Die Ursachen und die Bekämpfung der Korrosion PDF
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Die Ursachen und die der Korrosion Bekămpfung von Alian A. Pollitt M. Se. (Tedl), Mttglied des Institute& of Metals Aus dem Englismen Ubersetzt und bearbeitet von Dr. phil Walther Hildehrandt Creutzfeldt Mit 39 Ahbildungen Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 1926 ISBN 978-3-663-00345-8 ISBN 978-3-663-02258-9 (eBook) DOI 10.1007/978-3-663-02258-9 Alle Rechte vorbehalten. Softcover reprint ofthe hardcover 1st edition 1926 Äus dem Vorwort des Verfassers. Obwohl über die Korrosion, besonders in den letzten Jahren, in der tech nischen Literatur viel geschrieben worden ist, sind diese Veröffentlichungen leider recht zerstreut, und es gibt, soweit bekannt ist, kein Werk, das in zu sammenfassender Weise das Problem vom praktischen Standpunkt, seine Ursachen und die Methoden, die zum Schutze der Metalle angewandt werden können, behandelt. Bei der Bearbeitung dieses Leitfadens hat sich der Verfasser deshalb bemüht, die interessanteren und praktisch nützlicheren Angaben über die mannigfaltigen Erscheinungsformen der Korrosionen so vollständig und kurz wie möglich darzustellen. Wenn auch das Werk, infolge unserer noch recht unvollständigen Kenntnis, in mancher Hinsicht keinen Anspruch auf Voll ständigkeit machen kann, 80 mag es doch für alle die, deren Tätigkeit mit den Korrosionsfragen in Berührung steht, und die die Originalliteratur nur schwer bekommen und übersehen können, ein· geeignetes Nachschlagebuch sein. Die theoretische Behandlung unseres Gegenstandes ist notwendigerweise auch hierin enthalten, weil ihre Kenntnis für eine erfolgreiche Feststellung und Bekämpfung oder Verminderung der Korrosionsschäden wesentlich ist ••..• Juni 1923. Allan A. Pollitt. Vo rwort des Übersetzers. Da es in der deutschen Fachliteratur, soweit ich feststellen konnte, noch kein Buch gibt, in dem der Versuch gemacht wird, die Korrosions erscheinungen an Metallen vom praktischen Standpunkt aus betrachtet zu sammenhängend zu behandeln, bin ich der Aufforderung des Verlages Friedr. Vieweg & Sohn Akt.-Ges. gern gefolgt, das Buch "The Causes and Prevention of Corrosion" von Allan A. Pollitt für den Gebrauch in Deutsch land zu übersetzen und zu bearbeiten. Da mir die Zeit dazu fehlte, den Inhalt unter Ausnutzung der neueren Erkenntnisse ganz umzuarbeiten, fügte ich dem Ursprungstext nur einige Zusätze hinzu, die durch Druck und Anführungszeichen nach Möglichkeit kenntlich gemacht sind. Nur das 14. Kapitel wurde mehr verändert, so daß auf die Unterscheidung zwischen Ursprungstext und Zusatz verzichtet werden mußte. Um den Lesern die Möglichkeit zu bieten, sich über die neueren Ar beiten über Metallschutz und Korrosion zu unterrichten, fügte ich eine Zu sammenstellung einiger Facharbeiten als Anhang hinzu. In Zukunft wird die seit April 1926 vom "Reichsausschuß für Metallschutz" herausgegebene Zeitschrift "Korrosion und Metallschutz" die einschlägige Literatur be arbeiten und der Allgemeinheit vermitteln. Möge das vorliegende Buch denen, die an der Erhaltung unserer metallischen Werkstoffe mitarbeiten wollen, willkommen sein. Hamm i. W., im Januar 1926. W. H. Creo.tzfeldt. Inhalt. Teil I. Die Theorie der Korrosion. Kapitel Seite 1. Einleitung . 