Titel: F. Fischer, über die Abnutzung der Dampfkessel.
Autor: Fischer, Ferd.
Fundstelle: 1878, Band 230 (S. 134–141)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj230/ar230040

Ueber die Abnutzung der Dampfkessel; von Ferd. Fischer.

(Schluſs von S. 45 dieses Bandes.)

Eigenthümlich ist die Wirkung des Fettes auf die Kesselbleche. Einerseits haben Renner (1857 146 221), Bolley (1861 162 164), E. Schmidt (1864 173 23), Weber (1866 180 254), Lamberts17), Birnbaum (1874 213 488) u.a. die ungemein rasche Zerstörung der Kesselbleche in Folge einer aus dem fetthaltigen Speisewasser abgesetzten dünnen Schicht, welche die Benetzung der Bleche hinderte, beobachtet18); ähnlich J. Farcot19) und Jourdain.20) Dagegen hat Lermer (1868 187 441. 188 341) keine schädliche Wirkung des Fettes im Kessel gesehen, trotz Bildung eines stark fetthaltigen Kesselsteines. Auch Mertens21) hat keine Schädlichkeit beobachtet, obgleich sich in einem Doppelkessel auſser Kesselstein und Schlamm kleine, grau gefärbte Kugeln gebildet hatten von folgender Zusammensetzung:

|135|
Wasser 12,16
Fettsaure 77,44
Kalk 8,12
Magnesia 0,34
Eisenoxyd 0,95
Thon 1,58
––––––
100,59

Wartha (1876 219 252) berichtet, daſs ein Vorwärmer durch fettiges Condensationswasser zerfressen wurde, und daſs Oelsäure Eisen stark angreift. Ein anderer Kessel wurde rasch zerstört, dessen Speisewasser durch Stearinsäure verunreinigt war.22) Daſs namentlich die mit Condensationswasser gespeisten Schiffskessel stark angegriffen werden, ist bekannt.23)

Die schädliche Wirkung der namentlich bei Gegenwart von kohlensaurer Magnesia gebildeten, schwer benetzbaren Schicht ist unzweifelhaft. Minder allgemein anerkannt ist die zerfressende Wirkung. Sehen wir zunächst die entsprechenden Vorgänge im Dampfcylinder an.

In einer Retourdampfleitung, bestehend aus Blei, Kupfer und Eisenröhren, hatte sich eine Masse angesammelt, die nach Kammerer24) folgende Zusammensetzung besaſs:

Wasser 3,928
Fettsauren 65,112
Kupferoxyd 4,967
Eisenoxyd 3,933
Bleioxyd 21,320
Kalk 0,143
In Salzsaure unlöslicher Rückstand 0,504
–––––––
99,907

Der Cylinder der Maschine wurde mit säurefreiem Talg vom Schieberkasten aus mit Fett versehen, welches im Cylinder bei hohem Druck und durch Wasserdampf zersetzt wurde. Die gebildeten Fettsäuretheilchen sind offenbar mechanisch in die Retourdampfleitung mit übergerissen worden und haben auf die Metalle Kupfer, Eisen und Blei eingewirkt, wodurch obige Masse entstand; namentlich hatte das Blei durch den Vorgang stark gelitten. Das hierbei erhaltene Condensationswasser reagirte durch die Gegenwart von Fettsäuren stark sauer.

Nach A. Schondorff25) fand sich beim Oeffnen des groſsen Dampfcylinders einer Woolf sehen Balancier-Wasserhaltungsmaschine auf dem Albertsschachte der königl. Steinkohlengrube Gerhard-Prinz-Wilhelm bei Saarbrücken zu Anfang des J. 1875 in den Hohlräumen des Dampfkolbens und unmittelbar auf letzterem eine eigenthümliche braune, wachsharte Masse in der bedeutenden Menge von über 150k vor, welche folgende Zusammensetzung hatte:

|136|
Organische Substanz in
Alkohol
löslich
unlöslich
26,77
5,70
Kieselsäure 0,83
Eisenoxyd 60,09
Hydratwasser 6,61
––––––
100,00.

