Warum wird eine Kupferleitung vorzeitig undicht? Expertise von FILAB

Une fuite sur un réseau en cuivre n’est presque jamais un événement isolé. Dans la majorité des cas, elle révèle un mécanisme de dégradation déjà actif dans l’installation : piqûration cuivre (pitting), corrosion érosion, défaut de couche de passivation, pollution interne, résidus de brasage, vitesse de circulation excessive, stagnation locale, déséquilibre physico-chimique de l’eau ou encore couple galvanique entre matériaux dissemblables.

L’enjeu n’est donc pas seulement de colmater une fuite, mais de poser un diagnostic réseau ECS ou EF rigoureux afin de déterminer si l’origine relève du matériau, de la mise en œuvre ou des conditions de service.

Die perforierende Korrosion von Kupferleitungen nimmt oft die Form eines sehr lokal begrenzten Angriffs an. Pitting Typ I ist klassischerweise mit Kaltwasser und dem Vorhandensein von Filmen oder Ablagerungen verbunden, die lokale Korrosionszellen begünstigen.

Pitting Typ II wird eher in Trinkwarmwassernetzen beobachtet, wobei Temperatur, Wasserzusammensetzung und Zustand der inneren Oberfläche eine Rolle spielen können. In beiden Fällen ist die sichtbare Öffnung gering, doch der Mechanismus ist tiefgreifend und fortschreitend.

Das FILAB-Labor untersucht dann die Morphologie der Pits, den Zustand der inneren Oberfläche, die Art der Korrosionsprodukte sowie das Vorhandensein aggressiver oder inhibitorischer Elemente, um die Diagnose zu lenken.

Die Diagnose beginnt mit der visuellen und mikroskopischen Untersuchung des entnommenen Rohrabschnitts. Das Labor lokalisiert den Beginn der Schädigung, betrachtet die Geometrie der Perforation, vergleicht intakte und betroffene Bereiche und sucht nach Hinweisen auf die Ausbreitung.

Metallografische Schliffe können angefertigt werden, um die Restwanddicke, die Mikrostruktur, den Oberflächenzustand und das unmittelbare Umfeld des Pits zu untersuchen.

Die Elementaranalyse ermöglicht es, die Zusammensetzung des Werkstoffs zu überprüfen und mögliche Inhomogenitäten, Verunreinigungen oder Ablagerungen zu identifizieren. Dieser Schritt ist entscheidend, um ein werkstoffimmanentes Problem des Rohrs von einem durch die Umgebung oder die Ausführung ausgelösten Phänomen zu unterscheiden.

Für eine Analyse eines Kupferausfalls setzt das Labor ergänzende Verfahren ein: Lichtmikroskopie für die Morphologie der Angriffe, REM-EDX für die Feinbeobachtung und semiquantitative Identifizierung von Ablagerungen, chemische Analysen mittels ICP zur Bestimmung der Zusammensetzung, Oberflächenuntersuchungen mittels XPS oder anderer geeigneter Methoden sowie elektrochemische Prüfungen wie OCV, LSV und EIS.

Je nach Fall können Untersuchungen zur galvanischen Kopplung, Simulationen spezifischer Medien, Vergleiche zwischen defekten und intakten Bereichen oder auch Untersuchungen des metallurgischen Zustands durchgeführt werden.

Ziel ist es nicht, Messungen anzuhäufen, sondern eine schlüssige Interpretation des Schädigungsmechanismus zu liefern.

Der Ansatz der Expertise besteht darin, wie ein forensischer Werkstoffexperte zu denken. Das Labor untersucht das Rohr im Bereich der Perforation, vergleicht intakte und geschädigte Bereiche, identifiziert die Korrosionsart, charakterisiert Ablagerungen und sucht nach auslösenden Faktoren.

Ziel ist es, eine Pitting-Korrosion Typ I oder II, einen Angriff unter Ablagerungen, eine durch Biofilm verursachte Korrosion, eine durch die Hydraulik bedingte Erosionskorrosion oder auch eine galvanische Wechselwirkung zu unterscheiden. Dieses Vorgehen ermöglicht eine neutrale Abwägung zwischen mehreren Hypothesen: Kupferqualität, lokaler Lötfehler, Netzverunreinigung, Wasserqualität, Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit, Netzkonzeption oder ungeeignete Wartung.

