Wenn das Desinfektionsmittel im Beschleunigten Normalverfahren zum Problem wird
In unserer täglichen Arbeit bei Esders unterstützen wir unsere Kunden regelmäßig bei der Auswertung und Interpretation von Druckprüfungen. Kürzlich trat ein Vertriebsmitarbeiter eines Kunden mit einer Druckprüfung nach dem Beschleunigten Normalverfahren (BNV) an uns heran, bei der er sich das Ergebnis absolut nicht erklären konnte.
Tatsächlich war das Verhalten, das wir in den Messdaten sahen, auf den ersten Blick auch für uns neu und verblüffend. Nach intensiver Ursachenforschung konnten wir das Rätsel jedoch lösen. Da es sich hierbei nicht um einen klassischen Anwenderfehler handelt, sondern um eine unglückliche Kombination von Umständen, möchten wir unsere Erkenntnisse in diesem Beitrag mit Ihnen teilen, um ähnliche Fälle in Zukunft zu vermeiden.
Die Ausgangslage: Eine BNV-Prüfung mit unerwartetem Verlauf
Der Kunde führte eine Druckprüfung an einem Stahlrohr mit Zementmörtelauskleidung (ZMA) nach dem Beschleunigten Normalverfahren (BNV) durch. Für das Befüllen der Leitung nutzte er Wasser, das mit dem zugelassenen Desinfektionsmittel Sanosil versetzt war (Sanosil wurde dabei ordnungsgemäß über einen Esders EDK20 eingespeist)..
Die Besonderheit beim Verlauf der Druckprüfung: Während der Ruhephase fiel in den Messdaten ein starker und kontinuierlicher Druckanstieg in der Leitung auf. Im Beschleunigten Normalverfahren findet während der Ruhephase normalerweise kein vorgesehener Druckanstieg statt. Die Prüfpumpe ist in dieser Phase ausgeschaltet und die Leitung ruht. Üblicherweise sollte der Druck in dieser Phase aufgrund des typischen Sättigungsverhaltens der ZMA stetig abfallen. Stattdessen schoss der Druck in die Höhe. Wie war das möglich?
Die Ursachenforschung: Chemie in der geschlossenen Rohrleitung
Das verwendete Desinfektionsmittel Sanosil ist ein gängiges und zugelassenes Produkt, das auf dem Wirkstoff Wasserstoffperoxid (H2O2) basiert. Hier liegt der Schlüssel zum Verständnis des Phänomens: In der Leitung kam es zu einem Zersetzungsprozess. Wasserstoffperoxid zersetzt sich im Laufe der Zeit in Wasser (H2O) und gasförmigen Sauerstoff (O2).
Wenn in einer vollständig mit Wasser gefüllten und abgeschlossenen Rohrleitung plötzlich Gas entsteht, führt dies unweigerlich zu einem Druckanstieg. Doch warum passierte das in diesem Fall so rasant und extrem?
Der Zersetzungsprozess von H2O2 wurde in der Rohrleitung durch verschiedene Faktoren massiv beschleunigt. Hoher Druck, wie er bei der Druckprüfung herrscht, begünstigt die Zersetzung. Zudem können starke Verunreinigungen, metallische Oberflächen, Rost und hohe Temperaturen als sogenannte Katalysatoren wirken, die den chemischen Prozess stark antreiben.
Der Hauptkatalysator: Wie wirkt sich die Zementmörtelauskleidung (ZMA) aus?
Der entscheidende Faktor in diesem speziellen Fall war jedoch das Rohrleitungsmaterial selbst: die ZMA.
Wasserstoffperoxid ist in einem sauren Milieu (bei einem pH-Wert < 5) stabil. Bei höheren pH-Werten verringert sich diese Stabilität jedoch drastisch. Ab einem pH-Wert > 5 wird die Zersetzung bereits stark beschleunigt (je höher der pH-Wert, desto rapider die Zersetzung).
