Korrosion in rotierenden Maschinen verstehen
Definition: Was ist Korrosion?
Korrosion ist die allmähliche Verschlechterung von Metalloberflächen durch elektrochemische oder chemische Reaktionen mit der Umgebung, was zu Materialverlust, Oberflächenrauheit, Lochfraß, und Schwächung mechanischer Komponenten. In rotierenden Maschinen wirkt sich Korrosion auf Wellen, Lager, Zahnräder, Gehäuse und Strukturelemente aus und erzeugt Spannungskonzentrationen, die Ermüdung Risse, Aufrauen von Oberflächen, die beschleunigen tragen, und in schweren Fällen kann es durch Materialverlust zu einem direkten Strukturversagen kommen.
Obwohl Korrosion oft als langsamer, langfristiger Abbaumechanismus betrachtet wird, kann sie mechanische Ausfälle erheblich beschleunigen und muss durch die richtige Materialauswahl, Schutzbeschichtungen, Umweltschutzmaßnahmen und korrosionshemmende Schmiermittel verhindert werden.
Arten von Korrosion in Maschinen
1. Gleichmäßige (allgemeine) Korrosion
- Aussehen: Gleichmäßiger Oberflächenangriff über die gesamte freiliegende Fläche
- Beispiel: Rostbildung an ungeschützten Stahloberflächen
- Rate: Vorhersehbar, quantifiziert als Materialverlust pro Jahr (Milliliter/Jahr)
- Wirkung: Allmähliche Reduzierung der Wandstärke, Oberflächenrauheit
- Am wenigsten gefährlich: Sichtbarer und vorhersehbarer Fortschritt
2. Lochfraß
- Aussehen: Lokaler Angriff, der kleine Hohlräume oder Gruben erzeugt
- Mechanismus: Durchschlagen von Schutzfolien an bestimmten Stellen
- Gefahr: Löcher wirken als Spannungskonzentrationen und verursachen Ermüdungsrisse
- Gemeinsam auf: Rostfreie Stähle, Aluminium in chloridhaltigen Umgebungen
- Erkennung: Sichtprüfung, Wirbelstromprüfung
3. Spaltkorrosion
- Standort: In Spalten, unter Dichtungen, in Gewindeverbindungen
- Mechanismus: Stagnierende Lösung in Spalten wird aggressiv
- Verborgene Natur: Oft ohne Demontage nicht sichtbar
- Häufig bei: Flansche, unter O-Ringen, Gewindegründe
4. Galvanische Korrosion
- Ursache: Ungleiche Metalle in elektrischem Kontakt mit vorhandenem Elektrolyt
- Beispiel: Stahlwelle in Bronzelager mit Wasserverunreinigung
- Wirkung: Anodischeres (aktiveres) Metall korrodiert bevorzugt
- Verhütung: Isolieren Sie unterschiedliche Metalle, verwenden Sie kompatible Materialien
5. Spannungsrisskorrosion (SCC)
- Mechanismus: Zugspannung + korrosive Umgebung = Risswachstum
- Gefahr: Kann bei Spannungen weit unterhalb der Streckgrenze zu plötzlichem Versagen führen
- Häufige Kombinationen: Edelstahl + Chloride; Messing + Ammoniak
- Verhütung: Materialauswahl, Spannungsabbau, Umgebungskontrolle
6. Passungsrost
- Mechanismus: Mikrobewegung + Korrosion an Presspassungen oder Schraubverbindungen
- Aussehen: Rötlich-braunes (Eisenoxid) oder schwarzes Pulver
- Wirkung: Löst Passungen, verursacht Oberflächenschäden
- Häufig bei: Lager-Wellen-Schnittstellen, Schrumpfpassungen, die Vibrationen ausgesetzt sind
Auswirkungen auf Maschinenkomponenten
Lager
- Oberflächenlochfraß führt zu Ermüdungsabplatzungen
- Korrosionsrückstände wirken als Schleifmittel
- Schmierstoffverunreinigungen durch Korrosionsprodukte
- Drastisch verkürzte Lagerlebensdauer (50-90%-Verkürzung möglich)
Wellen
- Korrosionslöcher dienen als Ausgangspunkt für Ermüdungsrisse
- Reduziert effektiven Durchmesser und Festigkeit
- Oberflächenrauheit beeinflusst die Funktion von Lagern und Dichtungen
- Reibkorrosion an Presspassungen löst Bauteile
Getriebe
- Korrosion der Zahnoberfläche beschleunigt die Lochfraß-Ermüdung
- Erhöht die Oberflächenrauheit und den Lärm
- Korrodierte Oberflächen haben schlechte Schmiereigenschaften
- Zahnfußkorrosion verringert die Biegefestigkeit
Strukturkomponenten
- Reduzierte Tragfähigkeit durch Querschnittsverlust
- Spannungskonzentration an Korrosionsnarben
- Bedenken hinsichtlich Aussehen und Zuverlässigkeit
- Korrosion der Fundamentankerbolzen verursacht Lockerheit
Nachweismethoden
Visuelle Inspektion
- Suchen Sie nach Rost, Verfärbungen, Lochfraß
- Auf Korrosionsprodukte prüfen (weiße, grüne oder rote Ablagerungen)
- Überprüfen Sie die Befestigungselemente auf Rost oder Verschleiß
- Überprüfen Sie die Verbindungsstellen auf Nässe (deutet auf Spaltkorrosion hin).
