Spannungsrisskorrosion

Spannungsrisskorrosion stellt einen Prozess fortschreitender Rissbildung in Metallen dar, hervorgerufen durch die gleichzeitige Einwirkung eines korrosiven Mediums und einer Zugspannung. Konstruktive Schäden aufgrund von Spannungsrisskorrosion treten oft plötzlich und unvorhersehbar auf, sei es wenige Stunden nach der Belastung oder auch erst nach Monaten oder gar Jahren voller Funktionstüchtigkeit. Häufig sind sie selbst dann anzutreffen, wenn keinerlei offensichtliche Anzeichen für weiteren Korrosionsbefall vorhanden sind. Nahezu alle Legierungen sind anfällig für durch einen bestimmten Korrosionsstoff unter bestimmten Bedingungen hervorgerufene Spannungsrisskorrosion.

Bei der Zugspannung, die bei der Spannungsrisskorrosion wirkt, handelt es sich um eine ‚statische’ Beanspruchung, die entweder eine Eigenspannung oder eine Lastspannung sein kann (siehe die nachfolgende Gegenüberstellung). Die fortschreitende Rissbildung aufgrund von ‚periodischer’ Beanspruchung in korrosionsfördernder Umgebung wird ‚Korrosionsermüdung’ genannt. Die Grenze zwischen Spannungsrisskorrosion und Korrosionsermüdung verläuft nicht immer eindeutig. Dennoch werden die beiden Erscheinungen – da das Umfeld, in welchem sie auftreten, nicht dasselbe ist – als voneinander unabhängige und unterschiedliche Metallbruchvorgänge behandelt. Allerdings können Druckeigenspannungen, wie die durch kontrolliertes Kugelstrahlen in der Oberflächenschicht eines Werkstücks erzeugten, dazu eingesetzt werden, beide Erscheinungen zu verhindern oder doch wenigstens zu verzögern.

Von vorrangiger Bedeutung ist die Tatsache, dass die Erzeugung von Druckeigenspannung in der Metalloberfläche mit Hilfe des Kugelstrahlverfahrens eine wirksame Maßnahme zur Verhinderung der Spannungsrisskorrosion darstellen kann, und zwar unabhängig vom dominanten Prozeß der Spannungsrisskorrosionsbildung vom Werkstoff oder vom korrosionsfördernden Umfeld. Dies wird durch das ‚Spannungskorrosionsdreieck’ veranschaulicht. Sobald einer der Schenkel des Dreiecks fehlt, so z.B. wenn dank der Kugelstrahlbehandlung keine Zugspannung an der Oberfläche vorhanden ist, tritt keine Spannungsrisskorrosion auf.

Interkristalline Korrosion

Schliffbilder zeigen Oberflächen von kugelgestrahlten und nicht kugelgestrahlten Edelstahlblechen vom Typ 304 (eine Stunde lang bei 650º C sensibilisiert und auf Interkristalline Korrosion in einer HNO3-HF Lösung getestet, kugelgestrahlt mit Keramikstrahlmittel).

Bei Atomics International wurde herausgefunden, daß die Interkristalline Korrosion in austenitischem Stahl verhindert werden kann, indem man den Stahl kugelstrahlt, bevor er sensibilisiert wird. Dazu muß man die Oberfläche im Kugelstrahlverfahren kaltbearbeiten, um die Oberflächenkornstruktur und die Korngrenzen aufzulösen. Setzt man Carbide Sensibilisierungstemperaturen aus, so werden sie eher an den zahlreichen Stellen der Kristallisationskernbildung (z.B. Gleitebenen, Verschiebungen) innerhalb der Kornstruktur abgelagert als vorzugsweise entlang den durchgängigen Korngrenzen, wo sie den Korngrenzenangriff in einem korrosionsfördernden Medium unterstützen.

LINKS – kugelgestrahlt    RECHTS – nicht kugelgestrahlt

MIC hat einen technischen Bericht über die Anwendungsmöglichkeiten veröffentlicht, den wir Ihnen auf Wunsch gern zukommen lassen. Wenn Sie weitere Informationen wünschen, setzen Sie sich bitte mit uns in Verbindung.