Korrosion in der Instandhaltung

Je nach Einsatzbedingungen und Umgebungsfaktoren ist der richtige Umgang mit Korrosion ein zentrales Element der Instandhaltungsstrategie.

Was ist Korrosion?

Bei der Korrosion handelt es sich um einen elektrochemischen Prozess, an dessen Ende die Zerstörung des betroffenen Werkstoffs steht. Für die Instandhaltung in der Industrie ist die Bildung von Rost ein Thema, das nicht aus dem Blick geraten sollte. Denn dessen Auswirkungen führen in Deutschland jedes Jahr zu einem gesamtwirtschaftlichen Schaden, der etwa drei bis vier Prozent der Wirtschaftsleistung entspricht[1]. Schätzungen gehen davon aus, dass bis zu fünf Tonnen Stahl pro Sekunde weltweit durch Rost verloren gehen.

Definition – was ist Korrosion in der Instandhaltung?

Der Begriff der Korrosion ist in der DIN EN ISO 8044 definiert. Demnach handelt es sich um die Reaktion eines metallischen Werkstoffs mit seiner Umgebung. Wichtig ist, dass diese Veränderung messbar ist. In der Industrie ist die Korrosionsbildung ein besonders schwerwiegendes Problem, weil sie die Funktion mechanischer Bauteile beeinflusst. Diese könnten ganz oder teilweise ausfallen. In Extremfällen können ganze Systeme von Rost beeinträchtigt sein. Kosten entstehen, sobald die Korrosion zum Austausch der Teile zwingt.

Drei Arten von Korrosion, die in der Industrie relevant sind

Die Korrosion ist ein komplexer chemischer Prozess, doch nicht alle Details sind für den Leiter der Instandhaltung bedeutsam. Nützlich ist ein Verständnis der verschiedenen Arten von Rost, die in der Praxis auftreten können:

Sauerstoffkorrosion (Oxidation): Sie bezeichnet den Korrosionsvorgang, bei dem das Material mit dem Medium Wasser eine Verbindung eingeht. Dieses stammt zum Beispiel aus der Luftfeuchtigkeit. Das Metall oxidiert durch den anwesenden Sauerstoff. Typisch ist etwa die Bildung von Rost an Eisenwerkstoffen.
Wasserstoffkorrosion (Anwesenheit von Säuren): Hier erfolgt die Veränderung des Metalls in Anwesenheit von Wasser. Gleichzeitig besteht ein Sauerstoffmangel. Eine andere Bezeichnung lautet Säurekorrosion. Das Metall oxidiert in Kontakt mit Wasser, was häufig bei Eisenwerkstoffen zu beobachten ist.
Wasserstoffversprödung (Eindringen von Wasserstoff in den Werkstoff): Bei diesem Vorgang verändert sich die Sprödigkeit des betroffenen Materials. Verantwortlich dafür ist die Einlagerung von Wasserstoff in ein Metallgitter. Typisch ist, dass sich das Metall zuerst schlechter elastisch verformen lässt. Es bricht, sobald der Prozess weiter vorangeschritten ist.

Diese Werkstoffe sind in der Industrie betroffen

Von Rost sind die metallischen Werkstoffe betroffen. Dazu gehört insbesondere das Eisen. Die DIN EN ISO 8044 definieren, dass es sich bei der Korrosionsbildung um eine physikalische Wechselwirkung eines Metalls mit der Umgebung handelt. Das bedeutet aber nicht, dass alle Metalle davon betroffen sein müssen. Tatsächlich existieren Metalle, die nicht korrodieren. Dazu gehören neben Edelstahl auch Gold oder Silber.

Außerdem ist es möglich, dass Nichtmetalle von einer Korrosion betroffen sind. Dazu gehört zum Beispiel Glas. Diese Fälle spielen aber in der Praxis eine eher untergeordnete Rolle. Die Definition der DIN EN ISO 8044 jedenfalls spricht nur von Metallen.

