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Werkstofftechnik 2 - Sonderfall: Hochtemperaturkorrosion

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Werkstofftechnik 2

Sonderfall: Hochtemperaturkorrosion

Im letzten Text diese Kurses gehen wir noch einmal kurz auf eine besondere Variante der Korrosion ein. So stellt die Hochtemperaturkorrosion eine Korrosionsart dar, die an Metallen bei Temperaturen oberhalb von 550°C in einer meistens oxidierenden Atmosphäre ablaufen. Betroffen sind meistens Bauteile wie Kesselanlagen oder Gasturbinen im Energie- oder Flugmaschinenbereich.

Es findet ein Angriff des oxidierend wirkenden Rauchgases auf die Metalloberfläche statt, den man als Verzunderung bezeichnet. Kommen dann noch bestimmte Brennstoffverunreinigungen zur Wirkung, wird der Korrosionsprozess durch eine viel gravierendere Heißgaskorrosion ergänzt. 

Das Zundern lässt sich aufgrund ausreichender Ablaufkenntnisse gut beherrschen, indem man geeignete Werkstoffe und Schutzschichten auswählt. Problematischer wird es bei einer Heißgaskorrosion. Hier hängt die Lebensdauer des Bauteils von sehr komplexen noch nicht gänzlich geklärten Abläufen und Mechanismen ab. Daher gilt es besonders letztere Korrosionsart im Vorfeld zu vermeiden. 

Schutzmaßnahmen gegen Hochtemperaturkorrosion

Um das Verzundern eines Bauteils zu unterbinden, setzt man in erste Linie auf Werkstoffe mit erhöhten Chrom-, Aluminium- und Silizium-Gehalten. Diese bilden Oxidschichten auf der Bauteiloberfläche, die durch Porenfreiheit und geringen Wachstumsgeschwindigkeiten zu einer guten Zunderbeständigkeit führen.
Um der Heißgaskorrosion entgegenzuwirken setzt man auf Superlegierungen. Diese basieren auf Ni- oder Co-Basis und streben eine besonders hohe Warmfestigkeit an. Dies geht jedoch zu Lasten der Chrom-, Aluminium- und Silizium-Gehalte, weshalb betroffene Bauteile mit einer zusätzlichen Beschichtung versehen werden müssen, die nicht der chemischen Zusammensetzung des Grundwerkstoffes entspricht. Diese Diffusionsbeschichtungen weisen einen hohen Al- und CrAl-Gehalt auf. Leider zeigen sich auch hier Nachteile, die mit den Vorteile abgewogen werden müssen.

Merke

Hier klicken zum Ausklappen So kann es in der Beschichtung aufgrund ihrer Sprödigkeit zu thermischen Ermüdungsanrissen und durch die Al-reiche Übergangszone zwischen Beschichtung und Grundwerkstoff zu mechanischen Einschränkungen kommen.