Leitfaden des Rostschutzes für Anwender von Strahlgeräten

Eine Erinnerung daran, wie enorm hoch die aufgrund von Korrosion entstandenen Kosten sind, wird anhand von vielen Fällen deutlich: gebrochene Ölleitungen, eingestürzte Brücken und mit Gütern beladene Schiffe auf dem Meeresgrund.

3,1 %

des Bruttoinlandsprodukts (BIP)

       Für das Jahr 2015 projizierte Kosten aufgrund von Korrosion in den USA:

          von über

            500.000.000.000 USD

Die Ausbesserung unserer maroden Infrastruktur ist laut der Politiker eine der größten
Herausforderungen in Amerika und sie sehen dafür Finanzmittel vor.

Dies sind gute Nachrichten für Anwender von Strahlgeräten.

Oberflächenvorbereitung und Schutzbeschichtungen gehören zu den wenigen Branchen, die aus diesem 
weltweiten Verschleiß Nutzen ziehen. Dieser stellt eine Wachstumschance für die Anwender von Strahlgeräten dar, die
verstehen, wie Oberflächen zum Schutz vor Rost vorbehandelt werden.

 

 

 

1.760 USD

pro Person

rust-prevention-cover.jpg

WAS IST ROST?

WIE ENTSTEHT ROST?

WIE KÖNNEN SIE ROST VERMEIDEN?

 

 

WAS IST ROST?

Bei allen Metallen tritt aufgrund von chemischen Reaktionen mit der Umwelt Korrosion auf, mit Ausnahme von vier seltenen Metallen: Iridium, Niob, Osmium und Tantal.

Wenn Eisen und Eisenlegierung korrodieren bezeichnen wir das als Rosten.

Das Produkt von Korrosion wird als Rost bezeichnet, auch als Eisenoxidhydrat bekannt:

EISENOXID: FE203

iron-III-oxide-molecule-fe2o3-notext.png

Fe2O3.xH2O

oxygen-iron1-notext.png

Sauerstoff ist bestrebt,
mit diesen beiden
Elektronen eine
Verbindung einzugehen

WARUM ENTSTEHT ROST?

Bei Sauerstoff (O) handelt es sich um ein hochreaktives Element. Nur ein Element (Fluor) weist eine höhere Elektronegativität  auf. Mit anderen Worten, dieses Element neigt eher dazu, Elektronen schneller als Sauerstoff „zu stehlen“. Sauerstoff bildet stabile Verbindungen mit so gut wie allen anderen Elementen, woraus Oxide entstehen.

Eisen ist bestrebt,
diese beiden
Elektronen abzugeben

oxygen-iron2-notext.png

 

 

Eisen (Fe) ist ein unedles Metall, d. h. dieses Element neigt dazu, Elektronen abzugeben (im Gegensatz zu Metallen wie Gold und Platin, die keine Elektronen abgeben, nicht reagieren und unter normalen Umständen nicht korrodieren). Eisen ist der Masse nach das am häufigsten auf der Erde vorkommende Element.

Wenn Sauerstoff und Eisen miteinander in Kontakt kommen, entzieht Sauerstoff dem Eisen Elektronen und verbindet sich mit ihnen, wodurch Eisenoxid entsteht.

Diese Reaktion, Oxidation genannt, tritt immer dort auf, wo Sauerstoff mit der Oberfläche in Kontakt kommt. Infolgedessen entsteht eine dünne Schicht auf dem Untergrund (mit einer Dicke von weniger als 0,005 Mikron/0,0002 mil). Diese Passivierungsschicht verhindert, dass weiterer Sauerstoff in Kontakt mit dem Metall kommt und damit reagiert.

passivating-layer-notext.png

Sauerstoff und Eisen bilden auf der Oberfläche eine Passivierungsschicht aus Eisenoxid, die weitere Oxidation verhindert – geringwertig. 

Fast alle Metalle bilden Oxid-Passivierungsschichten. Kupfer weist seine grüne Patina auf. Silber läuft schwarz an. Edelstahl wird durch eine Passivierungsschicht aus Chromoxid vor Korrosion geschützt.

Im Fall von Eisen und Kohlenstoffstahl ist die Oxid-Passivierungsschicht jedoch nicht sehr hilfreich. Die spröde und unförmige Eisenoxidschicht haftet nicht auf dem Beschichtungsuntergrund und bietet somit keinen Schutz für das darunter befindliche Eisen. Darüber hinaus ist sie hygroskopisch , was bedeutet, sie entzieht der Luft Feuchtigkeit.

