Korrosion Und Korrosionsschutz: Grundlagen, Vorgänge, Schutzmaßnahmen, Prüfung

ISBN-13: 9783540137412 / Niemiecki / Miękka / 1985 / 304 str.

G. Wranglen; B. Weh-Langer

Opis

Die kurze Darstellung der Korrosionswissenschaft und -technik, wie sie hier ge geben wird, basiert auf einer Vorlesung, die ich Uber mehr als 20 Jahre vor Studenten der KOniglichen Technischen Hochschule Stockholm gehalten habe. Entsprechend dem einflihrenden Charakter dieses Buches habe ich von speziellen Zitaten von Originalveroffentlichungen in Zeitschriften Abstand genommen. Die Erfahrung zeigt, daB solche Literaturverzeichnisse, die schnell unUberschaubar werden, in LehrbUchern nicht gesucht werden. Deshalb sind nur besonders hoch angesehene Monographien und HandbUcher aufgenommen. Dagegen wird von Prinzip darstellungen, Diagrammen und Fotografien ausgiebig Gebrauch gemacht. Fotos, vor allem Makrobilder von Korrosionsschaden, erscheinen mir besonders wichtig, urn dem Neuling auf diesem Gebiet das Wesentliche zu demonstrieren. FUr die Bereitstellung von Bildmaterial danke ich zahlreichen Firmen sehr herzlich, die im Bildnachweis im einzelnen aufgeflihrt sind. Zu Dank verpflich tet bin ich auch meiner Sekretarin, Frau Ingrid Lilja, die das dieser Ausgabe zugrundeliegende Originalmanuskript geschrieben und umgeschrieben hat, sowie mehreren Mitarbeitern, die sich urn das Lesen der Korrekturen und andere Aufga ben verdient gemacht haben. Sehr verbunden bin ich bezUglich dieser deutschsprachigen Ausgabe meines ur sprlinglich in Englisch verfaBten Buches Herrn Professor Dr. Bernhard Ilschner, Lausanne, fUr die herausgeberische Betreuung, Frau Dipl.-Ing. Barbara Weh Langer, Erlangen, fUr die Obersetzung und Vorbereitung des Sachverzeichnisses, sowie dem Springer-Verlag fUr das langwierige Projektmanagement und die schOne Ausstattung des Buches. AbschlieBend sei meinem langjahrigen Mitarbeiter, Herrn Dr. Jaak Berendson, jetzt Professor fUr Technische Elektrochemie und Korro sionslehre an der Koniglichen Technischen Hochschule Stockholm, fUr seine vielseitige UnterstUtzung bei mannigfachen Arbeiten bestens gedankt."

