Was sind die Hauptarten von Korrosion?

Metallkorrosion ist ein natürlicher Prozess, der fast alle Branchen betrifft, vom Bauwesen und Transportwesen bis hin zu Elektronik und Infrastruktur. Wenn Korrosion nicht kontrolliert wird, kann sie zu strukturellen Ausfällen, Sicherheitsrisiken und massiven finanziellen Verlusten führen. Nach Angaben der National Association of Corrosion Engineers (NACE) belaufen sich die weltweiten Korrosionskosten auf fast 2,5 Billionen US-Dollar pro Jahr, was etwa 3–4 % des globalen BIP entspricht. Angesichts der erheblichen Auswirkungen ist das Verständnis der verschiedenen Arten von Korrosion für Ingenieure, Hersteller und alle, die mit Metallen arbeiten, von entscheidender Bedeutung.

Dieser Artikel befasst sich mit den Grundlagen von MetallkorrosionDabei wird untersucht, warum es auftritt, welche verschiedenen Arten es gibt und wie man es verhindern kann. Ob Sie es damit zu tun haben Spannungsrisskorrosion, Lochfraß, oder galvanische KorrosionDieser Leitfaden bietet einen umfassenden Überblick, der Ihnen bei der Bekämpfung dieses allgegenwärtigen Problems helfen soll.

Was ist Metallkorrosion?

Metallkorrosion ist eine chemische oder elektrochemische Reaktion zwischen einem Metall und seiner Umgebung, die zu einer allmählichen Verschlechterung des Metalls führt. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um den Prozess, durch den Metalle in ihren natürlichen, stabileren Zustand zurückkehren und häufig Oxide, Hydroxide oder Sulfide bilden. Wenn beispielsweise Eisen mit Sauerstoff und Feuchtigkeit reagiert, bildet es Eisenoxid, allgemein bekannt als Rost.

Korrosion ist nicht auf Eisen oder Stahl beschränkt; Es betrifft praktisch alle Metalle, einschließlich Aluminium, Kupfer, Zink und Nickel. Während einige Metalle, wie zum Beispiel Edelstahl, speziell auf Korrosionsbeständigkeit ausgelegt sind, ist kein Material völlig immun. Die Geschwindigkeit und der Schweregrad der Metallkorrosion hängen von Faktoren wie der Art des Metalls, den Umgebungsbedingungen und dem Vorhandensein korrosiver Stoffe wie Wasser, Salz oder Säuren ab.

Warum korrodieren Metalle?

Die Hauptursache für Metallkorrosion liegt in der inhärenten Instabilität von Metallen in ihrer raffinierten Form. Die meisten Metalle werden aus Erzen gewonnen, wo sie in stabiler, gebundener Form vorliegen. Bei der Raffinierung zu reinen Metallen werden sie thermodynamisch instabil und neigen von Natur aus dazu, durch Oxidations- oder Reduktionsreaktionen in ihren ursprünglichen Zustand zurückzukehren.

Zu den Hauptgründen für die Korrosion von Metallen gehören:

1. Feuchtigkeitseinwirkung: Wasser fungiert als Elektrolyt und erleichtert die elektrochemischen Reaktionen, die Korrosion verursachen.

2. Sauerstoff: Sauerstoff reagiert mit Metallen und führt zur Bildung von Oxiden (z. B. Rost auf Eisen).

3. Salz und Chemikalien: Salzwasser, Säuren und andere Chemikalien beschleunigen den Korrosionsprozess, indem sie die Leitfähigkeit des Elektrolyten erhöhen.

4. Temperatur: Höhere Temperaturen beschleunigen chemische Reaktionen und erhöhen die Korrosionsrate.

5. Stress und Belastung: Durch mechanische Beanspruchung können schützende Oxidschichten geschwächt werden, wodurch Metalle anfälliger für Korrosion werden.

Um die besten Strategien zur Eindämmung oder Vorbeugung zu ermitteln, ist es wichtig zu verstehen, warum Metalle korrodieren.

Was sind die häufigsten Arten von Metallkorrosion?

Abhängig vom Metall, den Umgebungsbedingungen und den auf das Material ausgeübten Belastungen tritt Korrosion in unterschiedlichen Formen auf. Nachfolgend sind die häufigsten Arten aufgeführt Metallkorrosion, zusammen mit Erläuterungen zu ihren Ursachen und Wirkungen.

1. Spannungsrisskorrosion

Spannungsrisskorrosion (SCC) entsteht, wenn ein Metall in einer korrosiven Umgebung einer Zugspannung ausgesetzt wird. Diese Art von Korrosion ist besonders gefährlich, da sie ohne große Vorwarnung zu einem plötzlichen und katastrophalen Ausfall führen kann. SCC betrifft häufig hochfeste Legierungen wie Edelstahl und Aluminiumlegierungen und kommt häufig in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der chemischen Verarbeitung und der Energieerzeugung vor.