Die in Alkohol lösliche Substanz bestand aus Fettsäuren und Fett. Der Dampfcylinder war etwa 1 Jahr in Betrieb gewesen, ohne gereingt zu werden; während dieser Zeit waren 192k Talg zum Schmieren der Maschine verwendet. Dieses Fett war durch den heiſsen Wasserdampf theilweise zersetzt, die freien Fettsäuren hatten das Innere des Dampfcylinders angegriffen, vielleicht zunächst eine Eisenoxydulseife gebildet, die durch den aus dem Speisewasser stammenden Sauerstoffgehalt des Dampfes wieder zerlegt wurde und so Eisenoxyd bildete.

O. Allaire26) bestreitet die Zersetzung des Fettes in den Dampfcylindern; er meint, daſs diese Zerstörungen den im verwendeten Schmieröle bereits vorhandenen freien Fettsäuren zuzuschreiben seien – eine Annahme, die bei Verwendung von Olivenöl theilweise zutreffen mag.

In dem Cylinder einer hiesigen Dampfmaschine fanden sich eine ganze Anzahl schwarzer Kugeln von 2 bis 4cm Durchmesser. Dieselben bestanden aus 74,42 Proc. Eisenoxydul und Oxyd, Spuren von Kupferoxyd und 25,14 Proc. organischen Stoffen. Mit Salzsäure-haltigem Aether ausgezogen, lösten sich 18,98 Proc. eines braunen festen Fettes. Aether-Alkohol ohne Säure löste 11,39 Proc. Es war demnach ohne Frage ein Theil des Fettes als Eisenseife vorhanden. Daſs diese anders gebildet sein soll als durch Zersetzung des Fettes im Cylinder und Lösen des Eisens durch die freien Fettsäuren unter Mitwirkung des im Dampf enthaltenen Sauerstoffes (aus dem Speisewasser), ist nicht anzunehmen. Daſs ein mit diesen theilweise zersetzten Fetten geschwängertes Condensationswasser die Kesselbleche vielleicht direct angreifen, jedenfalls aber die Zerstörung durch den Sauerstoff des Speisewassers begünstigen wird, ist wohl unzweifelhaft.27) Wo daher Condensationswasser verwendet werden soll, empfiehlt es sich, das Fett durch Zusatz von Kalkwasser abzuscheiden, oder mit Soda zu verseifen. Am besten wird das mit wenig Kalkmilch versetzte Wasser aus einem Behälter nach dem Absitzenlassen mit der Vorsicht verwendet, daſs weder die |137| oben schwimmende Schicht Fett, noch die gefällte Kalkseife in den Kessel kommt. Auch die Entfettung mit Erdöl soll sich bewährt haben (vgl. 1872 204 511. 1873 209 235).

Es ist ferner mehrfach beobachtet, daſs Dampfkessel, welche mit Wasser aus Torfmooren (vgl. 1864 172 111) gespeist wurden, sehr stark angegriffen waren.28) Auch der Hannoversche Dampfkesselverein besitzt enge Flammröhren aus einem mit Torfwasser gespeisten Röhrenkessel, die völlig zerfressen sind. Eine 8 bis 10mm dicke, braune, ziemlich lose Kesselsteinschicht aus einem mit Torfwasser gespeisten Cornwall-Kessel hatte folgende Zusammensetzung:

Eisenoxyd 11,38
Kalk 28,15
Magnesia 6,82
Schwefelsäure 2,16
Unlöslich (Kieselsäure) 14,42
Organische Stoffe 24,18
Wasser 3,09
Kohlensäure 9,80
–––––––
100,00.

Ein Theil des Kalkes war daher mit den Torfsäuren verbunden. Ob derartige Wässer aber wirklich die Kesselbleche angreifen oder nicht vielleicht nur die Oxydation beschleunigen, bedarf noch weiterer Untersuchungen, wie auch die Angabe29), daſs Kieselsäure-haltiges Wasser die Kessel stark angreift.

Heräus30) hat beobachtet, daſs Wasser, welches Stickstoff-haltige, in Zersetzung begriffene Stoffe aus Kloaken enthält, die Kessel stark angreift. Vielleicht ist diese Erscheinung auf das bei der Fäulniſs gebildete Ammoniak zurückzuführen.

