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Organisationseinheit der BAM
Detektion korrosionsaktiver Bereiche an Brückenbauwerken aus Stahlbeton mittels Potentialfeldmessung
(2020)
Durch das alkalische Porenwassermilieu wird Stahl im Beton durch Ausbildung einer Deckschicht vor Korrosion geschützt. Unter ungünstigen Umgebungsbedingungen (Karbonatisierung, Chlorideintrag) kann die passive Deckschicht auf der Stahloberfläche zerstört werden. Im weiteren Verlauf können sich durch Volumenexpansion der Korrosionsprodukte korrosionsbedingte Folgeschäden, wie Risse und Abplatzungen am Bauwerk ergeben. Um notwendige Sanierungsmaß-nahmen sind frühzeitige und weitgehend zerstörungsfrei ermittelte Informationen über das aktuelle Korrosionsverhalten der Stahlbewehrung von großer Bedeutung. Die Potentialfeldmessung ist ein etabliertes und weit verbreitetes Verfahren zur Beurteilung des Korrosionszustandes der Bewehrung in Stahlbetonbauwerken. Mit Hilfe dieses Verfahrens können Bereiche aktiv korrodierender Bewehrung zerstörungsfrei lokalisiert werden. In der Regel kommt diese Messmethode bei der Detektion chloridinduzierter Korrosion zum Einsatz.
Risiko der Wasserstoffentwicklung an martensitischen Schraubankern unter baupraktischen Bedingungen
(2020)
Die vorliegende Untersuchung beschäftigt sich mit der Fragestellung, ob unter praxisrelevanten Bedingungen die Entstehung von Wasserstoff an vollmartensitischen Schraubankern möglich ist. Im Gegensatz zu austenitischen Werkstoffen besteht bei martensitischen Werkstoffen bei Gegenwart von Wasserstoff stets die Möglichkeit einer wasserstoffinduzierten Versprödung des Materials. Hierfür wurde ein in der Praxis häufig anzutreffendes Szenario gewählt, das ein galvanisches Element, bestehend aus nichtrostenden Schraubankern (in diesem Fall martensitischen) und einer verzinkten Ankerplatte an einem Betonkörper, umfasst. Zum Nachweis einer Wasserstoffentwicklung werden der Elementstrom zwischen den Bauteilen sowie das Korrosionspotential erfasst. Die Ergebnisse der Versuche zeigen, dass über eine zeitlich begrenzte Dauer eine starke kathodische Polarisation der martensitischen Schraubanker durch die korrosive Auflösung des Zinks erfolgt. Als Folge kommt es zur Wasserzersetzung im Phasengrenzbereich der Schraubanker und zur Entstehung von atomarem Wasserstoff. Das berechnete Gasvolumen des entstandenen Wasserstoffs an den Stahlankern wurde bestimmt und lag im Mittel bei 11,14 ± 1,94 ml. Eine Diffusion des an der Stahloberfläche adsorbierten Wasserstoffs in den martensitischen Werkstoff ist somit theoretisch möglich und impliziert eine mögliche Gefährdung durch wasserstoffinduzierte Rissbildung und spontanes Versagen unter Belastung.
Der maßgebliche Korrosionsschutz von nicht rostendem Stahl in Beton basiert, anders als bei unlegiertem Betonstahl, auf der Ausbildung einer Chromoxidschicht. Die Chromoxidschicht ist in alkalischem und in carbonatisiertem Beton beständig, sodass nicht rostende Stähle in einem passiven Zustand vorliegen.