Die Zementmörtelauskleidung erzeugt in der Leitung eine extrem alkalische Umgebung mit einem pH-Wert von über 10. Die ZMA wirkte hier also als gewaltiger Katalysator.
Hinzu kommt ein mechanischer Aspekt: Die ZMA ist porös und bildet eine riesige (innere) Oberfläche. Je mehr Oberfläche dem H2O2-versetzten Wasser zur Verfügung steht, desto mehr Zersetzungsreaktionen können gleichzeitig stattfinden. Durch die langsam fortschreitende Sättigung dringen die Wassermoleküle immer tiefer in die kleinen Poren der ZMA ein. Die reaktive Oberfläche vergrößert sich also mit der Dauer der Sättigung immer weiter, was zu weiteren, zunehmenden Zersetzungsprozessen führt. Das Resultat ist der beobachtete, scheinbar unaufhaltsame Druckanstieg.
Ist es eine schlaue Idee, eine Druckprüfung mit H2O2-versetztem Wasser durchzuführen?
Nachdem die Ursache klar war, stellte sich die Frage: Hat der Kunde etwas falsch gemacht? Die klare Antwort lautet: Nein.
Gemäß dem DVGW Arbeitsblatt W 400-2 (Abschnitt 7.4) ist dieses Vorgehen nicht nur erlaubt, sondern wird sogar explizit erwähnt:
„Die Rohrleitung muss mit Trinkwasser gefüllt und ggf. gespült werden, erforderlichenfalls mit Desinfektionsmittel versehen (siehe auch DVGW W 291 (A)).“
Die Norm schränkt die Art des Desinfektionsmittels hierbei nicht sofort ersichtlich in Bezug auf das Rohrmaterial ein.
Unsere Antwort und Handlungsempfehlung
Nach der oben beschriebenen Analyse und Ursachenforschung des Druckverlaufs sind uns zahlreiche, weitere Druckprüfungen an Stahl-/Gussrohren mit ZMA aufgefallen, welche einen Druckanstieg innerhalb der Ruhephase der Verfahrens aufweisen, z.B. wie in dieser Druckprüfung:
Es handelt sich bei diesem „Phänomen“ also nicht um einen Einzelfall, sondern tritt häufiger auf, auch weil die Verwendung von Desinfektionsmittel bereits in der Druckprüfung immer mehr zur gängigen Praxis wird.
Basierend auf unseren Erkenntnissen aus diesem Fall geben wir folgende differenzierte Empfehlungen für die Verwendung von Desinfektionsmittel bei einer Druckprüfung:
- PE-Leitungen: Bei PE ist eine Druckprüfung mit H2O2-versetztem Wasser vermutlich vertretbar, da in PE-Rohren keine starken Katalysatoren für die H2O2-Zersetzung vorliegen.
- Metallische Leitungen und Leitungen mit ZMA: Hier sollte eine Druckprüfung auf keinen Fall mit H2O2-versetztem Wasser durchgeführt werden.
Falls für die Durchführung der Druckprüfung eine Versetzung des Trinkwassers mit Desinfektionsmittel zwingend erforderlich sein sollte, empfehlen wir bei metallischen Leitungen mit ZMA dringend den Rückgriff auf ein Desinfektionsmittel, welches nicht mit der stark alkalischen ZMA reagiert (z. B. auf Basis von Natriumhypochlorit NaOCl oder Chlordioxid ClO2).
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Fazit
Druckprüfungen sind komplexe Verfahren, bei denen physikalische, materialeigene und – wie wir in diesem Fall gesehen haben – auch chemische Eigenschaften interagieren. Wenn Sie bei Ihren Prüfungen auf unerklärliche Phänomene oder abweichende Messwerte stoßen, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Unsere Experten helfen Ihnen gerne dabei, die Ursachen zu finden und Ihre Leitungen sicher und regelwerkskonform zu prüfen.