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Korrosion: Arten, Ursachen und Vorbeugungsstrategien

Corroding pipes

Das Management und die Vorbeugung von Korrosion ist in zahlreichen Industrieumgebungen ein wesentlicher Faktor. Unbehandelte Korrosion kann ein Risiko für die Infrastruktur, Sicherheit und die Geschäftsleistung darstellen – mit potenziell katastrophalen Folgen. Sie beeinträchtigt zudem die Rentabilität: Laut einer Studie von NACE International belaufen sich die jährlichen Kosten durch Korrosion auf $2,5 Mrd.
Die gute Nachricht ist, dass Entwicklungsingenieure über mehr Werkzeuge als jemals zuvor verfügen. Neue Erkenntnisse über die Arten und Ursachen von Korrosion, Fortschritte in der Werkstofftechnik und bewährte Verfahren unterstützen Entwicklungsexperten bei der Vorbeugung und Reduzierung von Metallkorrosion.
Die Informationen in diesem Artikel fassen ein vor kurzem erschienenes Whitepaper von Parker zur Bekämpfung von Korrosion zusammen.

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Definitionen von Korrosion

Korrosion ist ein Prozess, der Infrastruktur, Produkte und Komponenten durch chemische oder elektrochemische Reaktionen mit der Umgebung angreifen kann.

Die wichtigsten Arten von Korrosion

In industriellen Anwendungen treten heute üblicherweise sechs Arten von Korrosion auf:
•    Elektrochemische Korrosion, bei der zwei Materialien mit unterschiedlichen elektrochemischen Eigenschaften (z. B. Stahl und Messing) in einer korrosiven Umgebung miteinander in Kontakt geraten, wodurch das weniger beständige Material korrodiert.
•    Lochfraßkorrosion tritt auf, wenn tiefe und schmale Löcher sich schnell nach innen ausbreiten, das restliche Oberflächenmetall jedoch intakt bleibt. Dies ist in der Regel bei selbstpassivierenden Werkstoffen wie rostfreiem Stahl oder Aluminiumlegierungen der Fall.
•    Gleichmäßige Korrosion tritt beständig fortschreitend auf und hinterlässt gleichmäßige Ablagerungen auf den Oberflächen freiliegender Metalle.
•    Spaltkorrosion entsteht, wenn stehende Flüssigkeit sich lokal in kleinen Spalten ansammelt, wie z. B. in Taschen oder Ecken.
•     Interkristalline Korrosion setzt sich entlang der Kornstruktur einer Legierung fest und führt zu lokalem Befall.
•    Spannungsrisskorrosion tritt auf, wenn ein Material in einer korrosiven Umgebung einer kontinuierlichen oder wechselnden Spannung ausgesetzt ist, die zu Rissen führt.

Wodurch wird Korrosion verursacht?

Die Ursachen von Korrosion sind komplex und variieren über Branchen hinweg. Einige Beispiele für Korrosion in spezifischen Branchen sind:
•    In der Bauindustrie kommt es häufig zu Korrosion, wenn Metalle der Witterung und extremen Temperaturen ausgesetzt sind.
•    Der Untertagebergbau ist eine Umgebung mit saurem Wasser, das oft Chlorid und Sulfate enthält, in Verbindung mit hoher Luftfeuchtigkeit und hohen Temperaturen.
•    In der Forstwirtschaft tritt Korrosion oft an entlegenen Orten auf, an denen Maschinen und LKW auf Gras und erdigen Böden geparkt werden, sodass sie über Nacht viel Feuchtigkeit aufnehmen. Dies kann zu Korrosion an mechanischen Systemen und Komponenten führen.
Umweltbedingungen wirken sich ebenfalls auf die Geschwindigkeit und Ausbreitung von Korrosion aus. Durch Feuchtigkeit entsteht Kondensflüssigkeit – was zu einer Reaktion führt, die Metalle deutlich schneller als unter trockenen Bedingungen korrodieren lässt.
In korrosiven Umgebungen gibt es oft einen oder mehrere der folgenden Faktoren:
•    Feuchtigkeit
•    Extreme Temperaturen
•    Oberflächenfeuchtigkeit
•    Luftgetragene Partikel
•    Salz
•    Industrielle Schmierstoffe.

Vorbeugung und Management von Korrosion

Ingenieure und Techniker können auf eine Reihe von Techniken zurückgreifen, um Korrosion zu reduzieren oder zu vermeiden. Zu diesen Techniken, die ausführlich im Whitepaper zur Bekämpfung von Korrosion besprochen werden, zählen:
•    Materialauswahl – die Auswahl der richtigen Materialien für die jeweilige Aufgabe und Umgebung ist ein grundlegender Faktor. Obwohl in einer aggressiven Umgebung alle Metalle korrodieren können, variiert die Beständigkeit von Legierungen erheblich; das richtige Gleichgewicht zwischen Zugfestigkeit und Beständigkeit gegen Wärme, Chemikalien und Korrosion ist von größter Bedeutung.
•    Verträglichkeit von Metallen – Ingenieure und Techniker müssen bei der Auslegung von Produkten den Kontakt zwischen potenziell inkompatiblen Materialien berücksichtigen. So können z. B. Kombinationen aus Kupfer und Edelstahl oder Bronze und Stahl zu elektrochemischer Korrosion führen. Die Auswahl kompatibler Metalle und Legierung oder die Verwendung einer Isolierung, um die Entstehung von elektrischen Pfaden zu vermeiden, kann bei der Bekämpfung dieses Problems helfen.
•    Schutzbeschichtungen – auf bestimmte Metalle wie Stahl, Eisen und Aluminium kann als Schutz eine korrosionsbeständige Beschichtung aufgebracht werden. Die Auswahl des bestgeeigneten Metalls und der optimalen Beschichtungstechnik beruht auf einer sorgfältigen Analyse der Festigkeit, Haltbarkeit, Reibung, Korrosion und des Drehmoments für die jeweilige Aufgabe.
•     Korrosionstests – kontrollierte Tests können eine Reihe von Atmosphären simulieren, einschließlich Salzsprühnebel, Salznebel, Trocknung und Feuchtigkeit. Diese Tests werden in der Regel nach präzisen Spezifikationen durchgeführt, wie z. B. die Simulation saisonaler Wetterzyklen, um reale Umgebungen nachzubilden.
•    Korrosionsmanagement – ein wirksames Korrosionsmanagementsystem kann Unternehmen dabei unterstützen, Bedrohungen effektiv zu bekämpfen. Condition Monitoring und Ereignisprotokolle können helfen, ein besseres Verständnis von Korrosionspraktiken zu erlangen, während der Informationsaustausch zwischen Abteilungen potenzielle Zusammenhänge zwischen Kapitalaufwand, Nachbehandlungsverfahren und der Anlagenlebensdauer aufzeigen kann.

Bekämpfung von Korrosion: Whitepaper

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Ein Artikel von Dr. Philipp Wagener

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