Es ist mehrfach31) vorgeschlagen, zur Vermeidung dieser Zerfressungen die Kesselbleche mit Theer oder mit Petroleumrückständen zu bestreichen (vgl. 1850 115 463). Gyſsling fordert, daſs der Anstrich erst vollkommen trocken sein muſs, bevor der Kessel wieder in Betrieb gesetzt wird, da sonst, namentlich bei Verwendung von Theer, Wasserstandszeiger, Sicherheitsventile, Dampfmaschine u.s.w. stark verunreinigt werden und das Wasser. leicht aufschäumt und überkocht. Da ein derartiger Anstrich jedenfalls den Uebergang der Wärme erschwert, so ist er nur mit groſser Vorsicht anzuwenden.

Zur Verhütung dieser Zerstörungen ist zunächst bei der Kesselconstruction darauf zu sehen, daſs sich nirgend Luftblasen ansammeln können, sowie daſs die Bleche nirgend überhitzt werden. Es ist ferner empfehlenswerth, das Wasser in offenen Vorwärmern zu erwärmen, um |138| den Sauerstoffgehalt zu verringern, sowie durch Anwendung von Soda oder Kalk das Wasser schwach alkalisch zu machen und für möglichste Entfernung der Magnesia zu sorgen.

Bezüglich der Verhütung der Kesselsteinbildungen (vgl. 1876 220 172) will ich mich hier darauf beschränken, einige falsche Angaben über das sogen. Magnesiapräparat (vgl. 1877 226 94 und 531) richtig zu stellen.

Der Arbeitgeber, Juni 1878 S. 15 u. 366 bringt ein angebliches Gutachten des Hannoverschen Dampfkesselvereines über Bohlig's Magnesiapräparat.32) Nach einem mir vorliegenden Schreiben dieses Vereines hat derselbe, überhaupt kein Gutachten darüber abgegeben; übrigens war der in Rede stehende Kessel bei der Revision nicht metallisch blank, wie behauptet wurde, sondern stark verrostet.

E. Bohlig33) führt aus, daſs bei Temperaturen bis zu 100° die abgesetzte Steinkruste bei genügendem. Gypsgehalte des Speisewassers stets vollkommen frei von Magnesia sei, in Dampfkesseln jedoch sämmtliches im Wasser enthaltene Magnesiumbicarbonat und Sulfat als kohlensaure Magnesia, über 3at aber als Magnesia vorkommen (vgl. 1874 212 215).

"Bei gewöhnlicher Temperatur und bis wenig über 100° hinauf setzt sich die einfach kohlensaure Magnesia mit Gyps in gelöst bleibendes Magnesiumsulfat und niederfallenden kohlensauren Kalk um, während bei Temperaturen über 120°, wie sie in Dampfkesseln herrschen, gerade der umgekehrte Proceſs stattfindet. Beide Processe verlaufen vollkommen glatt, so zwar, daſs gewöhnliche Wässer nach kurzer Digestion mit Magnesiumoxyd bei einer Wärme von 30 bis 400 völlig frei von Kalk sind, vorausgesetzt, daſs der Gypsgehalt natürlich eine gewisse Grenze nicht überschreitet: CaO,2CO2 + MgO,2CO2 + 3(CaO, SO3) nach Zusatz von 2MgO gibt: 4(CaO, CO2) + 3(MgO, SO3).

Ebenso glatt verläuft der umgekehrte Proceſs in den höheren Temperaturen der Dampfkessel. Gelöstes Magnesiumsulfat neben kohlensaurem Kalk verschwindet sofort unter Rückbildung von Gyps und kohlensaurer Magnesia.... Bezüglich der Einwirkung der kohlensauren Magnesia auf Kalksalze muſs bemerkt werden, daſs dieser Umsetzung schon 1790 im Chemischen Wörterbuch von Leonhardi Erwähnung geschieht. Daſs dagegen die Einwirkung des Magnesits auf Gyps schon E. Mitscherlich bekannt gewesen sei, gehört zu den leeren Vermuthungen, da eine solche nicht stattfindet. Selbst kochendes Kalkwasser entzieht dem natürlichen Magnesit keine Kohlensäure.... Jedenfalls bleibt es in hohem Grade auffallend, daſs man auf der einen Seite die Entstehung der natürlichen Bitterwasser durch Wechselzersetzung von Magnesit und Gyps, welche nicht stattfinden kann, ohne Bedenken erklärt, während man auf der andern Seite die wirklich stattfindende und sich mit gröſster Leichtigkeit vollziehende Umsetzung der gefällten kohlensauren Magnesia mit Gyps in der Mineralwasseranalyse allgemein ignorirt hat."

