Nickel im Trinkwasser analysieren

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Technische Universität Chemnitz Fakultät für Maschinenbau Inst.f. Strukturleichtbau

Ergebnisse

Die Untersuchungen zur Nickelionenlässigkeit der ausgewählten Nickelbasislote Ni105, NI107 und B-Ni60CrPSi sind abgeschlossen. Die Ergebnisse sind reproduzierbar, gelten aber nur für Chemnitzer Trinkwasser oder vergleichbare Wasserqualität (weiches Wasser mit einem pH-Wert von 8,5). Der Grenzwert von 20 µg/l Nickel wurde in keiner Prüfung überschritten. Es liegen zum einen Ergebnisse bei kontinuierlichem Betrieb, zum anderen bei Stagnationszeiten von 48 beziehungsweise 72 Stunden vor. Anhand der Werte der Nickelionenkonzentration wird deutlich, dass etwa ab Versuchswoche acht die Passivierung bzw. Deckschichtbildung sowohl der Nickelbasislote als auch des Referenzwerkstoffes abgeschlossen ist. In den Versuchswochen eins bis sieben schwanken die Werte stark. Das wird einerseits mit der vergleichsweise hohen Messunsicherheit von fast 16 Prozent begründet, andererseits mit den natürlichen Schwankungen der Trinkwasserzusammensetzung. Da während des ersten Versuchsviertels die Oberfläche der Werkstoffe noch nicht passiviert war, differiert die Nickelionenabgabe stark. Die Werte sind tendenziell gleich und vom Werkstoff unabhängig, d.h. in der ersten Messwoche liegen hohe Messwerte vor, in der darauffolgenden generell niedrigere (s. Abb. 3). Nach Abschluss der Passivierung ist keine wesentliche Änderung mehr zu verzeichnen, da sich die Oberflächen nun selbstschützend verhalten und aufgrund der Passivschicht deutlich weniger reagieren. Auch im weiteren Versuchsverlauf sind daher keine signifikanten Konzentrationsänderungen festzustellen. Eine andere Darstellung am Beispiel von B-Ni60CrPSi zeigt Abbildung 4. Auch hier wird anhand der Stagnationskurve eine Passivierung der Lote deutlich. Zwischen der achten und zehnten Versuchswoche ist noch eine wesentlich höhere Nickelionenabgabe nach acht Stunden Stagnation zu verzeichnen, während in der 18. Versuchswoche kaum noch Unterschiede in der Nickelionenabgabe in Abhängigkeit der Stagnationszeiten auftreten. Bei den längeren Stagnationsdauern von 48 bzw. 72 Stunden werden höhere Nickelionenkonzentrationen nachgewiesen, die jedoch immer noch deutlich unter 10 µg/l und damit im tolerierbaren Bereich der Trinkwasserverordnung liegen. Dabei zeigte sich, dass die Werte nach einer Stagnationszeit von 48 Stunden in Versuchswoche neun höher waren als nach einer Stagnation von 72 Stunden in der 13. Versuchswoche (s. Abb. 5). Auch diese Ergebnisse bestätigen die Aussage, dass die Passivierung etwa nach der zehnten Versuchswoche abgeschlossen ist.

Ein wichtiger Vergleich der Ergebnisse ist auch mit dem Referenzwerkstoff vorzunehmen. Hier liegen keine signifikanten Differenzen zu allen untersuchten Nickelloten vor. In einigen Analysen weisen die Nickelbasislote sogar geringere Nickelionenkonzentration auf. Für eine Aufnahme der Lote in die Liste der unbedenklichen Werkstoffe müssen jedoch weitere Prüfungen in mittelhartem und hartem Trinkwasser durchgeführt werden.

Zusammenfassung

Das wesentliche Ergebnis der Untersuchungen ist der Nachweis der Einhaltung der Trinkwasserverordnung im Bereich der Nickelionenabgabe für die untersuchten Nickelbasislote NI105, NI107 und B-Ni60CrPSi für das örtliche Trinkwasser in Chemnitz bzw. für weiches Trinkwasser. Alle Lote bleiben deutlich unter der zulässigen Nickelionenbelastung von 20 µg/l. Für eine allgemeingültige Aussage zum nationalen und europäischen Einsatz in trinkwasserführenden Anlagen bedarf es weiterer Prüfungen in anderen Trinkwasserqualitäten.

Literatur

[1] Pajonk, G.: Korrosionsschäden an gelöteten Plattenwärmetauschern. Sonderbände der praktischen Metallographie, Band 36 (2004) Seite 371-378

[2] DIN EN 15664-1: Einfluss metallischer Werkstoffe auf Wasser für den menschlichen Gebrauch – Dynamischer Prüfstandsversuch für die Beurteilung der Abgabe von Metallen – Teil 1: Auslegung und Betrieb

[3] DIN EN 15664-2: Einfluss metallischer Werkstoffe auf Wasser für den menschlichen Gebrauch – Dynamischer Prüfstandsversuch für die Beurteilung der Abgabe von Metallen – Teil 2: Prüfwässer

[4] DIN 50931-1: Korrosion der Metalle – Korrosionsversuche in Trinkwässern – Teil 1: Prüfung der Veränderung der Trinkwasserbeschaffenheit

[5] DIN 50930-6: Korrosion der Metalle – Korrosion metallischer Werkstoffe im Inneren von Rohrleitungen, Behältern und Apparaten bei Korrosionsbelastung durch Wasser – Teil 6: Beeinflussung der Trinkwasserbeschaffenheit

*Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik, TU Chemnitz, 09107 Chemnitz

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