Gaspenetration. Lexikon Pharmatechnologie - prozesstechnik online

Lexikon Pharmatechnologie

Gaspenetration

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Siehe auch: Vakuumverhalten.

Ein- oder Durchdringen von Gasen in oder durch feste Stoffe.

Austenitische Edelstahllegierungen mit ungestörter kristalliner Metallgefügestruktur (Kristallgitter) sind grundsätzlich gasdicht, d. h., dass Gaspenetration bei Edelstahlgefügen nur über massive Fehl- bzw. Defektstellen möglich ist.

Mittels des Heliumlecktests lassen sich z. B. Durchgangsrisse etwa im Bereich der Schweißnaht oder ähnliche Defekte im Wandbereich von Rohren bzw. Stranggussteilen (Stranggussmaterial) aus austenitischen Edelstahllegierungen ermitteln. Die (kleinen) Helium-Atome durchwandern dabei das Material entlang des Riss- oder Porendefektes, wodurch eine Leckageanzeige im Heliumanalysator verursacht wird.

Defektfreie Edelstahlbereiche erlauben nur über die Korngrenzen eine sehr begrenzte Gaspenetration in den kristallinen Materialverbund, wobei speziell Austenite im Vergleich zu Ferriten etwas erweiterte Korngrenzenvolumina aufweisen. Austenitische kubisch-flächenzentrierte Gefügebereiche sind etwa doppelt so dicht gepackt wie ferritische kubisch-raumzentrierte Gefügebereiche. Andererseits sind die Korngrenzenbereiche bei Austeniten deutlich größer ausgebildet als die bei ferritischen Legierungen, weshalb eindiffundierende Wasserstoffatome beim chemischen Beizen bei Ferriten typische Wasserstoffversprödungen verursachen. Dieses Phänomen ist bei Austeniten nicht bekannt.

Im Vergleich zu elektrochemisch polierten Edelstahloberflächen mit reinen, glatten und gasdichten Eigenschaften erlauben metallblanke Oberflächen bzw. mechanisch geschliffene Edelstahloberflächen im Rahmen der etwa 1–3 µm dicken amorphen Oberflächenporösschicht (Beilby-Schicht) eine weitaus stärkere Gaspenetration, wobei es sich hier prinzipiell nicht um eine Gefügepenetration, sondern um die Ausfüllung von fertigungstechnisch erzeugten Mikrohohlräumen an der Edelstahloberfläche handelt.

Speziell die Entgasung von Oberflächen etwa durch Anlegen eines Hochvakuums zeigt, dass z. B. fachgerecht elektrochemisch polierte Edelstahloberflächen extrem geringe Entgasungseffekte zeigen im Vergleich zu metallblanken Oberflächen. Der Faktor der Entgasungsgröße zwischen elektropolierten und metallblanken Oberflächen liegt zwischen 1 : 50 und 1 : 100.

Die Gaspenetration im Oberflächenbereich ist unerwünscht, weil die Gasmoleküle im Praxisbetrieb in das berührende Medium abgegeben werden können und hierdurch eine nachhaltige Medienschädigung erfolgen kann.

© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie

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