Spannungsrisskorrosion

Spannungsrisskorrosion ist eine Art der Korrosion. Voraussetzung für das Auftreten von Spannungsrisskorrosion ist ein kritisches Korrosionssystem. Dieses besteht aus einem für diese Korrosionsart anfälligen Werkstoff, einem korrosiven Angriff und dem Vorhandensein von ausreichend hohen mechanischen Zugspannungen, d. h. Normalspannungen. Sind diese Voraussetzungen erfüllt, kommt es zur Rissbildung und Rissausbreitung in den Werkstoffen. Dabei können bereits mechanische Zugspannungen unterhalb der Fließgrenze des Werkstoffes ausreichend sein, um Spannungsrisskorrosion auszulösen.

Die Spannungsrisskorrosion äußert sich dabei in einem verformungsarmen Bruch der Bauteile. Zusätzlich bilden sich an der Oberfläche der Bauteile meist keine nennenswerten Korrosionsprodukte. Aus diesem Grund sind vor dem Bruch und dem damit einhergehenden Versagen der Bauteile vielfach keine optischen Anzeichen für die Spannungsrisskorrosion feststellbar. Bauteile Versagen somit infolge Spannungsrisskorrosion meist sehr plötzlich, was katastrophale Folgen mit sich bringen kann.

Meist tritt Spannungsrisskorrosion in deckschichtbehafteten metallischen Werkstoffen auf. Dazu zählen beispielsweise Legierungen aus Aluminium oder Messing sowie nichtrostender Stahl. Bei diesen Werkstoffen bildet sich in Kontakt mit dem Sauerstoff der Luft auf dem Metall eine dünne, wenige Atomlagen dicke Deckschicht aus. Diese Deckschicht, die bei nichtrostenden Stählen auch Passivschicht genannt wird, ist eigentlich für die gute Korrosionsbeständigkeit der Werkstoffe verantwortlich. Eine Beschädigung der Deckschicht kann aufgrund einer mechanischen oder korrosiven Einwirkung erfolgen und die Ursache für Lochkorrosion oder Spannungsrisskorrosion sein.

Bei Stählen wird zwischen anodischer und kathodischer Spannungsrisskorrosion unterschieden.

Anodische Spannungsrisskorrosion

Die anodische Spannungsrisskorrosion, auch chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion genannt, erfolgt durch elektrolytische Metallauflösung bei dem Korrosionsvorgang. Dabei wird beispielsweise bei nichtrostenden Stählen die schützende Deckschicht lokal zerstört. Diese Zerstörung kann durch Lochkorrosion infolge von Chloriden, d. h. Salzen, oder einen mechanischen Effekt hervorgerufen werden. In Kombination mit den Zugspannungen kommt es dabei zu einer Bildung von Rissen und deren Ausbreitung von der Bauteiloberfläche in das Werkstoffinnere, was zu einer erheblichen Schädigung führt.

Kathodische Spannungsrisskorrosion

Die kathodische Spannungsrisskorrosion, die auch wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion genannt wird, erfolgt durch atomaren Wasserstoff, der in das Metall eindringt. Der eindringende Wasserstoff ruft im Zusammenwirken mit den mechanischen Zugspannungen Risse im Werkstoffinneren hervor, welche zur Schädigung der Bauteile führen.

Sowohl bei der anodischen als auch bei der kathodischen Spannungsrisskorrosion wird die Empfindlichkeit des Werkstoffs durch den Werkstofftyp, die Zusammensetzung der Legierung und die Herstellungsbedingungen bestimmt. Aus diesem Grund ist es notwendig Werkstoffe mit einer hohen Beständigkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion beim Einsatz in der Energietechnik, Antriebstechnik, Bautechnik oder chemischen Industrie zu verwenden. Durch eine gezielte Anpassung der Werkstoffeigenschaften an die Betriebsbedingungen lassen sich somit Schäden vermeiden. Fallweise kommen auch Oberflächenbeschichtungen zum Einsatz, um die das angreifende Korrosionsmedium von dem Werkstoff fernzuhalten und somit die Gefährdung vor Korrosion zu reduzieren.

Synonym(e):

SpRK, SRK

Englische Übersetzung(en):

stress corrosion cracking, SCC