Schwingungsanalyse
- Durch Korrosion aufgeraute Oberflächen erhöhen hochfrequente Vibrationen
- Lochfraß erzeugt Aufprallsignaturen, die mechanischen Defekten ähneln
- Sekundäreffekte: Korrosionsbedingte Risse erzeugen charakteristische Signaturen
Zerstörungsfreie Prüfung
- Ultraschallprüfung: Misst die verbleibende Wandstärke
- Wirbelstrom: Erkennt Oberflächenkorrosion und Lochfraß
- Magnetische Partikel: Zeigt durch Korrosion entstandene Risse an
- Röntgen: Zeigt innere Korrosion in unzugänglichen Bereichen
Ölanalyse
- Wassergehaltsbestimmung (Karl-Fischer-Test)
- Korrosive Verunreinigungen (Säuren, Salze)
- Metallpartikel durch Korrosion
- pH-Test für saure Bedingungen
Prävention und Kontrolle
Materialauswahl
- Korrosionsbeständige Legierungen: Edelstahl, Bronze, Sonderlegierungen für raue Umgebungen
- Materialverträglichkeit: Vermeiden Sie galvanische Kopplungen oder verwenden Sie eine Isolierung
- Sortenauswahl: Passen Sie das Material an die jeweilige korrosive Umgebung an
Schutzbeschichtungen
- Malen: Barriereschutz für Baustahl
- Überzug: Chrom, Nickel, Zink für kritische Oberflächen
- Verzinken: Zinkbeschichtung für Außen-/Nassanwendungen
- Spezialbeschichtungen: Epoxid, Keramik, thermisches Spritzen für schwierige Bedingungen
Schmierung
- Schmierstoffe mit Rost- und Korrosionsinhibitoren
- Feuchtigkeit und Verunreinigungen ausschließen
- Pflegen Sie den Ölfilm, der die Oberflächen schützt
- Regelmäßiger Ölwechsel zur Entfernung von Wasser und Säuren
Umweltkontrolle
- Wirksame Abdichtung gegen Feuchtigkeit
- Entfeuchtung für geschlossene Geräte
- Belüftung zur Vermeidung von Kondensation
- Gehäuse für Outdoor-Geräte
- Kontrollieren Sie die Temperatur, um Kondensationszyklen zu vermeiden
Designpraktiken
- Vermeiden Sie Spalten, in denen sich Korrosion verstecken kann
- Sorgen Sie für eine Drainage bei Feuchtigkeitsansammlungen
- Design für den Zugang zum Reinigen und Überprüfen
- Verwenden Sie Opferanoden in einigen Anwendungen
Korrosion ist zwar in erster Linie ein chemischer Prozess, hat aber schwerwiegende mechanische Auswirkungen auf rotierende Maschinen. Korrosion kann Ermüdungsrisse verursachen, den Verschleiß beschleunigen und Oberflächendefekte verursachen. Daher ist Korrosionsschutz durch die richtige Materialauswahl, Schutzmaßnahmen und Umweltkontrolle für die langfristige Zuverlässigkeit und Sicherheit der Maschinen unerlässlich.
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