Kupfergehalt im Kesselspeisewasser

Kostengünstige Bestimmung mittels anodischer Stripping-Voltammetrie (ASV)

Kupferlegierungen werden aufgrund ihrer hervorragenden Wärmeübertragungseigenschaften in Kondensatoren und Wärmetauschern im Wasser-Dampf-Kreislauf eingesetzt. Diese Materialien sind jedoch anfällig für Korrosion durch Ammoniak und gelösten Sauerstoff. Dies kann nicht nur zu spannungsbedingter Risskorrosion führen, sondern auch zum Verlust von Megawatt, wenn sich Kupferablagerungen auf Hochdruckturbinenschaufeln bilden. Die Überwachung des Kupfergehalts im Speisewasser hilft, die Korrosion zu kontrollieren, bevor sie sich negativ auf die Effizienz des Kraftwerks auswirkt. Die anodische Stripping-Voltammetrie (ASV) ist eine empfindliche und kostengünstige Methode zur Bestimmung von Kupfer im Speisewasser.

Bei Kupferlegierungen im Kesselsystem sind die Hauptursachen für Korrosion der pH-Wert (P-Alkalinität) und gelöster Sauerstoff. Ein Entlüfter und Wasseraufbereitungschemikalien wie Natriumsulfit oder Hydrazin als Sauerstofffänger können verwendet werden, um den Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Kesselwasser und Kondensat zu kontrollieren. Hydrazin kann sich jedoch in Ammoniak zersetzen, das korrosiv auf Kupfer wirkt. Da sich gelöstes Kupfer als metallisches Kupfer auf Stahloberflächen ablagert, verursacht es galvanische Korrosion von Eisen. Aufgrund der negativen Auswirkungen der Kupferkorrosion empfiehlt die American Society of Mechanical Engineering (ASME) in ihren Wasserqualitätsrichtlinien eine Kupferkonzentration von 0,01 bis 0,05 ppm (mg/L) im Kesselspeisewasser in Abhängigkeit vom Trommeldruck. Die in der Norm EN 12953-10 festgelegten Grenzwerte liegen in einem ähnlichen Bereich von <0,03 bis <0,05 ppm Kupfer im Speisewasser und weniger als 0,1 ppm Kupfer im Ergänzungswasser.

Die Voltammetrie ist eine empfindliche Methode für die Bestimmung von Metallen wie Kupfer oder Eisen. Die anodische Stripping-Voltammetrie (ASV) nach DIN 38406-16 ermöglicht die Bestimmung von Kupferkonzentrationen bis zu 0,001 ppm. Bei dieser Methode wird eine Quecksilbertropfenelektrode verwendet. Alternativ kann auch eine Gold-Mikrodrahtelektrode verwendet werden, mit der eine Nachweisgrenze von etwa 0,0005 ppm Kupfer erreicht wird. Für beide Methoden ist keine Probenvorbereitung des gesammelten Kesselwassers vor der Analyse erforderlich. Verglichen mit der Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) oder dem induktiv gekoppelten Plasma (ICP) ist die ASV eine praktikable, weniger anspruchsvolle Alternative für die Bestimmung von Kupfer in Kesselspeisewasser mit nur moderaten Investitionen in Hardware und geringen Betriebskosten. Wenn Sie mehr über diese Methode erfahren möchten, laden Sie unsere kostenlosen Anwendungsdokumente über die Analyse von Kupfer in Wasserproben herunter.