Das Vorhandensein von Reinwasser auf der Oberfläche selbst reicht nicht aus, um Korrosion zu verursachen.* Wenn das Wasser jedoch gelöste Salze enthält bzw. sauer oder alkalisch ist, bietet dies die ideale Voraussetzung für die Bildung einer Korrosionszelle.

*Wenn Reinwasser in einen Riss oder eine Spalte eindringt, kann der Sauerstoffmangel eine Anhäufung von Wasserstoffionen verursachen. Dadurch entsteht eine saure Lösung, die zu Korrosion führt.

 

In einer Korrosionszelle

Eine Korrosionszelle entsteht, wenn Sie eine Elektrolytlösung haben, d. h. in Wasser aufgelöstes Salz, die zwei Stellen auf einer Metalloberfläche mit unterschiedlichen elektrischen Potenzialen umschließt, z. B.:

  • Die Kontaktbegrenzung zwischen zwei verschiedenen Metallen, zwischen zwei Körnchen innerhalb desselben Metalls oder zwischen zwei Einschlüssen mit Verunreinigungen in der Legierung
  • Entlang den Kanten und Ecken deformierter Kristallstrukturen

[1] Unter diesen Umständen gibt Eisen (Fe) an der Anode seine Elektronen ab, die in Fe2+ Ionen zerfallen.

[2] Fe2+ und OH verbinden sich bei einer Reihe von Reaktionen, was letzten Endes zur Entstehung von Rost führt, der auch als Eisenoxidhydrat bekannt ist.

[3] Die OH-Ionen werden durch die Elektrolytlösung von den neuen, entgegengesetzt geladenen Fe2+-Ionen an der Anode angezogen.

Corrosion Cell Callouts

Die Elektronen [4] fließen von der Anode [6] zur Kathode [7], wo sie mit den Wasser- und Sauerstoffmolekülen reagieren, wodurch Hydroxylionen [5], OH., entstehen.**

**Dies ist die Reaktion in einer neutralen oder alkalischen Lösung. In einer sauren Lösung werden zwei Wasserstoffionen zu einem Wasserstoffgasmolekül reduziert.

KORROSIONSARTEN

NACE definiert zehn Formen von Korrosion.
Zu den für Strahlgeräte relevantesten Formen gehören:

 

Allgemeine Korrosion

Korrosion, die gleichförmig über den größten Teil der Oberfläche verteilt oder auf der gesamten Oberfläche aufgrund der auf der Oberfläche „tanzenden“ Bewegung der Anoden und Kathoden auftritt. Gleichförmige Korrosion ist für mehr Verlust von Metallen verantwortlich als anderen Formen der Korrosion. Die Wahrscheinlichkeit, dass sie Strukturschäden verursacht ist jedoch geringer als bei lokalisierten Formen der Korrosion, auch wenn diese Schäden auftreten können, falls die Korrosion nicht unter Kontrolle gebracht wird.

 

general-corrosion-thumb.jpg

Spaltkorrosion

Korrosion, die in engen Bereichen zwischen Oberflächen auftritt. Die Form der Spalte verhindert das Eindringen von Sauerstoff und die Wasserstoffionen breiten sich aus (ein Vorgang, der als Hydrolyse bezeichnet wird). Dadurch entsteht eine saure Lösung, welche die Korrosion beschleunigt. Die Korrosionsgeschwindigkeit in Spalten kann bis zu 400 mal höher sein als die Geschwindigkeit auf einer flachen Oberfläche.
 

Rostansammlung

Rostanhäufung in einer Spalte, die nicht unter Kontrolle gebracht wird, kann zur Entstehung einer Rostmasse führen, die Oberflächen verformt, Platten auseinanderdrückt und Strukturen belastet.
 