Die Initiierung von Lochkorrosionserscheinungen ist dagegen auch an nicht rostenden Stählen in Beton möglich. Der korrosionsauslösende Chloridgehalt ist neben dem Gehalt an Legierungselementen (insbesondere dem Chromgehalt) und der Oberflächenbeschaffenheit auch vom Konzentrationsverhältnis von OH“ zu CI“ im Elektrolyten abhängig. Daher ist prinzipiell zu erwarten, dass in karbonatisierten Betonen geringere Chloridgehalte Korrosion initiieren können als in Betonen mit höheren pH-Werten. Dies gilt in besonderem Maße für nicht rostende Betonstähle mit geringen Chromgehalten, wie z. B. Produkte aus dem Werkstoff 1.4003 (X2CrNi12) mit seiner im Vergleich zu den Standardausteniten geringen Beständigkeit. Um den kritischen korrosionsauslösenden Chloridgehalt am Beispiel eines am Markt verfügbaren ferritischen Chromstahls zu bestimmen, wurden an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) umfangreiche Untersuchungen zu beschleunigten Korrosionsversuchen in alkalischen und karbonatisierten Mörteln durchgeführt. Mittels Laser-induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) konnten die korrosionsauslösenden Chloridgehalte im Phasengrenzbereich Betonstahl-Mörtel ermittelt werden.
Für Anwender nichtrostender Stähle wird im neu überarbeiteten Merkbaltt 833 eine Planungshilfe für Anwendungen nichtrostender Stähle in Erdböden gegeben. Hinweise und Empfehlungen zur Werkstoffauswahl sowie allgemeine Hinweise zum Einsatz nichtrostender Stähle und auch Anwendungsbeispiele sind im neu überarbeitetn Merkblatt enthalten.
Forschungsprojekt zum Korrosionsverhalten von Edelstählen - BAM und VSM mit neuen Erkenntnissen
(2019)
Wie kann man verhindern, dass Edelstahl korrodiert? Und welchen Einfluss haben Kornarten und Körnungen von Schleifmitteln auf das Korrosionsverhalten? Diesen Fragen ist die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) mit Unterstützung der VSM AG zwei Jahre lang auf den Grund gegangen. Heute wurden im VSM Technical Center am Hauptsitz von VSM in Hannover die Ergebnisse vorgestellt. Die zentralen Erkenntnisse: Kornarten und Zusätze im Schleifmittel haben keinen Einfluss auf die Korrosion. Aber: Je feiner die Oberfläche geschliffen ist, desto besser ist der Korrosionsschutz. Dabei ist das Einhalten der Schleiffolge besonders wichtig.
Bei der Planung und Gestaltung von Konstruktionen spielt der Korrosionsschutz und eine korrosionsschutzgerechte Bauweise eine zentrale Rolle. In einigen Fällen jedoch kann es durch bestimmte Randbedingungen und Eigenschaftsanforderungen an Komponenten und Bauteilen zur Ausbildung von galvanischer Korrosion durch Korrosionselemente kommen. Eine sehr häufig auftretende Form der galvanischen Korrosion ist die Bimetallkorrosion, bei der das Korrosionselement durch die Kombination verschiedener metallener Werkstoffe gebildet wird. Unter bestimmten Einsatzbe¬dingun¬gen kann ein solches Korrosionselement zu einem signifikant erhöhten Korrosionsabtrag führen und damit die technische Sicherheit gefährden. Trotz dem Vorhandensein solcher Korrosionselemente (z.B. Mischbauweise bei Konstruktionen) lässt sich das Risiko für galvanische Korrosion durch entsprechende Planung und konstruktive Gestaltung aber auch minimieren. Die Grundlagen der galvanischen Korrosion und Einflussgrößen vor allem auf die Bimetallkorrosion werden dargestellt und deren praktische Bedeutung anhand von Beispielen verdeutlicht.
Eine der wesentlichsten Veränderungen der im Oktober 2015 erschienenen Neufassung der DIN EN 1993-1-4 findet sich im Anhang A „Werkstoffauswahl und Dauerhaftigkeit“. Im Gegensatz zur Vorgängerversion ist dieser Anhang jetzt normativ. Mit Hilfe eines Punktesystems, das die wichtigsten Einwirkungsparameter der relevanten Expositionsbedingungen berücksichtigt, wird eine Korrosionsbeständigkeitsklasse ermittelt, mit deren Hilfe man eine geeignete Legierung auswählen kann. Dieses Verfahren bietet eine zuverlässige Methode für Planer auch ohne spezielle Kenntnisse auf dem Gebiet der Korrosion bzw. der nichtrostenden Stähle. Die Arbeit geht auch auf Unterschiede sowie Gemeinsamkeiten mit der bisher in Deutschland gültigen allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-30.3.6 ein.
