Korrosion

Korrosion ist eine natürliche Reaktion von Metallen mit Sauerstoff. Korrosion hat unterschiedliche Erscheinungsformen und kann an vielen verschiedenen Stellen auftreten. Nur das Wissen über die vielfältigen Korrosionsarten kann bei der Vermeidung helfen.

Lochfraß

Viele Arten von Edelstahl sind sehr empfindlich gegenüber Chlor. Chlormoleküle sind viel kleiner als Sauerstoffmoleküle und können die Oberfläche von Edelstahl beeinträchtigen. Dadurch entsteht eine flache Lochfraßkorrosion, die sich mit der Zeit zu einer tieferen Lochfraßkorrosion entwickelt.

Lochfraß kann durch die Zugabe von Molybdän verhindert werden. Ein gutes Beispiel dafür ist Edelstahl 304, wo kein Molybdän als Legierungselement enthalten ist. Edelstahl 316, der (2%) Molybdän als Legierungselement enthält, ist daher widerstandsfähiger gegen Lochfraßkorrosion.

Die gleiche Art von Phänomen kann auch bei anderen Oberflächenkontaminationen auftreten, wie z.B. Kontamination mit Stahlstaub. Aufgrund dieser Verunreinigung kann sich die Chromoxidhaut nicht vollständig ausbilden, und es entsteht eine Öffnung, durch die das Eisenteilchen oxidieren und sich langsam "einarbeiten" kann. Lochfraß ist ebenfalls die Folge. Dies kann bis zu einem gewissen Grad verhindert werden, indem der Edelstahl nach der Bearbeitung gebeizt und passiviert wird. Beim Beizen werden die Eisenpartikel chemisch entfernt. Die Passivierung sorgt dafür, dass sich die Chromoxidhaut wieder bilden kann.

Interkristalline Korrosion

Neben der Lochfraßkorrosion ist die interkristalline Korrosion eine häufige Form der Oxidation von Edelstahl.

Dies ist darauf zurückzuführen, dass nur 0,02% Kohlenstoff im Austenit gebunden werden können. Der verbleibende Kohlenstoff geht dann eine Verbindung mit dem vorhandenen Chrom ein und bildet Chromkarbide. Da sich Chrom und Kohlenstoff sehr leicht miteinander verbinden, befindet sich an den Stellen, an denen sich Chromkarbide bilden, zu wenig Chrom zur Bildung von rostfreiem Stahl.

Wie bereits erwähnt, sollte rostfreier Stahl mindestens 10,5% Chrom enthalten. Liegt der Chromgehalt darunter, ist die Korrosionsbeständigkeit unzureichend. Da sich diese Chromkarbide entlang der Korngrenzen bilden, kann dort eine (lokale) Oxidation stattfinden. Interkristalline Korrosion kann durch Zugabe von Titan oder durch Senkung des Kohlenstoffanteils verhindert werden.

Die Zugabe von Titan führt dazu, dass das Titan, das sich noch leichter als Chrom an Kohlenstoff bindet, den überschüssigen Kohlenstoff bindet, so dass sich keine Chromkarbide mehr bilden können. Beim Schweißen kann das Titan jedoch verbrennen, was zu einer sehr scharfen Kante mit Chromkarbiden am Rand der Schweißnaht führt. Diese Kanten werden auch als "Messerlinienangriffe" bezeichnet. Eine bessere Lösung könnte dann darin bestehen, den Prozentsatz des Kohlenstoffs so weit zu reduzieren, dass er vollständig im Austenit absorbiert werden kann. In solchen Fällen ist es besser, rostfreien Stahl 316L anstelle von rostfreiem Stahl 316Ti zu wählen. Edelstahl 304 ist auch in einer Variante mit reduziertem Kohlenstoffanteil (Edelstahl 304L) erhältlich.

Spannungskorrosion

Spannungskorrosion ist eine der gefährlichsten Formen von Korrosion und tritt als Ergebnis einer Kombination von (immer) 3 Faktoren auf:

  1. Eine Zugspannung auf das Material
  2. Eine aggressive Umgebung für das betreffende Material (z.B. Wirkung von Chlor)
  3. Ein Material, das empfindlich auf Spannungskorrosion reagiert

Ohne die Korrosion kann das Material einer viel höheren Zugspannung standhalten. Ohne diese Belastung würde das Material nicht korrodieren. Der Hauptnachteil dieser Form der Korrosion besteht darin, dass das Material ohne Vorwarnung und unerwartet versagt. Oft geschieht dies bereits bei geringeren Belastungen, die das Material normalerweise ohne Probleme bewältigen könnte. Spannungskorrosion kann in allen Arten von Materialien und in verschiedenen Umgebungen auftreten.

Spaltkorrosion:

Spaltkorrosion kann auftreten, wenn zwei Teile zusammenmontiert werden. Der geringe Raum zwischen den Teilen kann durch Kapillarwirkung die Ansammlung einer Flüssigkeit, z.B. Wasser, begünstigen. Ein Beispiel für eine solche Situation ist bei Rohren zu finden, die durch Flansche miteinander verbunden sind.

Das Legierungselement Molybdän kann dieser Form der Korrosion bis zu einem gewissen Grad entgegenwirken. Der beste Weg, diese Form der Korrosion zu verhindern, ist die Abdichtung des Spaltes mit einer Schweißnaht oder einem anderen Dichtungsmittel.

Heutzutage gibt es auch Duplex-Varianten, bei denen ein höherer Stickstoff- und Nickelgehalt vorhanden ist. Diese Super-Duplex-Varianten können gegen die Spaltkorrosion beständig sein.

Spaltkorrosion kann auch in sehr kleinen Rissen in rostfreiem Stahl auftreten. Diese können beispielsweise beim Abkühlen des Edelstahls nach dem Schweißen auftreten, wenn
das Material sich wieder zusammenzieht. Der gefährlichste Aspekt der Spaltkorrosion besteht darin, dass sie mit bloßem Auge praktisch unsichtbar ist, sodass die visuelle Kontrolle meist unzureichend ist.

Siehe auch

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