Eine gut durchgeführte Laboranalyse von Leitungen (Rohrleitungen) ermöglicht es somit, die sinnvollen Korrekturmaßnahmen vor einem großflächigen Austausch oder einer Wiederinbetriebnahme festzulegen.

Ein vorzeitiges Leck kann auch aus einer Erosionskorrosion resultieren, wenn die Strömungsgeschwindigkeit zu hoch ist, wenn hydraulische Besonderheiten, abrupte Richtungsänderungen, Verengungen oder Turbulenzzonen vorliegen.

Hinzu kommen können Ausführungsfehler: unzureichend beherrschtes Löten, Flussmittelrückstände, lokale Überhitzung, innere Verunreinigungen bei der Montage. Schließlich kann das Nebeneinander verschiedener Metalle im Netz ein galvanisches Paar erzeugen und die Auflösung der ungünstigsten Zone beschleunigen.

Die Analyse darf sich daher niemals auf das sichtbare Loch beschränken: Sie muss den Betriebszustand, die Netzarchitektur und die Werkstoffschnittstellen einbeziehen.

Anschließend stützt sich das Labor auf für Korrosion geeignete Methoden: Lichtmikroskopie, REM-EDX zur Beobachtung und Identifizierung von Korrosionsprodukten, chemische Oberflächenanalysen, Elementbestimmung und je nach Bedarf elektrochemische Prüfungen wie OCV, LSV, EIS oder die Untersuchung des galvanischen Kopplung.

Diese Werkzeuge ermöglichen es, das spontane Verhalten des Metalls zu bewerten, die Korrosionsgeschwindigkeit abzuschätzen, Defekte der Schutzschicht zu erkennen und die Wechselwirkungen zwischen Werkstoff und Medium zu verstehen.

Parallel dazu trägt die Suche nach Chloriden, Halogenen, Ablagerungen, Flussmittelrückständen, Oxidationsmitteln oder organischer Kontamination zu einer technisch fundierten Schlussfolgerung bei.

Dieses Vorgehen erfüllt sehr konkrete Anforderungen für den Bausektor: den Schutz von Immobilienbeständen, die Vermeidung unnötiger Austausche, die Ausrichtung einer Netzsanierung, die Objektivierung eines Versicherungsfalls, die Validierung einer Annahme eines Planungsbüros oder die Klärung einer technischen Verantwortung. Das Labor fungiert als neutraler Schiedsrichter, um festzustellen, ob der Schaden dem Material, der Installation, dem Betrieb oder der Wasserqualität zuzuschreiben ist.

Für Trinkwarmwassernetze ist diese Bewertung besonders strategisch, da Temperatur, Zirkulation, lokale Strömungsgeschwindigkeiten und das mögliche Vorhandensein von Biofilm und Korrosion die unsichtbaren Schädigungen vor dem Leck beschleunigen können.

Die Begutachtung eines korrodierten Leitungsabschnitts verhindert, dass die Ursache des Lecks in einer neuen Anlage erneut auftritt.

Wenn die Ursache mit dem Wasser, der hydraulischen Auslegung, einem Montagefehler, einer Materialkombination oder einer internen Verunreinigung zusammenhängt, löst der bloße Austausch des Rohrs nichts.

Die Expertise ermöglicht es vielmehr, gezielte Maßnahmen einzuleiten: die Strömungsgeschwindigkeiten anzupassen, metallische Schnittstellen zu überprüfen, die Löt- und Spülverfahren anzupassen, die Wasserqualität zu kontrollieren, Risikobereiche zu behandeln oder Austausche zu priorisieren.

Um eine sinnvolle Untersuchung einzuleiten, wird empfohlen, mehrere repräsentative Leitungsabschnitte aufzubewahren und zu übergeben, mit Angabe der Fließrichtung, der Position im Netz, der Betriebstemperatur und der Leckagehistorie.