Spis treści

1 Einleitung.- 2 Elektrochemische Mechanismen.- 2.1 Elektrische Leitung.- 2.1.1 Grundbegriffe.- 2.1.2 Elektrische Leiter.- 2.2 Elektrodenpotentiale.- 2.2.1 Thermodynamische Grundbegriffe.- 2.2.2 Chemisches, elektrisches und elektrochemisches Potential.- 2.2.3 Physikalische Grundlagen der Elektrodenpotentiale.- 2.2.4 Elektrochemische, galvanische und elektrolytische Zellen.- 2.2.5 Definition von Anode und Kathode.- 2.2.6 Standardelektrodenpotentiale.- 2.2.7 Festlegung der Vorzeichen für Standardelektrodenpotentiale.- 2.2.8 Thermodynamische Berechnung von Standardpotentialen.- 2.2.9 Die Nernstsche Gleichung.- 2.3 Polarisation.- 2.3.1 Konzentrationspolar isation.- 2.3.2 Widerstandspolar isation.- 2.3.3 Aktivierungspolar isation.- 2.3.4 Wasserstoffüberspannung.- 2.4 Potential-Abstands-Diagramme.- 2.4.1 Offene galvanische Zelle.- 2.4.2 Unpolarisierte galvanische Zelle mit äußerem Widerstand.- 2.4.3 Polarisierte galvanische Zelle mit äußerem Widerstand.- 2.4.4 Kurzgeschlossene galvanische Zelle (Korrosionszelle) mit innerem Potentialabfall (lokalisierte Korrosion).- 2.4.5 Kurzgeschlossene galvanische Zelle (Korrosionszelle) ohne inneren Potentialabfall (gleichmäßige Korrosion).- 2.5 Meßmethoden zur Bestimmung von Elektrodenpotentialen und der Polarisation.- 2.6 Polar isationskur ven.- 3 Metallkundliche Aspekte.- 3.1 Metalle und Legierungen.- 3.2 Unlegierte und niedriglegierte Stähle.- 3.2.1 Allotrope Modifikationen von Eisen.- 3.2.2 Das Eisen-Kohlenstoff-Zustandsdiagramm.- 3.2.3 Definition von Stahl.- 3.2.4 Beruhigter und unberuhigter Stahl.- 3.2.5 Austenitbildung in unlegierten Stählen..- 3.2.6 Die Austenitumwandlung während des Abkühlvorganges.- 3.2.7 Martensitbildung.- 3.3 Rostfreie Stähle.- 3.3.1 Der Einfluß der Legierungselemente auf das Zustandsdiagramm.- 3.3.2 Unterteilung der rostfreien und säurebeständigen Stähle.- 3.3.3 Ferritische Stähle.- 3.3.4 Martensitische Stähle.- 3.3.5 Austenitische Stähle.- 3.3.6 Ferritisch-austenitische Stähle.- 3.3.7 Ausscheidungsgehärtete Stähle.- 3.4 Wärmebehandlung der Stähle.- 3.5 Schlackeneinschlüsse im Stahl.- 3.6 Einige wichtige Kupfer- und Nickellegierungen.- 3.6.1 Kupferlegierungen.- 3.6.2 Nickellegierungen.- 4 Metallische Korrosion in verschiedenen Medien.- 4.1 Systematik der Korrosion.- 4.2 Korrosion in feuchten Medien.- 4.2.1 Wasser und wäßrige Lösungen.- 4.2.2 Die Atmosphäre.- 4.2.3 Der Boden.- 4.3 Korrosion (Oxidation) in heißen Gasen (Luft, Abgase, Dampf bei hohen Temperaturen).- 4.4 Korrosion in wasserfreien organischen Flüssigkeiten und Gasen.- 4.5 Korrosion durch geschmolzene Metalle.- 5 Potential-pH-Diagramme.- 6 Die Kinetik der elektrochemischen Korrosion. Passivität.- 6.1 Elektrodenpotentiale korrodierender Systeme — Die galvanische Reihe.- 6.2 Mischpotentiale und Polarisationsdiagramme.- 6.3 Experimenteller Nachweis der elektrochemischen Natur metallischer Korrosion.- 6.4 Lokale und gleichmäßige elektrochemische Korrosion.- 6.5 Polarisationsdiagramme für die gleichmäßige und lokale elektrochemische Korrosion.- 6.6 Passivität.- 6.6.1 Definition und Gliederung.- 6.6.2 Passivität des Eisens.- 6.6.3 Passivivät des Chroms.- 6.6.4 Passivität der rostfreien Stähle.- 6.6.5 Eigenschaften passiver Filme.- 7 Korrosion durch Wasserstoffentwicklung und Sauerstoffreduktion.- 7.1 KathodischeReaktionen: Überblick.- 7.2 Korrosion durch Wasserstoffentwicklung.- 7.2.1 Kathodische Kontrolle.- 7.2.2 Anodische Kontrolle.- 7.2.3 Gemischt kontrollierte Vorgänge.- 7.2.4 Dampf kesselkorrosion.- 7.3 Korrosion durch Sauerstoffreduktion.- 7.3.1 Kathodische Diffusionskontrolle.- 7.3.2 Atmosphärische Korrosion.- 7.3.3 Temperaturabhängigkeit.- 7.3.4 Konzentrationsabhängigkeit.- 7.3.5 Korrosion in strömenden Medien.- 8 Einige wichtige Arten der elektrochemischen Korrosion.- 8.1 Einteilung in “Korrosionszellen”.- 8.2 Galvanische Makrozellen — Galvanische Korrosion.- 8.3 Galvanische Mikrozellen (Lokalzellen).- 8.4 Sauerstoff-Konzentrationszellen (Belüftungszellen).- 8.5 Metallionen-Konzentrationszellen.- 8.6 Aktiv-Passiv-Zellen.- 8.6.1 Lochfraß.- 8.6.2 Spaltkorrosion und Korrosion unter Ablagerungen.- 8.6.3 Interkristalline Korrosion.- 8.7 Elektrolytische Zellen.- 8.7.1 Streustromkorrosion.- 9 Der Einfluß mechanischer Faktoren auf die Korrosionsarten.