ASTM G71 Durchführung und Auswertung von galvanischen Korrosionsprüfungen in Elektrolyten

Die von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Norm ASTM G71 „Standard Guidelines for Conducting and Evaluating Galvanic Corrosion Tests in Electrolytes“ beschreibt die Durchführung und Auswertung von galvanischen Korrosionsprüfungen zur Charakterisierung des Verhaltens zweier unterschiedlicher Metalle im elektrischen Kontakt in einem Elektrolyten unter Bedingungen geringer Strömungsgeschwindigkeit. Diese Norm ist auf gewalzte und gegossene Metalle und Legierungen anwendbar.

Dieser Leitfaden behandelt die Materialauswahl, die Probenvorbereitung, die Testumgebung, die Expositionsmethode und die Auswertung der Ergebnisse zur Charakterisierung des Verhaltens von galvanischen Paaren in einem Elektrolyten.

Ziel dieses Leitfadens ist es, Informationen über die galvanische Korrosion von Metallen im elektrischen Kontakt in einem Elektrolyten bereitzustellen, dessen Durchflussrate nicht hoch genug ist, um Erosionskorrosion oder Kavitation zu verursachen.

ASTM G71 beschreibt empfohlene Verfahren für die Planung, Durchführung und Auswertung von Labor- und Feldversuchen zur Bewertung der galvanischen Korrosion zwischen verschiedenen Metallen in leitfähigen Elektrolyten. Diese Norm unterstützt Ingenieure bei der Auswahl geeigneter Prüfmethoden, der Probenvorbereitung, der Kontrolle der Umgebungsbedingungen, der Messung des galvanischen Stroms und der Interpretation des resultierenden Korrosionsverhaltens.

Der ASTM-G71-Standard findet in folgenden Sektoren breite Anwendung:

• Automobil
• Luftfahrt und Raumfahrt
• Schiffsmaschinenbau
• Öl und Gas
• Chemische Verarbeitung
• Bau
• Elektronik
• Erneuerbare Energie

Die Empfehlungen dieser Norm sind in jeder Situation wertvoll, in der verschiedene Metalle in feuchten oder korrosiven Umgebungen kombiniert werden.

Galvanische Korrosion tritt in folgenden Situationen auf:

• Wenn zwei verschiedene Metalle elektrisch verbunden werden
• Wenn beide Metalle demselben Elektrolyten (wie Wasser, Meerwasser, Feuchtigkeit oder Salzlösung) ausgesetzt sind
• Wenn zwischen ihnen eine elektrische Potenzialdifferenz besteht

Unter diesen Umständen

• Ein unedleres Metall wird zur Anode.
• Ein edleres Metall wird zur Kathode.
• Anodisches Metall korrodiert mit beschleunigter Geschwindigkeit.

Beispiele hierfür sind:

• Aluminium, verbunden mit Edelstahl.
• Stahlbefestigungselemente in Aluminiumkonstruktionen.
• Kupferrohre, die mit verzinktem Stahl verbunden sind.
• Magnesiumkomponenten kombiniert mit Stahl.

Das Verständnis der galvanischen Korrosion ist von entscheidender Bedeutung, da sie oft zu lokalen Ausfällen führt, lange bevor homogene Korrosion eine bedeutende Rolle spielt.

Die Norm ASTM G71 unterstützt Ingenieure bei Folgendem:

• Zur Beurteilung der galvanischen Verträglichkeit von Metallen.
• Vergleich von Materialkombinationen
• Messung des galvanischen Stroms.
• Abschätzung des Korrosionsgrades.
• Untersuchung der Umweltauswirkungen
• Bewertung von Beschichtungen und Schutzsystemen.
• Unterstützung bei der Materialauswahl während der Produktentwicklung.

Die Norm ASTM G71 definiert keine Kriterien für Bestehen/Nichtbestehen. Stattdessen bietet sie wissenschaftlich anerkannte Methoden zur Gewinnung zuverlässiger Korrosionsdaten. Diese Norm umfasst:

• Galvanischer Korrosionstest im Labor
• Feldexpositionstest
• Elektrochemische Messungen
• Überwachung galvanischer Ströme
• Gewichtsverlustmessungen
• Korrosionspotenzialmessungen
• Umweltsimulation
• Vorbereitung einer Testprobe
• Dateninterpretation

Die Norm ASTM G71 gilt für Folgendes:

• Metalle
• metallische Beschichtungen
• Oberflächenbehandelte Metalle
• Verschlüsse
• Quellenlinks
• Mechanische Komponenten

Der Schweregrad der galvanischen Korrosion hängt von mehreren interagierenden Faktoren ab:

• Elektrodenpotentialdifferenz: Eine größere Potentialdifferenz erhöht im Allgemeinen den galvanischen Strom. Zum Beispiel:
  • Magnesiumstahl: Sehr hohes Risiko.
  • Aluminium-Stahl: Mittleres Risiko
  • Edelstahl-Titan: Geringes Risiko.
• Elektrolytleitfähigkeit: Elektrolyte mit hoher Leitfähigkeit erhöhen die Korrosion. Zum Beispiel:
  • Meerwasser
  • Streusalz
  • Industrielles Kühlwasser

Medien mit geringer Leitfähigkeit reduzieren im Allgemeinen die galvanische Korrosion.

• Flächenverhältnis: Eines der wichtigsten Konzepte, die in dieser Norm behandelt werden, ist das Kathoden-Anoden-Flächenverhältnis:
  • Große Kathode + kleine Anode: Sehr starke Korrosion.
  • Kleine Kathode + große Anode: Deutlich geringere Korrosionsrate.

