Korro­si­ons­prü­fung: Elek­tro­che­mi­sches Gleich­ge­wicht - Fragen­ka­talog

Was verstehen sie unter dem Begriff?

Teilreaktion Hin- und Rückreaktion verlaufen gleich schnell

2. Die Gleichgewichtspotentiale sind in der elektrochemischen Spannungsreihe angeordnet. Welche Auskunft gibt diese Anordnung?

h- Potential = 0,

alles im + Bereich = edler

alles im – Bereich =unedler

edleres Material nimmt e- auf, unedleres gibt e- ab

siehe Skript Seite 19

3. Durch welche 3 Einflussgrößen werden sie in ihren Poten.....[Volltext lesen]

Temperatur

Konzentration

Elektronenanzahl(umsatz) pro Teilreaktion

Was versteht man unter dem Begriff (durch welche Messung ermittelt und welche Besonderheit)

Freies Korrosionspotential

Ruhepotential -> von allein einstellendes Korrosionspotential, ohne Spannungsaufbringung

• Kritische Stromdichte

Max. Strom im Aktivbuckel

3. Ein unlegierter Stahl taucht in ein pH neutral, strömendes Wasser ein.

Durch welche Reaktion wird der Korrosionsangriff ausgelöst? Chem. Gleichung

pH 7 -> neutral

2H₂O + O₂ + 4e- -> 4OH- (Sauerstoffkorrosion)

2. Zeichnen Sie den Verlauf der Teilstromspannungskurve, die dieser Reaktion entspricht, im unten vorgegeben Diagramm ein.

Bei nichtrostenden Stählen wo Passivierung auftritt

3. Geben Sie den möglichen geschwindigkeitsbestimmenden Teilschritte der Reaktion an:

Trennen Sie diese Reaktionsschritte durch eine senkrechte Linie und Kennzeichnen Sie die Bereiche entsprechend A bzw. B

Zeichnen Sie die sich ergebende Summenstromspannungskurve ins Diagramm ein.

Welche Teilstromspannungskurve wird bei einer Deckschichtbildung beeinflusst? Tragen Sie die veränderte Teilstromspannungskurve ins Diagramm ein.

Teilstromspannungskurve von Fe verläuft flacher

7. Begründen Sie den geringeren Korrosionsangriff in stagnierendem Wasser. (graphisch im Diagramm oder Verbal)

Bei stagnierenden Wasser ist der Abtransport von O₂ geringer

Korrosionsangriff sinkt

Waagerechter Teilstromspannungskurve von O₂ weiter oben

4. Beschreiben und begründen sie den Korrosionsablauf, wenn die Kaminabdeckung aus einem Cu- Blech und die Dachrinne aus verzinktem Blech gefertigt ist

1. Cu Ionen scheiden sich von der Kaminverkleidung ab

2. Cu Ionen gelangen in Dachrinne

3. Die edleren Cu- Ionen nehmen e- auf

4. Unedleres Zn geht in Lösung

5. Ein Werkstoff unterliegt in einer Lösung eines unzulässig hohen Aktivkorrosion

a) Durch welche beiden Maßnahmen (Werkstoff und Medienseitig) kann ein metallisches blank eingesetztes Bauteil korrosionsbeständig werden?

Werkstoff: Cr↑ (Mo ↓ Ni↑ Mo↑)

Medium: pH↑

b) Warum geht der Korrosionsabtrag zurück, wenn eine Werkstoffprobe in einer kleinvolumigen Lösung länger aktiv korrodiert?

Konzentration von Metallionen nimmt zu, Lösung wird übersättigt => Abtrag geht zurück

c) Durch welche 3 Einflussgrößen wird die Korrosionsgeschwindigkeit V_K bei Stählen erhöht? (Mit Angabe höher/niedriger)

- pH ↓

- T ↑

-V_Ström ↑

d) Bei welchem Wert der Korrosionsgeschwindigkeit (genaue Kurzbezeichnung inklusive Einheitsangabe) wied in der Praxis der Stahl als beständig eingestuft?

