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Flächenkorrosion ist die häufigste und vorhersehbarste Form der Metallkorrosion und verursacht jährlich in zahlreichen Branchen erhebliche wirtschaftliche Verluste. Dieses Phänomen manifestiert sich als relativ gleichmäßige Schädigung der Metalloberfläche und führt im Gegensatz zur lokalen Korrosion typischerweise nicht zu plötzlichen Strukturschäden. Dieser Artikel untersucht detailliert die Mechanismen, Ursachen und Methoden zur Bekämpfung dieser Korrosionsart.
Einheitlicher Korrosionsmechanismus
Grundlegende elektrochemische Prozesse
Die gleichmäßige Korrosion basiert auf elektrochemischen Prinzipien und umfasst zwei Haupthalbreaktionen:
Anodische (Oxidations-Reduktions-)Halbreaktion:
Fe → Fe²⁺ + 2e⁻
Kathodenhalbreaktion (Reduktion):
O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻
Diese Reaktionen finden in Gegenwart eines Elektrolyten wie Wasser oder Feuchtigkeit statt und führen zur Bildung von Korrosionsprodukten wie Eisenhydroxid.
Besonderheiten
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Gleichmäßig über die Metalloberfläche verteilt
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Die Korrosionsrate ist im Laufe der Zeit relativ konstant.
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Eine einfache Möglichkeit zur Messung
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Bildung einer gleichmäßigen Schicht aus Korrosionsprodukten
Faktoren, die die Geschwindigkeit der gleichmäßigen Korrosion beeinflussen
1. Umgebungsbedingungen
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Luftfeuchtigkeit : Eine hohe relative Luftfeuchtigkeit beschleunigt die Korrosion.
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Temperatur : Bei jedem Temperaturanstieg um 10 °C erhöht sich die Korrosionsrate um das 2- bis 3-fache.
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pH-Wert der Umgebung : Stark saure und alkalische pH-Werte können die Korrosion verstärken.
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Vorhandensein von Verunreinigungen : Schwefeldioxid, Chloride und andere Verunreinigungen können die Korrosion beschleunigen.
2. Materialeigenschaften
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Chemische Zusammensetzung von Legierungen
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Kristallstruktur
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Vorhandensein von Verunreinigungen
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Eigenspannung
3. Physikalische Faktoren
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Die Fließgeschwindigkeit einer Flüssigkeit, die mit einer Oberfläche in Kontakt kommt.
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Korrosion oder Vibration
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Nass- und Trockenzyklus
Einheitliche Methode zur Messung von Korrosion
1. Die wahrscheinlichste Methode
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Misst den Gewichtsverlust einer Probe über einen bestimmten Zeitraum.
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Berechnen Sie die Korrosionsrate in Millimetern pro Jahr (mm/Jahr) oder Millimetern pro Jahr (mpg).
2. Elektrochemische Methode
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Lineare Polarisation
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Polarisationswiderstand
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Elektrochemische Impedanzspektroskopie
3. Zerstörungsfreie Methoden
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Ultraschallmessung der Restdicke
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Visuelle Inspektion
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industrielle Radiographie
Korrosionsprodukte bei Flächenkorrosion.
Gebildete Verbindungen:
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Eisen(II)-hydroxid Fe(OH)₂
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Eisen(III)-hydroxid Fe(OH)₃
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Eisenoxid Fe₂O₃ (Hämatit)
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Eisen(II,III)-oxid Fe₃O₄ (Magnetit)
Eigenschaften der Nutzschicht:
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Haftung auf Metalloberflächen
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Porosität und Permeabilität
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Schutzwirkung (in manchen Fällen)
Industrielle Anwendungen und Beispiele aus der Praxis
Häufige Fälle von gewöhnlicher Erosion:
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Fahrzeugaufbauten im Nassbereich
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Äußere Stahlkonstruktion
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Stadtwasserversorgungsleitungen
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Chemikalienlagertanks
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Brücken und Meeresbauwerke
Nützliche Informationen:
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Die Korrosionsrate von Kohlenstoffstahl in der Stadtluft: 50-80 µm/Jahr
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Korrosionsrate in Meeresumwelt : 200–500 Mikrometer/Jahr
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Korrosionsrate in industrieller Umgebung: 100-300 µm/Jahr
Methoden der Kontrolle und Prävention
1. Schutzschicht
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Organische Beschichtungen : Farben, Harze und Emaille
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Metallbeschichtungen : Zink, Aluminium, Chrom.
