KORROSION – KORROSIONSARTEN UND KORROSIONSGEFAHR NICHT ROSTENDER MATERIALIEN

KORROSION – KORROSIONSARTEN UND KORROSIONSGEFAHR NICHT ROSTENDER MATERIALIEN
Wie bekannt, nicht rostende Stähle im Vergleich zu üblichem kohlenstoffhaltigem Stahl weisen deutlich bessere Korrosionsbeständigkeit auf und brauchen keine weitere Oberflächenbehandlung. Bei mechanischer Beschädigung der passivierten Schichten kann Korrosion aber auch auf nicht rostendem Stahl entstehen. Korrosionsbeständigkeit hängt vor allem von chemischer Zusammensetzung ab. Für Korrosionsbeständigkeit des Erzeugnisses ist aber gute Wahl der Qualität sehr wichtig.

KORROSIONSARTEN:
Allgemeine Korrosion: Diese Korrosion entsteht bei nicht rostenden Stählen nur in Säuren und starken Laugen. Gute Beständigkeit gegen diese Korrosion weisen austenitische mit Molybdänzusatz legierte Stähle auf. Es hängt von Säurenkonzentration ab, aber als Material mit ausreichender Beständigkeit gegen allgemeine Korrosion betrachtet man Material mit dem Verlust unter 0,1mm jährlich.

Bimetalische (galvanische) oder Kontaktkorrosion: Diese Korrosion entsteht bei Kontakt zwei verschiedener Metalle z. B. bei Schraubenverbindung oder nur bei Anlage zwei verschiedener Metallteilen. Wenn sich verschiedene Stähle in einigem Elektrolyt befinden (Feuchtigkeit reicht), kann elektrischer Strom von der Anode zur Katode fließen und weniger veredeltes Metall wird deutlich schneller korrodieren, als wenn Metalle nicht in Kontakt wären. Diese Erscheinung bezeichnet man als bimetalische oder auch als galvanische Korrosion. Nicht rostende Stähle sind am meisten die Katode, und deshalb ist am Anfang zweites Metall aus dem Paar von der Korrosion angegriffen. In Konstruktion gibt es typischen Elektrolyten das Regenwasser. Korrosionsgeschwindigkeit hängt von Größe der Kontaktfläche, der Temperatur und der Zusammensetzung des Elektrolyten ab. Je höher die Fläche von Edelstahl im Verhältnis zu der Fläche von nicht veredeltem Stahl ist, desto schneller der Angriff galvanischer Korrosion ist. Diese Korrosion oft entsteht bei Anwendung von Stahl- und verzinkten Schrauben, die sonst Jahrzehnten aushalten. Weitere Gefahr dieser Korrosion entsteht bei Anwendung von Aluminiumnieten usw. Darüber hinaus kann Rost aus dieser Korrosion nicht rostenden Stahl verschmutzen und Flecken, die zum Lochfraß führen, bilden. Ob nicht rostender Stahl zum Kohlenstoffstahl verschweißt werden sollte, muss rostfreier Schutz des Teiles von Kohlenstoffstahl eigenes geschweißtes Gebiet mindestens um 20 mm in nicht rostenden Stahl überschreiten, mit entsprechender Überdeckung der Schichten von Belag (Lack, usw.).

Lochfraß: Lochfraß kann in den Fällen entstehen, wenn passivierte Schicht lokal beschädigt ist. Wenn die Chloridionen anwesend sind, vor allem bei erhöhten Temperaturen, können auf diesen Stellen oft Dallen in der Größe von Nadeleinstichen entstehen. Sätze, artfremder Rost, Schlackenreste und andere Verschmutzungen erhöhen die Gefahr. Korrosionsbeständigkeit gegen Lochfraß erhöht sich mit den Zusätzen von Chrom, Molybdän und Kohlenstoff.

Interkristalline Korrosion: interkristalline Korrosion kann entstehen, wenn sich Chromkarbide auf Korngrenzen dank der Wärmewirkung (von 450 bis zum 850 bei austenitischen Stählen, über 900 °C bei ferritischen Stählen) ausscheiden. Diese Wärmewirkung kommt z.B. beim Schweißen in der Nähe von Schweißnaht vor. Das verursacht lokale Chromverarmung in Umgebung von ausgeschiedenen Chromkarbiden. In der Praxis steht man interkristalliner Korrosion mit Senkung von Kohlenstoffgehalt oder mit Bindung des Kohlenstoffes auf Titan oder Niob gegenüber. Weiter ist es auch möglich, diese Erscheinung dank Lösungsglühung bei Temperaturen von 1000 bis zum 1150 °C zu entfernen.

Spaltkorrosion: wie der Name schon vorsagt, ist sie an Vorkommen der Risse und der Spalte in Material geknüpft. Die können konstruktiv oder aufgrund des Betriebs entstehen. Hier gilt dieselbe Deutung wie bei Lochfraß.