Anhand der hier vorgestellten Untersuchungsergebnisse kann
eine umfassende Einschätzung des Korrosionszustands einer Gabionenkonstruktion aus Drähten mit Zink-Aluminium-Überzug nach 20 Jahren Einsatzzeit in Abhängigkeit von unterschiedlichen Expositionsbedingungen vorgenommen werden. Die festgestellten Massenverluste der Zink-Aluminium-Überzüge waren an den Untersuchungspositionen, insbesondere hinsichtlich der verschiedenen Expositionsbedingungen der Probenentnahmestellen, unterschiedlich ausgeprägt. Gabionendrähte, die im direkten Bodenkontakt standen, wiesen dabei die geringsten Restauflagen auf. Atmosphärisch beanspruchte sowie durch Vlies vor direktem Bodenkontakt geschützte Gabionendrähte zeigten dagegen etwas größere Restauflagen. Über den Drahtumfang wurden bei allen untersuchten Drahtproben stark variierende Schichtdicken festgestellt, was offensichtlich herstellungsbedingte Ursachen hat. Die Untersuchungen an der Gabionenkonstruktion haben gezeigt, dass die Annahme einer mittleren linearen Abtragsrate des metallischen Überzugs von 1 mm/a unter den hier untersuchten Bedingungen ein realistischer Wert ist. An Positionen mit direktem Bodenkontakt kann dieser Wert aber deutlich größer ausfallen, sobald sich die Aggressivität des Bodens erhöht. Eine Rotrostbildung war an den Drahtproben nicht feststellbar.
Korrosionsuntersuchungen mit gelartigen Elektrolyten an natürlich gebildeten Zinkdeckschichten
(2016)
Ein neuer Ansatz bei elektrochemischen Korrosionsuntersuchungen kann durch den Einsatz von gelartigen Elektrolyten als Alternative zu wässrigen Prüfelektrolyten beschritten werden. Gelartige Elektrolyte ermöglichen minimalinvasive Untersuchungen an natürlich gebildeten Zinkdeckschichten.
Dadurch können korrosionsrelevante Kennwerte ermittelt werden, die Aussagen zur Deckschichtbildung und zur Stabilität der gebildeten Deckschichten erlauben. In diesem Beitrag wird anhand verschiedener Deckschichtzustände an Zink der Mehrwert von gelartigen Elektrolyten für die Korrosionsforschung verdeutlicht.
Über das Korrosionsverhalten nichtrostender Stähle bei atmosphärischer Beanspruchung liegen umfangreiche Erfahrungen aus jahrzehntelangen praktischen Anwendungen weltweit vor. Systematische Auslagerungsversuche unter spezifischen Umgebungsbedingungen ergänzen diese Erfahrungen. Die daraus gewonnenen Daten erlauben die beanspruchungsgerechte Werkstoffauswahl. Unter vielen atmosphärischen Bedingungen sind die nichtrostenden Stähle bei freier Bewitterung, auch unter langzeit- oder dauerfeuchten Bedingungen vollständig korrosionsbeständig. Die Auswahl der nichtrostenden Stähle muss den jeweiligen Einsatzbedingungen angepasst werden, um in jedem Fall sicherzustellen, dass der passive Zustand aufrechterhalten bzw. eine erneute Passivierung unter den Einsatzbedingungen möglich ist. Störungen der Passivschichtausbildung führen zu verminderter Korrosionsbeständigkeit mit den für nichtrostende Stähle typischen örtlichen Korrosionserscheinungen. Das Merkblatt gibt Hinweise zur Werkstoffauswahl, zur Oberflächenausführung, zur Konstruktion sowie zu Verarbeitung, Nachbehandlung und Reinigung.