Diese Möglichkeiten bestehen für den Korrosionsschutz

Um die Kosten für die Instandhaltungsaufgaben in der Industrie möglichst gering zu halten, sind Schutzmaßnahmen gegen die Bildung von Rost nützlich. Der einfachste Weg besteht darin, Werkstoffe zu verwenden, die von Rost nicht oder kaum betroffen sind. Folgende Materialien kommen dafür infrage:

Edelmetall
Edelstahl
Keramik
Verschiedene Kunststoffe

Doch nicht in allen Fällen ist es möglich, auf Werkstoffe aus Eisen oder anderen Metallen zu verzichten, die korrodieren können. Alternativen bestehen darin, den Werkstoff und das Korrosiv voneinander zu trennen. Das trägt in der Praxis die Bezeichnung konstruktiver Materialschutz.

Denkbar ist zum Beispiel die Verwendung eines Schutzüberzugs. Dieser lässt sich durch einen Lackanstrich oder eine Verchromung herstellen. Der Vorteil besteht darin, dass sich eine solche Maßnahme mit vergleichsweise wenig Aufwand umsetzen lässt. Die Kosten für eine Lackierung sind eher gering.

Ein solcher Korrosionsschutz durch Lackierung findet in der Praxis vielfältige Anwendung. Dazu gehören neben Rohrleitungen auch Stahlträger, Masten sowie komplette Stahlbauten.

Eine nicht-leitende Trennung ist eine weitere Möglichkeit, wie sich der elektrochemische Prozess verhindern lässt. Das Vernickeln sowie die Aufbringung einer Eloxalschicht gehören hier zu den Optionen.

Weitere Möglichkeiten für den Korrosionsschutz

Neben den oben beschriebenen Methoden sind begleitende Maßnahmen möglich. Hierbei handelt es sich um bestimmte Verhaltensweise, die der Entstehung von Rost entgegenwirken oder die Auswirkungen mildern sollen. Diese Methoden sind aber immer in Kombination mit den bereits beschriebenen Maßnahmen zu sehen.

Da etwa die Sauerstoffkorrosion durch Feuchtigkeit aus der Luft resultiert, ist die Verringerung der Luftfeuchtigkeit eine wichtige Maßnahme. Sie lässt sich einfach durchführen und schützt die industriellen Anlagen. Dadurch lassen sich hohe Kosten für die Instandhaltung auch bei Teilen aus Eisen in vielen Fällen langfristig vermeiden.

Salze und andere elektrolytische Komponenten, die zusätzlich in der Umgebung der Maschinen und Anlagen auftreten, sind grundsätzlich zu vermeiden. Die Verantwortlichen in der Instandhaltung haben zu prüfen, ob Salze auftreten und sollten Maßnahmen ergreifen, deren Bildung zu verhindern. Weiterhin sollten alle Teile aus korrodierbarem Metall den Kontakt mit Säuren vermeiden. Die Prozesse sind so einzustellen, dass die Säuren nicht in die Nähe der Metallkomponenten gelangen.

Eine weitere Möglichkeit des ergänzenden Korrosionsschutzes besteht in der Absenkung der Umgebungstemperatur. Das ist naheliegend, da bei hohen Temperaturen eher eine hohe Luftfeuchtigkeit auftreten kann. Und diese trägt zur Bildung von Rost auf den Metallen bei.

Zusammenarbeit mit Spezialisten

Um Industriebetriebe für die verschiedenen Korrosionswirkungen zu sensibilisieren, stehen Korrosions- und Verschleißschutzspezialisten für die Zusammenarbeit zur Verfügung. Sie können auch dabei helfen, bestehende Anlagen in Hinblick auf die Schutzwirkung besser aufzustellen. Durch ein vorausschauendes Handeln ist es möglich, die Kosten für die Instandhaltungsmaßnahmen zu reduzieren. Rat geben die Korrosions- und Verschleißschutzspezialisten zum Beispiel dafür, wie sich Verschleiß verhindern lässt und was bei der Konstruktion und der Werkstoffwahl für die Anlagen zu beachten ist.