ASTM G31 Labortauchkorrosionsprüfung von Metallen

Die Norm „ASTM G31 Standard Practice for Laboratory Immersion Corrosion Testing of Metals“, herausgegeben von der American Society for Testing and Materials (ASTM), beschreibt anerkannte Verfahren für Immersionskorrosionsprüfungen im Labor, insbesondere Massenverlustprüfungen, und die Faktoren, die diese Prüfungen beeinflussen. Zu diesen Faktoren gehören Probenvorbereitung, verwendete Prüfgeräte, Prüfbedingungen, Probenreinigungsmethoden, Ergebnisauswertung sowie Berechnung und Berichterstattung der Korrosionsraten. Die Norm betont außerdem die Bedeutung der Aufzeichnung aller relevanten Daten und bietet eine Checkliste für die Berichterstattung der Prüfdaten.

In den meisten Fällen ist das Korrosionsprodukt der reaktiven Metalle Titan und Zirkonium ein hartes, fest gebundenes Oxid, das sich mit chemischen oder herkömmlichen mechanischen Methoden nur schwer entfernen lässt. In vielen dieser Fälle wird die Korrosionsrate eher durch die Massenzunahme als durch den Massenverlust bestimmt.

Die spezifische Berücksichtigung der Auswirkungen von lokalem Angriff, umweltbedingter Rissbildung und Lösungsfluss liegt außerhalb des Geltungsbereichs dieser Norm.

Diese Norm richtet sich an alle, die Laborimmersionstests entwickeln und mit den damit verbundenen Variablen und Schwierigkeiten nicht vertraut sind. Diese Methode dient als Referenz, um sicherzustellen, dass anwendungsrelevante Daten mit minimalem Aufwand generiert werden.

Da Korrosionsprüfungen naturgemäß keinen umfassenden Standard darstellen, wird dieser Standard nicht als Standardprüfmethode, sondern als Leitfaden zur Vermeidung einiger Fallstricke solcher Prüfungen vorgestellt.

Nicht alle Metalle und Legierungen reagieren gleich auf die vielen korrosionsbeeinflussenden Faktoren, und beschleunigte Korrosionstests liefern nur indikative Ergebnisse. Sie können oft irreführend sein. Mit Ausnahme von Werkstoffeignungstests, die standardisiert werden sollten, ist es nicht praktikabel, ein starres Standardverfahren für Korrosionstests im Labor für den allgemeinen Gebrauch zu empfehlen. Eines der Ziele dieser Norm ist es, die zukünftige Korrelation der Ergebnisse zu verbessern und widersprüchliche Berichte durch eine detailliertere Erfassung wichtiger Faktoren und Bedingungen zu reduzieren.

Kurz gesagt: Immersionskorrosionstests im Labor sind eine grundlegende Technik zur Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von Metallen und Legierungen in kontrollierten Umgebungen. Sie liefern wertvolle Informationen über die Materialleistung und helfen Ingenieuren und Wissenschaftlern bei der Auswahl geeigneter Materialien für den Einsatz in korrosiven Umgebungen.

Korrosion ist ein natürlicher elektrochemischer Prozess, der Metalle durch die Wechselwirkung mit ihrer Umgebung zersetzt. Das Verständnis und die Eindämmung von Korrosion sind in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Schifffahrt, der Öl- und Gasindustrie sowie dem Bauwesen von entscheidender Bedeutung, da Materialversagen zu Sicherheitsrisiken und wirtschaftlichen Verlusten führen kann. Immersionstests im Labor sind eine der am häufigsten verwendeten Methoden, um reale Korrosion in einer kontrollierten Umgebung zu simulieren und so eine vergleichende Analyse verschiedener Materialien und Beschichtungen zu ermöglichen.

Bei der Immersionskorrosionsprüfung werden Metallproben im Wesentlichen für einen bestimmten Zeitraum in ein flüssiges, korrosives Medium getaucht. Dieses Medium kann destilliertes Wasser, saure oder alkalische Lösungen, Salzlösungen (z. B. Natriumchlorid) oder branchenspezifische korrosive Stoffe (z. B. Salzlaugen, Meerwassersimulanzien) umfassen. Ziel ist es, Betriebsbedingungen zu simulieren und das Verhalten des Metalls zu beobachten, einschließlich Korrosionsrate, Oberflächenschäden und Korrosionsart (z. B. Lochfraß, homogene Korrosion, galvanische Korrosion).

