Korrosion wird normalerweise als Verschlechterung des Metalls durch chemische oder elektrochemische Reaktion mit seiner Umgebung bezeichnet, siehe Abbildung 1. Nach allgemeiner Betrachtung kann Korrosion als die Tendenz des Metalls angesehen werden, in seinen natürlichen Zustand zurückzukehren, ähnlich dem Oxid, aus dem es ursprünglich geschmolzen war. In ihrem metallischen Zustand befinden sich in der Natur nur Edelmetalle wie Gold und Platin.
Einige Metalle erzeugen eine enge Schutzoxidschicht auf der Oberfläche, die die weitere Korrosion behindert. Wenn die Oberflächenschicht gebrochen ist, heilt sie sich selbst. Diese Metalle sind passiviert. Unter atmosphärischen Bedingungen bilden die Korrosionsprodukte von Zink und Aluminium eine ziemlich enge Schicht und es wird eine weitere Korrosion verhindert.
Ebenso wird auf der Oberfläche von Edelstahl eine enge Eisen- und Chromoxidschicht gebildet, und auf der Titanoberfläche wird eine Titanoxidschicht gebildet. Die Schutzschicht dieser Metalle erklärt ihre gute Korrosionsbeständigkeit. Rust hingegen ist ein nicht schützendes Korrosionsprodukt auf Stahl. Rost ist porös, nicht fest anhaftend und verhindert keine anhaltende Korrosion, siehe Figur 2.
Arten von Korrosion
Im Allgemeinen beinhaltet die metallische Korrosion den Verlust von Metall an einer Stelle auf einer freiliegenden Oberfläche. Korrosion tritt in verschiedenen Formen auf, die von gleichmäßigen Angriffen über die gesamte Oberfläche bis hin zu schweren lokalen Angriffen reichen.
Die chemischen und physikalischen Umgebungsbedingungen der Umgebung bestimmen sowohl den Typ- als auch die Rate der Korrosionsangriffe. Die Bedingungen bestimmen auch die Art der gebildeten Korrosionsprodukte und die Kontrollmaßnahmen, die ergriffen werden müssen. In vielen Fällen ist es unmöglich oder ziemlich teuer, den Korrosionsprozess vollständig zu stoppen. Es ist jedoch normalerweise möglich, den Prozess auf akzeptable Ebenen zu steuern.
Auf den folgenden Seiten werden wir die verschiedenen Formen der Korrosion durchlaufen, um Ihnen eine Vorstellung von ihren Eigenschaften zu geben.
Einheitliche Korrosion
Einheitliche oder allgemeine Korrosion ist durch korrosive Angriffe gekennzeichnet, die gleichmäßig über die gesamte Oberfläche oder auf einem großen Teil der Gesamtfläche laufen. Die allgemeine Ausdünnung wird fortgesetzt, bis das Metall abgebaut ist. Einheitliche Korrosion ist die Art der Korrosion, bei der die größte Metallmenge verschwendet wird.
Beispiele für Metalle, die gleichmäßiger Korrosion unterliegen:
- Stahl in belüftetem Wasser
- Edelstahl bei der Reduzierung von Säuren (wie EN 1.4301 (AISI 304) in Schwefelsäure)
Korrosion Lochfraß
Korrosion von Lochfraß ist eine lokalisierte Form von korrosiven Angriffen. Lochfraßkorrosion bildet Löcher oder Gruben auf der Metalloberfläche. Es perforiert das Metall, während die durch Gewichtsverlust gemessene Gesamtkorrosion eher minimal sein könnte. Die Penetrationsrate kann das 10- bis 100 -fache der allgemeinen Korrosion in Abhängigkeit von der Aggressivität der Flüssigkeit betragen. Lochfraß erfolgt leichter in einer stagnierenden Umgebung.
Beispiel für Metall, das einer Lochfraßkorrosion ausgesetzt ist:
- Edelstahl im Meerwasser
Spaltkorrosion
Spaltkorrosion - wie die Korrosion von Lochfraß - ist eine lokalisierte Form des Korrosionsangriffs. Die Korrosion der Spalte beginnt jedoch leichter als das Lochfraß. Spaltkorrosion tritt an schmalen Öffnungen oder Räumen zwischen zwei Metalloberflächen oder zwischen Metallen und nichtmetallischen Oberflächen auf und ist normalerweise mit einem Stagnatzustand im Spalt verbunden. Spalten wie diejenigen, die an Flanschgelenken oder bei Gewindeverbindungen gefunden wurden, sind daher häufig die kritischsten Flecken für Korrosion.
Beispiel für Metall, das einer Spaltkorrosion ausgesetzt ist:
- Edelstahl im Meerwasser
Intergranuläre Korrosion
Wie der Name schon sagt, tritt die intergranulare Korrosion bei Korngrenzen auf. Intergranuläre Korrosion wird auch als interkristallitische Korrosion bezeichnet. Typischerweise tritt diese Art von Korrosion auf, wenn Chromkarbid während des Schweißverfahrens oder in Verbindung mit einer unzureichenden Wärmebehandlung an den Korngrenzen ausfällt. Eine schmale Region um die Korngrenze kann daher in Chrom erschöpfen und weniger korrosionsbeständig werden als der Rest des Materials. Dies ist unglücklich, da Chrom eine wichtige Rolle bei der Korrosionsresistenz spielt.
