Die 5 wichtigsten Überlegungen zur Vermeidung von Korrosion

Korrosion kann, wenn sie nicht berücksichtigt wird, selbst die besten Konstruktionen unbrauchbar machen, indem sie die mechanischen und chemischen Eigenschaften vieler verschiedener Materialien beeinträchtigt. Bei entsprechender Berücksichtigung kann Korrosion fast vollständig verhindert werden.

Korrosion kann verheerende Auswirkungen auf die Integrität von Strukturen und Komponenten haben. Korrosion kann, wenn sie nicht berücksichtigt wird, selbst die besten Konstruktionen unbrauchbar machen, indem sie die mechanischen und chemischen Eigenschaften vieler verschiedener Materialien beeinträchtigt. Bei richtiger Betrachtung lässt sich jedoch Korrosion begrenzen und sogar fast vollständig verhindern. Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, wie das Korrosionsrisiko reduziert werden kann. Dieser Artikel beleuchtet einige dieser Schlüsselbereiche.

Angewandte und Eigenspannungen

Es ist bekannt, dass Stress das Korrosionsrisiko und die Korrosionsrate erhöht. Dynamische Belastungen in einer korrosiven Umgebung können dazu führen, dass Ausfälle wie Fressen viel schneller auftreten. Statisch beanspruchte Materialien können möglicherweise von Spannungsrisskorrosion betroffen sein.

Da Spannungen in Kombination mit Korrosion die Zeit bis zum Materialversagen verkürzen können, sollten sowohl angelegte als auch Eigenspannungen berücksichtigt und überwacht werden, um dies zu verhindern. Das Spannungsarmglühen eines Materials ist eine gute Möglichkeit, Restspannungen zu beseitigen. Angelegte Spannungen können mit geeigneten Konstruktionstechniken reduziert oder über einen weiten Bereich verteilt werden. (Erfahren Sie mehr über Stress in Die Auswirkungen der Stresskonzentration auf die Rissausbreitung.)

Umgebung

Die Umwelt ist vielleicht eine der wichtigsten Überlegungen bei der Konstruktion für den Korrosionsschutz. Die Umweltfaktoren, die das Korrosionsrisiko erhöhen können, können sehr unterschiedlich sein. Beispielsweise könnte ein Material einer Meeresumgebung oder einer unterirdischen Umgebung ausgesetzt werden. Diese beiden Beispiele könnten noch weiter variieren. Besteht die Meeresumwelt aus Salzwasser und ist reich an Chlor? Ist der Boden der unterirdischen Umgebung sauer?

Eine weitere wichtige Überlegung ist, ob die Umgebung, in der sich das Material befindet, viel Bewegung erfährt. Beispielsweise könnte eine Rohrleitung, die korrosive Inhalte befördert, eine erhöhte Korrosionsrate aufweisen, wenn der Fluss der Inhalte erhöht oder turbulenter wird. Ein Grund dafür ist zum Teil, dass der Fluss des Inhalts das bereits oxidierte Oberflächenmaterial erodiert und neues, nicht oxidiertes Oberflächenmaterial den korrosiven Inhaltsstoffen aussetzt.

Temperatur ist ein weiterer Umweltfaktor, der eine katalytische Wirkung auf Korrosion haben kann. Höhere Temperaturen führen zu erhöhten Oxidationsraten. Diese erhöhten Oxidationsraten haben wiederum das Potenzial, die Integrität eines Materials durch übermäßige Korrosion schneller zu beeinträchtigen. Es sollte darauf geachtet werden, Materialien nicht in der Nähe von Wärmequellen zu platzieren, um erhöhte Korrosionsraten zu vermeiden. Wenn die Temperatur jedoch hoch genug ist, um eine trockene Umgebung zu schaffen, kann dies die Korrosion verlangsamen, da die Oxidation typischerweise das Vorhandensein einer Flüssigkeit erfordert.

All dies und mehr spielt eine Rolle bei der Bestimmung der Umgebung, der ein Material ausgesetzt wird. Es ist am besten, diese umweltbedingten Korrosionsauslöser zu verhindern, wenn dies vernünftigerweise möglich ist. Sobald ein Verständnis der Umgebung besteht, der die Anwendung ausgesetzt sein wird, kann eine fundierte Entscheidung bezüglich der Materialauswahl getroffen werden.

