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Korrosionsschutz

Korrosion: Allgegenwärtig, Problematisch, Vermeidbar

Korrosion, der Verfall von Werkstoffen, meist Metallen, durch eine chemische Reaktion mit der Umgebung, ist ein außergewöhnlich kostenspieliges Problem. Und ein Großteil dieses Schadens kann vermieden werden, wenn Unternehmen wissen, worauf sie achten müssen und dementsprechende Vorbeugungsmaßnahmen ergreifen.

So gut wie jedes Metall, das zum Bau eingesetzt wird, rostet, aber nur unter bestimmten Umständen. Man kann Korrosion in Öl- und Gasanwendungen vermeiden, besonders in Offshore-Anwendungen, aber dazu muss man Korrosion und deren Ursachen gut verstehen. Maschinen- und Systembetreiber müssen in der Lage sein, Korrosion visuell zu erkennen bevor sie zu größeren Problemen führen kann. Sie müssen auch wissen, wo sie versteckte Korrosion finden können, um Risiken auf Bohranlagen und in Raffinerien zu minimieren und, in einigen Fällen, viel Zeit und Geld zu sparen.

Die verschiedenen Korrosionstypen erkennen

Edelstahlrohre sind die Bauteile, bei denen Korrosionsschutz eine wichtige Rolle spielen kann. Rohrsysteme werden für Prozesssysteme analytische Instrumentierung, hydraulische Leitungen sowie Steuerungs- und Betribsmittel verwendet. Das mechanische Versagen, das durch Korrosion (die Freigabe von Fluid oder Chemikalien aus Rohren) ausgelöst wird, kann ein unsicheres Arbeitsumfeld schaffen, gefährliche Chemikalien freisetzen und im schlimmsten Fall eine Situation schaffen, die zu einem katastrophalen Systemversagen führen kann. Die zwei wichtigsten Korrosionstypen bei Edelstahlrohren sind: Lochfraß und Spaltkorrosion.     

pitting corrosion

Lochfraß

Lochfraß von Metall tritt auf, wenn die Schutzschicht, d. h. ein dünner Oxidfilm mit hohem Chromgehalt auf Edelstahl und Nickel-Legierungen, zerstört wird und die freiliegenden Metallatome ihre Elektronen zu leicht abgeben, was die Korrosion auslöst. Diese elektrochemische Reaktion führt zur Bildung von winzigen Löchern. Korrosion sammelt sich in den Löchern an und führt zu Bedingungen, die dazu führen, dass diese Löcher noch tiefer werden und schließlich die Rohrwand durchbrechen. Löcher können auch zu Rissen in stark beanspruchten Bauteilen führen. Umgebungen mit höheren Chloridkonzentrationen, einschließlich derer, die durch die Verdampfung von Wasser aus abgelagerten Salzwassertröpfchen geschaffen wurden, verursachen häufiger Lochfraß, besonders bei hohen Temperaturen, weil unter diesen Bedingungen der schützende Oxidfilm schneller zerstört wird. Auf der Suche nach Korrosion sollten Sie auf rotbraune Eisenoxidablagerungen und Löcher achten, die sich auf der Metalloberfläche gebildet haben.

crevice corrosion





Spaltkorrosion

Und ähnlich wird Spaltkorrosion durch den Verfall des schützenden Oxidfilms ausgelöst und zeigt sich durch die Bildung flacher Löcher. Diese Art der Korrosion ist schwer zu sehen, weil sie sich in Spalten ereignet, d.h. auf Metalloberflächen, die mit einer anderen Oberfläche Kontakt haben.





Kontaktkorrosion

Kontaktkorrosion tritt dann auf, wenn zwei ähnliche Metalle in Anwesenheit eines Elektrolyts, einem elektrisch leitfähigen Fluid, wie Salzwasser, miteinander in Kontakt kommen. Kontaktkorrosion führt zu Lochfraß und Materialverlust in dem schwächeren Metall.

stress corrosion cracking


Spannungsrisskorrosion

In Umgebungen mit Salzwasserkontakt sind bestimmte Legierungen empfindlich gegenüber Spannungskorrosionsrisse (Stress Corrosion Cracking - SCC) die durch Chloridionen ausgelöst werden. Die Chloridionen gehen eine chemische Reaktion mit dem Werkstoff am Ort der Zugspannung ein , wie zum Beispiel an der Spitze eines Risses, wo die Zugspannung am größten ist. Diese Art des Versagens ist gefährlich, da es eine Komponente bei einer Belastung zerstören kann, die unter der Streckgrenze einer Legierung liegt.




