Titanrohre für Kondensatoren: Wann kathodischer Schutz das Hydridrisiko verändert

Rohrboden und Gehäuse veranschaulichen die Schnittstelle zur Anlage.

Ein Titanrohr kann die Bestellspezifikation erfüllen, während der eingebaute Kondensator dennoch eine gesonderte Prüfung des Wasserstoffrisikos erfordert. Der Korrosionsleitfaden von TIMET beschreibt den entscheidenden Unterschied: Kathodischer Schutz oder ein galvanisches Paar kann an der Titanoberfläche atomaren Wasserstoff erzeugen. Ob dieser aufgenommen wird, hängt von den tatsächlichen elektrischen und chemischen Bedingungen, der Temperatur und dem Oberflächenzustand ab. Bei einem Rohr aus unlegiertem Titan in einem geschützten Wasserkasten sollten Einkauf und Anlagenplanung deshalb die Rohrgüte mit dem installierten Schutzsystem zusammen betrachten, bevor sie aus dem Werkstoffzeugnis auf die Eignung im Betrieb schließen.

Drei Bedingungsgruppen als Prüfraster, nicht als allgemeiner Grenzwert

Nach TIMET treffen beim Hydrieren von unlegiertem Titan üblicherweise drei Gruppen von Bedingungen zusammen. Erstens begünstigen Medium oder Oberfläche den Eintritt von Wasserstoff: Als Beispiele nennt der Leitfaden einen pH-Wert unter 3 oder über 12, Abrieb oder ein aufgeprägtes Potenzial negativer als −0,70 V. Zweitens liegt die Temperatur gewöhnlich über 77 °C (170 °F); dann kann Wasserstoff leichter über einen Oberflächenfilm hinaus eindringen. Drittens muss an der Metalloberfläche tatsächlich Wasserstoff entstehen, etwa durch eine Fremdstrom-Schutzanlage, ein galvanisches Paar, Korrosion oder starken Abrieb.

Die Alternativen in der ersten Gruppe sind entscheidend. Ein unauffälliger pH-Wert schließt weder einen elektrischen Eintragspfad noch eine beschädigte Oberfläche aus. Die drei Gruppen sind auch keine hinreichende und notwendige Auslegungsgleichung: TIMET beschreibt ein Muster aus Laborversuchen und Betriebserfahrung. Für die Angabe −0,70 V nennt der Leitfaden keine Referenzelektrode. Der Wert darf daher nicht als Sollwert für kathodischen Schutz übernommen oder direkt mit einer Feldmessung gegen SCE, Ag/AgCl oder eine andere Referenz verglichen werden.

Warum auch kühles Meerwasser den elektrischen Kontext verlangt

Laut TIMET verläuft die Hydrierung unter 77 °C meist langsam und Betriebsausfälle sind selten; hohe Zugspannungen können die Diffusion jedoch auch bei niedrigeren Temperaturen fördern. Der Leitfaden nennt zudem eine konkrete Ausnahme: In Meerwasser bei Umgebungstemperatur wurde bei sehr hohen kathodischen Stromdichten und Potenzialen negativer als −1,0 V gegen SCE eine beschleunigte Wasserstoffaufnahme beobachtet. Diese SCE-Referenz gehört zu der Ausnahme, nicht zur gesonderten Angabe −0,70 V.

Daraus folgt, welche Angaben die Anlagenplanung benötigt. Zu einem gemessenen Potenzial gehören Referenzelektrode und Messort. Stromdichte, Schutzverfahren, Kontakt mit anderen Metallen, Wasserchemie, Temperaturspitzen und beschädigte Bereiche bestimmen mit, ob der im Leitfaden beschriebene Mechanismus zur Anlage passt. Die pauschale Aussage, das Kühlwasser bleibe unter 77 °C, übersieht die dokumentierte Ausnahme bei hoher Stromdichte. Umgekehrt belegt eine hohe Temperatur allein keinen Wasserstoffeintrag, solange kein Mechanismus für die Wasserstoffbildung vorliegt.

Rohrabnahme und Eignung der Anlage getrennt beurteilen

Lange Metallrohrbaugruppen in Holzkisten mit Polsterung

Metallrohre in Kisten veranschaulichen die Lieferform.

