Lochfraßkorrosion. Lexikon Pharmatechnologie - prozesstechnik online

Lexikon Pharmatechnologie

Lochfraßkorrosion

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Auch: Lochfraß, Pitting, Nadelstichkorrosion.

Typische Form der selektiven oder lokalen Korrosion, tritt speziell bei austenitischen Edelstahllegierungen unter Einfluss von Chloridionen (Cl) auf.

Der typische örtliche Angriff führt zu (Mikro-)Löchern in der Edelstahloberfläche, wobei die Ursache der Lochfraßbildung die lokale Zerstörung der passiven Deckschicht (Passivschicht) ist.

Lochfraßkorrosion tritt nur dann auf, wenn der Edelstahlbauteil vollständig von einer intakten Passivschicht bedeckt wird und ein Angriff nur — etwa von chloridbelegten Poren aus — örtlich eng begrenzt operieren kann (Stromdichteprinzip).

Der Durchbruchmechanismus der Halogenionen – und hier eben vor allem der Chloridionen – durch die bis zu 10 Atomlagen (ca. 1 bis 3 nm) dicke Passivschicht mit chemiesorbiertem Sauerstoff wird mit folgendem Modell erklärt:

Chromoxidreiche Passivschichten verhalten sich in einem umgebenden Elektrolyten wie Halbleiter mit sehr geringer Ionenleitfähigkeit (Passivstromdichte), wobei elektrolytisch (Elektrolyse) ein Spannungsabfall zwischen passivem Elektrodenpotenzial und Passivierungspotenzial herrscht (siehe auch: Aktiver Bereich).

Der passive Reststrom wandert als Ionenstrom (extrem geringer Stoffumsatz) durch die Passivschicht, wobei der Stromfluss nicht dem linearen Ohmschen Gesetz, sondern einem Exponentialgesetz folgt.

Der Angriff durch die Chloridionen erfolgt meist an Versetzungsstellen (Gitterfehler) der Passivschicht und gelangt so zur eigentlichen Metall-oberfläche, kann dort mit den anodisch entstehenden Eisen-II-Ionen Komplexe bilden, zur Lösung zurückdiffundieren und hydratisieren. Diese Vorgänge zerstören den passiven Deckfilm lokal, wobei der Stoffumsatz relativ gering ist, aber aufgrund der kleinen Flächenausdehnung und der hohen anodischen Stromdichte in kurzer Zeit nennenswerte und zerstörerische Tiefen erreichen kann.

Die Lochfraßkorrosion ist in den meisten Fällen eine sehr ernsthafte Beschädigungsform, da sie meist zu spät entdeckt wird und dann mit Lochfraßtiefen von 2 bis 3 mm den Bauteil zerstören kann.

Falls bei der Festlegung des Anforderungsprofils von Bauteilen aus austenitischen Edelstahllegierungen Chloridkonzentrationen > 200 ppm (Temperatur > 20 °C) bzw. > 20 ppm bei Temperaturen über 80 °C nicht auszuschließen sind, sind besondere Werkstoffauswahlkriterien und Oberflächenbehandlungen anzusetzen.

Abb. L 6: Darstellung der Lochfraßkorrosion und Beeinflussungsparameter der Oberflächeneigenschaften. (Quelle: G. Henkel)

Abb. L 7: Lochfraßkorrosion an Werkstoff 1.4404 – Auswirkungen in der Praxis: typische Mikrolochbildung. (Quelle: G. Schulze et al.: Schweißtechnik, VDI-Verlag, 2. Aufl. 1996)

© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie

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