Hauptmerkmale:

• Durch das Zusammenwirken von Spannung und Korrosion bilden sich kleine Risse, die sich ausbreiten.

• Tritt häufig in Umgebungen auf, die Chloride, Ammoniak oder Schwefelwasserstoff enthalten.

Verhütung:

• Reduzieren Sie Zugspannungen durch richtiges Design.

• Verwenden Sie korrosionsbeständige Materialien.

• Tragen Sie Schutzbeschichtungen auf.

2. Lochfraß

Lochfraß ist eine lokalisierte Form der Korrosion, die zur Bildung kleiner Löcher oder Grübchen auf der Metalloberfläche führt. Diese Grübchen können tief eindringen und die strukturelle Integrität des Materials gefährden. Edelstahl, Aluminium und andere passive Metalle sind besonders anfällig für Lochfraß, wenn sie Chloriden oder stehendem Wasser ausgesetzt sind.

Hauptmerkmale:

• Schwer zu erkennen, da es unter der Oberfläche auftritt.

• Kann zu einem schnellen Versagen führen, selbst wenn der Rest des Metalls intakt zu sein scheint.

Verhütung:

• Sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Entwässerung, um stehendes Wasser zu vermeiden.

• Verwenden Sie Inhibitoren oder kathodische Schutzsysteme.

• Führen Sie regelmäßige Inspektionen durch.

3. Erosionskorrosion

Erosionskorrosion tritt auf, wenn die schützende Oxidschicht eines Metalls durch eine strömende Flüssigkeit oder ein strömendes Gas mechanisch abgetragen wird. Diese Art von Korrosion tritt häufig in Rohrleitungen, Turbinen und Wärmetauschern auf, in denen Flüssigkeiten mit hoher Geschwindigkeit vorhanden sind.

Hauptmerkmale:

• Beschleunigt durch Turbulenzen oder abrasive Partikel in der Flüssigkeit.

• Erscheint als Rillen oder abgerundete Vertiefungen auf der Metalloberfläche.

Verhütung:

• Verwenden Sie erosionsbeständige Materialien wie gehärtete Legierungen.

• Reduzieren Sie die Flüssigkeitsgeschwindigkeit oder Turbulenzen.

• Reinigen und warten Sie die Ausrüstung regelmäßig.

4. Spaltkorrosion

Spaltkorrosion tritt in engen Räumen auf, beispielsweise im Spalt zwischen zwei Passflächen oder unter Dichtungen. Diese Bereiche fangen Feuchtigkeit und Korrosionsmittel ein und schaffen so eine Umgebung, in der lokale Korrosion gedeihen kann.

Hauptmerkmale:

• Häufig bei Schraubverbindungen, Flanschen und Dichtungen.

• Entsteht durch Sauerstoffmangel im Spalt.

Verhütung:

• Entwerfen Sie Komponenten so, dass Spalten minimiert werden.

• Verwenden Sie Dichtungen und Dichtungen aus nicht korrodierenden Materialien.

• Tragen Sie Dichtstoffe oder Schutzbeschichtungen auf.

5. Selektive Auslaugung

Selektive Auslaugung Dabei wird ein Element aus einer Legierung entfernt, wodurch eine geschwächte Struktur zurückbleibt. Beispielsweise kann in Messing (einer Kupfer-Zink-Legierung) Zink auslaugen und eine poröse Kupferstruktur hinterlassen. Dies wird auch als „Entzinkung“ bezeichnet.

Hauptmerkmale:

• Tritt in Legierungen auf, die korrosiven Umgebungen, insbesondere sauren oder alkalischen Lösungen, ausgesetzt sind.

• Schwächt das Material ohne sichtbare Schäden.

Verhütung:

• Verwenden Sie Legierungen, die speziell dafür entwickelt wurden, selektiver Auslaugung zu widerstehen.

• Tragen Sie Schutzbeschichtungen auf.

• Überwachen und kontrollieren Sie den pH-Wert der Umgebung.

6. Gleichmäßige Korrosion

Gleichmäßige Korrosion ist die häufigste und vorhersehbarste Art von Korrosion. Es erfolgt gleichmäßig über die Oberfläche des Metalls und führt zu einer allmählichen Ausdünnung. Obwohl es möglicherweise nicht so gefährlich ist wie andere Arten, kann es im Laufe der Zeit dennoch die strukturelle Integrität gefährden.

Hauptmerkmale:

• Leicht zu erkennen und zu messen.

• Wird häufig durch Einwirkung von Feuchtigkeit, Sauerstoff und anderen atmosphärischen Bedingungen verursacht.

Verhütung:

• Tragen Sie regelmäßig Schutzfarben oder -beschichtungen auf.

• Korrosionsinhibitoren verwenden.

• Verwenden Sie einen kathodischen Schutz.

7. Interkristalline Korrosion

Interkristalline Korrosion tritt entlang der Korngrenzen einer Legierung auf, oft aufgrund einer unsachgemäßen Wärmebehandlung oder der Einwirkung bestimmter Chemikalien. Edelstahl ist besonders anfällig, wenn er unsachgemäß geschweißt oder hohen Temperaturen ausgesetzt wird.

