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Warum korrodieren manche Legierungen in Chloriden leichter? Was ist der wissenschaftliche Hintergrund dafür?
Bei der Metallkorrosion handelt es sich bei Lochkorrosion um eine äußerst lokal begrenzte Form der Korrosion, die oft kleine, zufällige Löcher in der Metalloberfläche erzeugt. Die treibende Kraft hinter diesem Phänomen erfolgt aus der Zerstörung des passiven Films, der die Metalloberfläche schützt. Dadurch dringt die Korrosion tief in das Metall ein, während die Ionendiffusion eingeschränkt wird.
Nach Frankel (1998) kann die Entwicklung von Korrosion in drei aufeinanderfolgende Schritte unterteilt werden: Zunächst die Zerstörung des Schutzfilms, gefolgt vom Wachstum instabiler Punkte und schließlich die Bildung stabiler großer Gruben.
In der natürlichen Umgebung können Chlorid und andere reaktive Anionen wie Sulfat oder Iodid diesen Prozess beschleunigen. Viele Legierungen wie Edelstahl- und Nickellegierungen bieten unter normalen Bedingungen eine gute Korrosionsbeständigkeit, können in Gegenwart von Chloriden versagen, was zu einer frühzeitigen Korrosion führt.
Mechanismen der Lochfraßbildung
Die Entstehung von Lochfraß kann als ein zweistufiger Prozess betrachtet werden: Keimbildung und Wachstum. Der Schutz zwischen dem Metallsubstrat und der ätzenden Flüssigkeit verhindert aufgrund der vorhandenen Oxidschicht üblicherweise wirksam Korrosion. Bei einer lokalen Beschädigung des Schutzfilms wird dieser Bereich jedoch zur Anode und die umgebende Metalloberfläche zur Kathode. Das Metall im Anodenbereich beginnt zu oxidieren und es bilden sich Löcher.
Das Wachstum der Ätzung wird als autokatalytischer Prozess angesehen. Die Trennung von Anode und Kathode schafft einen potenziellen Gradienten, der reaktive Anionen (wie Chlorid) in die Gruben treibt, die die amerikanische Metallgesellschaft vorschlägt, die Grundursache für die Lochfraßentwicklung ist.
Chlorid und die Rolle von Umweltfaktoren
Chloride sind einer der Hauptverursacher von Lochkorrosion in verschiedenen Legierungen. Wenn Metalle (wie etwa Edelstahl) einer chloridhaltigen Umgebung ausgesetzt sind, können diese Anionen den Schutzfilm durchdringen und dessen Schutzwirkung schwächen. Darüber hinaus erhöht sich die Gefahr einer Lochkorrosion erheblich, wenn in der Umgebung stehendes Wasser mit niedrigem Gehalt an gelöstem Sauerstoff oder in der Aquakultur aktive Chloride vorhanden sind.
Zum Beispiel bildet Kohlenstoffstahl in einer Umgebung mit einem pH -Wert unter 10 keinen passiven Oxidfilm, und die Zugabe von Chloriden führt zu einer gleichmäßigen Korrosion, aber diese Situation verschwindet bei einem pH -Wert über 10.
So verhindern Sie Lochfraß
Häufig verwendete industrielle Konservierungsmittel wie Chromate und Nitrite können die Passivität von Metalloberflächen wirksam wiederherstellen und das Risiko einer Lochkorrosion verringern. Durch Kontrolle des Verhältnisses der chemischen Komponenten kann auch die Korrosionsbeständigkeit der Legierung verbessert werden. Wenn jedoch die notwendigen Korrosionsinhibitoren fehlen, können sich lokale Anoden bilden, die Korrosionsschäden verschlimmern.
Lehren aus gescheiterten ProjektenBei technischen Projekten können die Folgen von Lochkorrosion äußerst schwerwiegend sein. Im Jahr 1992 zerstörte ein Benzinleck mehrere Kilometer Straßen im mexikanischen Guadalajara. Die Ursache dieser Tragödie war eine einzelne Korrosionsstelle im Metallrohr. Man kann sagen, dass das Verständnis und die Vorbeugung der Lochkorrosion von Metallen der Schlüssel zur Verhinderung potenzieller Katastrophen ist.
Wie können wir in einer zunehmend komplexen industriellen Umgebung das Problem der leichten Korrosion von Legierungen durch Chloride wirksam verhindern und kontrollieren?