Durch das alkalische Porenwassermilieu ist Stahl im Beton vor Korrosion geschützt. Unter ungünstigen Umgebungsbedingungen (Karbonatisierung, Chlorideintrag) kann die passive Deckschicht auf der Stahloberfläche zerstört werden. Im weiteren Verlauf können sich korrosionsbedingte Folgeschäden, wie Risse und Abplatzungen am Bauwerk ergeben. Um notwendige Sanierungsmaßnahmen sind frühzeitige und weitgehend zerstörungsfrei ermittelte Informationen über das aktuelle Korrosionsverhalten der Stahlbewehrung von großer Bedeutung. Die Potentialfeldmessung ist ein etabliertes und weit verbreitetes Verfahren zur Beurteilung des Korrosionszustandes der Bewehrung in Stahlbetonbauwerken. Mit Hilfe dieses Verfahrens können Bereiche aktiv korrodierender Bewehrung zerstörungsfrei lokalisiert werden. In der Regel kommt diese Messmethode bei der Detektion chloridinduzierter Korrosion zum Einsatz.
Mit Hilfe des KorroPad-Prüfverfahrens konnten verschiedene umgebungs- sowie prozessbedingte Einflüsse in Parameterstudien gezielt untersucht werden. So konnte der negative Einfluss von korundbasierten Schleifmitteln auf die Passivschichtausbildung nachgewiesen werden. Weiterhin konnte mittels KorroPad die Wirksamkeit verschiedener Oberflächenbearbeitungsverfahren bei der Schweißnahtnachbearbeitung untersucht und daraus Erkenntnisse für die Prozessoptimierung gewonnen werden. In den hier gezeigten Untersuchungen hat sich das KorroPad-Prüfverfahren für die Beschreibung der Passivschichtstabilität als hervorragend geeignet erwiesen.
Bei Einsatz und Verarbeitung nichtrostender Stähle ist die Ausbildung der Passivschicht eine der Kernfragen. Dabei stehen die Fragen, wann sich die Passivschicht ausreichend schützend ausgebildet hat ebenso im Raum, wie die Frage, wodurch sich die Passivschichtausbildung in einem Verarbeitungsprozess positiv beeinflussen lässt. Bislang übliche und bekannte Methoden (z.B. Salzsprühnebelprüfung, elektrochemische Prüfungen) können diese Fragen beantworten, stellen jedoch gerade für kleine und mittelständische Unternehmen eine nicht unerhebliche finanzielle Hürde dar, da für die Durchführung und Bewertung neben der Geräteausstattung entsprechende Spezialisten benötigt werden. Zudem sind diese Prüfungen zerstörend und dauern meist mehrere Stunden bis Tage. Für den Großteil der Anwender und Verarbeiter nichtrostender Stähle sind diese Randbedingungen unbefriedigend und eine Prüfung unter praktischen Gesichtspunkten damit nicht realisierbar. So wird in diesem Bereich vielfach auf betriebsinterne Erfahrungen und das riskante Prinzip Hoffnung gesetzt.
Im Zusammenhang mit Planungs- und Entwicklungsaufgaben, den Forderungen in Normen und Regelwerken, in betrieblichen Arbeitsanweisungen, den Vorgaben für Zulieferteile oder bei der Auseinandersetzung mit Schadensfällen stellen sich häufig Fragen zum Korrosionsschutz sowie zu entsprechenden Prüf- und Untersuchungsverfahren. Die daraus gewonnenen Ergebnisse sollen z. B. eine Eignung von Werkstoffen oder Schutzsystemen unter spezifischen Einsatzbedingungen, die Dauerhaftigkeit des Schutzes, den Nachweis einer gleichbleibenden Qualität, die Vergleichbarkeit bekannter mit neuen Korrosionsschutzkonzepten oder den Wirkungsnachweis für gezielte Systemeingriffe belegen. Schnell wird deutlich, dass sich aus dem Blickwinkel verschiedener Branchen ganz unterschiedliche Anforderungsprofile ergeben, die ihren Niederschlag dann in unterschiedlichen Strategien der Prüf- und Untersuchungsverfahren finden.