Spannungsrisskorrosion

Diese schwer erkennbare Form von Korrosion kann katastrophale Auswirkungen haben. Da Strukturspannungen Risse im Trägermaterial erzeugen, bildet sich in den Rissen Rost und schwächt so die Struktur durch Metallverlust. Da Eisenoxide ein höheres Volumen beanspruchen als Eisen, erzeugt Rost in einem Riss weiteren Druck, der das Problem verschärft.

crevice-corrosion thumb.jpg

Galvanische Korrosion

Korrosion, die an der Begrenzung auftritt, an der sich zwei verschiedene Metalle berühren. Verschiedene Voltzahlen der Metalle führen dazu, dass sich am weniger edlen Metall eine Anode bildet, wobei sich die Kathode am Edelmetall befindet. Zur Erinnerung weisen wir darauf hin, dass unedle Metalle dazu neigen, Elektronen abzugeben, zu Ionen werden und zu oxidieren.

galvanic-corrosion-thumb.jpg
pitting-thumb.jpg

Lochfraß

Bei Lochfraß wird durch Metallverlust an der Anode ein Loch in das Trägermaterial korrodiert, was zur Perforation des Metalls führen kann. Es kann vorkommen, dass der Schweregrad von Lochfraß bei einer Sichtprüfung unterschätzt wird, da das Loch eine Höhlung unter der Oberfläche bilden und die Lochöffnung von Rost verdeckt werden kann. Falls diese Korrosion unerkannt bleibt, kann Lochfraß zu Konstruktionsschäden führen.

Lochfraß ist ein Merkmal bei jedem lokalisierten Korrosionsbefall. Er wird beschleunigt, wenn in der Lösung aggressive Ionen wie Chlorid (Cl-) vorhanden sind, z. B. in Wasser aufgelöstes Salz (NaCl), da aggressive Ionen die Passivierungsschicht angreifen und auflösen.

chloride-attack-notext.png

Chlorid-Ionen dringen in die Passivierungsschicht ein, spalten Eisenoxidmoleküle auf und legen das darunter liegende Metall frei. 

Auf welche Weise greift Chlorid eine Passivierungsschicht an

Nach Sauerstoff ist Chlor das reaktivste (elektronegative) Element. Chlorid-Ionen sind bestrebt, Elektronen abzugeben, und werden stark von den entgegengesetzt geladenen Eisenionen an der Oberfläche angezogen.

Die  Chlorid-Ionen werden an die Oberfläche gezogen und durchdringen die aus Eisenoxid bestehende Passivierungsschicht, reagieren mit ihr und verursachen so, dass sich diese auflöst, bis die Metalloberfläche freigelegt ist und mit der Elktrolytlösung in Kontakt kommt. Dadurch entsteht eine Korrosionszelle.

Flugrost

Flugrost ist ein allgemeiner Korrosionsbefall, der für Strahlgeräte ein beträchtliches Problem darstellt.

Mechanisches Strahlen beschädigt die Passivierungsschicht, die das Metall vor Korrosion schützt. Im Fall von Feuchtstrahlen ist zudem Wasser an der Oberfläche vorhanden und befindet sich durch die aufgebrochene Passivierungsschicht in direktem Kontakt mit dem Metall.

Falls Salze auf der Oberfläche vorhanden sind, lösen sich diese im Wasser auf und bilden eine Elektrolytlösung, wodurch eine Korrosionszelle entsteht. Dieser schnell fortschreitende Befall kann sichtbare Rostschäden in nur 30 Minuten verursachen.

Flugrost stellt auch beim Trockenstrahlen – und jeder Art von Oberflächenvorbereitung – ein Problem dar. Wenn die Feuchtigkeit hoch ist, entziehen Salze der Atmosphäre Feuchtigkeit, die sich an der Metalloberfläche sammelt, wodurch eine Korrosionszelle entsteht. Natriumchlorid kann der Atmosphäre Feuchte bei 75 % relativer Luftfeuchtigkeit entziehen. Andere, weniger reichhaltige Salze entziehen bei einer geringen relativen Luftfeuchtigkeit von 25 bis 35 % Feuchte aus der Luft. Bei klarer Luft (und einer salzfreien Oberfläche) tritt atmosphärische Korrosion nicht unter 45 % relativer Luftfeuchtigkeit auf. Wenn die sich die relative Luftfeuchtigkeit jedoch erhöht, steigt die Korrosionsgeschwindigkeit exponentiell.

Wenn Sie Strahlarbeiten im Innenbereich ausführen, kann die Feuchtigkeit mit Luftentfeuchtern kontrolliert werden. Vermeiden Sie das Ausführen von Strahlarbeiten im Regen. Anwender von Strahlgeräten, die am frühen Morgen arbeiten, sollten Folgendes beachten: Tau an frisch gestrahltem Stahl stellt ein Problem dar. Während sich die Atmosphäre aufwärmt, bleibt das Metall länger kühl und auf dem Stahl entsteht Kondensation.

 

Wie viel Flugrost ist zulässig?

