Von Korrosion spricht man, wenn ein Metall auf natürliche Weise in eine stabilere Form wie seinen Oxid-, Hydroxid- oder Sulfidzustand umgewandelt wird, was zu einer Verschlechterung des Materials führt.
Ursachen der Korrosion
Metall korrodiert, wenn es mit einer anderen Substanz wie Sauerstoff, Wasserstoff, einem elektrischen Strom oder Schmutz und Bakterien reagiert. Korrosion kann auch auftreten, wenn Metalle wie Stahl unter zu hohe Spannung gesetzt werden, wodurch das Material reißt.
Korrosion von Eisen
Die häufigste Art von Korrosion tritt auf, wenn Eisen in der Gegenwart von Wasser dem Luftsauerstoff ausgesetzt ist, wodurch ein rotes Eisenoxid entsteht, das allgemein als Rost bezeichnet wird. Rost kann sich auf Stahl und anderen Eisenlegierungen bilden. Das Rosten von Eisen kann auch auftreten, wenn Eisen in einer sauerstoffarmen Umgebung mit Chlorid reagiert, während andere Arten von Korrosionsprodukten, direkt aus metallischem Eisen oder Eisenhydroxid gebildet werden können.
Arten von Korrosion
Gleichmäßige Flächenkorrosion
Die gleichmäßige Flächenkorrosion ist die häufigste Form der Korrosion, die in der Regel gleichmäßig über große Bereiche der Oberfläche eines Materials stattfindet.
Lochfraßkorrosion
Eine der aggressivsten Formen der Korrosion, die Lochfraßkorrosion, ist oft schwer vorherzusagen, zu erkennen oder zu charakterisieren. Diese lokalisierte Art der Korrosion tritt auf, wenn ein lokaler anodischer oder kathodischer Punkt mit der umgebenden Oberfläche eine Korrosionszelle bildet. Diese Lochfraßstelle kann ein Loch oder einen Hohlraum erzeugen, der typischerweise das Material in vertikaler Richtung von der Oberfläche aus nach unten durchdringt.
Lochfraßkorrosion kann durch eine Beschädigung oder einen Bruch der Oxidschicht oder einer Schutzschicht verursacht werden und kann auch durch Ungleichmäßigkeiten in der Struktur des Metalls verursacht werden. Diese gefährliche Form der Korrosion kann dazu führen, dass eine Struktur trotz eines relativ geringen Metallverlustes versagt.
Spaltkorrosion
Diese Form der Korrosion tritt in Bereichen auf, in denen der Zutritt von Sauerstoff eingeschränkt ist, wie z.B. unter Unterlegscheiben oder Schraubenköpfen. Diese örtlich begrenzte Korrosion resultiert normalerweise aus einem Unterschied in der Ionenkonzentration zwischen zwei Metallbereichen. Die stagnierende Mikroumgebung verhindert die Zirkulation von Sauerstoff, wodurch die Repassivierung gestoppt wird und sich eine stagnierende Lösung aufbaut, die das pH-Gleichgewicht vom neutralen Bereich entfernt.
Das Ungleichgewicht zwischen dem Spalt und dem Rest des Materials trägt zu den hohen Korrosionsraten bei. Spaltkorrosion kann bei niedrigeren Temperaturen als Lochfraßkorrosion stattfinden, kann aber durch eine geeignete Konstruktion der Verbindungselemente minimiert werden.
Interkristalline Korrosion
Interkristalline Korrosion tritt auf, wenn Verunreinigungen an den Korngrenzen vorhanden sind, die sich während der Erstarrung einer Legierung bilden. Sie kann auch durch die Anreicherung oder Abnahme eines Legierungselements an den Korngrenzen verursacht werden. Diese Art von Korrosion tritt entlang oder neben den Körnern auf und beeinträchtigt die mechanischen Eigenschaften des Metalls, obwohl der größte Teil des Materials nicht beeinträchtigt wird.
Spannungsrisskorrosion
Spannungsrisskorrosion bezieht sich auf das Wachstum von Rissen aufgrund einer korrosiven Umgebung, die zum Versagen von duktilen Metallen führen können, wenn sie unter Zugspannung stehen, insbesondere bei hohen Temperaturen. Diese Art der Korrosion ist bei Legierungen häufiger als bei reinen Metallen und hängt von der spezifischen chemischen Umgebung ab, wobei nur geringe Konzentrationen aktiver Chemikalien für eine katastrophale Rissbildung erforderlich sind.
Galvanische Korrosion
Diese Form der Korrosion tritt auf, wenn zwei verschiedene Metalle mit physikalischem oder elektrischem Kontakt in einen gemeinsamen Elektrolyten (z.B. Salzwasser) getaucht werden oder wenn ein Metall unterschiedlichen Elektrolytkonzentrationen ausgesetzt ist. Wenn zwei Metalle, ein sogenanntes galvanisches Paar, zusammen in eine Flüssigkeit eingetaucht werden korrodiert das aktivere Metall (die Anode) schneller als das edlere Metall (die Kathode). Die galvanische Reihe bestimmt, welche Metalle schneller korrodieren, was bei der Verwendung einer Opferanode zum Schutz einer Struktur vor Korrosion nützlich ist.
Auswirkungen der Korrosion
Die jährlichen weltweiten Kosten der Metallkorrosion werden auf über 2 Billionen Dollar (1,8 Bio €) geschätzt, dennoch glauben Experten, dass 25-30 % mit einem geeigneten Korrosionsschutz verhindert werden könnten. Schlecht geplante Bauprojekte können dazu führen, dass eine korrodierte Struktur ersetzt werden muss, was eine Verschwendung von natürlichen Ressourcen darstellt und im Widerspruch zu den globalen Bedenken hinsichtlich der Nachhaltigkeit steht. Darüber hinaus kann Korrosion zu Sicherheitsbedenken, Verlust von Menschenleben, zusätzlichen indirekten Kosten und Rufschädigung führen.
Wie Korrosion verhindert werden kann
Es gibt mehrere kosteneffektive Möglichkeiten, Korrosion zu verhindern, darunter:
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Verwendung nichtkorrosiver Metalle, wie z.B. Edelstahl oder Aluminium
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Die Metalloberfläche sauber und trocken halten
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Trockenmittel verwenden
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Beschichtungen oder Barrieren wie Fett, Öl, Farbe oder Kohlefaserbeschichtungen aufbringen
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Verlegen von unterirdischen Rohrleitungen in einer Schicht Verfüllmaterial, zum Beispiel Kalkstein
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Verwendung einer Opferanode für ein kathodisches Schutzsystem
Diese wirksamen Korrosionsinhibitoren können dazu beitragen, die Lebensdauer Ihrer Anlagen zu verlängern.