Was sind die Ursachen für extern induzierte Korrosion und wie lässt sie sich vermeiden?

BETH NIESER:
Hallo und willkommen bei Ask Swagelok. Mein Name ist Beth Nieser und das ist Buddy Damm, der als Senior Scientist im Bereich Metallurgie bei Swagelok arbeitet.

Buddy, wir haben schon viel über Korrosion in Offshore-Anlagen im Öl- und Gassektor geredet. Du hast dabei Korrosion durch interne und externe Einflüsse angesprochen. Kannst du etwas mehr über die Korrosionsarten durch externe Einflüsse erzählen und wie man diese vermeiden kann?

BUDDY DAMM:
Ja. Eine häufige Form der Korrosion durch externe Einflüsse ist die gleichmäßige Korrosion. Wie der Name schon sagt, wird das Material bei dieser Korrosionsart gleichmäßig abgetragen. Eine mögliche Lösung besteht somit darin, Komponenten mit einer bestimmten Dicke zu verwenden, damit diese über ihre gesamte Lebensdauer trotz Korrosion funktionsfähig bleiben. Man kann aber auch eine Beschichtung anbringen oder eine korrosionsbeständigere Legierung verwenden.

Eine weitere gängige Art der Korrosion in Offshore-Anwendungen ist die galvanische Korrosion. Sie tritt auf, wenn unterschiedliche Metalle miteinander in Kontakt kommen – z. B. eine Platte, die mit einer Schraube befestigt ist. Wenn eines dieser Metalle korrosionsanfälliger ist als das andere, begünstigt ein solcher Kontakt die Korrosion des anfälligeren Werkstoffs. Um das zu vermeiden, sollte man bei der Werkstoffauswahl darauf achten, dass eine zu starke galvanische Kopplung vermieden wird.

Dann gibt es da noch die lokal induzierte Korrosion, die in zwei Arten unterteilt wird – Lochfraß und Spaltkorrosion. Die Ursache für diese lokal induzierte Korrosion ist eine so genannte passive Oxidschicht, die sich auf den meisten Metallen bildet. Sie bietet einen gewissen Schutz vor korrosiven Bedingungen. Diese korrosionsbeständige Oxidschicht wird durch den in Edelstahl enthaltenen Chromanteil verstärkt. Ein höherer Chromgehalt in Edelstahl verbessert also die passive Oxidschicht und somit die Beständigkeit gegenüber Lochfraß und Spaltkorrosion.

Eine weitere gängige Form der Korrosion ist die chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion. Die Kombination aus Zug- und Dehnungsbelastung, einer chloridhaltigen Umgebung und gelöstem Salz in Meerwasser kann bei vielen Materialien zu einer Spannungsrisskorrosion führen. Dies lässt sich mit einem erhöhten Nickelgehalt vermeiden.

Swagelok bietet sowohl für lokal auftretende als auch für chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion Werkstoffe mit optimaler chemischer Zusammensetzung. ASTM schreibt für Chrom beispielsweise einen Massenanteil von 16 bis 18 % vor. Wir bei Swagelok nehmen einen Wert von mindestens 17 %. Bei Nickel liegt die ASTM-Vorgabe bei 10 bis 14 %, bei Swagelok gilt ein Mindestwert von 12 %. Zusätzlich bieten wir noch viele weitere Legierungen mit einem höheren Gehalt an Chrom, Molybdän, Stickstoff oder Nickel. Das trägt insgesamt zu einer höheren Korrosionsbeständigkeit bei.

Und dann gibt es da noch weitere wichtige Faktoren in Offshore-Anlagen. Wenn man zum Beispiel zwei gleitende Komponenten nebeneinander hat – z. B. zwei Rohrleitungen – kann es zu Passflächenkorrosion kommen. Sie entsteht durch die Kombination aus Korrosion und mechanischem Verschleiß. Bei der Rohrverlegung muss man also darauf achten, solche Kontaktstellen zu vermeiden. Außerdem ist es wichtig, in regelmäßigen Abständen geeignete Stützvorrichtungen einzuplanen. Materialermüdung ist ein weiterer wichtiger Faktor in Offshore-Anlagen. Bei Komponenten mit zyklischer Belastung kommt es zu Ermüdungsschäden. In korrosiven Umgebungen wird diese Materialermüdung beschleunigt. Beispielsweise sollte ein aus einem Verdichter abgehender Schlauch in regelmäßigen Abständen abgestützt werden, um Vibrationen und zyklische Belastungen sowie Ermüdungsbrüche zu vermeiden.

Somit lässt sich also festhalten, dass bestimmte Elemente in Edelstahllegierungen dazu beitragen können, einige Korrosionsformen abzumildern. Bei lokaler Korrosion kann ein höherer Gehalt an Chrom, Molybdän und Stickstoff zu einer verstärkten passiven Oxidschicht beitragen, wodurch Lochfraß und Spaltkorrosion reduziert werden. Bei chloridinduzierter Spannungsrisskorrosion kann eine Stahllegierung mit höherem Nickelgehalt Abhilfe schaffen. Und man kann auch eine Nickellegierung einsetzen, die einen nahezu perfekten Schutz vor Spannungsrisskorrosion bietet. Eine weitere mögliche Lösung sind Duplex-Edelstähle. Sie haben einen relativ geringen Nickelanteil, aber einen erhöhten Chromgehalt. Daher haben Duplex-Edelstähle eine ferritisch-austenitische Mikrostruktur. Zusätzlich weisen diese Legierungen eine hervorragende Beständigkeit gegenüber chloridinduzierter Spannungsrisskorrosion auf.

BETH NIESER:
OK, vielen Dank für diese hilfreichen Informationen. Und vielen Dank, dass Sie sich dieses Ask Swagelok-Video angeschaut haben!