Häufiges Phänomen der Druckbehälterkorrosion

1. Umfassende Korrosion (auch als gleichmäßige Korrosion bekannt) ist ein Phänomen, das durch chemische oder elektrochemische Korrosion verursacht wird. Das korrosive Medium kann alle Bereiche der Metalloberfläche gleichmäßig erreichen, sodass die Metallzusammensetzung und -struktur relativ homogen sind und die gesamte Metalloberfläche mit ähnlicher Geschwindigkeit korrodiert. Bei Edelstahl-Druckbehältern kann in einer korrosiven Umgebung mit niedrigem pH-Wert die Passivierungsschicht aufgrund von Auflösung ihre Schutzwirkung verlieren, was zu umfassender Korrosion führt. Unabhängig davon, ob es sich um chemische oder elektrochemische Korrosion handelt, ist beiden gemeinsam, dass sich während des Korrosionsprozesses nur schwer eine schützende Passivierungsschicht auf der Materialoberfläche bilden kann. Die Korrosionsprodukte können sich im Medium lösen oder ein lockeres, poröses Oxid bilden, was den Korrosionsprozess verstärkt. Die Schäden durch umfassende Korrosion sind nicht zu unterschätzen: Erstens führt sie zu einer Verringerung der Druckfläche der lagernden Elemente des Druckbehälters, was zu Leckagen durch Perforation oder sogar zu Bruch oder Verschrottung aufgrund unzureichender Festigkeit führen kann. Zweitens tritt bei der elektrochemischen Korrosion häufig eine H+-Reduktionsreaktion auf, die dazu führen kann, dass sich das Material mit Wasserstoff füllt und dann Wasserstoffversprödung und andere Probleme verursacht. Dies ist auch der Grund, warum die Ausrüstung während der Schweißwartung enthydriert werden muss.
2. Lochfraß ist ein lokales Korrosionsphänomen, das an der Metalloberfläche beginnt und sich nach innen ausbreitet, wodurch kleine, lochförmige Korrosionsgruben entstehen. In bestimmten Umgebungen können nach einer gewissen Zeit einzelne geätzte Löcher oder Lochfraßstellen an der Metalloberfläche auftreten, die sich mit der Zeit in die Tiefe ausdehnen. Obwohl der anfängliche Gewichtsverlust gering sein kann, werden aufgrund der schnellen lokalen Korrosion häufig Anlagen- und Rohrwände durchlöchert, was zu plötzlichen Unfällen führen kann. Lochfraßkorrosion ist schwer zu untersuchen, da die Lochfraßstellen klein und oft von Korrosionsprodukten bedeckt sind. Daher ist es schwierig, den Grad des Lochfraßes quantitativ zu messen und zu vergleichen. Aus diesem Grund zählt Lochfraßkorrosion zu den zerstörerischsten und heimtückischsten Korrosionsformen.
3. Interkristalline Korrosion ist ein lokales Korrosionsphänomen, das entlang oder nahe der Korngrenzen auftritt. Hauptursachen sind Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung zwischen Kornoberfläche und Korninnerem sowie das Vorhandensein von Korngrenzenverunreinigungen oder inneren Spannungen. Obwohl interkristalline Korrosion makroskopisch oft nicht erkennbar ist, führt ihr Auftreten zu einem nahezu schlagartigen Festigkeitsverlust des Materials und häufig zu einem plötzlichen, unerwarteten Ausfall der Anlage. Schwerwiegender noch: Interkristalline Korrosion kann leicht in interkristalline Spannungsrisskorrosion übergehen, welche wiederum die Ursache für Spannungsrisskorrosion darstellt.
4. Spaltkorrosion ist ein Korrosionsphänomen, das in schmalen Spalten (üblicherweise 0,02–0,1 mm breit) auf Metalloberflächen auftritt. Diese Spalten entstehen durch Fremdkörper oder bauliche Gegebenheiten. Sie müssen so schmal sein, dass Flüssigkeiten eindringen und sich stauen können, wodurch die Bedingungen für Spaltkorrosion geschaffen werden. In der Praxis können Flanschverbindungen, Mutternpressflächen, Überlappverbindungen, nicht durchgeschweißte Schweißnähte, Risse, Oberflächenporen, nicht entfernte Schweißschlacke, Zunder, Verunreinigungen usw. solche Spalten bilden und Spaltkorrosion verursachen. Diese Form der lokalen Korrosion ist weit verbreitet und äußerst schädlich. Sie kann die Integrität mechanischer Verbindungen und die Dichtheit von Anlagen beeinträchtigen und zu Anlagenausfällen und sogar zu schweren Unfällen führen. Daher ist die Vorbeugung und Kontrolle von Spaltkorrosion von großer Bedeutung, und regelmäßige Wartung und Reinigung der Anlagen sind unerlässlich.
5. Spannungsrisskorrosion macht 49 % aller Korrosionsarten an Behältern aus. Sie ist durch das Zusammenwirken von gerichteter Spannung und korrosivem Medium gekennzeichnet und führt zu Sprödbruch. Diese Art von Riss kann sich nicht nur entlang der Korngrenzen, sondern auch innerhalb der Körner ausbreiten. Bei tieferem Eindringen in das Metallinnere führt dies zu einer erheblichen Verringerung der Festigkeit der Metallstruktur und kann sogar zu plötzlichen, unerwarteten Schäden an der Metallanlage führen. Daher zeichnet sich Spannungsrisskorrosion (SRK) durch plötzliche und starke Zerstörung aus. Sobald ein Riss entsteht, breitet er sich sehr schnell aus, und es gibt keine nennenswerte Vorwarnung vor dem Versagen. Dies ist eine äußerst schädliche Form des Anlagenausfalls.
6. Das letzte häufige Korrosionsphänomen ist die Ermüdungskorrosion. Sie beschreibt den Prozess der allmählichen Schädigung der Materialoberfläche bis hin zum Bruch unter der kombinierten Einwirkung von wechselnder Spannung und korrosivem Medium. Durch die kombinierte Wirkung von Korrosion und wechselnder Materialbeanspruchung verkürzen sich die Initiierungszeit und die Zykluszeiten von Ermüdungsrissen deutlich, und die Rissausbreitungsgeschwindigkeit erhöht sich. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der Dauerfestigkeit von Metallwerkstoffen. Dieses Phänomen beschleunigt nicht nur den vorzeitigen Ausfall der Druckelemente von Anlagen, sondern verringert auch die nach Ermüdungskriterien ausgelegte Lebensdauer von Druckbehältern erheblich. Um verschiedenen Korrosionsphänomenen wie der Ermüdungskorrosion von Edelstahl-Druckbehältern vorzubeugen, sollten während des Betriebs folgende Maßnahmen ergriffen werden: Alle sechs Monate sollten Sterilisationsbehälter, Warmwasserbehälter und andere Anlagenteile gründlich gereinigt werden. Bei hoher Wasserhärte und einer täglichen Nutzung von mehr als acht Stunden sollte die Reinigung alle drei Monate erfolgen.