Korrosionsbeständige Stähle

Question 1

Was sagt sie Werkstoffnummer z.B 1.4301 X5 CrNi1810 aus ?

Answer 1

• X: hochlegierter Stahl, Legierungselement > 5 Massenprozent
• 5: Kohlenstoffgehalt: 5/100 = 0,05 = 5%
  -CrNi: Cr und Ni Gehalt in der Reihenfolge , 18%Cr, 10% Ni

Question 2

Warum können Korrosionsbeständige Stähle trotzdem rosten?

Answer 2

• Stahl bildet mit dem Sauerstoff eine Chromoxidschicht (Passivschicht)
• höherer Chromgehalt = besser haltende Passivschicht
• z.B Chloridionen können die Passivschicht durchdringen und sorgen für eine Lockhkorrosion
• im Laufe der Korrosion entsteht eine Säure (pH wert 1), die sich durch das Material frisst

Question 3

Wie kann die Korrosionsbeständigkeit wieder hergestellt werden ?

Answer 3

• mit beizen kann die ursprüngliche Korrosionsbeständigkeit wieder hergestellt werden
• beim beizen wird die Oberfläche mit einer Säure oder Base behandelt um Korrosionsprodukte, Oxidschichte oder Verunreinigungen zu entfernen

Question 4

Wie wird die Wirksumme berechnet?

Answer 4

-W= %Cr + 3,3X %Mo (+ 30X %N)
z.B X5CrNi1810:
W= 18 + 3,3 * 0 = 18
z.B 14571/ X6CrNiMoTi 17-12-2
w= 17 + 3,3 * 2 = 23,6
- höhere Wirksumme = höhere Korrosionsbeständigkeit gegen Lochkorrosion

Question 5

Wichtige Korrosionsbeständige Stähle

Answer 5

• 1.4301: X5CrNi18-10
• 1.4401: X5CrNiMo17-12-2
• 1.4541: X6 CrNiTi18-10
• 1.4571: X6 CrNiMoTi17-12-2
• 1.4307: X2CrNi18-9
• 1.4404: X2CrNiMo17-12-2

Question 6

Positiver und negativer Einfluss auf die Lochkorrosion

Answer 6

Positiv:
- steigender Chrom-, Molybdän- und Stickstoffgehalt
- metallisch blanke Oberfläche ( Indikator, dass Chromoxidschicht normal ausgebildet ist)
- Strömung ( Bewegung der Flüssigkeit z.B im Rohr entfernt Ablagerungen)

Negativ:
- mechanische Beschädigungen
- Schweißfehler
- unlegiert / niedriglegiert
- Zunehmende Chloridionen
- steigende Temperatur ( mit steigender Temperatur sinkt die Beständigkeit der Chloridionen)

Question 7

Grundlagen der Korrosion

Answer 7

• Zink in Wasser (geht in Lösung):
  Zn -> Zn2+ + 2e-
  <-
• Kupfer in Wasser (geht in Lösung):
  Cu -> Cu2+ + 2e-
  <-
• Eisen in Wasser ( geht in Lösung):
  Fe -> Fe 2+ + 2e-
  <-
  -Zn/Cu/Fe Ionen gehen in Lösung und e- bleiben im Stab zurück
• Prozess geht nach einiger Zeit wieder zurück
• es bildet sich ein Gleichgewicht aus
• Es bauen sich unterschiedliche Elektronendrücke (bestreben eines Metalls seine e- abzugeben) auf

Question 8

Prinzip der Galvanischen Zelle

Answer 8

• Zn löst sich auf / wird dünner
• Als Ladungsausgleich “wandern” Sulfationen und sorgen dafür, dass freigesetzte e- kompensiert werden können

-Anodischer Teil: Zn -> Zn2+ + 2e-
-Bereich, der e- abgibt, Oxidation findet statt
Kathodischer Teil: Cu2+ + 2e- -> Cu
- Ionen aus der CuSO4 - Lösung nehmen sich die e- und bilden Kupfer

Question 9

Belüftungselement an unlegierten Stählen

Answer 9

• Sauerstoff ist Triebkraft der Korrosion
• Fe geht wo wenig O2 ist (Mitte) in Lösung
  Fe -> Fe2+ + 2e- Tropfenmitte, anodische Teilreaktion
• e- werden dabei zum O2 “geschoben”
  O2 + 2H2O + 4e -> 4OH- Tropfenrand, kathodische Teilreaktion
  -O2 (in H2O gelöst) nimmt die e- auf und bildet Hydroxidprodukte
  Fe2+ +2OH- -> Fe(OH)2
• 3-Phasen Grenze: O2,Stahl und H2O -> dort findet bevorzugt eine Reaktion statt, kathodische Teilreaktion)
• Eisen und Hydroxidionen bilden den Rostring und führt zu Flächenkorrosion

Question 10

Spaltkorrosion

Answer 10

• O2 Mangel im Spalt, außerhalb viel O2 -> Konzentrationselement
• unbehindeter O2 Zutritt an der Oberfläche -> anodische Auflösung im Spalt (Fe -> Fe2+ +2e-)
• Im Spaltelektrolyten reichern sich Fe2+Ionen an
  führt zur Ladungskompensation durch Diffusion der Cl- Ionen in den Spalt
  -hat zur Folge: H2O Spaltung durch Cl- in H+ und OH- (Hydrolyse) -> dabei werden Fe(OH)2, also Eisenhydroxidionen, ausgefällt
• Spalteletrolyt säuert an durch H+ Ionen
• Korrosionsprodukt behindern e- Austausch und verstärken die Korrosion
• Konstruktion mit Spalten oder genietet vermeiden

Question 11

Bimetallkorrosion/ Kontaktkorrosion

Answer 11

Am bsp. Kupfer und Eisen
- Fe -> Fe2+ +2e- (Blaufärbung)
- O2 + 2H2O + 4e- -> OH- (Rotfärbung)
- Fe gibt seine e- ab (anodisch) und diese werden zum Cu “geschoben”, dort zieht O2 sich die Ionen
- der Elektrolyt ermöglicht einen Ionenfluss zwischen den Metallen -> beschleunigt Korrosion
- Element mit höherem Elektronendruck (Fe) korridiert, während Cu geschützt bleibt
- Fazit: Materialien mit unterschiedlichen Elektronendrücken möglichst trennen

Question 12

Spannungsrisskorrosion

Answer 12

was hilft dagegen?
- Nickel zulegieren
- Chloride vermeiden/ begrenzen
- Spannung reduzueren durch dickeren Querschnitt
- beizen