkschicht: Die verzinkte Schicht ist nicht fest mit der Oberfläche des Stahlrohrs verbunden und kann bei äußerer Krafteinwirkung leicht abfallen, wodurch das Rohr rostet.
• Defekte beim Verzinkungsprozess: Wenn beim Feuerverzinkungsprozess die Temperatur des Zinktanks instabil ist oder die Tauchzeit zu lang oder zu kurz ist, verringert sich die Qualität der Zinkschicht und es bilden sich sogar Defekte auf der Oberfläche des Rohrs.

Einfluss von Umweltfaktoren:

Der Rost verzinkter Rohre hängt auch eng mit der Umgebung zusammen, in der sie sich befinden.

• Feuchtigkeit und Klima: Hohe Luftfeuchtigkeit und feuchte Klimabedingungen beschleunigen den Oxidationsprozess der Zinkschicht, insbesondere bei häufigen Temperaturwechseln neigt die Oberfläche des Rohrs zur Kondensation und zur Bildung von Wassertropfen, was die Korrosion weiter beschleunigt.
• Salzsprühkorrosion: Rohre in der Nähe des Meeres oder in salzhaltigen und alkalischen Gebieten sind besonders anfällig für Salzsprühkorrosion. Salzsprühnebel haftet an der Oberfläche des Rohrs und bildet eine Elektrolytumgebung, die die Zinkschicht leicht korrodieren lässt, wodurch das Grundmetall freigelegt wird und dann rostet.
• Saure und alkalische Umgebung: Umgebungen mit sauren und alkalischen Gasen wie Industriegebiete und Chemieanlagen beschleunigen ebenfalls die Korrosion verzinkter Rohre. Korrosive Substanzen wie saure Gase, Sulfide und Chloride wirken stark korrosiv auf verzinkte Rohre.

Einfluss der Wasserqualität:

Die Wasserqualität steht in direktem Zusammenhang mit der Korrosionsrate verzinkter Rohre. In einigen stark korrosiven Wasserumgebungen (z. B. Wasserquellen mit stärker säurehaltigen Substanzen) lässt sich Rost selbst bei verzinkten Rohren nur schwer vermeiden.

• pH-Wert des Wassers: Der pH-Wert des Wassers beeinflusst direkt die Korrosionsrate verzinkter Rohre. Saures Wasser (pH-Wert unter 7) hat eine stark korrosive Wirkung auf die Zinkschicht und führt zu deren Auflösung.
• Hartes Wasser und weiches Wasser: Hartes Wasser enthält mehr Mineralien (wie Kalzium- und Magnesiumionen). Langfristiger Transport durch verzinkte Rohre kann leicht Kalkablagerungen an der Innenwand des Rohrs bilden, was Korrosion fördert. Weiches Wasser ist normalerweise aktiver und reagiert leicht mit Zink, wodurch die Auflösung von Zink beschleunigt wird. 
• Korrosive Substanzen: Wenn das Wasser korrosive Substanzen wie Sulfid und Ammoniak enthält, beschleunigt sich die Korrosionsrate verzinkter Rohre, was sogar zu schwerwiegenden Leckagen führen kann.

Elektrochemische Korrosion:

Das Phänomen der elektrochemischen Korrosion wird durch den Potentialunterschied verursacht, der entsteht, wenn verschiedene Metalle in einer Elektrolytumgebung in Kontakt kommen, was zu Metallkorrosion führt. Im verzinkten Rohrsystem tritt elektrochemische Korrosion hauptsächlich in den folgenden Situationen auf:

• Kontakt verschiedener Metalle: Wenn die verzinktes Rohr steht in direktem Kontakt mit anderen Metallen (wie Kupfer, Aluminium usw.). Aufgrund der vorhandenen Potenzialunterschiede korrodiert Zink als Opferanode vor anderen Metallen, was zu einer beschleunigten Korrosion des verzinkten Rohrs führt.
• Rohrleitungsverbindungen: An den Verbindungen von Rohrleitungen, Kabelschutzrohren und anderen Stellen kommt es häufig zu Strom- oder Potenzialunterschieden, die die Korrosionsreaktion verschlimmern.

Abschwächung der Opferanodenwirkung der Zinkschicht:

Obwohl die Opferanodenwirkung von Zink Korrosion wirksam verhindern kann, wird die Opferanodenwirkung geschwächt, wenn die Zinkschicht zu dünn ist oder in einer korrosiven Umgebung vorzeitig verbraucht wird. Dies führt dazu, dass die Stahlrohrmatrix freigelegt wird und dadurch die Rostgefahr steigt.