1-6 Die Neigung des Eisens und des Stahls zur Korrosion - Sparsames Umgehen mit den Werkstoffen - Die Anhäufung von Forschungsergebnissen in der neu esten Zeit - Die Notwendig keit der Forschung - Festlegung des Ausdrucks: "Korrosion" - Die mißbräuchliche Anwendung dieses Wortes - Die Korrosion als elektrochemisches Phänomen - Die neuere Auffassung von der Korrosion - Die Ähnlichkeit der beiden Haupttheorien - Wasserstoffionen als Korrosionserreger - Der praktische Wert der elektrochemischen Theorie - Die mutmaßliche, höhere Wider standsfähigkeit von Werkstoffen aus früherer Zeit - Die ver schiedenen Erscheinungsformen der Korrosion. 2. Die Korrosionstheorien .......••..•...•.....• 7-21 Was eine haltbare Theorie erklären muß - Lösungs- und osmo- tischer Druck - Dissoziation - Die Arten der Ionenbildung - Elektrolyse - Polarisation - Oxydation - Hydrolyse - Die Säure- und elektrolytische Theorie - Die Vereinbarkeit dieser Theorien - Der Korrosionsvorgang - Der Angriff der Kohlen- säure auf Eisen - Kolloide und ihre Eigenschaften - Die Kolloid- theorie der Korrosion - Die Wasserstoffsuperoxydtheorie und andere ältere Theorien. 3. Arten der Korrosion nach ihrer Entstehung . . . . . . . . •• 21-28 Auto-Korrosion - Berührungskorrosion - Korrosion infolge äußerer Einflüsse - Die Wirkung vagabundierender Ströme - Korrosion von Eisen im Erdboden - Auto-(Selbst-)Korrosion und Uneinheitlichkeit der Metalle - Berührungswirkung ver- schiedener Metalle - Auto-(Selbst-)Elektrolyse - Die galva- nische Schutzwirkung der Metalle - Galvanischer Angriff - Uneinheitlichkeit (Heterogenität) des Gefüges - Lochartige Anfressungen (Pitting) - Elektrochemische Spannungsreihe der Metalle - Ferroxyl - Passivität - Erzeugung und Eigen- schaften des passiven Eisens - Passivitätstheorie - Aufhebung der Passivität. Teil 1I. Die Ursachen der Korrosion. 4. Die Wirkung des Sauerstoffes. . . . . . . . . . . . . . 29-39 Die die Korrosion beeinflussenden Faktoren - Ihre Einteilung - Die Wirkung von Luft und Wasser auf Eisen - Wasser im gas- VI Inhalt. Kapitel Seite förmigen und flüssigen Zustand - Die primäre Bedeutung des Sauerstoffs für die Korrosion - Wirkung des Wasserdampfes auf Eisen - Sekundäre Faktoren, die die Wirkung des Sauerstoffs fördern - Korrodierende Wirkung des Erdreichs - Desgl. von lufthaltigem Wasser - Wirkung der Wassergeschwindigkeit - Eintauchung des Metalls - Efufluß der Größe der Wasser oberfläche - Temperatureinfluß - Das Entstehen und das Ver halten des Rostes - Seine Zusammensetzung - Beschleunigende Wirkung des Rostes auf den Angriff - Lochartige Anfressungen (Pitting) - Bildung von Rostkegeln - Die Wirkung von Ölen auf die Korrosion. 5. Die Wirkung verschiedener Elektrolyte auf die Korrosion des Eisens. 40-44 Säuren, Basen und neutrale Salze - Saure Salze - Förderung durch Säuren - Verhinderung durch Basen - Wirkung von Salpeter-, Salz-, Schwefel-, Phosphor-, Kohlen- und Chromsäure - Verhinderung des Angriffs durch die Chromsäure und ihre Salze - Verhinderung durch Alkalisalze - Verstärkte Wirkung von schwachalkalischen Lösungen - Kritische und Grenz konzentration und die neuere Erklärung hierfür - Wirkung gelöster Salze und ihre Bedeutung im Kesselspeisewasser. 