Korrosion und Korrosionsschutz

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1 Korrosion und Korrosionsschutz Herbert H. Uhlig Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. habil., Dr. rer. nat. h.c. Kurt Schwabe übersetzt und ergänzt von Dr. Werner Schmidt und Manfred Seidel Mit 120 Abbildungen und 30 Tabellen Akademie-Verlag Berlin, 1970 Inhalt 1. Definition und Bedeutung der Korrosion 1.1. Definition Die Korrosionslehre Bedeutung der Korrosion Literatur-Anmerkungen Der elektrochemische Korrosionsniechanismus 2.1. Trockenelement und Korrosion, das Faradaysche Gesetz Definition der Anode und Kathode Die verschiedenen Arten der Korrosionselemente Elemente mit ungleichen Elektroden Konzentrationselemente Korrosionselemente, die durch Temperaturunterschiede entstehen Arten der Korrosionserscheinung Der gleichmässige Angriff Lochfrasskorrosion Entzinkung und selektive Korrosion Die interkristalline Korrosion (Korngrenzenkorrosion) Risskorrosion Literatur-Anmerkungen Korrosionsneigung und Elektrodenpotentiale 3.1. Änderung der freien Enthalpie Potentiometerschaltung Die Nernstsche Gleichung und die Berechnung des Elektrodenpotentials Standardwasserstoffelektrode Festlegung der Vorzeichen und die Berechnung der EMK Die Messung des ph-wertes Sauerstoffelektrode und Belüftungselement EMK und elektrochemische Spannungsreihe Flüssigkeitsdiffusionspotentiale Vergleichselektroden Die Kalomelelektrode Die Silber-Silberchloridelektrode

2 Die gesättigte Kupfer-Kupfersulfat-Elektrode Literatur- Anmerkungen Polarisation und Korrosionsgeschwindigkeiten 4.1. Polarisation Die polarisierte Zelle Messmethoden Berechnung des IR-Abfalles in einer Elektrolytlösung Ursachen der Überspannung bzw. der Polarisation Konzentrationsüberspannung Durchtrittsüberspannung Widerstandspolarisation Wasserstoffüberspannung Einfluss der Polarisation auf die Korrosionsgeschwindigkeit Berechnung von Korrosionsgeschwindigkeiten aus Polarisationsdaten Theorie des kathodischen Schutzes Literatur-Anmerkungen Passivität 5.1. Passivierungscharakteristiken, das Flade-Potential Passivierung durch Passivatoren Die Passivierung des Eisens durch Salpetersäure Anodischer Schutz und Transpassivität Theorien der Passivität Wirkung der Chloridionen, Passiv-Aktivzellen Passivität an Legierungen Nickel-Kupfer-Legierungen Andere Legierungen Wirkung der kathodischen Polarisation und die Katalyse Literatur-Anmerkungen Eisen und Stahl 6.1. Wässrige Medien Der Einfluss von gelöstem Sauerstoff Luftgesättigtes Wasser Der Einfluss höherer Partialdrücke des Sauerstoffes Die Wirkung anaerober Bakterien Einfluss der Temperatur Einfluss des ph-wertes Korrosion von Eisen in Säuren Einfluss der galvanischen Kopplung Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit in natürlichen Wässern, Kavitation-Erosion Kavitation-Erosion Der Einfluss gelöster Salze Die Salze im natürlichen Wasser Grenzen des Sättigungsindex

3 6.2. Werkstoffseitige Einflussfaktoren Die Eisen-und Stahlsorten Einflüsse der Zusammensetzung Die Auswirkung der Kopplung verschiedener Stähle Einfluss der Wärmevergütung Literatur-Anmerkungen Einfluss der Spannung 7.1. Die Kaltverformung Spannungsrisskorrosion von Eisen und Stahl Mechanismus der Spannungsrisskorrosion bei Stahl und anderen Metallen Wasserstoffrissigkeit Mechanismus der Wasserstoffrissigkeit Zerstörungen durch Kernstrahlung Korrosionsermüdung Schutzmassnahmen Mechanismus der Korrosionsermüdung Reibkorrosion Mechanismus der Reibkorrosion Schutzmassnahmen Literatur-Anmerkungen Atmosphärische Korrosion von Eisen und anderen Metallen 8.1. Atmosphärentypen Filme aus Korrosionsprodukten Atmosphärische Einflussfaktoren der Korrosion Staub-Gehalt Gasförmige atmosphärische Verunreinigungen Befeuchtung (kritische Luftfeuchte) Schutzmassnahmen Literatur-Anmerkungen Korrosion von Eisen und anderen Metallen im Erdboden 9.1. Korrosionsbestimmende Faktoren Versuche des Bureau of Standards Besonderheiten des Lochfrasses Schutzmassnahmen Literatur-Anmerkungen Oxydation und Anlaufen Schützende und nichtschützende Zunderschichten Die drei Gleichungen für die Oxydationsgeschwindigkeit Die Oxydationstheorie von Wagner Oxideigenschaften und Oxydation Über die Wirkungen galvanischer Zellen Die Oxydation von Kupfer Die innere Oxydation

