Was ist Erosionskorrosion und wie entsteht sie?
Erosionskorrosion ist eine spezielle Form des Materialabtrags, die durch das Zusammenspiel von abrasiv wirkenden Partikeln und korrosiven Einflüssen verursacht wird. Dabei zerstört die mechanische Erosion schützende Schichten auf der Metalloberfläche, die häufig aus Metalloxiden bestehen. Diese Schutzschichten verhindern normalerweise den direkten Kontakt des Grundmaterials mit korrosiven Medien.
Erosionskorrosion tritt oft in Systemen auf, in denen Flüssigkeiten mit hoher Geschwindigkeit zirkulieren, wie beispielsweise in Rohrleitungen, Armaturen oder Wärmetauschern. Besonders betroffen sind die Bereiche von Strömungsturbulenzen an Kanten, Erhebungen oder Engstellen. Hier beschleunigen hohe Strömungsgeschwindigkeiten oder abrasive Partikel (z.B. Sand oder Rost) den Materialabtrag.
Ein weiteres Phänomen, das zur Beschleunigung der Erosionskorrosion beiträgt, ist die Kavitation. Sie entsteht durch lokale Druckunterschiede, bei denen Mikrobläschen implodieren und die Metalloberfläche schwächen. Besonders un- oder niedriglegierte Stähle sowie weiche Legierungen wie Kupfer oder Aluminium sind anfällig für Erosionskorrosion.
Auch die chemische Zusammensetzung des strömenden Mediums spielt eine erhebliche Rolle. Ungünstige pH-Werte, hoher Sauerstoffgehalt und spezielle Elektrolytkonzentrationen können die Korrosivität des Mediums erhöhen. Diese Faktoren, kombiniert mit mechanischer Erosion, beschleunigen den Verschleißprozess weiter.
Werkstoffwahl
Achten Sie darauf, Materialien zu wählen, die eine hohe Beständigkeit gegen Erosionskorrosion aufweisen. Besonders geeignet sind korrosionsbeständige Stähle und Legierungen mit erhöhtem Chromgehalt. Chromanteile zwischen 12 und 13 Gewichtsprozent verbessern die Resistenz erheblich.
Für Anwendungen mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten oder abrasiven Partikeln kommen folgende Werkstoffe in Frage:
- Hochlegierte Stähle: Widerstandsfähig gegen mechanische Abnutzung und korrosive Angriffe.
- Duplex-Stähle: Bieten exzellente Beständigkeit gegen verschiedene Korrosionsarten, einschließlich Spannungsrisskorrosion.
- Titan und Nickelbasislegierungen: Hohe Beständigkeit gegen korrosive Umgebungen und mechanischen Abrieb.
Vermeiden Sie weiche Metalle wie Kupfer oder Aluminium. Sollten diese Metalle unvermeidbar sein, kann eine schützende Beschichtung helfen. Berücksichtigen Sie zudem die chemische Zusammensetzung der verwendeten Flüssigkeiten und den Einsatz von Inhibitoren, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen.
Optimierung der Strömungsbedingungen
Um Erosionskorrosion in Ihrem System zu minimieren, sollten Sie die Strömungsbedingungen optimieren. Reduzieren Sie die Strömungsgeschwindigkeiten und achten Sie darauf, dass folgende Grenzen für kaltes Wasser nicht überschritten werden:
- Gusseisen: 3,0 m/s
- Edelstahl: 4,6 m/s
- Kupfer: 2,4 m/s
- Aluminium: 1,8 m/s
Bei steigenden Temperaturen sinken die zulässigen Strömungsgeschwindigkeiten. Beispielsweise sollte bei Kupferrohrleitungen die Geschwindigkeit bei Temperaturen über 60°C nicht mehr als 0,91 m/s betragen. Eine Minimierung von Turbulenzen kann durch die Optimierung der Rohrleitungsführung und den Einsatz strömungsgünstiger Armaturen erreicht werden.
Hier sind einige konkrete Maßnahmen zur Verbesserung der Strömungsbedingungen:
- Strömungsoptimierte Armaturen verwenden: Reduzieren Änderungen der Strömungsrichtung und -geschwindigkeit.
- Rohrleitungsgestaltung beachten: Vermeiden Sie scharfe Winkel und Übergänge, die Turbulenzen verursachen können.
- Schnittstellen entgraten und glätten: Verringern Sie die Wahrscheinlichkeit von Verwirbelungen und Störstellen.
- Regelmäßige Inspektionen: Überprüfen Sie das System auf Unregelmäßigkeiten oder Ablagerungen.
Anpassung der Wasserchemie
Die Anpassung der Wasserchemie ist entscheidend, um Erosionskorrosion zu minimieren. Kontrollieren Sie sorgfältig die Wasserparameter, um Korrosion zu verhindern. Achten Sie dabei auf:
- pH-Wert des Wassers: Ein neutraler pH-Wert (pH 7) reduziert die Korrosionsneigung.
- Sauerstoffgehalt: Reduzieren Sie den Sauerstoffgehalt, um Korrosion zu vermeiden.
- Temperaturkontrolle: Halten Sie die Wassertemperaturen so niedrig wie möglich, insbesondere oberhalb von 60°C.
- Verwendung von Korrosionsinhibitoren: Setzen Sie geeignete Inhibitoren ein, um die Schutzschicht zu stabilisieren.
Regelmäßige Tests und Analysen der Wasserchemie tragen wesentlich zur Reduzierung von Erosionskorrosion bei und unterstützen die Langlebigkeit Ihrer Systeme.
Beschichtungen
Schützende Beschichtungen bieten eine zusätzliche Schutzschicht, die das Material vor mechanischem Abrieb und korrosiven Angriffen bewahrt. Wählen und verwenden Sie Beschichtungen nach folgenden Kriterien:
- Chemische Beständigkeit: Resistenz gegen spezifische korrosive Elemente des Mediums.
- Mechanische Eigenschaften: Ausreichende Härte und Abriebfestigkeit.
- Haftung: Gute Haftung am Untergrund.
- Anwendungsmethoden: Geeignete Techniken wie Sprühbeschichtung, Tauchen oder Galvanisieren.
Beschichtungen sind besonders effektiv in Bereichen, die stärkerem Verschleiß und Turbulenzen ausgesetzt sind, wie Kanten oder Engstellen.
Regelmäßige Inspektion und Wartung
Regelmäßige Inspektions- und Wartungsarbeiten sind unerlässlich. Überprüfen Sie alle betroffenen Komponenten regelmäßig auf Anzeichen von Erosionskorrosion und achten Sie dabei besonders auf mechanisch belastete Bereiche wie Rohrbögen und Engstellen.
Maßnahmen zur Inspektion und Wartung
- Visuelle Inspektionen: Überprüfen Sie regelmäßig alle sichtbaren Teile und Oberflächen.
- Strömungsüberwachung: Stellen Sie sicher, dass die Strömungsverhältnisse innerhalb der empfohlenen Grenzwerte liegen.
- Flüssigkeitsanalyse: Überwachen Sie die chemischen Eigenschaften der zirkulierenden Flüssigkeit.
- Förderleistungsüberwachung: Kalibrieren Sie Pumpen und andere fördertechnische Ausrüstung korrekt.
Durch planmäßige Inspektionen und Wartungsmaßnahmen lassen sich größere Schäden und kostenintensive Reparaturen verhindern und die Betriebsfähigkeit Ihres Gesamtsystems langfristig verbessern.
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