6. Beeinflussung der Korrosion durch Eigenschaften der Metalle. 44-59 Schwierigkeit bei der Ermittelung relativer Korrosionsgrößen - Auswahl der Werkstoffe zu besonderen Zwecken - Eigentüm lichkeiten der Metalle - Ihre Einteilung - Einfluß der Zusammen setzung - Einfluß von Kohle, Silizium, Phosphor, Schwefel, Man gan, Arsen, Aluminium, Chrom, Kobalt, Kupfer, Nickel, Selen, Silber, Zinn, Blei, Wolfram und Vanadium auf die Korrosiom geschwindigkeit des Eisens - Einfluß oberflächlicher Verun reinigungen - Glühspan (Hammerschlag) - Schlackeneinschlüsse - Gefügeverschiedenheiten - Seigerungen - Bildung von Kon zentrationselementen im Elektrolyten - Einfluß des Polierens - Verschiedenheit der physikalischen Eigenschaften - Innere Span nungen - Ferroxyl - Kaltbearbeitungseinfluß - Verletzung der Oberfläche - übersicht über die korrosionsfördernden und -verhindernden Faktoren - Bemerkung über das Verhalten von Eisen, das in täglichem Gebrauch ist und solchem, das unbe nutzt daliegt. 7. Wasser: sein Ursprung, seine Eigentümlichkeiten und seine Ver- unreinigungen. . . . • . . • . . . . . . . . . . . . . . . . 59-65 Eigenschaften infolge von Verunreinigungen - Wasser zur Dampf erzeugung - Korrodierende Verunreinigungen - Kesselstein bildende Verunreinigungen - Zutritt der Verunreinigungen - Die verschiedenenArten von natürlichem Wasser - Regenwasser - Sickern durch die Oberfläche - Quellwasser in der Tief ebe~e und im Hochland - Fluß wasser - Selbstreinigung des Flußwassers - Quellwasser und Tiefbrunnenwasser - Hartes und weiches Wasser - Härte - Zeolithe - Grubenwässer - Torf wässer. 8. Verunreinigungen im Kesselspeisewasser . • . . . • • . • . . • 66-83 Arten der Kesselbetriebsstörungen - Wärmeverlust infolge von Ablagerungen - Arten der Wasserunreinigkeiten - Kesselstein, schlamm- und schaumbildende und metallzerstörende Verun reinigungen - Verhalten der Verunreinigungen bei der Dampf erzeugung - Störungen im Vorwärmer - Kesselstein und Kor rosion - Oberflächlicher Angriff - Kesselstörungen - Störungen durch überkochen, Schäumen und Stoßen - Störungen durch Öl und Fett - Arten von Kesselstein - Verhalten der kor rodierenden Unreinigkeiten - Chloride und Nitrate des Kal ziums und Magnesiums - Eisen- und Aluminiumsalze - Ver halten von Soda - überhitzerstörungen - Turbinenstörungen Inhalt. vn Kapitel Seite Korrosion und Anhäufung von Ablagerungen - Neigung zu Korrosionen in Turbinen - Korrosion beim Laufen und Still stehen der Turbine. 9. Korrosion von Kondensatorrohren . . . . • 83-105 Arten der Korrosionen - Allgemeine und auswählende Korrosion - Korrosionserreger - Gegenwart von Sauerstoff - Temperatur einfluß - Wirkung der Salzkonzentration - Wirkung der Kor rosionsprodukte - Einfluß der Zusammensetzung und des Ge füges - Rohrfehler - Schuppen- und Spanbildung - Falsche Zusammensetzung - Kristallines Gefüge - Mechanische Fehler - Anhäufung von Korrosionsprodukten - Absetzen von Fremdstoffen - Falscher Hilfsdampfzutritt - Zerstörungen infolge der Einströmung - Elektrische Fremdströme - Ge schwindigkeit des Kühlwassers - Schaumbildung - Anlage des Wasserraums - Material der Verschraubungen - Eisenverbin dungen - Eindringen von verschmutztem Kühlwasser - Wasser zusammensetzung - Allgemeine und auswählende Korrosion - Schutz der Rohre - Elektrolytischer Schutz - Mechanische und chemische Rohrreinigung - Glühen in oxydierender Atmosphäre - Schutz durch unlösliche Salz- und metallische überzüge - Wasserarten - Schlußbemerkung .. Teil III. Die Bekämpfung der Korrosion. 