Auch wenn ein geringer Grad an Flugrost möglicherweise noch in den Toleranzbereichen bei einigen Beschichtungen liegt, vermindert er in allen Fällen die Haftung. Das Auftragen einer Beschichtung auf schwergradigem Flugrost führt zu einer mangelhaften Beschichtung und löst zudem weitere korrosive Reaktionen aus.

Halten Sie mit dem Beschichtungshersteller in Bezug auf zulässige Grade von Flugrost Rücksprache. In den Beschichtungsspezifikationen ist möglicherweise ein zulässiger Zeitrahmen zwischen dem Strahlverfahren und dem Auftragen der Beschichtung vorgegeben.

flash-rust-grades-notext.jpg
Leicht Mittelschwer Schwerwiegend
Oberfläche ist sichtbar.
Es werden geringe Mengen von Rost festgestellt. 
Oberfläche ist bedeckt. 
Rost haftet stark an.
Oberfläche ist bedeckt.
Rost haftet locker an.

Fadenkorrosion

Diese Form von Spaltkorrosion entsteht unter Farbe, wenn Wasser in die Beschichtung eingedrungen ist.Die Korrosion nimmt die Erscheinungsform von Fäden an, indem sie eine durch osmotische Blasenbildung freigelegte Oberfläche durchrostet.

osmotic-blistering.png

Osmotische Blasenbildung

Nicht genug, dass lösliche Salze (Ch Fadenkorrosion

Diese Form von Spaltkorrosion entsteht unter Farbe, wenn Wasser in die Beschichtung eingedrungen ist.Die Korrosion nimmt die Erscheinungsform von Fäden an, indem sie eine durch osmotische Blasenbildung freigelegte Oberfläche durchrostet. loride, Sulfate und Nitrate) bereits einen schlechten Ruf haben. Sie sind darüber hinaus auch noch die Ursache für eine Art von Beschichungsfehler, der als osmotische Blasenbildung bezeichnet wird.

Bei einer Beschichtung handelt es sich um eine halbdurchlässige Membran, die das Eindringen von Wasser, jedoch nicht von anderen löslichen Ionen wie Salz oder Hydrochlorsäure ermöglicht. Wenn das Wasser beim Durchdringen der Membran die Ionen auf der Metalloberfläche auflöst, verringert sich dadurch der Dampfdruck der Lösung unter der Beschichtung und das Wasser bleibt unter der Blase „stecken“.Die Ionen können die Membran nicht durchdringen, um den Druck auszugleichen. Das Wasser fließt jedoch weiterhin durch die Membran. Dadurch, dass mehr Wasser in die Blase fließt als wieder heraus, löst sich die Beschichtung aufgrund der Blase ab. In der Blase bildet sich eine Korrosionszelle.

Punktrost

Im Gegensatz zu den anderen Arten von Korrosion handelt es sich bei Punktkorrosion um ein Muster und nicht einen Vorgang. Wenn das Tiefenprofil des Verankerungsmusters die Tiefe der Trockenschicht der aufgetragenen Beschichtung übersteigt, deckt die Beschichtung die Spitzen nicht mehr ab. Die Schicht an diesen Stellen ist ultradünn und kann schnell beschädigt werden, wodurch das Trägermaterial der Korrosion ausgesetzt wird.

Eine Faustregel für den Schutz vor Punktrost ist,  ein Verankerungsmuster anzuwenden, dass 25 % bis 30 % der Tiefe der Trockenschichtstärke des gesamten Beschichtungssystems aufweist. Informationen zu den vom Hersteller empfohlenen Tiefenprofilen finden Sie in den Beschichtungsspezifikationen.
 

TEIL II

LÖSUNGEN

Entfernen von Salz

Auf einer sauberen, flachen Metalloberfläche verursacht Reinwasser keine Korrosion. Die Korrosionszelle benötigt ein Elektrolyt und Salz stellt hier das Hauptproblem dar.

Salz entzieht der Atmosphäre nicht nur Feuchtigkeit, sondern seine aggressiven Ionen (sobald sich Salz in einer Lösung aufgelöst hat) tragen die Passivierungsschicht ab und legen so das Material frei. Die entstandene Elektrolytlösung ermöglicht den Ionenfluss, der zur Bildung einer Korrosionszelle erforderlich ist.

Daher ist das Entfernen von löslichen Salzen von der Oberfläche die erste Abwehrmaßnahme gegen Rost.

