Ursachen der Korrosion

Korrosion ist der Abbau von Metall, der durch chemische oder elektrochemische Reaktionen mit der Umgebung verursacht wird. Es gibt zwei Hauptarten von Metallkorrosion:chemische Korrosion  undelektrochemische KorrosionChemische Korrosion beinhaltet direkte chemische Reaktionen zwischen Metall und nicht-elektrolytischen Substanzen, die zur Bildung von Korrosionsprodukten ohne die Einbeziehung von elektrischem Strom führen. Diese Art von Korrosion wird von chemischen Reaktionsprinzipien geregelt und tritt in Situationen wie der Korrosion von Blei in Tetrachlorkohlenstoff oder Ethanol auf, oder wenn Metall eine Schutzoxidschicht in einem Hochtemperaturgas bildet.

Auf der anderen Seite,elektrochemische Korrosion  tritt auf, wenn Metall mit einer Elektrolytlösung wie Meerwasser, Luftfeuchtigkeit oder sauren Lösungen interagiert. Dieser Korrosionstyp ist in industriellen Umgebungen häufig, die solchen Medien ausgesetzt sind.

Korrosion kann auch in zwei Haupttypen unterteilt werden, basierend auf dem Ausmaß der Schäden:allgemeine Korrosion  undlokale KorrosionAllgemeine Korrosion betrifft die gesamte Oberfläche des Metalls, was zu einer gleichmäßigen Verdünnung des Materials führt, während lokale Korrosion an bestimmten Stellen auftritt und lokalen Schaden verursacht, ohne den umliegenden Bereich erheblich zu beeinflussen. Lokale Korrosion ist aufgrund ihrer verborgenen Natur und der Schwierigkeit, ihre Fortschrittsrate zu erkennen und vorherzusagen, besonders gefährlich. Es kann zu katastrophalen Ausfällen führen, wenn es nicht erkannt wird.

Häufige Formen von lokalisierter Korrosion umfassenSchlagkorrosion,Pitting,Spaltkorrosion,Spannungskorrosionundintergranuläre Korrosion.

Schlag und elektrochemische Korrosion im Kegelkopf

Im Falle von Druckbehältern, die Verdünnung des konischen Kopfes' s Wand wird oft durch eine Kombination vonSchlagkorrosion  undelektrochemische KorrosionDie Schlagkorrosion entsteht durch die hohe Geschwindigkeitsbewegung eines flüssigen Mediums gegen die Metalloberfläche, die durch suspendierte feste Partikel verschärft werden kann. Der Aufprall verursacht physischen Verschleiß und entfernt alle Schutzfolien oder Oxidschichten auf der Metalloberfläche, wodurch frisches Metall ausgesetzt wird. Diese frische Oberfläche ist dann anfälliger für Korrosion. Die Schwere der Schlagkorrosion wird von der Geschwindigkeit der Flüssigkeit und der Menge an in ihr suspendierten abrasiven Festpartikeln beeinflusst.

Im beschriebenen Fall besteht das Medium im Inneren des Gefäßes hauptsächlich aus Sinterstaubasche und Luft. Staubasche Asche enthält verschiedene Verbindungen wie Eisen, Silizium, Calcium und Magnesiumoxide sowie Sulfide, die hohe Feuchtigkeitsabsorptionseigenschaften haben. Diese Eigenschaften machen den Staub sehr korrosiv, insbesondere in Gegenwart von Schwefeldioxid (SO2), das sich mit Feuchtigkeit zu Schwefelsäure verbinden kann. Das Vorhandensein von Schwefelsäure senkt den pH-Wert der Umgebung und erhöht die korrosive Wirkung auf die Metalloberfläche.

Am Flüssigkeitseinlass zum konischen Kopf trifft der hohe Geschwindigkeitsstrom von festen Partikeln auf die Metalloberfläche und verursacht mechanische Schäden an der Schutzfolie. Diese Schäden stellen das unterliegende Frischmetall frei, das dann elektrochemischer Korrosion in Gegenwart von Schwefelsäure ausgesetzt ist. Der kombinierte Prozess des mechanischen Verschleißes und des elektrochemischen Angriffs führt zu einem zyklischen Korrosionsmuster, bei dem das Material weiter erodiert und schwächt, was schließlich die Metallwand am Aufprallpunkt verdünnt.

Bewertung der Rolle der elektrochemischen Korrosion

Für den Druckbehälter wird in diesem Fall Stahl Q235-B verwendet. Nach Korrosionsbeständigkeitsdiagrammen übersteigt die Korrosionsrate von Q235-B in einer schwefelsäuren Umgebung 1,5 mm pro Jahr, was auf eine signifikante Verschlechterung unter solchen Bedingungen hinweist. Wenn elektrochemische Korrosion die primäre Ursache der Verdünnung wäre, würden wir erwarten, dass wir mehr allgemeine Korrosion sehen als lokalisierte Schäden im konischen Kopf. Die beobachtete lokale Verdünnung deutet jedoch darauf hin, dass die dominierende Ursache Schlagkorrosion ist, wobei elektrochemische Korrosion als sekundärer Faktor wirkt. Die Hochgeschwindigkeitsflüssigkeit, die feste Partikel enthält, beschädigt den Schutzfilm mechanisch und setzt frisches Metall einer weiteren Korrosion durch Schwefelsäure aus.

Reaktion auf den Vorfall

Im Einklang mit den Sicherheitsvorschriften für Druckbehälter wurde dem Betreiber eine sofortige Inspektionsbenachrichtigung ausgestellt, in der er aufgefordert wurde, den Betrieb einzustellen und Wartung zu suchen. Nach Kontakt mit den zuständigen Behörden und Wartungsteams wurde beschlossen, den betroffenen Bereich zu reparieren und eine Pufferplatte am Aufprallpunkt zu installieren, um zukünftige Schäden zu verhindern. Die Reparatur wurde abgeschlossen und das Schiff wurde einer Aufsichtsprüfung unterzogen, um seine Sicherheit zu gewährleisten, bevor es in Betrieb zurückkehrte.

Nach mehreren Monaten Betrieb trat die lokale Korrosion nicht wieder auf und die Wanddicke blieb stabil, was die Wirksamkeit der Korrekturmaßnahmen bestätigte.

Schlussfolgerung und Präventivmaßnahmen

Die Hauptursache der Verdünnung im Druckbehälter' s konischer Kopf wurde als Schlagkorrosion identifiziert, wobei elektrochemische Korrosion eine sekundäre Rolle spielte. Um das Risiko ähnlicher Vorfälle zu verringern, sollten regelmäßige Überwachungen und Dickenmessungen durchgeführt werden, insbesondere in Bereichen, die anfällig für Aufprallkorrosion sind. Durch die frühzeitige Identifizierung von Problemen und die Umsetzung präventiver Maßnahmen, wie z.B. die Installation von Pufferplatten oder die Änderung der Strömungsdynamik, können die Sicherheit und Langlebigkeit von Druckbehältern erheblich verbessert werden.

Die Wartung der Ausrüstung und die Einhaltung regelmäßiger Inspektionsprotokolle, einschließlich der Einbeziehung spezialisierter Prüforganisationen bei Bedarf, gewährleisten den sicheren und zuverlässigen Betrieb von Druckbehältern.