10. Die Bekämpfung der Korrosion . . . . . • . . . . . • . 106-108 Überwachung der Herstellung der Metalle - Grenzen der Schutz maßnahmen - Abschluß gegen korrodierende Einflüsse - Aus- schaltung solcher - Einteilung der Schutzmaßnahmen - Sorg- fälti~e Herstellung der Werkstoffe - Unreinigkeiten - Gleich- mäßIgkeit des Gefüges - Nichtschützbare Werkstücke - Ver- schärfung der neuzeitlichen Ansprüche - Notwendige Bedenken bei Bauausführungen - Berührung verschiedener Metalle - Auswahl von Sonderwerkstoffen für besondere Verhältnisse. 11. Oxydische und nichtmetallische Schutzüberzüge. . . . . . . .• 109-114 Oxydüberzüge - Bower-Barff-Prozeß - Das elektronegative Verhalten der magnetischen Oxy:de - Beschleunigende Zer störungswirkung elektronegativer Überzüge - Beschränkte An wendungsmöglichkeit der elektropositiven überzüge - Der Well- Prozeß - Die Schutzverfahren nach Gesner, Dewees-Wo od, Bradley und Bontempi und Ruffington - Elektrolytische Erzeugung von überzügen - Bräunieren durch Blauanlassen - übersicht über. Oxydüberzüge - Der Coslett- und der Parker-Prozeß. 12. Metallische Schutzüberzüge • . . . . . . . . . . . . . . . . . 114-126 Arten der metallischen überzüge - Elektropositive und -negative metallische überzüge - Verzinken - Anwendunll'sarten - Feuerverzinkung - Sherardisieren - Elektrolytische Verzinkung - Spritzverfahren' (Schoop) - Theorie des Sherard-Prozesses - Schutzüberzüge aus Zinn, Kupfer, Nickel und Blei - Ver- bleien nach Lohmann - Aluminiumüberzüge - Kalorisieren - Schutz der Metalle gegen Oxydation bei hohen Tempera turen - Vorgang und Wirkungsweise der Kalorisierung - An wendbarkeit auf Nichteisen-Metalle - Alitieren. 13. Farben- und ähnliche Schutzüberzüge . . . . . . • . . . . 126-139 Wirkungsweise der Farben - Anwendungsbereich - Haupteigen- schaften - Eigenschaften der Pigmente - Zusammensetzung und Bereitung der Farben - Allgemein wünschenswerte Eigenschaften vm Inhalt. Kapitel Seite - Undurchdringlichkeit - Elastizität - Undurchsichtigkeit - Deckfähigkeit - Bestandteile der Farben - Leinöl - Blei-und Manganoxyd als Trockenmittel - Chinaholz-, Sojabohnen- und Mohnöl - Fälschung von Leinöl - Terpentin und Terpentinöl - Farbkörper - Korrosionerregende und -verhindernde Eigen- schaften - Einteilung der Farbstoffe - Bedeutung der elek- trischen Eigenschaften der Farbstoffe - Leiter und Nichtleiter - Unbenetzbarkeit - Gummizusatz - Wahl und Anwendung der verschiedenen Farben - Erster oder Vor-Anstrich - Vor bereitung der Oberfläche - Sonderanstriche - Anstreichen von verzinktem und verzinntem Eisen - Schiffsanstriche - Arbeiten an Tunneln und Ber~erkstollen - Vorbehandlung mit Asphalt - Japans - Asphaltlacke - Gebrannte Lacke - Der Angus Smith-Prozeß - Asphaltierung und ähnliche Verfahren Ihr Anwendungsgebiet - Zusammenstellung der Farbkörper. 