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Korrosion

 

[mittellateinisch corrosio »Zerstörung«] die, -/-en,  

 1) Geomorphologie: die Zersetzung von Gesteinen durch die chemische Wirkung des Wassers und der in ihm gelösten Säuren, Basen und Salze; besonders wirksam bei Kalkgesteinen durch die Beteiligung der Kohlensäure (Karst).

 

 2) Medizin: Zerstörung von Körpergewebe als Folge von Entzündungsvorgängen (eitrige Prozesse) oder Ätzmitteleinwirkung.

 

 3) Werkstoffkunde: von der Oberfläche ausgehende, unerwünschte und im Allgemeinen von selbst ablaufende komplexe Reaktion eines Werkstoffes mit seiner Umgebung (Korrosionsmedium), die eine messbare Schädigung oder Zerstörung von Werkstoffen beziehungsweise Werkstoffschichten bewirkt. Dies kann zu Stoffverlusten und zur Beeinträchtigung der Funktion eines Bauteils oder eines ganzen Systems führen. Die ablaufenden Korrosionsreaktionen können elektrochemischer (elektrolytischer), chemischer (nichtelektrochemischer) oder metallphysikalischer Natur sein. Auf diese Reaktionen haben der Werkstoff selbst (Zusammensetzung, Struktur, Oberfläche), die konstruktiven Gegebenheiten und die Umgebungsbedingungen (Korrosionsmedium, Korrosionsbedingungen) Einfluss, weshalb man beim Korrosionsverhalten eines Werkstoffes von einer Systemeigenschaft sprechen muss. Korrosionsmedien sind die Atmosphäre, Wässer, Böden, chemische Lösungen, Schmelzen u. a., zu den Korrosionsbedingungen zählen Temperatur, Strömung, Strahlung, Reibung, mechanische Spannungen u. a. Je nach den Gegebenheiten kommt es zu unterschiedlich hohen Korrosionsverlusten beziehungsweise Korrosionsschäden.

 

Der Korrosion unterliegen vorwiegend metallische Werkstoffe, aber auch nichtmetallische Stoffe, z. B. silikatische oder karbonatische Baustoffe und Hochpolymere. Die elektrochemische Korrosion kann mithilfe der Mischpotenzialtheorie oder der Theorie der Korrosionselemente erklärt werden (z. B. die Bildung von Rost). Sie setzt elektrische Leitfähigkeit der Partner voraus (Elektronenleitfähigkeit der Metalle, Ionenleitfähigkeit des Korrosionsmediums, also der Elektrolyte). In den anodischen Bereichen der Korrosionselemente (bei kleinen, mikroskopischen Abmessungen auch als Lokalelemente bezeichnet) wird das Metall gelöst, dessen Ionen dann zu den bekannten Korrosionsprodukten weiterreagieren können; an den kathodischen Bereichen werden die verbleibenden Elektronen »verbraucht« (z. B. Wasserstoffentwicklung oder Sauerstoffreduktion). Korrosionselemente können gebildet werden durch die Berührung zweier verschiedener Metalle (Kontaktkorrosion), durch Unterschiede in der Zusammensetzung der Werkstoffe oder des Korrosionsmediums sowie in anderen Korrosionsbedingungen (z. B. Temperaturunterschiede) beziehungsweise durch äußere Ströme (z. B. Belüftungs-, Belags-, Spannungsrisskorrosion). Bei der chemischen Korrosion kommt es zu unmittelbaren Reaktionen zwischen einem elektrisch nicht leitenden Korrosionsmedium (z. B. trockenen Gasen) und dem Werkstoff (z. B. Oxidbildung bei der Verzunderung von Stahl). Zur metallphysikalischen Korrosion kann man Mechanismen rechnen, die z. B. auf Diffusionsvorgängen beruhen (wie die Einwirkung von Metallschmelzen auf Metalle oder bestimmte Degradationsreaktionen bei Hochpolymeren). Der biochemische Angriff auf Metalle wird zum weitaus größten Teil durch Mikroorganismen (Bakterien, Pilze, Algen, Flechten, Protozoen) hervorgerufen (mikrobiologische Korrosion). Die Mikroorganismen und ihre Stoffwechselprodukte können den Korrosionsangriff verstärken oder vermindern. Die mikrobiologischen Vorgänge beruhen v. a. auf Depolarisation, Sulfatreduktion und Bildung von Schwefelwasserstoff, Oxidation von Schwefelverbindungen zu Schwefelsäure, Reduktion von Nitraten sowie auf der Eisen- und Manganspeicherung durch Bakterien.

 

Der Verlauf der Korrosion äußert sich in bestimmten Korrosionserscheinungen und führt zu Korrosionsprodukten, die abgelöst oder abgelagert werden und/oder zu Materialtrennungen. Grundsätzlich werden Korrosionsarten und Korrosionserscheinungen unterschieden. Die Korrosionsarten werden unterteilt in solche ohne mechanische Beanspruchung (z. B. Muldenkorrosion, Lochkorrosion, Spaltkorrosion, Kontaktkorrosion, Korrosion durch unterschiedliche Belüftung, Korrosion unter Ablagerungen, Berührungskorrosion, selektive Korrosion) und solche mit zusätzlicher mechanischer Beanspruchung (z. B. Spannungsriss-, Schwingungsriss-, Reibkorrosion). Die Korrosionserscheinungen werden bezeichnet als: gleichmäßiger Flächenabtrag, Muldenfraß, Lochfraß, fadenförmige Angriffsform, selektive Angriffsform (z. B. interkristalline Angriffsform, Kornzerfall, Entzinkung), Korrosionsrisse. Außerdem werden noch Korrosionsprodukte und Reaktionsschichten definiert.

 

Die messende Erfassung des Korrosionsangriffes und die Ermittlung der voraussichtlichen Beständigkeit eines Werkstoffes (Bauteils) ist Aufgabe von Korrosionsuntersuchungen (Korrosionsprüfungen, Korrosionstests), die aus dem eigentlichen Korrosionsversuch und der Versuchsauswertung bestehen. Neben Naturversuchen (Freilagerungen) und Feldversuchen, die viel Zeit benötigen, sind für die Technik Kurzprüfungen wichtig, die durch verschärfte Angriffsbedingungen zeitraffend Ergebnisse bringen, die allerdings nicht einfach auf Einsatzbedingungen übertragen werden können. Solche Kurzprüfverfahren sind z. B. Feuchtlagerung bei konstanter oder wechselnder Temperatur, mit Strahleneinfluss oder mit Kohlendioxid- beziehungsweise Schwefeldioxidzusatz, Aerosolprüfung mit Natriumchloridzusatz, Tauch- und Wechseltauchversuche.