Korosionsschutz

Korrosion kann in einigen Fällen minimiert werden, wenn Ihre Mitarbeiter das Grundwissen darüber haben. Hier sehen wir uns mehrere wichtige Themen an:

Werkstoffauswahl

Denken Sie zunächst an den Werkstoff, der für die Rohranwendung eingesetzt wurde - von der Rohrbefestigung bis hin zu den Rohrklemmen. Rohre aus Edelstahl 316 funktionieren gut in vielen Installationen so lange sie sauber bleiben und die Temperaturen nicht zu hoch werden. In heißen Klimazonen, besonders an Orten, wo es zu Salzablagerungen kommt, die nicht einfach abgewaschen werden können, und in Installationen, wo Rost von Trägern und Böden aus Kohlenstooffstahl sich auf den Edelstahloberflächen ansammelt, kann eher Korrosion an Rohren aus Edelstahl 316 gesehen werden.

In diesen Situationen liefern Rohre aus superaustenitischem oder Superduplex-Edelstahl einen sehr viel besseren Korrosionswiderstand. Der höhere Streckgrenze und  höhere Zugspannung von Superduplex-Edelstahl machen es auch einfacher, Systeme zu bauen, die für einen hohen zulässigen Arbeitsdruck ausgelegt sind.

Bei der Installation von Rohren sollte die Verwendung von Rohrbefestigungsstreifen vermieden werden, weil der relativ große Spaltenkontaktbereich es einfacher macht, dass sich korrosive Spaltenlösung bildet. Die Industrie verwendet jetzt vermehrt Rohrklemmen. Dieses Design minimiert den Kontakt zwischen Rohr und Klemme und erleichtert die visuelle Inspektion des Rohrs.

Platzierung und Design

Sorgfältiges Systemdesign ist beim Korrosionsschutz aus zwei Gründen wichtig: das Minimieren von Orten, an denen Spaltkorrosion auftreten kann und das Minimieren des Kontakts von nicht kompatiblen Metallen, die empfindlich für Kontaktkorrosion sind. Eine Möglichkeit, um Spalten in einem Rohrsystem zu vermeiden, ist, sie nicht direkt an Wänden oder in Kontakt mit einem anderen Rohr anzubringen. Wenn an Rohren aus Edelstahl 316 Spaltkorrosion beobachtet wurde, können diese durch Rohre mit einem höheren Korrosionsschutz ersetzt werden, die mit kostengünstigen Rohrverschraubungen aus Edelstahl 316 installiert werden können. Wir bieten mehrere Kombinationen aus Rohrverschraubungen aus Edelstahl 316 mit Rohren aus verschiedenen Legierungen.

Schulungs- und Korrosionsprogramme

Abgesehen von diesen einfachen Maßnahmen gehört zu einem optimalen Ansatz auch eine gründliche Schulung sowie die Umsetzung eines regelmäßigen und robusten Korrosionsüberwachungsprogramms. Swagelok schult seine Kunden im Korrosionsschutz, weil Schulungen und praktische Erfahrung  für Betreiber und Techniker sehr wertvoll sein können. Und obwohl es normal ist, dass ein Unternehmen einen Korrosionsexperten hat, ist es ebenso normal, dass dieses Wissen nicht immer mit allen Mitarbeitern im Betrieb geteilt wird. Wenn man ein grundsätzliches Verständnis für Korrosion (Aussehen, Korrosionspunkte und Grund) unter den Mitarbeitern schafft, die tagtäglich mit Rohrsystemen umgehen, können zahlreiche Probleme vermieden werden.  Sparen Sie Ressourcen, indem Sie sich Ihre Fluidsysteme genauer ansehen, besonders wo es nicht so sichtbar ist.

Die einfache Wissenschaft der Korrosion

Was ist denn eigentlich Korrosion? Die meisten hergestellten Metalle, die in Öl- und Gasanwendungen eingesetzt werden, werden aus Erzen oder anderen natürlichen Mischungen hergestellt, die wir mit viel Energie in ihren Endzustand, wie zum Beispiel Edelstahl verwandeln. Korrosion entsteht, wenn diese Metalle diese Energie verlieren und in einen stabileren Zustand zurückkehren, wie einen Zustand, der ihrem natürlichen Zustand am nächsten kommt.

Edelstahl enthält häufig genügend Chrom, um eine schützende Oxidschicht zu bilden, die die natürliche Korrosionstendenz wesentlich reduziert. Korrosion entsteht dann, wenn Umwelteinflüsse diese Schicht abtragen. Der Prozess sieht wie folgt aus:

Eisen und Stahl bilden hydrierte Eisenoxide (Rost), wenn sie mit Wasser und Sauerstoff vermischt werden, die in den meisten natürlichen Umgebungen zu finden sind. Durch die Rostbildung verliert das Metallatom eines oder mehrere Elektronen, und Blech bleibt übrig. Der daraus resultierende Werkstoffverlust reduziert die Dicke der Karbonstähle oder geringwertiger Legierungen, die durch die allgemeine Korrosion beschädigt werden und mechanisch versagen.