14. Speisewasserbehandlung. • • • . • • . . . • . . . . • • . .. 139-168 Die mit der Entwicklung der Dampferzeugungsanlagen wachsende Fürsorge für gutes Speisewasser - Behandlungsarten des Speisewassers - Entliärtungsverfahren und ihre chemische Deutung - Beseitigung der vorübergehenden und bleibenden Härte - Beseitigung von Natriumkarbonat - Beseitigung von Eisen-undAluminiumsalzen - Zusatzmengenberechnung - Chemi- sche Zusätze zum Kesselspeisewasser - Enthärtungsanlagen - Permutitfilteranlagen -Chemische Zusatzreiniger: nachKennicott, Paterson, Lassen Hjort, Halvor Breda, die Neckar- und Harko- anlagen - Reiniger mit erhöhtem Dampfzusatz nach Kestner und Balcke - Entfernung von Ölen und Fetten - Entfernung gelöster Gase: chemisch und durch Vakuum - Speisewasser reinigungsanlagen mit offener und geschlossener Speisewasser- zuführung - Elektrolytischer Kondensator-, Kessel- und Vor wärmerschutz - Übersicht über das Verhalten und die Ent fernungsarten von Verunreinigungen des Rohwassers. Anhang: Neuere Arbeiten auf dem Gebiete der Korrosionsforschung 169-177 Sachverzeichnis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 178-182 Teil I. Die Korrosionstheorien. 1. Kapitel. Einleitung. Das Eisen, der in der Technik gebräuchlichste Werkstoff, ist gegen die natürlichen chemischen Einflüsse ganz besonders wenig widerstandsfähig. Jeder, der Eisen und Stahl verarbeitet oder verwendet, muß sich notgedrungen mit dieser höchst auffälligen Tatsache befassen, die ihm viel Mühe und Un kosten bereiten kann. Wegen seiner hervorragenden Festigkeitseigenschaften eignet sich das Eisen zu allgemeiner Verwendung, aber an Dauerhaftigkeit steht es gegen Stein, Holz und gegen manche andere Metalle zurück. Blei und Kupfer überziehen sich z. B. an der Luft mit Oxyd- oder ähnlichen unlöslichen Schichten, die das darunterliegende Metall schützen. Auf Eisen und Stahl bilden sich unter gleichen Bedingungen hygroskopische, lockere Rostschichten, die die weitere Zerstörung des Metalles sogar fördern. Um so verwunderlicher ist es, daß man den Korrosionsfragen bisher so wenig Beachtung geschenkt hat. Während sich unzählige Forscher dem Studium der physikalischen Eigenschaften und des mikroskopischen Gefüges des Eisens und seiner Verbindungen zugewandt haben, blieb die Erforschung seines Zerfalls nur wenigen überlassen, die die zunehmende Wichtigkeit dieser Frage vorausschauend erkannten und den Mut fanden, an ihre Unter suchung heranzugehen. In den letzten Jahren hat man sich mehr und mehr mit der Notwendigkeit beschäftigen müssen, mit unseren natürlichen Hillsquellen sparsam umzugehen. Daher ist den Ingenieuren und den Verbrauchern die Wichtigkeit der Kor rosionsfragen immer deutlicher zum Bewußtsein gekommen. Erst in der allerneuesten Zeit ist man, auf wohlgegründeten Erkenntnissen fußend, den Korrosionsvorgängen nachgegangen. Vor einigen Jahren nahmen die wissenschaftlichen Diskussionen geradezu überhand, und auch heute gibt es noch viele Verfechter von gänzlich überwundenen Theorien. Chemiker, Physiker und Ingenieure haben abwechselnd an den Korrosionsfragen ge- Pollitt, Korrosion. 1
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