Kehren Sie zurück
Rost

Wasserstoffkorrosion: Unter welchen Voraussetzungen findet sie statt?

Von Johanna Bauer | 19. Januar 2021
Artikel zitieren

Die Korrosion von Metallen durch Wasserstoff – ein weniger bekannter Vorgang, der jedoch nicht weniger schädlich ist als die übliche Sauerstoffkorrosion. In diesem Artikel erfahren Sie alles über den Mechanismus der Wasserstoffkorrosion, dessen Folgen und die besondere Rolle, die sie bei der Versprödung von Stahl spielt.

AUF EINEN BLICK
Was ist Wasserstoffkorrosion und wie entsteht sie?
Wasserstoffkorrosion tritt bei Metallen, vor allem bei Eisenmetallen, auf, wenn Sauerstoffmangel herrscht. Diese Redox-Reaktion führt zur Oxidation des Metalls und zur Reduktion von Oxoniumionen zu Wasserstoff. Dabei entsteht eine gleichmäßige Abtragung des Materials und eventuell eine Wasserstoffversprödung, die das Material schwächen kann.

Voraussetzungen für die Wasserstoffkorrosion

Wenn in der Umgebung von Metallen – vor allem bei Eisenmetallen – Sauerstoff in Form von Luft und Wasser zur Verfügung stehen, läuft als elektrochemische Reaktion normalerweise eine Sauerstoffkorrosion ab, die das Eisen zu Rost oxidiert.

Fehlt jedoch der Sauerstoff, findet stattdessen die sogenannte Säurekorrosion oder Wasserstoffkorrosion ab. Als Endprodukt entsteht hier reiner Wasserstoff, das Metall wird oxidiert. Der zweite Teil der Redox-Reaktion ist allerdings dann die Reduktion von Oxoniumionen zu Wasserstoff. Das Metall geht dabei als Ionen in Lösung. Dadurch kommt es zu einer Abtragung des Materials in nahezu gleichmäßiger Menge

Die Wasserstoffkorrosion läuft immer dann ab, wenn Sauerstoffmangel herrscht. Beide Reaktionen, sowohl die Wasserstoff- als auch die Sauerstoffkorrosion sind für die Entstehung von Rost verantwortlich.

Wasserstoffversprödung

Als weitere Folge der Reaktion kann auch Wasserstoffversprödung entstehen. Ein Teil des frei werdenden Wasserstoffs, der durch die Redox Reaktion entstanden ist, diffundiert nun in das Metallgitter des Werkstoffs.

Dort lagert er sich bevorzugt an den Korngrenzen des Materials ab, und führt zu einer Art chemischen Materialermüdung. Bei einigen Metallen, wie Titan, können sich auch spezielle Metallhydride bilden, die das Material schwächen. Titanhydrid ist ein häufig anzutreffender Grund für die Schwächung des Materials.

Wasserstoffversprödung bei Stahl

Besonders bei Stahl findet sich Wasserstoffversprödung häufig. Sie führt dort zu einer deutlichen Schwächung des Materials und auch zu Fehlerstellen im Materialgefüge. Das verringert die Festigkeit des Stahls und auch seine Korrosionsbeständigkeit.

Lediglich austenitische Stähle (Chrom-Nickel-Stähle) sind vollkommen unempfindlich gegen Wasserstoffversprödung. Bei allen anderen Stahlsorten sind sogenannte verspätete Sprödbrüche zu befürchten. Sie geschehen plötzlich und unerwartet und auch unter minimaler Verformung des Werkstücks. Der Vorgang hat entfernte Ähnlichkeit mit einem Spannungsriss.

Tipps & Tricks
Anders als die Sauerstoffkorrosion tritt die Wasserstoffkorrosion bei vielen Metallen durchwegs häufig auf. Die Abtragung bei der Metalloberfläche erfolgt bei der Wasserstoffkorrosion – im Gegensatz zur Sauerstoffkorrosion – fast völlig gleichmäßig.
Artikelbild: alarich/iStockphoto