Die grundsätzliche Eignung des Verfahrens zur Beurteilung der Passivschichtstabilität konnte mit den vorliegenden Untersuchungen nachgewiesen werden und Grenzen der Anwendbarkeit aufgezeigt werden. Es sind verschiedene Einflüsse in Parameterstudien gezielt untersucht und mit bekannten Methoden zur Beschreibung der Korrosionsbeständigkeit verifiziert worden. Das KorroPad-Prüfverfahren wirkt vorrangig oberflächenspezifisch und eignet sich zur vergleichenden Prüfung von nichtrostenden Stahloberflächen hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit. Der Feuchtlagerung frisch bearbeiteter Oberflächen vor einer KorroPad-Prüfung kommt dabei eine große Bedeutung zu, um eine sichere Differenzierung von korrosionsanfälligen und -beständigen Oberflächen zu gewährleisten.
Mit den vorliegenden Untersuchungen konnte die grundsätzliche Eignung des Verfahrens zur Beurteilung der Passivschichtstabilität nachgewiesen und Grenzen der Anwendbarkeit aufgezeigt werden. Es sind verschiedene Einflüsse in Parameterstudien gezielt untersucht und mit bekannten Methoden zur Beschreibung der Korrosionsbeständigkeit verifiziert worden. Das KorroPad Prüfverfahren wirkt vorrangig oberflächenspezifisch und eignet sich in einem Temperaturbereich von +5 bis +50 °C zur vergleichenden Prüfung von nichtrostenden Stahloberflächen hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit. Der Feuchtlagerung frisch bearbeiteter Oberflächen vor einer KorroPad-Prüfung kommt dabei eine große Bedeutung zu, um eine sichere Differenzierung von korrosionsanfälligen und -beständigen Oberflächen zu gewährleisten.
Nichtrostende Stähle gewinnen durch ihre Vielseitigkeit bei Bau, Sanierung und Einrichtung von Schwimmbädern seit einigen Jahren zunehmende Bedeutung. Neben der hohen Korrosionsbeständigkeit vermitteln die überlegenen hygienischen Eigenschaften sowie der geringe Inspektions- und Instandhaltungsaufwand ein beständiges Gefühl von Dauerhaftigkeit und Sicherheit. Voraussetzung dafür ist die richtige Wahl von Werkstoffsorte, Oberfläche, Bauweise und Reinigungstechnik.
Dieses Merkblatt beschreibt die Anwendung elektrochemischer Potentialmessungen (häufig auch als Potentialfeldmessung bezeichnet) zur Detektion von Bewehrungsstahlkorrosion an Stahlbetonbauwerken. Mit Hilfe dieses Verfahrens können Bereiche korrodierender Bewehrung zerstörungsfrei lokalisiert werden. In der Regel kommt diese Messmethode bei der Detektion chloridinduzierter Korrosion zum Einsatz. In Abgrenzung hierzu sollte die Abschätzung der Gefahr einer karbonatisierungsinduzierten Korrosion durch Bestimmung der Karbonatisierungstiefe und der Betondeckung erfolgen.
Schnell testen
(2014)
Edelstahl: Unschöne Korrosionserscheinungen an Edelstahloberflächen haben in der Vergangenheit viele Metallbauer verunsichert. Die BAM Berlin hat einen praktischen Korrosionsschnelltest zur Identifizierung von korrosionsanfälligen nichtrostenden Stählen entwickelt. Lesen Sie, wie der Test funktioniert.
Mit den vorliegenden Untersuchungen konnte die grundsätzliche Eignung des Verfahrens zur Beurteilung der Passivschichtstabilität nachgewiesen und Grenzen der Anwendbarkeit aufgezeigt werden. Es sind verschiedene Einflüsse in Parameterstudien gezielt untersucht und mit bekannten Methoden zur Beschreibung der Korrosionsbeständigkeit verifiziert worden. Das KorroPad Prüfverfahren wirkt vorrangig oberflächenspezifisch und eignet sich in einem Temperaturbereich
von +5 bis +50°C zur vergleichenden Prüfung von nichtrostenden Stahloberflächen hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit. Der Feuchtlagerung frisch bearbeiteter Oberflächen vor einer KorroPad-Prüfung kommt dabei eine große Bedeutung zu, um eine sichere Differenzierung von korrosionsanfälligen und -beständigen Oberflächen zu gewährleisten.