- 9.1 Spannungsrißkorrosion.- 9.2 Wasserstoffinduzierter Bruch.- 9.3 Korrosionsermüdung.- 9.4 Erosionskorrosion.- 9.5 Kavitationskorrosion.- 9.6 Reibkorrosion.- 10 Atmosphärische Korrosion.- 11 Bodenkorrosion.- 11.1 Böden als Korrosionsmedium.- 11.1.1 Geologische Aspekte.- 11.1.2 Wasser-Luft Verhältnis in Böden.- 11.1.3 Zusammensetzung der Luft im Boden.- 11.1.4 Voraussetzungen für die Bildung von Belüftungszellen im Boden.- 11.1.5 pH-Wert und Säuregehalt des Bodens.- 11.1.6 Redoxpotential des Bodens.- 11.1.7 Spezifischer Widerstand des Bodens.- 11.1.8 Mikrobiologische Korrosion.- 11.2 Besonderheiten des Lochfraßes bei Bodenkorrosion.- 11.3 Werkstoff-Vergleich bei Bodenkorrosion.- 11.4 Korrosion archäologischer Funde.- 11.5 Korrosionsprobleme bei der Beseitigung von Atommüll.- 11.6 Vergleich zwischen Korrosion im Boden, in Luft und in Wasser.- 12 Korrosionsschutz durch metallurgische sowie durch konstruktive Maßnahmen.- 12.1 Veränderung der Zusammensetzung oder des Gefüges, der inneren Spannungen oder der Oberflächenbeschaffenheit des Metalls.- 12.2 Korrosionsschutzgerechte Gestaltung.- 12.2.1 Korrosionsschutz beginnt mit der Gestaltung.- 12.2.2 Festlegung der grundlegenden Voraussetzungen.- 12.2.3 Wahl der Oberflächenbehandlung oder anderer Korrosionsschutzmaßnahmen.- 12.2.4 Konstruktionsprinzipien unter Berücksichtigung der Korrosion.- 13 Korrosionsschutz durch Beeinflussung des korrosiven Mediums.- 13.1 Entfernung korrosionsfördernder Komponenten aus dem umgebenden Medium.- 13.2 Zusatz von korrosionshemmenden Substanzen (Inhibitoren).- 13.2.1 Anodische Inhibitoren.- 13.2.2 Kathodische Inhibitoren.- 13.2.3 Organische Inhibitoren mit Doppelwirkung (Adsorptionsinhibitoren)..- 13.2.4 Mischungen von Inhibitoren.- 13.2.5 Dampfphaseninhibitoren.- 13.2.6 Inhibitoren auf Ölbasis.- 14 Korrosionsschutz durch Änderung des Elektrodenpotentials Metall/korrosives Medium.- 14.1 Elektrochemischer (kathodischer und anodischer) Korrosionsschutz.- 14.2 Kathodischer Schutz.- 14.2.1 Bedeutung und Einteilung.- 14.2.2 Anodenmaterialien.- 14.2.3 Strom- und Potentialkriterien.- 14.2.4 Kombination aus elektrisch isolierendem Überzug und kathodischem Schutz.- 14.2.5 Anwendungen.- 14.3 Anodischer Schutz.- 14.3.1 Abgrenzung und Einteilung.- 14.3.2 Anodischer Schutz durch Legieren oder Überziehen mit einem edleren Metall.- 14.3.3 Anodischer Schutz durch eine äußere elektrische Spannung.- 15 Korrosionsschutz durch Überzüge.- 15.1 Vorbehandlung von Metalloberflächen vor dem Aufbringen von Schutzüberzügen.- 15.1.1 Entfetten.- 15.1.2 Entfernung von Walzzunder und Rost und Einstellung einer gewünschten Oberflächenbeschaffenheit.- 15.2 Metallische Überzüge.- 15.2.1 Überblick über die verschiedenen metallischen Beschichtungsverfahren.- 15.2.2 Metallische Schutzüberzüge, die edler als das Grundmetall sind.- 15.2.3 Metallische Schutzüberzüge mit kathodischer Schutzwirkung.- 15.3 Nichtmetallisch-anorganische Überzüge.- 15.3.1 Mechanisch schützende Überzüge.- 15.3.2 Schutzüberzüge mit inhibierender Wirkung.- 15.4 Organische Überzüge.- 15.4.1 Grundlagen der Anstrich- und Lacktechnik.- 15.4.2 Polymere Substanzen in organischen Überzügen.- 15.4.3 Organische Schutzüberzüge mit inhibierender Wirkung.- 15.4.4 Deckanstrich.- 15.4.5 Auftragung von organischen Überzügen.- 15.4.6 Wiederanstrich.- 16 Korrosionsprüfverfahren.- 16.1 Einteilung der Korrosionsprüfverfahren.- 16.1.1 Langzeit-Laborversuche.- 16.1.2 Beschleunigte Laborversuche.- 16.1.3 Betriebsversuche.- 16.2 Änderung der Korrosionsgeschwindigkeit mit der Zeit.- 16.3 Korrosion in strömenden Medien.- 16.4 Einige Anwendungsbeispiele für beschleunigte Laborversuche.- 16.4.1 Versuche bei erhöhter Luftfeuchtigkeit und Temperatur in Klimaschränken.- 16.4.2 Versuche in Salzsprühkammern.- 16.4.3 Versuche mit einem salzhaltigen Tonüberzug in einem Klimaschrank (Corrodkote-Test).- 16.4.4 Versuche in einem Klimaschrank mit einer schwefeldioxidhaltigen Atmosphäre.- 16.4.5 Testen von Lackfilmen in einer Bewitterungsmaschine.- 16.4.6 Elektrochemische Untersuchungsverfahren.- 17 Anhang.- 17.1 Potential-pH-Diagramme für einige technisch wichtige Metalle.- 17.2 Umrechnung einiger englisch-amerikanischer Einheiten in SI-Einheiten.- 17.3 Literaturverzeichnis.- Bildnachweis.