Hauptmerkmale:

• Schwächt das Metall entlang der Korngrenzen, was zu Rissen oder Ausfällen führt.

• Häufig bei Schweißanwendungen.

Verhütung:

• Verwenden Sie kohlenstoffarme oder stabilisierte Legierungen.

• Vermeiden Sie eine längere Einwirkung hoher Temperaturen.

• Wenden Sie Wärmebehandlungen nach dem Schweißen an.

8. Galvanische/bimetallische Korrosion

Galvanische Korrosion, auch Bimetallkorrosion genannt, tritt auf, wenn zwei unterschiedliche Metalle in Gegenwart eines Elektrolyten in elektrischem Kontakt stehen. Das aktivere Metall (Anode) korrodiert schneller, während das weniger aktive Metall (Kathode) geschützt wird.

Hauptmerkmale:

• Zum Auftreten ist ein Elektrolyt (z. B. Wasser) erforderlich.

• Die Korrosionsgeschwindigkeit hängt von der relativen Position der Metalle in der galvanischen Reihe ab.

Verhütung:

• Verwenden Sie Metalle mit ähnlichen elektrochemischen Potenzialen.

• Tragen Sie Isoliermaterialien zwischen den Metallen auf.

• Verwenden Sie Opferanoden.

Was können Sie tun, um Korrosion in Metallen zu verhindern?

Verhindert Metallkorrosion beinhaltet eine Kombination aus Design, Materialauswahl und Wartungsstrategien. Hier sind einige der effektivsten Methoden:

1. Schutzbeschichtungen:

• Tragen Sie Farben, Pulverbeschichtungen oder Epoxidschichten auf, um Metalle vor der Umgebung zu schützen.

2. Korrosionsbeständige Materialien:

• Verwenden Sie Materialien wie Edelstahl, Aluminium oder Titan, die von Natur aus korrosionsbeständig sind.

3. Kathodischer Schutz:

• Nutzen Sie Opferanoden oder Fremdstromsysteme, um korrosive Reaktionen umzuleiten.

4. Umweltkontrolle:

• Reduzieren Sie die Einwirkung von Feuchtigkeit, Salzen und ätzenden Chemikalien.

5. Regelmäßige Wartung:

• Überprüfen und reinigen Sie Metallkomponenten regelmäßig, um Korrosion frühzeitig zu erkennen und zu beheben.

6. Verwendung von Inhibitoren:

• Fügen Sie Flüssigkeiten oder Beschichtungen Korrosionsinhibitoren hinzu, um chemische Reaktionen zu verlangsamen.

Abschluss

Die verschiedenen Arten verstehen Metallkorrosion ist entscheidend für die Bewältigung und Vorbeugung seiner Auswirkungen. Von Spannungsrisskorrosion bis hin zu galvanischer Korrosion stellt jeder Typ einzigartige Herausforderungen dar, die maßgeschneiderte Lösungen erfordern. Durch den Einsatz der richtigen Materialien, Schutzmaßnahmen und Wartungsverfahren können Sie das Korrosionsrisiko erheblich reduzieren und die Lebensdauer von Metallkomponenten verlängern.

Korrosion ist ein unvermeidlicher Prozess, aber mit Wissen und proaktiven Bemühungen können ihre Auswirkungen gemildert werden. Unabhängig davon, ob Sie im Baugewerbe, in der Fertigung oder in einer anderen Industrie arbeiten, in der Metalle verarbeitet werden, zahlt sich die Investition in den Korrosionsschutz im Hinblick auf Sicherheit, Zuverlässigkeit und Kosteneinsparungen aus.

FAQs

1. Was ist die häufigste Art von Metallkorrosion?
Die häufigste Art ist die gleichmäßige Korrosion, die gleichmäßig auf der Metalloberfläche auftritt und relativ einfach vorherzusagen und zu bewältigen ist.

2. Wie kann ich galvanische Korrosion verhindern?
Um galvanische Korrosion zu verhindern, verwenden Sie ähnliche Metalle, verwenden Sie Isoliermaterialien oder installieren Sie Opferanoden.

3. Welche Branchen sind am stärksten von Metallkorrosion betroffen?
Branchen wie das Baugewerbe, die Öl- und Gasindustrie, die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Schifffahrt sind aufgrund ihrer rauen Umgebungsbedingungen stark von Metallkorrosion betroffen.

4. Kann Edelstahl korrodieren?
Ja, Edelstahl kann korrodieren, insbesondere in Umgebungen, die Chloride enthalten oder hohen Temperaturen ausgesetzt sind, die seine schützende Oxidschicht zerstören.

5. Sind alle Metalle gleichermaßen anfällig für Korrosion?
Nein, einige Metalle wie Aluminium und Edelstahl sind aufgrund ihrer schützenden Oxidschichten korrosionsbeständiger, während andere, wie Eisen, leichter korrodieren.