Vermeidung von Korrosion durch unterschiedliche Metalle bei der Materialauswahl

Stellen Sie sich ein neu gebautes Marineschiff vor, bei dem mehrere Ausrüstungsteile mit Bolzen über dem Dach installiert werden. Beispielsweise wurde ein Resonanzboden mit heißen Aluminiumnieten auf einer Stahlkonstruktion montiert. Spulen Sie jetzt ein paar Monate vor, als das Brett plötzlich auf den Boden fällt. Eine gründliche Analyse des Vorfalls kommt zu dem Schluss, dass der Grund für die Panne die Korrosion unterschiedlicher Metalle ist.

Korrosion unterschiedlicher Metalle, auch bekannt als galvanische Korrosion, ist ein häufiges Phänomen an vielen neu errichteten Standorten, die in feuchten Umgebungen betrieben werden, wie z. B. in der Öl- und Schiffsindustrie. Laut einer Erhebung der NACE International belaufen sich die globalen Korrosionskosten auf 2,5 Billionen US-Dollar.

Im Folgenden befassen wir uns mit der Korrosion unterschiedlicher Metalle, wie und warum sie auftritt, und geben Tipps zu ihrer Vermeidung, um Unfälle und schädliche Projektverzögerungen zu vermeiden.

Was ist Korrosion durch verschiedene Metalle?

Eine galvanische Reaktion tritt auf, wenn zwei Metalle mit unterschiedlichem Adel oder elektrochemischem Potential unter einer elektrolytischen Lösung oder einer feuchten Umgebung miteinander in Kontakt gebracht werden. Das aktive Metall (weniger edel) verhält sich als Anode und das passive Metall (hochedel) als Kathode.

An der Kathode reagiert Wasser mit Sauerstoff zu Hydroxiden. Damit diese Reaktion stattfinden kann, ist jedoch ein Zufluss von Elektronen erforderlich. Das aktive Metall beginnt, Elektronen zu verlieren, und die Ionen wandern durch die elektrolytischen Medien und werden im passiven Metall abgelagert. Dadurch beginnen an der Probenoberfläche unterschiedliche chemische Reaktionen, und das unedlere Metall korrodiert. Die Korrosionsrate ist direkt proportional zu der für die Reaktion verfügbaren Kathodenfläche und dem Grad des Edelmetallunterschieds zwischen den beiden Metallen.

Ein Diagramm, das verschiedene Metalle und ihre elektrochemischen Spannungsbereiche in Meerwasser vergleicht, ist unten enthalten.

Metalle mit großen Spannungsunterschieden reagieren am stärksten. Beispielsweise korrodiert eine verzinkte Stahlschraube an einer Edelstahlklemme schneller als eine Titanschraube.

Korrosion unterschiedlicher Metalle kann auch zwischen Teilen desselben Metalls auftreten, wenn sie in Bereichen mit unterschiedlichen pH-Werten platziert werden und in elektrischem Kontakt miteinander stehen.

Faktoren, die die Korrosion unterschiedlicher Metalle beeinflussen

Die folgenden Faktoren beeinflussen die Korrosionsrate unterschiedlicher Metalle zwischen zwei Metallen:

• Elektrodenpotential: Metalle mit breitem Elektrodenpotential bestätigen eine schnellere Korrosion des unedleren Metalls.
• Kontaktwiderstand: Ein niedriger Kontaktwiderstand an der Grenze zwischen zwei Metallen ermöglicht einen höheren Elektronenfluss und verursacht mehr Korrosion.
• Elektrischer Widerstand: Hochkonzentrierte elektrochemische Lösungen (pH <7) regen die Wasserstoffbildung an der Kathode an und verstärken die galvanische Korrosion.
• Metallbereiche: Die Reaktionsgeschwindigkeit ist direkt proportional zur Fläche der Kathode und umgekehrt proportional zur Fläche der Anode.
• Änderungen in der Atmosphäre: Änderungen der atmosphärischen Bedingungen können die Korrosion unterschiedlicher Metalle beeinflussen. Beispielsweise bestimmt die Größe des Kathodenbereichs, der dem feuchten Bereich ausgesetzt ist, wie schnell die Reaktion ablaufen wird. Mehr Belichtung führt zu mehr Beschleunigung.