ASTM führt B338-17(2026) als Spezifikation für nahtlose und geschweißte Rohre aus Titan und Titanlegierungen für Kondensatoren und Wärmetauscher. Für die Beschaffung des Rohrs ist das eine einschlägige Produktreferenz. Der TIMET-Leitfaden behandelt eine andere Frage: Kann die konkrete Betriebsumgebung Wasserstoff in die Oberfläche treiben? Weder der Titel der Produktspezifikation noch eine Gütebezeichnung liefert das tatsächliche Potenzial im Wasserkasten, die lokale Chemie, Kontaktwerkstoffe oder die Betriebshistorie.

Bei einem neuen oder auszutauschenden Rohrbündel hilft eine gezielte Übergabe mehr als eine allgemeine Prüfliste. Der Rohrlieferant kann bestellte Güte, Herstellungsweg, Schmelze und zugehörige Produktnachweise benennen. Anlagen- oder Korrosionsingenieure sollten Schutzkonzept, Referenz und Ort der Potenzialmessung, mögliche Temperaturspitzen, pH- und Reinigungsbedingungen, galvanische Kontakte sowie Abrieb oder Schäden am Oxidfilm beisteuern. Nähern sich diese Bedingungen dem im Leitfaden beschriebenen Risikobereich, kann der Projektverantwortliche festlegen, welche repräsentativen Expositions-, Wasserstoff- oder Gefügenachweise nötig sind. Dies sind technische Empfehlungen aus dem beschriebenen Mechanismus, keine zusätzlichen Anforderungen, die ASTM B338 zugeschrieben werden.

TIMET weist selbst darauf hin, dass die Broschüre ein Leitfaden ist und reale Betriebsbedingungen von Laborbedingungen abweichen können. Das ältere Dokument hilft, den Schadensmechanismus zu erkennen; es ist weder ein aktueller projektspezifischer Auslegungscode noch ein allgemeiner Abnahmegrenzwert. Die unmittelbare Beschaffungsfrage lautet, ob das vorgesehene Rohr und das installierte Schutzsystem gemeinsam beurteilt wurden.

Quellen

TIMET, Corrosion Resistance of Titanium, „Hydrogen Embrittlement“, gedruckte S. 28 (technischer Herstellerleitfaden; abgerufen am 20. September 2026).
ASTM International, Verzeichnis der Nichteisenmetall-Normen, Eintrag B338-17(2026) (abgerufen am 20. September 2026).

FAQ

# Deckt ein Zeugnis für Titanrohre nach B338 das Wasserstoffrisiko bei kathodischem Schutz ab?

Nein. Das öffentliche ASTM-Verzeichnis bezeichnet B338 als Produktspezifikation für Rohre. TIMET verknüpft die Wasserstoffaufnahme mit den elektrischen, chemischen, thermischen und oberflächenbezogenen Bedingungen der eingebauten Anlage. Ein Rohrzeugnis allein weist diese nicht nach. Die konkrete Bestellung und die Projektanforderungen sind zu prüfen.

# Kann −0,70 V als allgemeiner Sollwert für den kathodischen Schutz von Titan dienen?

Nein. TIMET nennt diesen Wert bei den drei Bedingungsgruppen ohne Referenzelektrode. Die gesonderte Ausnahme für Meerwasser bei Umgebungstemperatur nennt ausdrücklich Potenziale negativer als −1,0 V gegen SCE. Für einen Vergleich braucht ein Feldwert seine Referenzelektrode, den Messort und den Betriebskontext. Der Leitfaden liefert keinen allgemeingültigen Sollwert für die Auslegung.

# Ist ein Titanrohr im Kondensator unter 77 °C vor Hydrierung sicher?

Der Leitfaden beschreibt Ausfälle unter 77 °C als selten, weist aber auf hohe Zugspannungen bei niedrigerer Temperatur hin und berichtet von beschleunigter Aufnahme in Meerwasser bei Umgebungstemperatur, sehr hohen kathodischen Stromdichten und Potenzialen negativer als −1,0 V gegen SCE. Die Temperatur allein entscheidet nicht. Die Temperaturangabe ist kein Bestehen-oder-Nichtbestehen-Grenzwert.