Dagegen muſs bemerkt werden, daſs zunächst die letzte Angabe nicht richtig ist; so hebt schon Bineau34) hervor, daſs Wässer, welche gleichzeitig kohlensauren Kalk und kohlensaure Magnesia enthalten, |139| beim Verdunsten nur kohlensauren Kalk abscheiden, und daſs es unstatthaft sei, neben MgCO3 in Lösung CaCL2 oder CaSO4, anzunehmen. Die von Bohlig als leere Vermuthung bestrittene Umsetzung des Magnesits mit Gyps wird auſser Mitscherlich von G. Suckow35) und H. Ludwig36) angeführt. Ich kann allerdings bestätigen, daſs Magnesit (aus Frankenstein) und krystallisirter Gyps, mit ausgekochtem destillirtem Wasser übergössen, selbst nach 8 Tagen nicht auf einander einzuwirken scheint; 1l der Lösung enthielt 1265mg CaSO4, aber keine Magnesia. Da aber das in den Boden eindringende Meteorwasser stets Kohlensäure enthält, so wurde nun durch das Gemisch etwa 1 Stunde lang ein schwacher Kohlensäurestrom geleitet und dann verstopft über Nacht stehen gelassen, 1l Lösung enthielt nun (nach dem Absetzen und Filtriren):

Schwefelsäure 257mg
Kalk 191
Magnesia 71
Davon wurden durch Kochen gefällt:
Kalk 101mg
Magnesia 3.

Demnach war schon nach dieser kurzen Zeit fast die Hälfte des gelösten Gypses in Bittersalz übergeführt; das gleiche Verhältniſs ergab sich bei einem zweiten Versuch. Die Umsetzung von Gyps mit Magnesit findet demnach allerdings statt, und muſs die Angabe Bohlig's als nicht richtig zurückgewiesen werden.

Bohlig bemängelt ferner37) die Angabe38), bei der Untersuchung der Kesselspeisewasser diejenige Menge von Kalk und Magnesia zu bestimmen, welche als Bicarbonat vorhanden ist und durch längeres Kochen als einfach kohlensaure Verbindungen ausgeschieden wird. Da die kohlensaure Magnesia hierbei in schwefelsaure, salzsaure und salpetersaure Magnesia übergeführt und die entsprechenden Kalkverbindungen als kohlensaurer Kalk gefällt würden, sei diese Untersuchungsmethode falsch. Fresenius bemerkt hierzu bereits, daſs diese Angabe jedenfalls nicht in allen Fällen zutreffend sei, da nach seinen Untersuchungen aus dem Hunyadi-János-Bitterwasser, welches neben etwas Chlornatrium groſse Mengen von Natron und Magnesia und eine kleinere Quantität Kalk, gebunden an sehr viel Schwefelsäure und wenig Kohlensäure, enthält, beim Kochen keineswegs kohlensaurer Kalk, sondern blos kohlensaure Magnesia niederfällt. Aehnliche Erfahrungen habe ich bei Untersuchung von Wasser gemacht (vgl. 1874 212 213 und 218). Aber davon ganz abgesehen, ist es bei der Untersuchung von Dampfkessel – Speisewasser völlig gleichgiltig, in welcher Form Kalk und Magnesium gelöst sind; es kann nur in Frage |140| kommen, wie sich das Wasser beim Erhitzen oder bei der Reinigung mit Chemikalien verhält, und dies erfährt man am besten durch Kochen des Wassers und getrennte Untersuchung des Absatzes und der gebliebenen Lösung.