Mechanische Spannungsrisskorrosion: Bei dieser Korrosion entstehen die Risse in Material infolge von mechanischer Belastung und verlaufen in der Regel interkristallisch. Mechanische Spannungsrisskorrosion ist möglich nur unter unten genannten Bedingungen. Konstruktionsteil ist der Zugspannung ausgesetzt und ist in der Stelle platziert, wo einiges Medium wirkt (Feuchtigkeit, Dampf usw.), das meistens Chloridionen enthält.

Weitere Bedingung ist Anfälligkeit des Materials zur mechanischen Spannungsrisskorrosion. Bei Zugspannung ist es egal, ob es um Oberflächen- oder Innenspannung geht (z. B. die, die infolge von Schweißen, Tiefziehen entsteht usw.). Übliche austenitische CrNi und CrNiMo Stähle sind in Chloridbädern zur Spannungsrisskorrosion anfälliger als ferritische und austenitisch-ferritische Stähle. Bei austenitischen Stählen verbessert sich Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit mit der Erhöhung von Nickelinhalt.

SCHWEIßFÄHIGKEIT
Schweißbarkeit ist oft eine der wichtigsten Eigenschaften für Verarbeitung nicht rostender Stähle. Neben geforderter Eigenschaften wie Festigkeit und Bruchdehnung muss die Korrosionsbeständigkeit von Schweißnähten und thermisch beeinflusster Stelle der Korrosionsbeständigkeit von Grundmaterial entsprechen. Sicherheit und Lebensdauer ganzer Konstruktion hängen von Qualität der Schweißnähte ab. Zur Erfüllung von diesen Anforderungen muss man außer passende zusätzliche Materialien für Schweißen auch optimierte Schweißtechnik mit anschließender sorgsamer Schlussbearbeitung der Schweißnaht und ihre Umgebung anwenden. Die große Mehrheit nicht rostender Stähle kann man in der Praxis durch Schmelz- und Widerstandschweißverfahren verbinden. Es ist nicht empfohlen, autogenes Schweißen anzuwenden.

Ferritische nicht rostende Stähle sind zum Schweißen geeignet, aber man muss mit Senkung von Bruchdehnung rechnen. Bei hohen Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit bevorzugt man Anwendungen mit Titan und Niob stabilisierter Stähle. Alle ferritische Stähle sollte man mit möglichst niedriger Wärmezufuhr schweißen. Angesichts der Senkung von Bruchdehnung in der Nähe von Schweißnaht bei dickwandigen Konstruktionsteilen sind ferritische Stähle nicht für Konstruktionen geeignet, die Vibrationen und abwechselnden Belastungen ausgesetzt sind. Bei dünnwandigen kaltgewalzten Blechen und dünnwandigen Profilen ist die Gefahr niedrigerer als bei größeren Querschnitten, vor allem wenn beim Schweißen in Schweißnähte möglichst wenig Wärme zugeführt ist. Zuverlässigkeit gegen interkristalline Korrosion in geschweißtem Zustand bieten ferritische stabilisierte Stähle z.B. 1.4512, 1.4509 usw. Beim Schweißen ferritischer Stähle empfiehlt man austenitische zusätzliche Schweißmaterialien DIN 8556.

Martensitische nicht rostende Stähle sind selten zum Schweißen geeignet. Martensitische Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt sollte man nicht schweißen.

Austenitische nicht rostende Stähle sind einfacher als ferritische Stähle zu schweißen. Aber trotzdem muss man empfohlene Schweißverfahren einhalten. Beim Schweißen können Deformationen und Restspannungen entstehen. Koeffizient thermischer Ausdehnung ist ungefähr um 50 % höher als bei ferritischen Stählen. Wärmeleitfähigkeit ist ungefähr um 60 % niedriger. Damit konzentriert sich die Wärme in Schweißzone. Diese Wärme kann wirksam durch den Kupferuntersätzen abgeleitet werden. Austenitische Materialien schweißt man unter Anwendung zusätzlicher gleichartiger Materialien oder Materialien, die nach der DIN 8556 legiert sind. Damit werden gleiche Korrosionsbeständigkeit des Grundmaterials und Metalls gesichert. Mit Titan und Niob stabilisierte Stähle und Stähle mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt sind in geschweißtem Zustand gegen interkristalline Korrosion beständig. Anlauffarben muss man verhindern, sonst ist es notwendig, sie nach dem Schweißen chemisch oder mechanisch zu entfernen, damit die Korrosionsbeständigkeit der Schweißnaht bestehen bleibt.

Austenitisch – ferritische (Duplex) nicht rostende Stähle kann man sehr gut schweißen und es können alle Schweißmethoden angewendet werden. Für die Wahl des Schweißmaterials ist die Anwendung der gleichen oder höheren Legierung, wie das geschweißte Material zu verwenden. Nach dem Schweißen braucht man keine thermische Behandlung anzuwenden. Schweißbarkeit unterscheidet sich ein wenig von anderen Typen nicht rostender Stähle. Der Hauptunterschied besteht in der höheren Viskosität des geschmolzenen Metalls.