• Unzureichende Zinkschichtdicke: Wenn die Zinkschicht des verzinkten Rohres zu dünn ist, lässt die Schutzwirkung des Zinks schnell nach und der Korrosionsprozess des Stahlrohres wird beschleunigt.
• Vorzeitiger Verbrauch der Zinkschicht: Bei längerem Einsatz, insbesondere in stark korrosiver Umgebung, wird die Zinkschicht zu schnell verbraucht, die Opferanodenwirkung wird geschwächt und die Stahlrohrmatrix wird nach und nach freigelegt.

Auswirkungen von Rost auf verzinkte Rohre

1).Verringerte Haltbarkeit der Rohre:Sobald verzinkte Rohre sind verrostet, ihre Tragfähigkeit, Druckfestigkeit und Schlagfestigkeit werden verringert und ihre Lebensdauer wird erheblich verkürzt. Durch Korrosion verursachte Alterung der Rohre führt dazu, dass sie der Belastung durch Hochdruckwasserfluss oder andere Arbeitsbedingungen nicht mehr standhalten und leicht reißen oder undicht werden.

2).Wasserverschmutzung:Eine durch Korrosion verzinkter Rohre verursachte Zinkverschmutzung kann sich negativ auf die Umwelt auswirken. Insbesondere in kommunalen Wasserversorgungssystemen kann ein Zinkleck zu Wasserverschmutzung führen und die Trinkwassersicherheit beeinträchtigen. Darüber hinaus kann ein Leck aus verrosteten Rohren zu einer gewissen Verschmutzung des umgebenden Bodens und der Vegetation führen und die ökologische Umwelt beeinträchtigen.

3).Gefährdungen der strukturellen Sicherheit:Korrosion verzinkter Rohre wirkt sich nicht nur auf die Rohre selbst aus, sondern kann auch die Tragstruktur der Rohre beeinträchtigen. In den Bereichen Elektrizität und Kommunikation werden beispielsweise häufig verzinkte Rohre zur Unterstützung und zum Schutz von Kabeln verwendet. Wenn verzinkte Rohre stark korrodieren, kann dies zum Bruch von Kabeln oder zur Beschädigung der äußeren Schutzschicht führen, was wiederum die Stabilität und Sicherheit des gesamten Systems beeinträchtigt.

Korrosionsschutzmaßnahmen für verzinkte Rohre

Verbesserung der Qualität der Verzinkung

Wenn sichergestellt wird, dass die Gleichmäßigkeit, Dicke und Haftung der Zinkschicht den Standards entsprechen, kann dies die Korrosionsbeständigkeit verzinkter Rohre erheblich verbessern. Während des Produktionsprozesses sollten Temperatur, Konzentration und andere Prozessparameter der Verzinkungslösung streng kontrolliert werden, um die Qualität der Zinkschicht sicherzustellen.

Vermeiden Sie mechanische Schäden

Mechanische Schäden und Verschleiß sollten während des Transports, der Installation und der Nutzung der Rohrleitung vermieden werden. Sobald die Oberfläche des verzinkten Rohrs Stößen, Kratzern oder Kollisionen ausgesetzt ist, wird die Zinkschicht leicht beschädigt, wodurch das Grundmetall des Stahlrohrs freigelegt wird, was leicht zu Korrosion führen kann. Seien Sie daher während des Installationsvorgangs vorsichtig, um Schäden an der Zinkschicht zu vermeiden. Mechanische Schäden können durch folgende Maßnahmen reduziert werden:

• Verwenden Sie weiche Verpackungsmaterialien: Verwenden Sie während des Transports und der Handhabung weiche Schutzmaterialien wie Schaumstoff, Kunststofffolie usw., um das Rohr einzuwickeln und so Kollisionen und Reibung zu verringern.
• Vermeiden Sie direktes Klopfen während der Installation: Verwenden Sie professionelle Installationswerkzeuge wie Rohrhalterungen und -klemmen, um direktes Klopfen auf das Rohr zu vermeiden.

Korrosionsschutzbeschichtung und zusätzliche Verzinkungsschicht

Für Orte, an denen die verzinktes Metallrohr in einer rauen Umgebung verwendet wird, können zusätzliche Korrosionsschutzbeschichtungen auf die Außenseite des Rohrs aufgetragen werden. Diese Beschichtungen bestehen normalerweise aus Materialien wie Epoxidharz, Polyurethan, Polyethylen usw., die die Korrosionsschutzleistung weiter verbessern und die Lebensdauer des verzinkten Rohrs verlängern können.