Ingenieur Rochow39) gibt in nachstehender Tabelle die Betriebsergebnisse der Speisewasserreinigung nach de Haën und Bohlig von 10 Fabriken im Groſsherzogthum Hessen:

Fabrik
Stundlicher
Wasser-
verbrauch


Gyps in 1l

Chlorbarium-Reinigung
auf 1cbm

Magnesia-Reinigung
auf 1cbm
Bemerkungen
Zusatz Kosten Zusatz Kosten
l g k Pf. k Pf.
1 525 0,200 0,410 7,38 0,18 9,0 1
2 120 0,400 0,820 14,76 0,23 11,5 2
3 500 0,187 0,385 6,90 0,10 5,0 3
4 1100 0,365 0,671 11,74 4
5 900 0,129 0,200 3,60 5
6 1800 0,105 0,133 2,39 6
7 1761 0,141 0,260 68 0,26 10,4 7
8 930 0,129 0,238 4,04 0,086 3,4 8
9 150 0,340 0,690 12,42 0,441 17,64 9
10 4170 0,106 0,289 4,90 0,285 11,4 10
  • 1 Nach mehrmonatlicher Reinigung mit Magnesia zeigte sich hier 2mm,5 starker Kesselstein, und ist der Besitzer wieder zur Reinigung mit Chlorbarium zurückgekehrt.
  • 2 Die Reinigung mit Chlorbarium hatte sich seither zur Zufriedenheit bewahrt, die mit Magnesia ist noch nicht genügend ermittelt.
  • 3 Nach mehrmonatlichem Betriebe und Reinigung mit Magnesia war 3mm starker Kesselstein vorhanden, weshalb die Reinigung mit Magnesia aufgegeben ist.
  • 4 Bei Untersuchung des Kessels nach 6monatlichem Betriebe war derselbe ohne Kesselstein und wird das Wasser weiter mit Chlorbarium gereinigt.
  • 5 Wie vorher, der Kessel war bei der Untersuchung absolut rein.
  • 6 Wegen zu geringen Gypsgehaltes ist die Reinigung jetzt ganz aufgegeben.
  • 7 Der Magnesia-Verkäufer hatte 0k,16 auf 1cbm angegeben, worauf sich das Ergebniſs wie bei 3 zeigte. Man setzte nun 0k,26, also 60 Proc. mehr zu wodurch allerdings der Kesselstein beseitigt wurde, aber im Reinigungsbehälter Klumpen ungelöster Magnesia, von Schlamm eingehüllt, trotz starken Rührens mit einem Gebläse sich vorfanden. Da somit die Magnesia-Reinigung zu theuer war, kehrte man zur Chlorbarium-Reinigung zurück.
  • 8 Nach 18wöchentlichem Betriebe hatte sich (trotz eifrigen und langen Rührens mit einem Gebläse) 2mm starker Kesselstein gebildet, weshalb der Besitzer die Magnesia-Reinigung wieder aufgegeben hat.
  • 9 Der Magnesia-Verkäufer hatte 0k,21 auf 1cbm angegeben, wobei sich trotz sorgsamer Bedienung und tüchtigen Umrührens des Wassers im Mischbehälter Kesselstein im Kessel fand. Der Besitzer nimmt jetzt 0k,441 auf 1cbm, wodurch sich die Reinigung stark vertheuert. Ergebniſs hiervon ist noch nicht ermittelt.
  • 10 Ergebniſs wie in der Fabrik 1.

Auch in einer hiesigen chemischen Fabrik hat man die Reinigung mit Magnesia bald aufgegeben, da sie zu theuer war. Es kamen noch nicht 40 Proc. des Präparates zur Wirkung. Da ferner bei der Behandlung |141| mit Magnesia Chlorcalcium-haltige Wässer (vgl. 1877 226 95 und 99) Chlormagnesium bilden, welches, wie hervorgehoben, den Kesselblechen gefährlich werden kann, so bestätigt sieh immer mehr, daſs die Reinigung mit Magnesia weder die billigste (vgl. 1878 228 471), noch die beste ist. In vielen Fällen ist die Reinigung mit Chlorbarium, wohl immer die mit Soda und Kalk vorzuziehen, welche zugleich den Kessel vor Corrosionen schützt.