V_L ≤ 0,1

6. Ein unbeschichtetes Baustahlblech

a) Erläutern Sie, warum durch Salzablagerungen das Blech trotz Regenschutz stark korrosionsgefährdet ist? (2 Aspekte)

• hygroskopische Wirkung von Salz  Feuchtigkeitsfilm entsteht  Korrosion

• Elektrolyt mit hoher Salzkonzentration  Korrosion

Auslösende Reaktion:

pH7 => Reduktion von Sauerstoff: 2H₂O + O₂ + 4e- => 4OH- => pH Wert steigt

Auswirkung in Wasser:

pH Wert steigt => Ausscheidung von Kalk

c) Welcher Unterschied stellt sich ein, wenn das Wasser nicht stagniert, sondern mit V= 3 m/s strömt? (Begründung für den Effekt)

Die Kalk- Rostschutzschicht ist bei stagnierendem Wasser porig

Bei strömendem Wasser schließt sich die Schicht durch Schaffung eines Konzentrationsausgleichs an der Oberfläche =>Schicht ist gleichmäßig und porenfrei => verringerter Korrosionsangriff

7. Ein geschweißtes Rohr aus Niro Stahl ist in einem saurem (pH3) salzhaltigem Wasser eingesetzt.

a) Welcher Rohrabschnitt wird bei eventueller Korrosion zuerst angegriffen? Begründung?

An der Wärmeeinflusszone, da durch die Wärmeeinbringung Cr- Karbide (an den Korngrenzen) entstehen => Cr Verarmung an den Korngrenzen => Interkristalliner Korrosionsangriff

b) Wie wirkt sich ein höherer Salzgehalt auf den Korrosionsangriff und die korrodierte Fläche aus?

• Salzgehalt steigt => Leitfähigkeit steigt => Korrosion örtlich konzentriert auf eine kleine Fläche

8.

9. Geben Sie 2 prinzipielle Arten an, durch die unlegierte Stähle vor Korrosion geschützt werden können.

Beschichten: mit edlerem Metall wie Chromieren, Nitrieren, Borieren, verzinken

Überzüge: wie Lacke und Folien

10. Nennen Sie die wesentlichen Legierungselemente für Niro Stähle und ihre Auswirkungen auf das Korrosions- und Festigkeitsverhalten.

Cr: Chromoxidpassivfilm => Steigerung der Festigkeit durch Karbide

Ni: erhöht die Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion => Minderung der Festigkeit, höhere Zähigkeit

Mo: Schutz vor lokalem Korrosionsangriff => begünstigt Chromoxidbildung, Steigerung der Festigkeit

11. Welche beiden Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit ein Niro Stahl sich spontan passivieren kann?

i_krit < i_kath => Strom im Aktivbuckel kleiner als der kathodische Strom an der gleichen Stelle

U_F < U_redox => Ruhepotential muss größer als Fladepotential sein

12. Kontaktkorrosion

a) unter welchen 3 Voraussetzungen tritt sie ein?

• 2 verschiedene Werkstoffe

• Elektrisch leitend miteinander verbunden

• Beide von Lösung benetzt

• Kleinflächigere Bauteile aus edlerem Material => damit Kathodenfläche deutlich kleiner wird

• Gleiche oder ähnliche Kontaktpartner wählen

13) Bei Niro Stählen kann sich eine lokale Korrosion einstellen, wenn der C-Gehalt nicht hinreichend niedrig ist.

1. Wodurch wird eine Werstoffbeeinträchtigung ausgelöst?

Wärmeeinbringung, Temperatur ca. 450°C-850°C

Skizzieren und begründen Sie den Korrosionsangriff (Schichtbildung, Angriffsort und Konzentrationsverlauf von Cr)

Weshalb bildet sich der charakteristische Konzentrationsverlauf des Chroms aus?

v_diff von C >> v_diff von Cr

Durch welche Legierungselemente kann dieser beeinträchtigt werden? (Nennen Sie 3 Elemente mit ihren praktisch eingestellten Mengen bezüglich zum C-Gehalt)

• 7xTi, 12xNb, 12x Ta, (12xV)

Nennen Sie weitere Maßnahmen, durch die obigen Erscheinungen um dies zu verhindern oder rückgängig zu machen

• vermeiden: C<0,03%

• rückgängig: Lösungsglühen T=1060°C (2-5h)

1. Wodurch können Sie die Verschleißbeständigkeit bei dem Stahl X20CrMo17 steigern?

Veschleißbeständigkeit↑, durch Ausscheidungshärtung (Cr-Karbide werden ausgeschieden

Worauf muss dabei geachtet werden? (allgemein betrachtet)

Gleichmäßige Cr-Karbidbildung, möglichst im Korninneren nicht in den Korngrenzen

3. In welcher Abfolge würden Sie dementsprechend die Behandlung durchführen?