KORROSIONSARTEN
Lochkorrosion (Lochfraß, Pittingkorrosion)
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Lochkorrosion kann auftreten, wenn die Passivschicht örtlich durchbrochen wird. Dies wird eingeleitet durch eine Wechselwirkung zwischen den Halogenidionen und der Passivschicht. Es bilden sich nadelstichartige Vertiefungen und durch deren Wachstum Lochkorrosionsstellen. Im Bauwesen sind es meist die Chloridionen aus Meerwasser, Aerosolen oder Tausalznebeln, die Lochkorrosion bewirken. Die Korrosionsgefährdung der nichtrostenden Stähle nimmt bei fallendem Chloridgehalt, fallender Temperatur und steigendem pH-Wert ab. Besonders kritisch sind daher chloridangereicherte saure Medien. Durch Ablagerungen, Fremdrost, Schlackenreste und Anlauffarben auf der Oberfläche wird die Gefahr einer Lochkorrosion verstärkt. Durch weitere Erhöhung des Chromgehalts, insbesondere durch Zusatz von Molybdän und z.T. von Stickstoff, wird die Beständigkeit der nichtrostenden Stähle gegenüber Lochkorrosion erhöht. Die Korrosionsbeständigkeit in lochkorrosionserzeugenden Medien hängt daher in einem bedeutsamen Maß von der Oberflächengüte der nichtrostenden Stähle ab und kann somit auch durch den Herstellungsprozess der Stähle beeinträchtigt werden.
Spaltkorrosion
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Spaltkorrosion im Bereich der Schraubbefestigung zwischen Mutter und Lochrandbereich am Blech Spaltkorrosion ist - wie der Name schon sagt - an das Vorhandensein von Spalten gebunden. Diese können konstruktiv oder betriebsbedingt (z.B. durch Ablagerungen) entstanden sein.
Besonders empfindlich reagieren die ferritischen nichtrostenden Stähle bei Spaltkorrosion, deren Passivschicht empfindlicher ist als bei den Austeniten und nichtrostenden Duplexstählen. Das führt in diesen kritischen Oberflächenbereichen dann schneller zum Fortschreiten einer einmal initiierten Korrosion. Da die Spaltkorrosion im wesentlichen den gleichen Mechanismen unterliegt wie die Lochkorrosion, gelten die Ausführungen zur Lochkorrosion auch hier.
Schwingungsrisskorrosion
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Bei reiner Schwingungsbeanspruchung (ohne Korrosionsbelastung) gibt es eine untere Wechselspannung, unterhalb der kein Bruch mehr beobachtet wird: die sog. „Dauerschwingfestigkeit“. Demgegenüber fehlt bei Schwingungsrisskorrosion meist eine Dauerschwingfestigkeit, und der Stahl kann auch unterhalb dieser Grenze brechen.
Im Unterschied zur Spannungsrisskorrosion, die nur
in spezifisch wirkenden Medien auftritt, kann Schwingungsrisskorrosion grundsätzlich in allen korrosiv wirkenden Medien in Verbindung mit Wechselbelastungen auftreten, häufig dann in Form einer transkristallinen Korrosion. Daher tritt die Schwingungsrisskorrosion in der Regel im Bauwesen oder dem Konsumgüterbereich nicht auf.
Selektive Korrosion
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Bei der selektiven Korrosion werden bestimmte Gefügebestandteile, korngrenzennahe Bereiche oder Legierungselemente bevorzugt aufgelöst. Man unterscheidet nach dem Bereich des zerstörten Gefüges:
Transkristalline Korrosion (TK),
wenn sie durch die Körner läuft oder in Verbindung damit kommt
Interkristalline Korrosion (IK, oder intergranulare Korrosion),
wenn die Zerstörung entlang der Korngrenzen verläuft.
Da die selektive Korrosion im Korngrenzenbereich auftritt, ist sie mit bloßem Auge nicht erkennbar und deshalb besonders gefährlich. Die interkristalline Korrosion kann in sauren Medien auftreten, wenn sich durch Wärmeeinwirkung (zwischen 450 und 850°C bei den austenitischen Stählen, oberhalb 900°C bei den ferritischen Stählen) Chromcarbide an den Korngrenzen ausscheiden. Solche Wärmeeinwirkung tritt z.B. beim Schweißen in der Nähe der Schweißnaht auf (Wärmeeinflusszonen). Sie bewirkt örtliche Chromverarmung in der Umgebung der ausgeschiedenen Chromcarbide (Sigmaphase). In der früheren Praxis musste man daher bei den austenitischen Stählen den Kohlenstoffgehalt durch Zugabe von Titan (Ti) oder Niob (Nb) abbinden. Diese Stabilisierung kennen wir bei den veralteten Güten Wst. 1.4571 oder 1.4541. Werkstoffe wie 1.4404 oder 1.4307 können aufgrund des weiter abgesenkten Kohlenstoffgehaltes darauf verzichten.