Für den sicheren und zuverlässigen Betrieb von Geothermieanlagen ist, aufgrund der extremen Betriebsbedingungen, die Werkstoffauswahl für bohr- und verfahrenstechnische Einrichtungen entscheidend. Es werden die im Rahmen der Werkstoffqualifizierung für zwei hochlegierte Stähle durch elektrochemische Untersuchungen und klassische Auslagerungsversuche ermittelten Einsatzgrenzen im Bereich geothermischer Tiefenbohrungen für die Förderung des hochsalinen Aquiferfluids von Groß Schönbeck dargestellt.
Durch systematische Labor- und Auslagerungsuntersuchungen ist es möglich, sieben unterschiedliche nichtrostende Stahllegierungen hinsichtlich verschiedenster Anwendungen untereinander und auch in Bezug auf zwei austenitische Standardwerkstoffe (1.4301, 1.4404) zu vergleichen. Die parallele Untersuchung von fünf verschiedenen Oberflächenausführungen der jeweiligen Werkstoffe ermöglicht zudem, branchenspezifische Besonderheiten der Oberflächenausführung beim Werkstoffvergleich zu berücksichtigen. Der Einfluss der Oberflächenausführung wird überwiegend bei den Ergebnissen der Auslagerungsversuche in kritischen Atmosphären sichtbar, weniger bei den elektrochemischen Untersuchungen.
Die drei Vertreter aus dem Bereich der Duplexstähle zeigten unter den meisten Untersuchungsbedingungen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit. Insbesondere für Anwendungen im Bauwesen können die Lean-Duplexstähle deutliche Vorteile bieten. Der Manganaustenit 1.4376 sowie der Ferrit 1.4509 sind nur eingeschränkt als Alternativen geeignet, da die Werkstoffe bei einigen Versuchen signifikante Schwächen zeigten.---------------------------------------------------------------------------
The systematic laboratory and field exposure tests allow to compare seven different stainless steels among each other and also regarding two standard austenitic materials (1.4301, 1.4401) with respect to various applications. Parallel investigations with five different surface finishes of the respective materials enable to consider also industry-specific features of the surface finish. The influence of the surface finish can mainly be seen in the results of the exposure tests in critical atmospheres and less in the electrochemical investigations.
The three duplex stainless steels showed under most of the test conditions excellent corrosion resistance. Especially for applications in civil engineering the lean duplex steels offer clear advantages. The manganese alloyed 1.4376 and the ferritic steel 1.4509 are only limited suitable as alternatives as these materials showed significant weaknesses in some of the tests.
In einer umfangreichen Untersuchung konnte gezeigt werden, dass es aus korrosionstechnischer Sicht sehr gute, schwächer
legierte Alternativwerkstoffe zu den heute überwiegend eingesetzten nichtrostenden CrNi- und CrNiMo-Stählen gibt
und dass sich hierdurch ein wirtschaftlicher Vorteil generieren lässt.
Die Rohstoffpreise sind seit einigen Jahren starken Schwankungen unterworfen und weisen insgesamt eine steigende Tendenz auf. Dies kommt gerade bei den weit ver-breiteten Standardausteniten durch äußerst volatile Legierungszuschläge zum Ausdruck, für die in erster Linie das Legierungselement Nickel (Ni) entscheidend ist. Die-ser Umstand führt bei immer mehr Verarbeitern von Edelstahl Rostfrei in Deutschland zur Suche nach alternativen Edelstahlgüten, um die Wettbewerbsfähigkeit auch zukünftig sicherzustellen.
Korrosions- und Verbundverhalten verzinkter Betonstähle in Betonen mit chromatreduzierten Zementen
(2011)
Durch die Absenkung des Chromatgehalts der Zemente verändern sich die elektrochemischen Reaktionen von verzinkten Betonstählen in der Frischbetonphase. Mit Hilfe von elektrochemischen Messungen sowie Stabauszugsversuchen wurde an chromathaltigen und chromatreduzierten Zementen die Auswirkung des Chromats auf die Deckschichtbildung am Zink und auf das Verbundverhalten untersucht.