4 Die Reaktion mit Wasserstoff (Wasserstoffkrankheit) Die Oxydation von Eisen und Eisenlegierungen Die Prüfung der Lebensdauer oxydationsbeständiger Drähte Oxydationsbeständige Legierungen Chrom-Eisenlegierungen Chrom-Aluminium-Eisenlegierungen Nickel und Nickellegierungen Heizungswicklungen für Öfen Beschleunigte Oxydation Literatur-Anmerkungen Korrosion durch elektrische Streuströme Streustrromquellen Ausmass der Streustromschädigung Peststellung von Streuströmen Messung des Bodenwiderstandes Massnahmen zur Verminderung der Streustromkorrosion Literatur-Anmerkungen Kathodischer Schutz Geschichtlicher Abriss Anwendungsweise Opferanoden Kombinationen mit Schutzschichten Die Stärke des Schutzstromes Anodenmaterialien und Einbettungsmassen Kriterien der Schutzwirkung Übermässiger kathodischer Schutz Potentialmessungen Zweifelhafte Kriterien Lage der Bezugselektrode Ökonomie des kathodischen Schutzes Anodischer Schutz Literatur-Anmerkungen Metallische Schichten Beschichtungsmethoden Einteilung der Schichten Spezielle metallische Schichten Nickel-Schichten Blei-Schichten Zink-Schichten Kadmium-Schichten Zinn-Schichten Eigenschaften von Zinn Aluminium-Schichten

5 Literatur- Anmerkungen Anorganische nichtmetallische Schutzschichten schichten Portlandzementschichten Chemische Umwandlungsschichten (Austauschüberzüge) Literatur-Anmerkungen Organische Schiebten Anforderungen für den Korrosionsschutz Oberflächenvorbehandlung Anstrichherstellung Wash-Primer Anstrich von Aluminium und Zink Filigran- (fadenförmige) Korrosion Theorie der Filigrankorrosion Kunststoff-Auskleidungen Literatur-Anmerkungen Inhibitoren und Passivatoren Passivatoren Der Mechanismus der Passivierung Anwendung von Passivatoren Beizinhibitoren Anwendung von Beizinhibitoren Korrosionsschutzfette und -wachse Dampfphaseninhibitoren Literatur-Anmerkungen Behandlung von Wasser- und Dampf Systemen Desaktivierung und Entlüftung Behandlung von heissem und kaltem Wasser Kühlwässer Behandlung von Kesselwässern Dampfkessel-Korrosion Behandlung des Kesselwassers zum Zwecke der Korrosionsverminderung Korrosionsmechanismen Literatur-Anmerkungen Korrosionsschutz durch Legieren nichtrostende Stähle Historischer Abriss Klassen und Typen der nichtrostenden Stähle Interkristalline Korrosion Austenitische nichtrostende Stähle Theorie und Bekämpfung Ferritisohe nichtrostende Stähle Lochfrass, Spaltkorrosion Theorie des Lochfrasses

6 Verminderung und Vermeidung von Lochfrasskorrosion Spannungsrisskorrosion, Wasserstoffrissigkeit Werkstoffseitige Paktoren Kontaktkorrosion, allgemeine Korrosionsbeständigkeit, Literatur-Anmerkungen Kupier und Kupferlegierungen Kupfer Korrosion in natürlichen Wässern Kupfer-Legierungen Kupfer-Zink-Legierungen Entzinkung Spannungsrisskorrosion (Alterungsrissbildung, season Cracking) Kondensatorlegierungen, Cu-Ni-Legierungen Literatur-Anmerkungen Aluminium und Magnesium Aluminium Plattierte Legierungen Korrosion in Wasser und Dampf ph-einfluss Besonderheiten des Korrosionsverhaltens Kontaktkorrosion Aluminiumlegierungen Magnesium Literatur-Anmerkungen Blei Literatur-Anmerkungen Nickel und Nickellegierungen Nickel-Legierungen Allgemeines Verhalten Die Legierung NiCu Die Legierung NiCr 16 Fe Die Legierung NiMo 30 Fe Die Legierung NiMo 16 Cr 15 Fe 5 W Liiteratur-Anmerkungen Titan, Zirkon, Tantal Titan Zirkon Verhalten in heissem Wasser und Wasserdampf Tantal Literatur-Anmerkungen Silizium-Eisen- und Silizium-Nickel-Legierungen Literatur-Anmerkungen

7 25. Aufgaben 26. Anhang Aktivität und Aktivitätskoeffizienten starker Elektrolyte Ableitung der Gleichung von Stern-Geary zur Berechnung der Korrosions - geschwindigkeit aus Polarisationsmessungen bei geringen Stromdichten Ableitung eines Ausdrucks für die Sättigungsaktivität eines natürlichen Wassers Ableitung eines Ausdrucks für den Potentialabfall entlang einer kathodisch geschützten Rohrleitung Ableitung einer Gleichung für den Potentialabfall entlang der Erdoberfläche, der durch den Stromübergang zwischen einem erdverlegten Rohr und dem Erd boden entsteht Ableitung einer Gleichung zur Bestimmung des Erdboden-Widerstandes nach dem 4-Elektroden-Verfahren Ableitung eines Ausdruckes für den Gewichtsverlust bei Reibkorrosion Literatur-Anmerkungen Register 7