Geometrie

Struktur oder Bauteilgeometrie können eine große Rolle bei der Korrosion und der Korrosionsrate spielen. Die Form eines Materials kann eine lokalisierte Ansammlung bestimmter Substanzen fördern. Beispielsweise kann die scharfe Rille, die vorhanden ist, wenn eine Hinterschneidung an einer Schweißnaht gefunden wird, ein Sammelbereich für Chlormoleküle sein; dies könnte zu Spaltkorrosion führen.

Flüssigkeitsansammlungen können auftreten, wenn die Bauteil- oder Strukturgeometrie nicht berücksichtigt wird. Flüssigkeiten sind typischerweise ein notwendiger Bestandteil für das Auftreten von Korrosion und beschleunigen die Korrosionsrate.

Wenn ein Teil der Oberflächengeometrie bedeckt und ein Teil unbedeckt ist, kann dies ebenfalls die Korrosion fördern.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, Korrosion aufgrund geometrischer Merkmale zu verhindern. Eine Möglichkeit besteht darin, für einen ordnungsgemäßen Abfluss zu sorgen und die Ansammlung von Flüssigkeiten nach Möglichkeit zu verhindern. Eine andere Methode, um Korrosion aufgrund der Geometrie zu verhindern, besteht darin, Unterschiede in der Beschichtungsabdeckung zu vermeiden. Scharfe Kerben sollten bei der Konstruktion zur Vermeidung von Korrosion vermieden werden.

Schutzbeschichtungen

Schutzbeschichtungen sind eine weitere beliebte Möglichkeit, Korrosion zu verhindern, da sie die Menge an Sauerstoff minimieren, die mit dem darunter liegenden Grundmaterial in Kontakt gebracht wird. Beschichtungen können auch dazu beitragen, die Temperatur- und UV-Belastung zu begrenzen, der das Grundmaterial ansonsten ausgesetzt sein könnte. (Tauchen Sie in dem Artikel „Neue Fortschritte bei Epoxid-Schutzbeschichtungen“ tief in eine Art von Schutzbeschichtung ein.)

Das Beschichten eines Materials ist aufgrund seiner relativen Erschwinglichkeit eine äußerst beliebte Option, um Korrosion zu verhindern. Anstatt ein teures, korrosionsbeständiges Material kaufen zu müssen, ermöglicht die Beschichtung, Korrosion zu verhindern, indem einfach eine Schutzschicht auf ein kostengünstigeres Material aufgebracht wird, das möglicherweise anfälliger für Korrosion ist. Das sind viele Stoffe, aus denen Beschichtungen hergestellt werden können; beliebte Beschichtungsmaterialien umfassen Keramiken, Polymere und Metalle.

Materialunverträglichkeit

Einige Materialien sind reaktiver als andere. Reaktive Materialien neigen eher zur Oxidation als weniger reaktive Materialien, insbesondere wenn sie aufgrund von Korrosion durch unterschiedliche Metalle miteinander in Kontakt kommen. Wenn also bei einem bestimmten Material keine Korrosion erwünscht ist, ist es entscheidend, es nicht mit einem weniger reaktiven Material in Kontakt zu bringen. Beispielsweise sollte Kohlenstoffstahl in einer korrosiven Umgebung nicht mit Aluminium in Kontakt gebracht werden, da es viel wahrscheinlicher zu Korrosion kommt. (Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie unter Warum verursachen zwei unterschiedliche Metalle Korrosion?)

Andererseits werden reaktive Materialien oft auf Opferbasis verwendet. Zink wird oft als Mittel zum Schutz von Stahl verwendet. Dazu wird das Zink als Beschichtung auf den Stahl aufgetragen. Selbst wenn die Zinkbeschichtung beschädigt ist und der Stahl der Umgebung ausgesetzt ist, ist es immer noch unwahrscheinlich, dass der Stahl korrodiert, da der größte Teil der Oxidation am Rest der Zinkbeschichtung auftritt.