TWI: Korrosion

Korrosionsuntersuchungen unter Umgebungseinflussbedingungen


Fast alle Materialien korrodieren, wenn sie unter korrosiven Umgebungen ausgesetzt sind. Dazu können Feuchtigkeit in der Atmosphäre, Meerwasser, alkalische oder saure Betriebsbedingungen und vieles mehr gehören, die zu Sauerstoffkorrosion oder Wasserstoffkorrosion führen. Die internationalen Kosten der Korrosion werden auf 2,5 Billionen Dollar pro Jahr geschätzt - mehr als drei Prozent des globalen Bruttoinlandprodukts.

 

Spannungsrisskorrosionsprobe am TWI.
Spannungsrisskorrosionsprobe. Courtesy of TWI Ltd
Sulfidinduzierte Spannungsrisskorrosion am TWI.
Sulfidinduzierte Spannungsriss-Korrosion. Courtesy of TW Ltd

In vielen Fällen kann Korrosion jedoch durch die Auswahl der richtigen Werkstoffe, Bedingungen und eine sorgfältige Überwachung vorhergesagt, gemanagt, gemildert oder ganz verhindert werden.

TWI verfügt über spezielle Labors für elektrochemische und direkt exponierte Kleinversuche, größere Einrichtungen für die Prüfung von Proben unter Last unter Umgebungseinflüssen, in Seewasser (einschließlich kathodischem Schutz) sowie Labors für Untersuchungen in CO2- oder H2S-Umgebung (englisch: Sweet or Sour Corrosion).

Die Bewertung des Korrosionsverhaltens von Werkstoffen erfolgt durch geeignete Techniken, die schnelle elektrochemische Prüfungen und längerfristige direkte Belastungstests in simulierten aggressiven Umgebungen umfassen. Die Prüfung erfolgt nach international anerkannten Normen oder wird von TWIs Experten in Zusammenarbeit mit den Kundenanforderungen im Rahmen unserer Korrosionsdienstleistungen entwickelt.
Fourier-Transformations-Infrarot-Mikroskopie am TWI
Fourier-Transformations-Infrarot-Mikroskopie. Courtesy of TWI Ltd
Röntgen-Diffraktions-Spektrometer am TWI.
Röntgen-Diffraktions-Spektrometer. Courtesy of TWI Ltd

Standardprüfmethoden werden auch für Routinebewertungen nach den anerkannten Normen für Sensibilisierung, Lochfraßtemperatur und der kritischen Spalttemperatur usw. eingesetzt. Die Prüfung von Bauteilen kann auch elektrochemische Studien und Langzeittests in speziell dafür vorgesehenen Konfigurationen beinhalten TWIs Korrosionsuntersuchungsmöglichkeiten umfassen:
  • Elektrochemische Bewertung von Werkstoffen und Beschichtungen
  • Bewertungen nach der Salzsprühnebel-Rangliste
  • Prüfung von Werkstoffen unter Last und mit kathodischem Schutz in Meerwasser einschließlich Korrosionsermüdung
  • Schweißkorrosionsprüfung zur Beurteilung von Schweißgut, HAZ und Grundwerkstoff mit 12-Kanal-Elektrochemie-Schweißprüfgerät zur parallelen Überwachung von bis zu 12 verschiedenen Schweißteilen. Überwachung der einzelnen Schweißbereiche über längere Zeiträume durch Wechselstrom- oder Gleichstom-Prüfverfahren (AC- und DC-Testing) sowie Laborzellen und niedrige Strömungsverhältnisse.
  • Sour and Sweet Service Testing für den Öl- und Gassektor bei Umgebungsbedingungen oder bei erhöhtem Druck und Temperatur in Autoklaven (200 bar und 200°C) mit konstanten und variablen Belastungen: Korrosionsermüdung, Slow Strain Rate Testing und Restwelligkeitbelastung (Ripple Loading) alle in H2S/CO2 etc.
  • Wasserstoff-Autoklaven zur Untersuchung der Wasserstoffauflösung von Schweißnahtdeckschichtenen (Overlays) und Plattierungen, Materialversprödung und Wasserstoffangriff für die Petrochemie, Chemie und Energieerzeugung.
  • Umfassende Analysegeräte zur Beurteilung von Proben und Proben, einschließlich Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit einem EDX-Detektor (für die energiedispersive Röntgenanalyse) und einer EPMA-Elektronenstrahlmikrosonde (für die wellenlängendispersive Röntgenanalyse), Röntgenbeugung und optischer Emissionsspektrometrie (OES), Wasserstoffanalyse, Infrarotspektroskopie mit dem Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer (FTIR-Spektrometer) abgeschwächter Totalreflexion (ATR-Infrarotspektroskopie)  und dynamischer Differenzkalorimetrie  (Differential Scanning Calorimetry, DSC) usw. für die materialchemische Analyse von Metallen, Schweißverbindungen und Kunststoffen.
TWI führt alle Studien unter strenger Vertraulichkeit durch und kann Materialien nach anerkannten Normen (ISO, ASTM, NACE usw.) oder speziell entwickelten Verfahren mit den folgenden Methoden testen:

Prüfung unter Last

pH Messung bei hohem Druck am TWI
pH Messung bei hohem Druck. Courtesy of TWI Ltd
Hochdruck-Wasserstoff-Prüfstand am TWI
Hochdruck-Wasserstoff-Prüfstand. Courtesy TWI Ltd

  • Die Prüfkonfigurationen umfassen je nach Bedarf Zug-, Vierpunkt-Biegebalken, U-Bogen-, glatte oder vorgekerbte Geometrien usw.
  • Prüfung unter konstante Belastung (Eigengewicht) bei Umgebungsbedingungen oder bei erhöhter Temperatur bzw. erhöhtem Druck
  • Prüfung auf langsame Dehnung (Slow Strain Rate Testing)
  • Restwelligkeits-Lasttests (Ripple Load Testing)
  • Korrosionsermüdung (einschließlich Tests in H2S)

Simulierte Serviceumgebungen

500bar CO2 Prüfstand.
500bar CO2 Prüfstand. Courtesy of TWI Ltd
H2S-Prüfstand am TWI.
H2S-Prüfstand. Courtesy of TWI Ltd

Korrosionsuntersuchung in kochendem Meerwasser
Korrosionsuntersuchung in kochendem Meerwasser. Courtesy of TWI Ltd
Hochtemperaturkorrosionsprüfstand.
Hochtemperaturkorrosionsprüfstand. Courtesy of TWI Ltd

Elektrochemische Untersuchungen

  • 12-Kanal ACM-Schweißnahtprüftgerät für bevorzugte Schweißgutkorrosionen
  • Spaltfreie Zellen (Flushed Port/Avesta Cells)
  • Speziell entwickelte Testzellen mit mehreren Probenprüfumgebungen
  • Gleich- und Wechselstrom-Techniken für Metalle und Beschichtungen
  • Prüfung der kritischen Lochfraßtemperatur (Critical Pitting Temperature, CPT) und der kritischen Spalttemperatur (Critical Crevice Temperature, CCT, z.B. nach ISO 19280:2017-08 und ISO 18089:2015-11)
  • Langzeit-Expositionsprüfung mit Linear Polarization Resistance Monitoring (LPR), galvanischem Strom, Potentialüberwachung und Wechselstrom-Impedanzmessung

Weitere Informationen

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