01152 Korrosion an Edelstählen in wässrigen Medien und deren Vermeidung
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Über die jährlichen Kosten, die der Gesamtwirtschaft durch Korrosion entstehen, kann nur spekuliert werden, sie dürften sich aber im Bereich einiger Mrd. Euro pro Jahr bewegen. Es lohnt sich also, sich näher mit dem Thema Korrosion und deren Vermeidung zu beschäftigen. von: |
1 Einführung
Korrosion ist die chemische Reaktion eines Werkstoffs mit seiner Umgebung und der daraus erfolgenden Minderung der Werkstoffeigenschaften [1]. Korrosionsarten werden nach Material, Ursache und Erscheinungsbild unterschieden. In der Norm DIN EN ISO 8044 sind insgesamt 36 verschiedene Korrosionsarten definiert. Wichtig ist die Feststellung, dass durchaus mehrere Korrosionsarten gleichzeitig auftreten können.
2 Vorgänge bei der Korrosion
Bei korrosionsbereiten Metallen in Kontakt mit einem Elektrolyten, meistens Wasser oder Luftfeuchte, gehen an der Oberfläche positiv geladene Metallionen (Me+) in Lösung. Die überschüssigen Elektronen (e-) reagieren mit Wasser und Sauerstoff, der in ausreichender Menge im Wasser gelöst ist, zu negativ geladenen Hydroxylionen (OH-), sodass sowohl im Metall als auch im Elektrolyten das Ladungsgleichgewicht erhalten bleibt. Im Falle von Eisenionen bildet sich Rost (s. Abb. 1).
Solche Eisenwerkstoffe sind für Bauten oder Anlagen wenig geeignet, da Kontakt mit Luft oder Feuchtigkeit in unserer Umwelt unvermeidbar ist.
3 Edelstahl
Edelstähle sind wichtige Werkstoffe für die Herstellung und Handhabung von Lebensmitteln, wo sie unter anderem für den Transport, bei der Verarbeitung, für Behälter, Rohrleitungen und Armaturen, die gesamte Einrichtung sowie zahlreiche Zubehörteile in Großküchen eingesetzt werden. Sie kommen in Anwendungen zum Einsatz, bei denen ein Übergang von Werkstoffen in das Produkt vermieden werden muss, die häufigen Reinigungen, meist mit aggressiven Chemikalien, ausgesetzt sind und denen aus verschiedenen Gründen eine hohe Resistenz gegen Umwelteinflüsse abverlangt wird.
Zulegierungen verschiedener Metalle
Um die Korrosionsbeständigkeit von Eisenwerkstoff zu erhöhen, werden durch Zulegierung verschiedener Metalle Edelstähle hergestellt. Die Legierungselemente werden dabei homogen im Metallkörper verteilt. Häufigste Legierungselemente mit Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit sind Chrom, Nickel, Molybdän, Titan und Niob.
Um die Korrosionsbeständigkeit von Eisenwerkstoff zu erhöhen, werden durch Zulegierung verschiedener Metalle Edelstähle hergestellt. Die Legierungselemente werden dabei homogen im Metallkörper verteilt. Häufigste Legierungselemente mit Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit sind Chrom, Nickel, Molybdän, Titan und Niob.
Diese haben unter anderem die Eigenschaft, dass sie mit Sauerstoff an der Oberfläche passivierende Schichten bilden. Erst bei einer mechanischen oder chemischen Verletzung einer derartigen Passivschicht, würde die Korrosion fortschreiten. So erfolgt die Zulegierung von Chrom, um Korrosion des Stahls in normaler Atmosphäre zu verhindern. Dabei bilden sich thermodynamisch äußerst stabile, chemische Zustände.