Flächenkorrosion
Flächenkorrosion ist durch einen gleichmäßigen oder annähernd gleichmäßigen Werkstoffabtrag gekennzeichnet. In der Regel wird eine Abtragung unter 0,1 mm/Jahr als ausreichende Beständigkeit gegen Flächenkorrosion zugelassen. Wenn anstelle der Abtragungsrate die Massenverlustrate pro Flächeneinheit als Maßgröße benutzt wird, so gilt bei nichtrostendem Stahl für die Umrechnung die Beziehung 1 g/h*m² = 1,1 mm/a. Ungleichmäßige Flächenkorrosion wird als „Muldenkorrosion“ bezeichnet.
Nichtrostende Stähle können erfahrungsgemäß nur in sauren wässrigen Medien durch mehr oder weniger gleichmäßige Flächenkorrosion angegriffen werden. Für die atmosphärische Korrosion ist von Bedeutung, dass bei ansteigendem pH-Wert (>4) die Korrosionsgeschwindigkeit im aktiven Zustand stark abnimmt.
Spannungsrisskorrosion
Bei dieser Korrosionsart entstehen feine Risse, die bei nichtrostenden Stählen im Allgemeinen transkristallin verlaufen (Transkistalline Korrosion). Die dadurch häufig schlecht optisch wahrnehmbare Bauteilschwächung ist gefährlich!
Nur wenn die folgenden drei Bedingungen gleichzeitig vorliegen, ist Spannungsrisskorrosion möglich:
- die Oberfläche des Bauteils steht unter Zugspannungen
- Einwirkungen eines spezifisch wirkenden Mediums (meist Chloridionen, evtl. auch Wasserstoff z.B. Wasserstoffversprödung durch Feuchtigkeit im Schweißprozess
oder Beizvorgänge) - Neigung des Werkstoffs zur Spannungsrisskorrosion.
Mit Spannungsrisskorrosion ist in erster Linie in chloridhaltigen Medien zu rechnen,
wobei die Gefährdung generell mit steigendem Chloridgehalt, fallendem pH-Wert und steigender Temperatur zunimmt.
Die Beständigkeit der nichtrostendem Stähle gegenüber chloridinduzierter Spannungs-
risskorrosion nimmt in der Reihenfolge ferritische Chromstähle, ferritisch-austenitische Stähle, austenitische Chrom-Nickel-(Molybdän)-Stähle ab. Bis 50 °C, so zeigen Versuche, sind die Werkstoffe 1.4301/1.4307, 1.4401/1.4404 oder 1.4571 spannungsrissgefährdet, während die Lean Duplex Stähle bis zu dieser Temperatur praktisch keine Spannungsrisskorrosion zeigen!
Bimetallkorrosion (Kontaktkorrosion / galvanische Korrosion)
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Diese Korrosionsart tritt auf, wenn sich zwei unterschiedliche metallische Werkstoffe in Anwesenheit eines flüssigen Mediums, das als Elektrolyt wirkt, in Kontakt befinden. Der weniger edle Werkstoff (Anode) wird an der Kontaktstelle angegriffen und geht in Lösung. Der edlere Werkstoff (Kathode) wird nicht angegriffen. Die nichtrostenden Stähle sind in der Regel die edleren Werkstoffe gegenüber vielen anderen metallischen Werkstoffen, wie unlegierten und niedrig legierten Stählen und Aluminium.
Bimetallkorrosion ist besonders dann kritisch, wenn die Oberfläche des edleren Werkstoffes im Verhältnis zur Oberfläche des weniger edlen Werkstoffes groß ist. Je größer der Potentialunterschied der beiden Werkstoffe, desto höher ist das Risiko von Bimetallkorrosion.
Schäden lassen sich vermeiden, indem die beiden Werkstoffe gegeneinander isoliert werden. Bei deutlichen Größenunterschieden der Werkstückoberflächen der Paarung muss die kleinere Fläche aus dem edleren Werkstoff, die größere Fläche aus dem weniger edlen Werkstoff bestehen.