Mechanische Verfahren (Hand- und Elektrowerkzeuge, Trockenstrahlen) haben sich beim Entfernen von Salzen als weitgehend unwirksam erwiesen. Da Salze jedoch löslich sind, ist das Auflösen in Wasser eine bevorzugte Methode.

Genau hier kommen Feuchtstrahlverfahren zum Zuge. Der Druckwasserstrahl überträgt nicht nur das Strahlmittel, sondern löst auch Salze auf und wäscht sie ab.

 

organic-passivator-notext.png

Stickstoff auf einem organischen Passivatormolekül bindet sich an FE-Ionen. Die Kohlenwasserstoffkette verhindert, dass Sauerstoff und Chlorid in Kontakt mit der Eisenoberfläche kommen. 

Korrosionsschutzmittel

Korrosionsinhibitoren können der Wasserzufuhr von Feuchtstrahlgeräten hinzugefügt werden, um Flugrost zu vermeiden. Diese Hemmstoffe können jedoch auch unerwünschte Nebenwirkungen aufweisen.

Passivatoren erzeugen eine Schutzschicht zwischen der Oberfläche und der Umgebung. Organische Moleküle, wie Amine, weisen freie Elektronenpaare, die sich mit dem Metall verbinden, sowie einen langen Kohlenwasserstoff-Schweif auf, um die Adsorption der auf die Metalloberfläche auftreffenden aggressiven Ionen zu verhindern.

Passivatoren sind jedoch dafür bekannt, die Anhaftung von Beschichtungen und die Wirksamkeit von Grundierungen für den Korrosionsschutz zu beeinträchtigen, insbesondere jener, die Zink enthalten und die in Kontakt mit dem Metall kommen müssen, um eine galvanisierende Wirkung zu haben.

Salzentferner sind chemisch so formuliert, dass sie Salze auflösen. Diese Lösungen zersetzen die Oxidschicht, um direkt mit dem Metall zu interagieren. Falls diese oftmals sauren Zusatzstoffe jedoch nicht abgespült werden, können sie andere unerwünschte Ablagerungen auf der Oberfläche hinterlassen, die zu osmotischer Blasenbildung führen können.

Tenside verringern die Oberflächenspannung von Wasser, wodurch es „feuchter“ wird. Auf diese Weise wird es möglich, dass das Wasser besser eindringen und die Salzablagerungen auflösen kann. Darüber hinaus unterstützen Tenside die Verdampfung und somit bleiben keine Restschadstoffe auf der Oberfläche zurück.

Es gibt über 200 Arten von Rostinhibitoren. Diese Hemmstoffe sind für viele Beschichtungen nicht geeignet. Darüber hinaus sind nicht alle Inhibitoren umweltfreundlich und einige sind dafür bekannt, krebserregende Substanzen zu enthalten. Bitten Sie den Beschichtungshersteller um Empfehlungen, bevor Sie einen Rostinhibitor einsetzen.

 

Regel Nr. 1 – Tragen Sie die Grundierung SCHNELLSTMÖGLICH auf

Die wirksamste Rostschutzmethode ist, die vom Beschichtungshersteller vorgegebene Grundierung aufzutragen, sobald dies praktisch möglich ist.

Es gibt feuchtetolerante Grundierungen, die auf feuchten Stahl aufgetragen werden können. Grundierungen auf Zinkbasis bieten durch Bildung einer galvanischen Verbindung zur Oberfläche einen zusätzlichen Rostschutz.

Empfehlungen für Grundierungen finden Sie in den Beschichtungsspezifikationen des Herstellers.

paint-spray1-thumb.jpg

 

 

best-practices-thumb.png

BEWÄHRTE VERFAHREN

Führen Sie Ihre Arbeiten gemäß den folgenden bewährten Verfahren aus, um besten Rostschutz und beste Ergebnisse im Hinblick auf die Anhaftung von Beschichtungen zu erzielen:

  • Wenden Sie das korrekte Verankerungsmuster an.
  • Halten Sie die Oberfläche so sauber wie möglich.
  • Führen Sie Strahlarbeiten unter Bedingungen mit geringer Feuchtigkeit aus.
  • Tragen Sie die Grundierung schnellstmöglich auf.
  • Arbeiten Sie gemäß den Spezifikationen des Beschichtungsherstellers.

Einen Fachmann für Strahlsysteme kontaktieren.

Bitte einen Wert eingeben
Bitte auswählen
Bitte einen Wert eingeben
Bitte einen Wert eingeben
Bitte auswählen
Bitte einen Wert eingeben
Bitte einen Wert eingeben
Graco