Im Allgemeinen umfasst der Testprozess die folgenden Schritte:

• Probenvorbereitung: Metallproben werden auf Standardgrößen zugeschnitten und ihre Oberflächen bearbeitet, um eine gleichmäßige Oberflächenqualität zu gewährleisten. Übliche Verfahren sind Schleifen und Polieren, um Oxidschichten zu entfernen.
• Einwaage: Zur Bestimmung der Elementarmasse werden Proben mit hoher Präzision gewogen.
• Eintauchen: Die Proben werden vollständig in die Testlösung eingetaucht, die für einen bestimmten Zeitraum (von Stunden bis Wochen) bei konstanter Temperatur und konstantem pH-Wert gehalten wird.
• Reinigung nach dem Eintauchen: Nach der Prüfung werden Korrosionsprodukte mit den in dieser Norm festgelegten chemischen Reinigungsmethoden entfernt.
• Abschließende Wägung und Analyse: Der Gewichtsverlust wird gemessen, um die Korrosionsrate zu berechnen. Zur weiteren Auswertung werden häufig Oberflächenanalysetechniken wie Rasterelektronenmikroskopie (REM), energiedispersive Spektroskopie (EDS) und optische Mikroskopie eingesetzt.

Laborimmersionstests sind besonders wichtig für:

• Materialauswahl für korrosive Umgebungen.
• Vergleich von Beschichtungen oder Behandlungen (z. B. Eloxieren, Passivieren).
• Untersuchung der Auswirkungen von Legierungselementen auf die Korrosionsbeständigkeit.
• Bewertung von Ausfallmechanismen nach Betriebsbelastung.

Die Hauptvorteile dieser Methode sind die kontrollierte Umgebung, die Wiederholbarkeit ermöglicht, und die direkte Messung der Korrosionsraten. Allerdings werden möglicherweise nicht alle realen Variablen (z. B. Strömungsdynamik, mikrobielle Aktivität) erfasst, und die Oberflächenvorbereitung kann die Ergebnisse erheblich beeinflussen. Darüber hinaus können die Testzeiten für passive Materialien lang sein.

Der ASTM G31-Standard wird aus folgenden Gründen als wichtig erachtet:

• Legt eine einheitliche Prüfmethode fest: Diese Norm bietet ein einheitliches und reproduzierbares Verfahren für Tauchkorrosionsprüfungen. Diese Konsistenz ist entscheidend für den Vergleich der Ergebnisse verschiedener Labore, Materialien und Branchen.
• Bietet präzise Messung der Korrosionsrate: Erklärt, wie Gewichtsverlust, Oberfläche und Einwirkzeit gemessen werden, die alle zur Berechnung der Korrosionsrate erforderlich sind. Ohne eine standardisierte Methode können die Daten durch Abweichungen bei der Probenvorbereitung oder den Testbedingungen verfälscht werden.
• Definiert die Testumgebung und -bedingungen: Diese Norm definiert die Lösungszusammensetzung (z. B. Natriumchlorid, Säuren, Salzlösungen), die Temperaturregelung, die Be- und Entlüftungsverfahren sowie die Eintauchzeit. Dadurch können im Test Betriebsbedingungen oder spezifische Umgebungen (z. B. Meeres-, Industrie-, Säureumgebungen) realistisch simuliert werden.
• Unterstützt Materialauswahl und Design: Designer nutzen den ASTM G31-Standard, um neue Materialien oder Beschichtungen zu bewerten, die Leistung von Legierungen zu vergleichen und Ausfallrisiken in korrosiven Umgebungen zu identifizieren. Dies ermöglicht eine intelligentere Materialauswahl in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Schifffahrt, der Automobilindustrie, der Öl- und Gasindustrie sowie der Infrastruktur.
• Es bildet die Grundlage für Forschung und Entwicklung. Diese Norm wird in F&E-Laboren verwendet, um Legierungen oder Oberflächenbehandlungen zu prüfen, Korrosionsinhibitoren zu validieren, Korrosionsmechanismen (z. B. Homogenität und Lochfraß) zu untersuchen und eine wissenschaftlich fundierte Grundlage für experimentelle Vergleiche zu schaffen.

Daher bleiben Immersionskorrosionstests im Labor ein Eckpfeiler der Korrosionswissenschaft und liefern wertvolle Erkenntnisse zum Abbauverhalten von Metallen unter verschiedenen Umweltbedingungen. Wenn sie gemäß ASTM G31 und ähnlichen Standards durchgeführt und durch erweiterte Oberflächenanalysen unterstützt werden, bieten Immersionstests eine zuverlässige Grundlage für die Materialauswahl und Korrosionsschutzstrategien.

Unser Unternehmen unterstützt seit Jahren Unternehmen aller Branchen mit einem breiten Spektrum an Test-, Mess-, Analyse- und Evaluierungsaktivitäten. Es verfügt über ein starkes Team von Mitarbeitern, die die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgen und sich ständig weiterentwickeln. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß ASTM G31 Standard Practice für Labor-Immersionskorrosionsprüfungen von Metallen an.