|134|

Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, 1874 S. 440.

|134|

Derartige Bildungen sind neuerdings angeblich ohne Fett beobachtet. So sind in der Fabrik von Quack in Jüchen durch Eindrücken eines Flammrohres zwei Arbeiter getodtet worden. Nach dem Bericht von R. Bredo im Geschäftsbericht der Dampfkesselgesellschaft zu M. Gladbach, 1878 S. 22 setzte das Speisewasser im Kessel ein eigenthümliches weiſses Pulver von kohlensaurer Magnesia und kohlensaurem Kalk ab, welches sich nicht zu Boden senkt, sondern oben auf dem Wasser schwimmt. Taucht man den Finger oder einen sonstigen Gegenstand in dieses Wasser ein, so wird er nicht benetzt. Auch an einem anderen neuen Zweiflammrohrkessel in Bergheim wurden die Feuerplatten eingedrückt, da ein solcher Absatz die Benetzung derselben hinderte. Das verwendete Speisewasser soll frei von Fett sein.

|134|

Engineering and Mining Journal, 1875 Bd. 20 S. 40.

|134|

Revue industrielle, 1875 S. 499.

|134|

Zeitschrift der Dampfkessel-Untersuchungs- und Versicherungsgesellschaft a. G., 1878 S. 5.

|135|

Textile Manufacturer, 1877 S. 273.

|135|

Engineering, 1875 Bd. 20 S. 426. Iron, 1876 Bd. 7 S. 168.

|135|

Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, 1875 S. 390.

|135|

Zeitschrift für das Berg-, Hutten- und Salinenwesen, 1875 S. 162. Vgl. Annales des Mines, 1877 Bd. 11 S. 333.

|136|

Comptes rendus, 1878 Bd. 86 S. 929.

|136|

Hierfür spricht auch folgender Versuch von E. Raillard (Die Eisenbahn, 1877 Bd. 7 S. 78). In den Dampfraum des Betriebskessels einer Maschinenfabrik in Mahren wurde ein guſseisernes Gefäſs gehängt, in welches ganz reines neutrales Fett mit etwas Wasser gebracht wurde und in dieses Stücke von Guſseisen, Schmiedeisen, Guſsstahl und Bessemerstahl. Dieses Gefäſs mit seinem erwähnten Inhalt war durch 9 Monate dem Dampfdrücke im Kessel ausgesetzt. Bei Herausnahme der Probestücke zeigte sich die Einwirkung auf Guſsstahl wenig, auf Bessemerstahl merklich, aber auf Schmiedeisen und Guſseisen so bedeutend, daſs dadurch hinreichend ersichtlich war, daſs reines Fett unter dem Drucke und hoher Temperatur auf Metalle zerstörend einwirke.

|137|

Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, 1871 S. 732. Engineering, 1875 Bd. 20 S. 427.

|137|

Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, 1871 S. 732.

|137|

Archiv der Pharmacie, 1874 Bd. 202 S. 317.

|137|

Zeitschrift der Dampfkessel-Untersuchungs- und Versicherungsgesellschaft a. G., 1878 S. 11.

|138|

„Verfahren zum Reinigen von Wasser unter Anwendung von Magnesiumoxyd oder basisch kohlensaurer Magnesia“ ist für E. Bohlig in Eisenach unter Nr. 3187 vom 4. Juli 1877 ab im Deutschen Reich patentirt worden.

|138|

Zeitschrift für analytische Chemie, 1878 S. 301.

|138|

Annales de Chimie et de Physique, November 1857.

|139|

Zenker: Taschenbuch von Jena, 1836 S. 182.

|139|

H. Ludwig: Die natürlichen Gewässer, 1862 S. 70. 96. 98.

|139|

Archiv der Pharmacie, 1878 Bd. 10 S. 14.

|139|

F. Fischer: Chemische Technologie des Wassers (Braunschweig 1878), S. 132.

|140|

Gewerbeblatt für das Groſsherzogthum Hessen, 1878 S. 261.

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