Die Eigenschaften von Edelstahl beruhen auf seiner einzigartigen Legierungszusammensetzung, in der Chrom eine zentrale Rolle spielt. Chrom verbindet sich mit Sauerstoff und bildet einen extrem dünnen und extrem harten Chromoxidfilm, der den darunterliegenden Edelstahl schützt. In Gegenwart dieses Chromoxidfilms befindet sich das Metall im passiven Zustand und ist korrosionsbeständig. Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl beruht somit auf seiner Fähigkeit, bei Kontakt mit Luft auf natürliche Weise eine korrosionsbeständige Oxidschicht zu bilden.
1. Verminderte Korrosionsbeständigkeit aufgrund von Beschädigung oder Verschmutzung:
Korrosion kann dort auftreten, wo der Passivierungsfilm beschädigt ist und andere Verunreinigungen die natürliche Neubildung des Films verhindern. Alle positiven Eigenschaften von Edelstahl können bei der Bearbeitung, beispielsweise durch Wärmebehandlung oder mechanische Verfahren wie Schweißen, Schneiden, Sägen, Bohren und Biegen, zerstört werden. Infolge dieser Behandlungen wird der schützende Oxidationsfilm auf der Edelstahloberfläche häufig beschädigt oder verunreinigt, sodass eine spontane und vollständige Passivierung nicht mehr möglich ist. Daher kann es zu lokaler Korrosion und unter relativ schwachen Korrosionsbedingungen sogar zu Rost kommen. Dies kann zu einem unbefriedigenden Endprodukt oder, noch schlimmer, zum Ausfall eines kritischen Systems führen.
A: Schweißen führt zu beschleunigter Oxidation sowohl an der Innen- als auch an der Außenseite der Schweißnaht sowie in deren unmittelbarer Nähe. Die Oxidation ist an verfärbten Stellen sichtbar, deren Farbe mit der Dicke der Oxidschicht korreliert. Im Vergleich zur Oxidschicht auf dem Edelstahl vor dem Schweißen ist die Oxidschicht im verfärbten Bereich relativ dick und weist eine veränderte Zusammensetzung auf (der Chromgehalt ist reduziert), was die lokale Korrosionsbeständigkeit verringert. Im Inneren des Rohrs lassen sich Oxidation und Verfärbung durch ein geeignetes Rückspülverfahren minimieren. Nach dem Schweißen sind Nachbehandlungen wie Beizen und Schleifen oft notwendig, um die Oxidschicht (die verfärbten Stellen) zu entfernen und die Korrosionsbeständigkeit wiederherzustellen. Anhand einer Farbskala wird häufig entschieden, ob die Schweißnaht gebeizt werden muss. Diese Entscheidung ist jedoch subjektiv, da jede Farbe prinzipiell das Vorhandensein von Oxidation und eine beeinträchtigte Oxidschicht und damit eine reduzierte Korrosionsbeständigkeit anzeigt.
B: Bei der mechanischen Bearbeitung kommt es üblicherweise zu mechanischer oder nicht-mechanischer Oberflächenverunreinigung. Organische Verunreinigungen können durch Schmieröl verursacht werden. Anorganische Verunreinigungen wie Fremdeisenpartikel können durch Kontakt mit dem Werkzeug entstehen. Jede Art von Oberflächenverunreinigung kann zu Ablagerungen führen. Darüber hinaus können Fremdeisenpartikel galvanische Korrosion verursachen. Lochfraß und galvanische Korrosion sind beides Formen lokalisierter Korrosion, die zunächst eine Wasserbehandlung erfordern. Oberflächenverunreinigungen verringern daher üblicherweise die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl.
2. Oberflächenbehandlung
Es gibt mittlerweile zahlreiche Nachbearbeitungsverfahren und Werkzeuge zur Oberflächenbehandlung, Entfernung von Verfärbungen und Wiederherstellung der Korrosionsbeständigkeit. Hierbei ist zwischen chemischen und mechanischen Verfahren zu unterscheiden. Zu den chemischen Verfahren zählen Beizen (durch Eintauchen, mit Beizpaste oder als Spray), Passivierung (nach dem Beizen) und elektrolytisches Polieren. Mechanische Verfahren umfassen Sandstrahlen, Kugelstrahlen mit Glas- oder Keramikpartikeln, Abtragen, Bürsten und Polieren. Obwohl alle Verfahren zu Schweißverbindungen führen, bietet keine mechanische Nachbehandlung einen Korrosionsschutz, der für anspruchsvolle Anwendungen geeignet ist. Chemische Verfahren dienen der Entfernung von Oxiden und anderen Verunreinigungen von der Oberfläche, während mechanische Verfahren Verunreinigungen von zuvor abgetragenen, polierten oder abgetragenen Materialien entfernen können. Jegliche Art von Verunreinigungen, insbesondere Fremdeisenpartikel, können Korrosion verursachen, vor allem in feuchter Umgebung. Daher sollten mechanisch gereinigte Oberflächen vorzugsweise regelmäßig unter trockenen Bedingungen gereinigt werden. Nach dem Beizen ist ein gründliches Abspülen mit Wasser wichtig, um alle Verunreinigungen und Beizrückstände zu entfernen. Der letzte Spülgang sollte mit demineralisiertem Wasser erfolgen, um zu verhindern, dass sich Kalkablagerungen und Verunreinigungen in der wachsenden Oxidschicht festsetzen, die für die Ausbildung der Passivierungsschicht notwendig ist. Aufgrund der Anwendung chemischer Verfahren (Beizen und Elektropolieren) zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit löst sich Eisen in Beizlösungen und Elektrolyten schneller als andere Metalle. Dadurch reichert sich die Oberfläche mit Chrom an und wird widerstandsfähiger. Chemische Verfahren wie Beizen und Elektropolieren sind daher die einzigen Nachbehandlungsmethoden, die die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl an Schweißnähten und anderen Oberflächenbeschädigungen, die vor dem Schweißen entstanden sind, wiederherstellen können. Dies ist unabhängig von der Edelstahlsorte; es gibt keinen Unterschied in der Wirkung des Beizens durch Eintauchen in ein Bad oder durch die Verwendung einer Beizpaste oder eines Beizsprays.
Veröffentlichungsdatum: 11. Januar 2024