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Korrosion von rostfreiem Edelstahl

Ist rostfrei gleich rostfrei?

Hinsichtlich Korrosion ist rostfreier Stahl ein genialer Werkstoff. Es ist die hohe Korrosionsbeständigkeit in Verbindung mit einem fairen Preis, die Edelstahl zur meistverwendeten Werkstoffgruppe in Bereichen, wie Lebensmittel, Medizin, Haushalt sowie chemischer Industrie gemacht hat.

Die natürlich hohe Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl ist das Ergebnis einer ultradünnen Schicht von Oxiden, insbesondere von Chrom und Eisen. Diese Schicht ist nur wenige Nanometer dick und völlig unsichtbar. Sie ist jedoch so dicht und fest, dass der Stahl wirksam vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Reißt trotz aller Vorsichtsmaßnahmen die schützende Oxidschicht, so regeneriert sie sich rasch selbst, und der Stahl ist wieder geschützt.

In unglücklichen Situationen kann die Oxidschicht jedoch trotzdem abgebaut werden, ohne dass sie sich danach regeneriert, was im schlimmsten Falle zur vollständigen Korrosion führen kann. Wenn Sie Korrosion jedoch im Keim ersticken, haben Sie ein Material für die Ewigkeit. 

Risiken bei der Verwendung von Edelstahl sind typischerweise:

  • Allgemeine Korrosion
  • Loch- und Spaltkorrosion
  • Spannungsrisskorrosion
  • Interkristalline Korrosion

Bei allen Faktoren spielt Zeit eine wichtige Rolle.

Allgemeine Korrosion

... wird auch als Säurekorrosion bezeichnet, da es sich um eine Korrosionsform handelt, die häufig in stark sauren oder alkalischen Mitteln auftritt. Im Gegensatz zu allen anderen Korrosionsformen zeichnet sich die allgemeine Korrosion dadurch aus, dass die gesamte Oberfläche rostet. Daher ist der Materialverlust, gemessen in Gramm pro Quadratmeter, sehr hoch, während die vollständige Korrosion oft langsam verläuft.

Neben der Art und Stärke der Säure ist die Korrosionsgeschwindigkeit insbesondere von der Temperatur und der Anzahl der Verunreinigungen abhängig. Im Allgemeinen nimmt die Korrosionsgeschwindigkeit mit steigender Temperatur und zunehmender Chloridkonzentration im Medium zu.

Auf der Stahlseite ist es der austenitische rostfreie Stahl, der besonders bei einem hohen Gehalt an Nickel und Molybdän am effektivsten arbeitet. Niedrig legierter ferritischer und insbesondere martensitischer Stahl ist normalerweise nicht für starke Säuren und Basen geeignet.

Lochfraß und Spaltkorrosion

Lochfraß ist eine Korrosionsform, die durch eine lokale Zersetzung der Schutzschicht aus Oxiden verursacht wird. Bei ausreichend starker Beeinflussung durch die Umgebung wird sich die Oxidschicht normalerweise nicht regenerieren, und die Korrosion nimmt zu. Lochfraß ist das Paradebeispiel für eine Entweder-Oder-Korrosionsform und führt oft zu einer besonders schnellen vollständigen Korrosion.

Spaltkorrosion ist der Lochfraßkorrosion sehr ähnlich, findet sich aber vor allem in Spalten oder Rissen.

Eine alte Faustregel besagt, dass die Gefahr von Spaltkorrosion bei einer Temperatur besteht, die 20-25 °C niedriger ist als die Temperatur für Lochfraßkorrosion (= kritische Lochfraßtemperatur, CPT). In diesem Szenario befindet sich der Stahl an seiner korrosionsbedingten Schwelle, und durch die Konstruktion muss sichergestellt werden, dass es keine Spalten im System gibt. Wenn dies nicht gewährleistet werden kann, muss ein korrosionsbeständigerer Stahl gewählt werden.

Spannungskorrosion

Spannungskorrosion ist eine Korrosionsform, die in lokalen Rissen auftritt und selbst bei starken Gütern zu einer extrem schnellen vollständigen Korrosion führt. Der Begriff "Spannungskorrosion" ist damit verbunden, dass die Korrosion an Stellen mit inneren Zugspannungen auftritt - also an Stellen, an denen das Metall "gezogen" wurde. Dies kann durch die meisten Arten der mechanischen Bearbeitung verursacht werden, z.B. durch Schweißen, Schmieden, Polieren usw.

In Bezug auf die Umgebung wird das Risiko der Spannungskorrosion durch folgende Faktoren erhöht:

  • Zunehmende Chloridkonzentration
  • Steigende Temperaturen
  • Niedriger pH-Wert (saure Bedingungen)
  • Verdunstung

Von den oben genannten Faktoren ist der wichtigste Einzelfaktor für Spannungskorrosion die Temperatur. Spannungskorrosion ist mehr als jede andere Korrosionsform genau von der Temperatur abhängig.

Zeit ist ein wichtiger Faktor

Bei allen Formen von Korrosion ist ZEIT ein wichtiger Faktor. Langfristige Exposition ist immer gravierender als kurzfristige Einflüsse. Oft ist es kein Problem, den Stahl einer sehr rauen Umgebung auszusetzen - solange die Kontaktzeit sehr kurz ist. Dies zeigt sich z.B. häufig bei der Desinfektion von rostfreien Tanks. Eine wenige Minuten andauernde Desinfektion zum Beispiel ist möglich, während Resttropfen zu langfristiger Einwirkung und häufiger Korrosion führen.

Fast alle verfügbaren Korrosionsdaten basieren auf langfristiger Exposition. Wenn die Kontaktzeit kurz bleiben kann, besteht oft die Möglichkeit, dass der Stahl noch besser hält als in den Datentabellen beschrieben.