Lassen Sie uns in diesem Zusammenhang mehr über die Auswirkungen der Umgebung auf die Korrosion unterschiedlicher Metalle erfahren.

Umweltfaktoren, die die Korrosion unterschiedlicher Metalle beeinflussen

Je nach Umgebung können sich die elektrochemischen Eigenschaften einer Anode ändern. Die Umgebungsbedingungen beeinflussen drei Hauptanodeneigenschaften:Potential, Stromkapazität und Anodenverbrauchsrate.

Das Anodenpotential kann unter chemischen oder Meerwasser-Betriebsumgebungen negativer werden. Sogar unterschiedliche Variationen derselben Umgebung können sich auf die praktische Stromkapazität der Anode auswirken, z. B. heißes Meerwasser gegenüber kaltem Meerwasser gegenüber Meeresbodenschlamm.

Langfristige Leistungsdaten in Bezug auf die Strombelastbarkeit einer Anode für eine bestimmte Umgebung sind erforderlich. In Ermangelung ausreichender Daten sollten zusätzliche elektrochemische Tests, wie z. B. ein galvanostatischer Test und ein potentiostatischer Test, durchgeführt werden, um die Strombelastbarkeit der Anode unter verschiedenen Umgebungsbedingungen festzustellen.

Wie man Korrosion durch verschiedene Metalle verhindert

Im Folgenden finden Sie einige Best Practices, die Sie befolgen sollten, um Korrosion durch unterschiedliche Metalle zu vermeiden:

• Übersicht erstellen: Verschaffen Sie sich einen Überblick über das Einsatzmaterial, die Belastung und den möglichen Einfluss der Atmosphäre auf die galvanische Reaktion.
• Befolgen Sie die Grundregel: Wählen Sie im galvanischen Diagramm Metalle gleicher oder fast gleicher Edelart aus.
• Isolieren Sie unterschiedliche Metalle: Verwenden Sie eine Isolierung zwischen Kontakten aus verschiedenen Metallen; B. Hülsenschrauben in Flanschverbindungen, und Isolierscheiben verwenden.
• Verwenden Sie Isolationsspulen: Nichtleitende Isolierspulen (wie z. B. glasfaserverstärkter Kunststoff [GFK]) können verwendet werden, um Rohrverbindungen aus zwei verschiedenen Metallen herzustellen, die Nicht-Kohlenwasserstoff-Flüssigkeiten transportieren.
• Opferanode verwenden: Opferanoden werden zum Schutz von Metallen im Meerwasser verwendet.
• Katode bemalen: Verwenden Sie alternativ Farbe, um den Kontakt zu verhindern; malen Sie das edelste Teil, die Kathode.

Hinweis :Wenn Sie die Anode lackieren und sich ein Riss im Lack bildet, fließt galvanischer Strom in diesen Querschnitt und beschleunigt die Korrosion. Gleiches gilt auch für Risse im galvanischen Material.

In dieser Hinsicht können häufige Inspektionen auch dazu beitragen, Unfallgefahren aufgrund unterschiedlicher Metallkorrosion zu minimieren.

Die Wahl des Materials ist extrem wichtig. Die Abmessung und Form des Anodenmaterials muss in der Lage sein, den von der Umgebung ausgeübten mechanischen Kräften in Form von Wellen, Strömen und Vibrationen standzuhalten. Darüber hinaus müssen Sie noch viele weitere Faktoren wie chemische Zusammensetzung, Homogenität und Strombelastbarkeit berücksichtigen. Die Partnerschaft mit einem erfahrenen Metalllieferanten, um qualitativ hochwertige korrosionsbeständige Legierungen zu erhalten, kann Ihnen dabei helfen, die Korrosion unterschiedlicher Metalle von vornherein zu vermeiden.

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