Mit den Ergebnissen konnte eine Beeinträchtigung der Verbundzone als Folge der Chromatreduzierung für die Zementarten CEM I und CEM II nachgewiesen werden. Die Störung der Verbundzone ist in Bezug auf die sich ausbildende Porenstruktur als dauerhaft anzusehen. Die Auswirkungen auf das Verbundverhalten werden mit zunehmendem Betonalter weitgehend kompensiert. Die Ergebnisse der bezogenen Verbundspannung bei Verschiebewegen von 0,1 mm und 0,5 mm liegen trotz der Gefügestörung noch im Bereich der Erwartungswerte für den unverzinkten Betonstahl. Unter baupraktischen Gesichtspunkten muss die auftretende Gefügestörung hinsichtlich der Verbundspannung daher keine Berücksichtigung finden.
Die Potentialfeldmessung ist ein Standardverfahren zur Zustandserfassung von Stahlbetonbauwerken. Sie dient der zerstörungsfreien Detektion von aktiv korrodierenden Bereichen. Die Aussagegenauigkeit der Potentialfeldmessung ist von großer wirtschaftlicher Bedeutung, da deren Messergebnisse eine wichtige Entscheidungsgrundlage für die Erarbeitung von Instandsetzungsmaßnahmen bilden. Zur Ermittlung der Aussagegenauigkeit der Potentialfeldmessung wird ein numerisches Verfahren vorgestellt. Die wichtigsten Einflussgrößen auf die Potentialfeldmessung wie Anodengröße, Elektrolytwiderstand und Messraster wurden im Hinblick auf die Aussagegenauigkeit ausgewertet.
DGZfP - Merkblatt elektrochemische Potentialmessungen zur Detektion von Bewehrungsstahlkorrosion
(2011)
Im DGZfP- Fachausschuss für zerstörungsfreie Prüfling im Bauwesen - Unterausschuss Korrosionsnachweis bei Stahlbeton haben sich die Universitäten München, Aachen, Stuttgart und Braunschweig sowie die BAM Berlin an der Überarbeitung des Merkblatts B 3: „Elektrochemische Potentialmessungen zur Detektion von Bewehrungsstahlkorrosion“ beteiligt. Das Merkblatt wurde komplett überarbeitet und bietet jetzt umfangreichere Hinweise zur Durchführung der Messungen und deren Auswertung. Wesentlich stärker als zuvor geht das Merkblatt auf mögliche Einflüsse und Fehlerquellen sowie die für eine Interpretation der Daten notwendigen begleitenden Bauwerksuntersuchungen ein. Die nachfolgenden Ausführungen greifen einige wesentliche Aspekte in enger Anlehnung an die Ausführungen des Merkblatts B3 auf. Das vollständige Merkblatt ist über die DGZfP e.V. online zu beziehen.
Korrosions- und Verbundverhalten verzinkter Betonstähle in Betonen mit chromatreduzierten Zementen
(2010)
Neben konstruktiven Anforderungen werden an nichtrostende Stähle im Bauwesen häufig hohe optische Ansprüche gestellt. Unerwartete Beeinträchtigungen des optischen Erscheinungsbildes nichtrostender Stähle unter wenig korrosiven Bedingungen sind in der Zwischenzeit ein weit verbreitetes Problemfeld und Gegenstand zahlreicher Streitfälle. Vielfach wird die Vermutung geäußert, dass eine veränderte Legierungszusammensetzung, veränderte Umweltbedingungen oder auch die unsachgemäße Verarbeitung die Ursache für diese Erscheinungen sind. Durch eine systematische Untersuchung zahlreicher Schadensfälle an Stabmaterial in den vergangenen zwei Jahren im Rahmen eines Forschungsvorhabens konnte gezeigt werden, dass die Ursachen in bekannten Werkstofffehlern zu finden sind. Hierzu gehören chemische Inhomogenitäten, wie zum Beispiel Ausscheidungen und örtliche Aufkohlung, sowie geometrische Fehler, wie zum Beispiel Hinterschnitte, Walzfehler und Schalenbildung. Die Fehler konnten damit eindeutig als Herstellungsfehler der jeweiligen Halbzeuge identifiziert werden.