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Konversionsbeschichtung : Phosphat und Chromat
2. Kathodischer Schutz
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Opferanoden (Magnesium, Zink, Aluminium)
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angelegter Strom (ICCP)
3. Ökologische Transformation
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Feuchtigkeitskontrolle
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Verwenden Sie Korrosionsinhibitoren
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Anpassung des pH- Werts der Umgebung
4. Materialauswahl
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Kupfer-Nickel-Legierungen
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verstärkter Kunststoff
Vor- und Nachteile der regelmäßigen Erosion
Besonderheit:
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Vorhersagbarkeit
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Bitte berücksichtigen Sie bei der Konstruktion eine erhöhte Dicke .
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leicht zu erkennen
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Relativ einfache Steuerung
Mangel:
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Die Materialstärke nimmt dabei immer weiter ab.
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Ein regelmäßiger Wartungsplan ist erforderlich .
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Kosten für Ersatzteile
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Geringe Ästhetik
Relevante Regeln
Messkriterien:
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ASTM G1 – Standardverfahren zur Vorbereitung, Reinigung und Auswertung von Korrosionsprüfproben
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ASTM G31 – Standardhandbuch für Labortests von Metallen auf Korrosionsbeständigkeit mit der Immersionsmethode
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ISO 9223 – Korrosion von Metallen und Legierungen – Atmosphärische Korrosion
Schutzstandards:
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ISO 12944 – Farben und Lacke – Korrosionsschutz von Stahlkonstruktionen
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NACE SP0169 – Externer Korrosionsschutz von erdverlegten oder untergetauchten metallischen Rohrleitungssystemen
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ASTM A123 – Standard-Spezifikation für Zinkbeschichtungen (feuerverzinkt)
Die neuesten Entwicklungen im Bereich des einheitlichen Korrosionsschutzes
Neue Technologien:
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Intelligente Beschichtung : ändert die Farbe beim Tragen
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Nanobeschichtung : Bildung einer dünnen, dauerhaften Schutzschicht
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Ökologisch unbedenkliche Inhibitoren : Alternativen zu Chromaten
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Selbstheilende Beschichtungen : Inhibitoren an der Schadensstelle freisetzen
Neue Materialien:
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Moderner hochfester Stahl
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verstärkte Polymerverbundstoffe
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Legierungen mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit
Schlussfolgerungen und praktische Empfehlungen
Obwohl gewöhnliche Korrosion als die einfachste Form gilt, kann ihre Ignoranz irreversible Folgen haben . Das Verständnis der grundlegenden Mechanismen und der Faktoren, die zu ihrer Entstehung beitragen, ermöglicht die Entwicklung wirksamer Programme zur Schadensbegrenzung.
Wichtige Empfehlungen für die Branche:
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Regelmäßiges Überwachungsprogramm : Einrichtung eines kontinuierlichen Korrosionsüberwachungssystems
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Bewusste Materialauswahl : Materialien an Umweltbedingungen anpassen
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Richtiges Design : Erwägen Sie eine Erhöhung der Dicke, um die Lebensdauer der Struktur zu verlängern.
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Personalschulung : Sensibilisierung des Personals für die Grundsätze der Korrosionskontrolle.
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Einsatz moderner Technologien : Einsatz moderner Konservierungsmethoden.
Durch die Implementierung dieser Lösungen wird die Lebensdauer von Geräten und Metallstrukturen erheblich verlängert und unnötige Reparatur- und Austauschkosten vermieden.