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Kupferlegierungen werden aufgrund ihrer hervorragenden Wärmeübertragungseigenschaften in Kondensatoren und Wärmetauschern im Wasser-Dampf-Kreislauf verwendet. Diese Materialien sind jedoch anfällig für Korrosion durch Ammoniak und gelösten Sauerstoff. Dies kann nicht nur zu spannungsinduzierter Risskorrosion führen, sondern auch zu Verlusten im Megawatt-Bereich, da sich Kupferablagerungen auf den Hochdruckturbinenschaufeln bilden. Die Überwachung des Kupfergehalts im Speisewasser hilft, die Korrosion zu kontrollieren, bevor sie sich negativ auf die Kraftwerkseffizienz auswirkt. Die anodische Stripping Voltammetrie (ASV) ist eine empfindliche und kostengünstige Methode zur Bestimmung von Kupfer in Speisewasser.
Bei Kupferlegierungen im Kesselsystem sind die Hauptursachen für Korrosion der pH-Wert (P-Alkalität) und gelöste Sauerstoff. Ein Entlüfter als auch Chemikalien zur Wasseraufbereitung, wie bspw. Natriumsulfit oder Hydrazin als Sauerstofffänger, können verwendet werden, um den Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Kesselwasser und Kondensat zu kontrollieren. Hydrazin kann sich jedoch zu Ammoniak zersetzen, welches sich wiederum korrosiv gegenüber Kupfer verhält. Da sich gelöstes Kupfer als metallisches Kupfer auf Stahloberflächen ablagert, verursacht es dadurch galvanische Korrosion von Eisen. Aufgrund der negativen Auswirkungen der Kupferkorrosion empfiehlt die American Society of Mechanical Engineering (ASME) in ihren Wasserqualitätsrichtlinien je nach Trommeldruck eine Kupferkonzentration von 0,01 bis 0,05 ppm (mg/L) im Kesselspeisewasser. Die festgelegten Grenzwerte gemäß EN 12953-10 liegen in einem ähnlichen Bereich von <0,03 bis <0,05 ppm Kupfer im Speisewasser und weniger als 0,1 ppm Kupfer im Nachspeisewasser.
Die Voltammetrie ist eine empfindliche Methode zur Bestimmung von Metallen wie z. B. Kupfer oder Eisen. Die anodische Stripping Voltammetrie (ASV) nach DIN 38406-16 ermöglicht die Bestimmung von Kupferkonzentrationen bis zu 0,001 ppm. Dieses Verfahren verwendet eine Quecksilbertropfelektrode. Alternativ kann eine Goldmikrodraht-Elektrode verwendet werden, die eine Nachweisgrenze von etwa 0,0005 ppm Kupfer ermöglicht. Für beide Methoden ist keine Probenvorbereitung des gesammelten Kesselwassers vor der Analyse erforderlich. Im Vergleich zur Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) oder der Emissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP) ist die ASV eine praktikable, weniger anspruchsvolle Alternative für die Bestimmung von Kupfer in Kesselspeisewasser mit nur moderaten Investitionen bezüglich Hardware und niedrigen Betriebskosten. Weitere Informationen zu dieser Methode erfahren Sie über den kostenlosen Download unserer Applikationsvorschriften zur Analyse von Kupfer in Wasserproben.