Zum Beispiel,

• Kleine Stahlnieten in Aluminiumplatte
• Große Edelstahlplatte, befestigt an einer kleinen Aluminiumhalterung.

Das zweite Beispiel birgt ein wesentlich größeres galvanisches Risiko.

• Temperatur: Höhere Temperaturen erhöhen im Allgemeinen Folgendes:
  • Reaktionsgeschwindigkeiten
  • Elektrolytleitfähigkeit
  • Korrosionsstrom
• Sauerstoffverfügbarkeit: Gelöster Sauerstoff fördert kathodische Reaktionen. In schlecht belüfteten Umgebungen können im Vergleich zu sauerstoffreichen Umgebungen andere Korrosionsmechanismen auftreten.

Die Norm ASTM G71 behandelt verschiedene Prüfmethoden:

• Immersionstests: Die Proben werden in folgende Lösungen eingetaucht:
  • Natriumchloridlösungen
  • künstliches Meerwasser
  • Industrielle Prozessflüssigkeiten
  • Süßwasser
  • Kühlwasser

Die verbundenen Metalle bleiben während der gesamten Belichtungszeit elektrisch verbunden.

• Elektrochemische Messungen: Diese Norm empfiehlt die Durchführung folgender Messungen:
  • Galvanischer Strom
  • Galvanisches Potenzial
  • Leerlaufpotential
  • Polarisationsverhalten

Diese Messungen liefern quantitative Informationen über die Korrosionsaktivität.

• Gewichtsverlustprüfung: Die Korrosionsrate kann mit folgenden Methoden bestimmt werden:
  • Reinigung der Proben
  • Messung der Masse vor der Exposition
  • Messung der Masse nach der Belichtung
  • Berechnung des Materialverlusts.

Gewichtsverlust ist eine der zuverlässigsten Methoden zur Beurteilung von Langzeitkorrosion.

• Praxiserfahrung: Labortests bilden die tatsächlichen Einsatzbedingungen möglicherweise nicht genau ab. Daher empfiehlt die Norm ASTM G71, wann immer möglich, Praxistests durchzuführen. Zum Beispiel:
  • Marine Strukturen
  • Offshore-Plattformen
  • Hyperlinks
  • Automobilkomponenten
  • Flugzeugkomponenten

Für zuverlässige Ergebnisse ist eine einheitliche Probenvorbereitung erforderlich. Wichtige Aspekte sind:

• Yüzey işlemi
• Reinigungsverfahren
• Oberflächenrauheit
• Größe
• Metallzusammensetzung
• Qualität der elektrischen Verbindung
• Kantenvorbereitung

Eine mangelhafte Probenvorbereitung kann die Korrosionsergebnisse erheblich beeinflussen.

Die Norm ASTM G71 empfiehlt, folgende Aspekte hinsichtlich Umweltvariablen zu überprüfen:

• Elektrolytchemie
• Salzkonzentration
• pH-Wert
• Temperatur
• Gelöster Sauerstoff
• Fließrate
• Belichtungszeit
• Luftfeuchtigkeit (für atmosphärische Tests)

Eine gleichbleibende Umgebungsstruktur verbessert die Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit der Testergebnisse.

Zu den üblichen Messungen gemäß der Norm ASTM G71 gehören folgende:

• Galvanischer Strom
• Korrosionspotenzial
• Gewichtsverlust
• Korrosionsrate
• Oberflächenerscheinung
• Grubentiefe
• Çatlak korozyonu
• Lokaler Angriff
• Bildung von Korrosionsprodukten

Die Norm ASTM G71 betont, dass galvanischer Strom allein nicht zur Vorhersage der Lebensdauer herangezogen werden sollte. Ingenieure sollten die Ergebnisse in Verbindung mit Folgendem bewerten:

• Umweltbedingungen
• Materialgeometrie
• Flächenverhältnisse
• Oberflächenbeschaffenheit
• Belichtungszeit
• Korrosionsmorphologie
• Mechanische Belastung
• Schutzbeschichtungen

Der ASTM-G71-Standard findet in folgenden Bereichen breite Anwendung:

• Automobil:
  • Aluminium-Karosserieteile
  • Çelik bağlantı elemanları
  • Batteriegehäuse
  • Fahrgestell für Elektrofahrzeuge
  • Kühlsysteme
• Luft- und Raumfahrt:
  • Aluminiumlegierungen
  • Titanstrukturen
  • Verbindungen aus Verbundmetall
  • Fahrwerksbaugruppen
• Marine:
  • Schiffsrümpfe
  • Propeller
  • Offshore-Plattformen
  • Meerwasserleitungen
  • Verschlüsse
• Gebäude:
  • Baustahl
  • Dachsysteme
  • Vorhangfassaden
  • Çapalar
  • Hyperlinks
• Öl und Gas:
  • Pipelines
  • Wärmetauscher
  • Ventile
  • Behälter stehen unter Druck
  • Offshore-Ausrüstung

Die Norm ASTM G71 wird häufig in Verbindung mit anderen Korrosionsnormen verwendet, darunter:

• ASTM G1 Vorbereitung, Reinigung und Auswertung von Korrosionsprüfkörpern.
• ASTM G3 Elektrochemische Messtechniken
• ASTM G5 Potentiodynamischer Polarisationstest
• ASTM G31 Labor-Tauchkorrosionstest
• ASTM G44 Alternative Immersionsprüfung von Metallen in chloridhaltigen Medien.
• ASTM G59 Polarisationswiderstandsmessungen
• ASTM G102 Berechnung von Korrosionsraten aus elektrochemischen Messungen.

Zusammen bilden diese Normen einen umfassenden Rahmen für die Korrosionsbewertung.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinem kompetenten und erfahrenen Team die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm ASTM G71 an.