Beispiele für Metalle, die einer intergranulären Korrosion unterliegen:
- Edelstahl-der nicht ausreichend geschweißt oder hitzebehandelt ist
- Edelstahl EN 1.4401 (AISI 316) in konzentrierter Salpetersäure
Selektive Korrosion
Selektive Korrosion ist eine Art von Korrosion, die ein einzelnes Element einer Legierung angreift und das Element in der Legierungsstruktur auflöst. Folglich wird die Struktur der Legierung geschwächt.
Beispiele für selektive Korrosion:
- Die Dezincifikation von unstabilisiertem Messing, wobei eine geschwächte, poröse Kupferstruktur erzeugt wird
- Grafisation von Graugusseisen, wobei ein spröde Graphit -Skelett aufgrund der Auflösung von Eisen übrig bleibt
Erosionskorrosion
Erosionskorrosion ist ein Prozess, der Korrosion und Erosion beinhaltet. Die Korrosionsangriffsrate wird durch die relative Bewegung einer ätzenden Flüssigkeit und einer Metalloberfläche beschleunigt. Der Angriff ist in Gebieten mit hoher Geschwindigkeit oder turbulentem Fluss lokalisiert. Erosionskorrosionsangriffe sind durch Rillen mit Richtungsmuster gekennzeichnet.
Beispiele für Metalle, die Erosionskorrosion unterliegen:
- Bronze im Meerwasser
- Kupfer in Wasser
Kavitation Korrosion
Eine gepumpte Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit verringert den Druck. Wenn der Druck unter den flüssigen Dampfdruck fällt, bilden sich Dampfblasen (die Flüssigkeit kocht). In den Bereichen, in denen sich die Dampfblasen bilden, kocht die Flüssigkeit. Wenn der Druck wieder ansteigt, fangen die Dampfblasen zusammen und erzeugen intensive Schockwellen. Folglich entfernen der Zusammenbruch der Dampfblasen Metall oder Oxid von der Oberfläche.
Beispiele für Metalle, die Kavitation unterliegen:
- Gusseisen in Wasser bei hoher Temperatur
- Bronze im Meerwasser
Spannungskorrosionsrisse (SCC)
Stresskorrosionsrisse (SCC) bezieht sich auf den kombinierten Einfluss von Zugspannung (angewendet oder intern) und korrosive Umgebung. Das Material kann ohne signifikante Verformung oder offensichtliche Verschlechterung des Materials knacken. Oft ist das Lochkorrosion mit den Spannungskorrosionsrissen -Phänomenen verbunden.
Beispiele für Metalle, die einer Stresskorrosionsrisse ausgesetzt sind:
- Edelstahl EN 1.4401 (AISI 316) in Chloriden
- Messing in Ammoniak
Korrosionsermüdung
Reine mechanische Ermüdung ist, wenn ein Material, das einer zyklischen Belastung unter der ultimativen Zugfestigkeit unterliegt, ausfallen kann. Wenn das Metall gleichzeitig einer korrosiven Umgebung ausgesetzt ist, kann der Versagen in einem noch geringeren Stress und nach einer kürzeren Zeit stattfinden. Im Gegensatz zu einer reinen mechanischen Müdigkeit gibt es keine Ermüdungsgrenze bei korrosionsunterstützten Müdigkeit.
Beispiel für Metalle, die Korrosionsermüdung unterliegen:
- Aluminiumstrukturen in einer korrosiven Atmosphäre
Galvanische Korrosion
Wenn ein ätzender Elektrolyt und zwei metallische Materialien in Kontakt sind (galvanische Zelle), nimmt die Korrosion auf dem am wenigsten edlen Material (der Anode) zu und nimmt am edelsten (der Kathode) ab. Die Zunahme der Korrosion wird als galvanische Korrosion bezeichnet. Die Tendenz eines Metalls oder einer Legierung, in einer galvanischen Zelle zu korrodieren, wird durch seine Position in der galvanischen Serie bestimmt. Die galvanische Serie zeigt den relativen Adel verschiedener Metalle und Legierungen in einer bestimmten Umgebung (z. B. Meerwasser).
Je weiter die Metalle in der galvanischen Serie sind, desto größer wird der galvanische Korrosionseffekt. Metalle oder Legierungen am oberen Ende sind edel, während diejenigen am unteren Ende am wenigsten edel sind.
Beispiele für Metall, die galvanischer Korrosion unterliegen:
- Stahl in Kontakt mit 1.4401
- Aluminium in Kontakt mit Kupfer
Die Prinzipien der galvanischen Korrosion werden im kathodischen Schutz verwendet. Der kathodische Schutz ist ein Mittel, um die Korrosion einer Metalloberfläche durch die Verwendung von Opferanoden (Zink oder Aluminium) oder beeindruckten Strömen zu reduzieren oder zu verhindern.
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