• Epoxidbeschichtung: Sie verfügt über eine gute Haftung und Korrosionsbeständigkeit und ist für anspruchsvolle Industrieumgebungen geeignet.
• Polyethylenbeschichtung: Bei erdverlegten Rohren kann eine Polyethylenbeschichtung das Eindringen von Feuchtigkeit sowie sauren und alkalischen Substanzen wirksam verhindern und Korrosion vorbeugen.

Darüber hinaus kann in einigen Sonderfällen, wenn die Zinkschicht teilweise beschädigt ist, die Methode der erneuten Verzinkung angewendet werden, um den beschädigten Bereich zu reparieren und die Korrosionsbeständigkeit des Rohrs wiederherzustellen.

Stärkung der Umweltkontrolle

Bei der Auswahl verzinkter Rohre muss die Installationsumgebung berücksichtigt werden. Für Rohre, die feuchter, salzhaltiger, saurer oder alkalischer Umgebung ausgesetzt sind, sollten möglichst Rohre mit höherer Korrosionsbeständigkeit ausgewählt oder bestimmte Maßnahmen zur Kontrolle der Umgebung ergriffen werden.

• Reduzieren Sie die Belastung in Bereichen mit hoher Luftfeuchtigkeit: Versuchen Sie beispielsweise in feuchten Bereichen oder im Freien Maßnahmen zu ergreifen, um die Zeit und den Bereich der Rohrbelastung zu reduzieren, z. B. durch das Aufstellen von Unterständen, Dächern usw.
• Verbessern Sie die Belüftungsbedingungen: Durch die Verstärkung der Luftzirkulation verringern Sie die Feuchtigkeitsspeicherung auf der Rohroberfläche und verlangsamen die Korrosionsreaktion.

Regelmäßige Inspektion und Wartung

Durch regelmäßige Inspektionen können Korrosionsprobleme rechtzeitig entdeckt und Reparaturmaßnahmen ergriffen werden. Der Inspektionsinhalt umfasst die Integrität der Zinkschicht, ob die Oberfläche abblättert oder Risse aufweist und ob sich im Rohr Wasser ansammelt oder Ablagerungen vorhanden sind.

• Regelmäßige Kontrolle: Bei freiliegenden verzinkten Rohren kann halbjährlich oder jährlich eine Kontrolle insbesondere der Rohrverbindungen, Bögen, Flansche und anderer Teile auf Korrosion oder Beschädigungen durchgeführt werden.
• Interne Inspektion: Bei verzinkten Rohren, die vergraben sind oder nicht direkt eingesehen werden können, kann der Zustand der Innenwand des Rohrs durch eine Endoskopinspektion, Ultraschallprüfung und andere Methoden festgestellt werden.

Verwenden Sie Korrosionsinhibitoren

In einigen Rohrleitungssystemen, insbesondere Wasserleitungen oder Gasleitungen, können Korrosionsinhibitoren verwendet werden, um das Auftreten von Korrosion zu verringern. Diese Inhibitoren hemmen normalerweise das Fortschreiten von Korrosionsreaktionen, indem sie die chemische Umgebung innerhalb und außerhalb der Leitung verändern.

• Wasserqualitätsaufbereitung: Bei verzinkten Rohren in Wasserleitungen können Wasserenthärtung, Entfernung von gelöstem Sauerstoff und korrosiven Ionen im Wasser und andere Methoden eingesetzt werden, um die Korrosionsgefahr zu verringern.
• Gasschutz: In Gastransportleitungen können bestimmte Schutzgase eingespritzt werden, um die Zusammensetzung oder den Druck des Gases zu verändern und die Korrosion zu verlangsamen.

Wählen Sie geeignete Rohrleitungsmaterialien aus

Für Rohrleitungssysteme, die über längere Zeit extremen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind, stehen neben verzinkten Rohren auch einige andere Rohrleitungsmaterialien mit höherer Korrosionsbeständigkeit zur Verfügung. Beispielsweise sind PVC-Rohre, PE-Rohre, Edelstahlrohre usw. korrosionsbeständiger als verzinkte Rohre und eignen sich besonders für einige spezielle Anwendungen.

• Edelstahlrohre: Edelstahl ist stark korrosionsbeständig und hat eine lange Lebensdauer. Er eignet sich für Anwendungen, bei denen eine extrem hohe Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist.
• PE-Rohre, PVC-Rohre: Diese Kunststoffrohr-Werkstoffe verfügen über eine gute Korrosionsbeständigkeit und eignen sich besonders für den Transport flüssiger Medien wie Wasser und Gas.

Das Rosten verzinkter Rohre ist ein häufiges Problem, aber durch eine vernünftige Materialauswahl, Konstruktion und Wartung kann die Lebensdauer verzinkter Rohre effektiv verlängert werden.

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