Loch- und Spaltkorrosion: Mechanismen, Diagnose und Präventionsstrategien

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Lochfraß und Spaltkorrosion sind die gefährlichsten Formen lokaler Korrosion und können zu plötzlichen Ausfällen von Industrieanlagen führen. Dieser Artikel bietet einen Überblick über diese beiden zerstörerischen Phänomene, ihre Gemeinsamkeiten und Unterschiede sowie wirksame Präventions- und Kontrollstrategien.

Teil Eins: Bisse

1.1 Definition und Hauptmerkmale

Lochfraß ist eine Art lokaler Korrosion, bei der sich kleine, tiefe Löcher auf der Oberfläche eines Metalls bilden:

• Der Durchmesser des Lochs ist normalerweise kleiner als seine Tiefe.

• schnelles vertikales Wachstum

• Im Frühstadium ist die Krankheit schwer zu diagnostizieren.

• Erhöhtes Risiko eines plötzlichen Ausfalls

1.2 Mechanismus der Hohlraumbildung

• Beginnen Sie mit Oberflächenfehlern (Flecken und Kratzern).

• Mikroelektrochemische Zellbildung

• Selbstverstärkender Prozess aufgrund der sauren Bedingungen im Hohlraum.

• Die Hauptrolle von Chlorid- und Bromidionen

1.3 Einflussfaktoren auf Lochkorrosion

• Umgebung    : Vorhandensein von ätzenden Ionen (Cl⁻, Br⁻)

• Materialien    : Edelstahl (insbesondere Serie 300) ist anfälliger.

• Temperatur    : Hohe Temperaturen sind ein erschwerender Faktor.

• Elektrochemisches Potenzial    : größer als das Hohlraumpotenzial

Teil Zwei: Risserosion

2.1 Definition und Gründungsbedingungen

Spaltkorrosion tritt im Raum zwischen zwei Oberflächen auf:

• Unterlegscheiben, Schrauben und Zubehör

• Freiraum für Gestaltung oder Montage

• Mindestens erforderliche Spaltbreite (~0,1 mm)

2.2 Elektrochemischer Mechanismus

• Der Sauerstoffgehalt im Weltraum nimmt allmählich ab.

• Bildung von Sauerstoffkonzentrationszellen

• Versauerung der Rissumgebung

• Aktive Auflösung von Metall in der Anodenzone

2.3 Empfindliche Materialien und Umgebungen

• austenitischer Edelstahl

• Aluminiumlegierungen

• Meeres- und chemische Umwelt

• stehendes Wasser mit niedrigem Sauerstoffgehalt

Teil 3: Vergleich von    Loch-    und Spaltkorrosion

3.1 Wichtige Ähnlichkeiten

• Die Natur der Lokalisierung und Selbstexpansion

• Eine ionische Umgebung (Elektrolyt) ist erforderlich

• Die Rolle der lokalen Säure der Umwelt

• Ähnliche Effekte von Halogenidionen

3.2 Wesentliche Unterschiede

Vierter Teil: Diagnose- und Bewertungsmethoden

4.1 Optische und mikroskopische Methoden

•   Vergrößerungsaugenuntersuchung   ​

• Licht- und Elektronenmikroskop

• Flüssigkeitspenetrationstest

4.2 Elektrochemische Methoden

• Messung der Spannung im Hohlraum

• zyklischer Polarisationstest

• Impedanzspektroskopie​

4.3 Standardisierte Tests

• ASTM G48 (Prüfung von Edelstahlhohlräumen)

• ASTM G78 (Standard-Korrosionsbewertung)

• ISO 11463 (Bestimmung der Kavitationsbeständigkeit)

Abschnitt 5. Präventions- und Kontrollstrategien

5.1 Auswahl geeigneter Materialien

• Verwenden Sie Edelstahl mit hohem Molybdängehalt (316, 317).

• Nickellegierungen wie  Hastelloy  und Inconel

• Titan und seine Legierungen in aggressiven Umgebungen

5.2 Konstruktionsentwurf

• Entfernen Sie unnötige Leerzeichen

• Verwenden Sie durchgehende Schweißverbindungen anstelle mechanischer Verbindungen.

• Konzipiert für   eine vollständige Entwässerung

• Vermeiden Sie stagnierende Bereiche.

5.3 Schutzmethoden

• Vollflächige Abdeckung

• kathodischer Schutz

• Verwenden Sie Korrosionsinhibitoren

• Umweltkontrolle (Kühlung, Deionisierung)

Teil 6: Beispiele für Industrieunternehmen

6.1 Fehlfunktion des Wärmetauscherrohrs

• Eine Höhle, die sich an der Seite des Körpers bildet

• Ansammlung    von Chloriden    in stagnierenden Zonen

• Lösung: Verwenden Sie eine Legierung mit hohem Molybdängehalt.

6.2 Probleme von Flanschverbindungen im Schiffbau

• Erosion von Rissen unter Fugen

• Lösung: Verwenden Sie      starke  Dichtungen und Verschlüsse.

6.3 Korrosion von Chemikalienlagertanks

• Kavitation in Dampfleitungen

• Lösungen: Innenbeschichtungen und Überwachung der Wasserqualität

Abschnitt 7 Technische Normen und Empfehlungen

7.1 Designstandards

• ASME B31.3 Rohrleitungssysteme

• API 570 Rohrinspektion

• NACE SP0178 Schutz der Meeresumwelt

7.2 Überprüfungsverfahren

• Regelmäßige Kontrollen von UT und RT

• elektrochemische Überwachung

• Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP)

7.3 Berechnung der Restlebensdauer

• Bewertung der Wachstumsrate von Räumen

• Erweiterte  Korrosionsmodellierung

• Risiko- und Zuverlässigkeitsanalyse

Endlich

Aufgrund ihrer lokalen und fortschreitenden Natur stellen Loch- und Spaltkorrosion eine ernsthafte Bedrohung für die Sicherheit industrieller Anlagen dar. Das Verständnis der Mechanismen und Unterschiede zwischen diesen beiden Korrosionsarten ist der erste Schritt zur Entwicklung wirksamer Präventionssysteme.

Eine Kombination aus materialwissenschaftlichen Lösungen, fortschrittlichem Design und Überwachungssoftware kann    das Risiko dieser Phänomene reduzieren. Bedenken Sie, dass die frühzeitige Verhinderung von Korrosion und Rissen effektiver und kostengünstiger ist als die Reparatur nach dem Ausfall.

Die Implementierung eines umfassenden Korrosionsschutzprogramms, einschließlich der richtigen Materialauswahl, durchdachter Konstruktion, wirksamer Beschichtungen und regelmäßiger Inspektionen, trägt dazu bei, Reparaturkosten und Produktionsausfälle zu vermeiden. Investitionen in diesem Bereich erhöhen nicht nur die Sicherheit, sondern sichern auch langfristige Produktivität und Rentabilität.