Korrosions- und Verbundverhalten verzinkter Betonstähle in Betonen mit chromatreduzierten Zementen
(2010)
Bei der Beschreibung und Erläuterung der Regelungen der am 20. April 2009 herausgegebenen allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-30.3-6 werden die weitreichenden Änderungen und Erweiterungen gegenüber der früheren Ausgabe dargestellt und erklärt und es wird ein Vergleich dieser Zulassung mit den aktuellen europäischen Regelungen durchgeführt. Dieser Vergleich verdeutlicht zum einen die Berücksichtigung der Belange der Praxis in der Zulassung und zeigt zum anderen, dass die in Rede stehenden europäischen Normen vom Inhalt her nicht ausreichen, um das hohe Qualitätsniveau zu erreichen, das von der Zulassung gewährleistet wird. Diese europäischen Normen sind zudem teilweise noch nicht bauaufsichtlich eingeführt. Ziel der künftigen Normungsaktivitäten muss es sein, im Rahmen der Überprüfung und Überarbeitung der europäischen Normen die in Deutschland mit der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung von nichtrostenden Stählen seit nunmehr 35 Jahren gesammelten Erfahrungen einzubringen, sodass dann diese allgemeine bauaufsichtliche Zulassung nicht mehr erforderlich ist.
Um zu klären, unter welchen Umständen eine potentielle Gefährdung von Spannstählen beim Kontakt mit verzinkten Bauteilen gegeben ist, wurden Laborversuche in alkalischen Lösungen und Beton sowie Zeitstandversuche an Spannbetonprobekörpern durchgeführt. Abstandsvariationen im Nahbereich haben nur einen geringen Einfluss auf die Polarisation des Stahls. Ein praxisrelevanter, unkritischer Abstand für den indirekten Kontakt, z. B. über die schlaffe Bewehrung, kann nicht definiert werden. Hinsichtlich des Flächenverhältnisses Stahl : Zink wurde ein signifikanter Einfluss festgestellt. Flächenverhältnisse über 10 : 1 führen nicht zu einer Polarisation in den Bereich der Wasserstoffentwicklung. Die Ergebnisse wurden durch Untersuchungen an realen Spannbetonfertigteilen verifiziert.
Zeitstandversuche unter Wasserstoffbeladung führten an zugelassenen Spannstählen nicht zu Brüchen während der Versuchszeit. Die anschließend ermittelten mechanischen Kennwerte zeigten keine signifikanten Änderungen. Ein indirekter Kontakt von Spannstählen zu verzinkten Einbauteilen ist deshalb als unkritisch zu bewerten. Der direkte Kontakt ist durch Einhaltung des in der DIN 1045-1 geforderten Mindestabstands von 2 cm sicher auszuschließen.
Aufgrund der in den letzten Jahren stark angestiegenen Rohstoffpreise sind die im Bauwesen häufig eingesetzten nichtrostenden Standardaustenite in vielen Fällen nicht mehr wettbewerbsfähig. Eine deutlich kostengünstigere Alternative stellt der Duplex-Stahl 1.4362 dar, der bisher aber noch nicht bauaufsichtlich zugelassen ist. Mit Hilfe von Auslagerungsversuchen sowie elektrochemischen Untersuchungen sollte das Korrosionsverhalten dieses Werkstoffs unter neutralen bis leicht sauren, chloridhaltigen Umgebungsbedingungen, wie sie in vielen Bereichen des Bauwesens vorkommen, geklärt werden. Insgesamt belegen die Ergebnisse, dass der kostengünstigere Werkstoff 1.4362 für baupraktische Anwendungen eine Alternative für Anwendungen darstellen kann, in denen bisher die Werkstoffe 1.4404 oder 1.4571 eingesetzt wurden.
Befleckter Glanz
(2007)
Flecken aus dem Nichts
(2007)
Modellierung von Bewehrungskorrosion - Betontechnologische Einflüsse auf elektrochemische Parameter
(2006)
In der industriellen Praxis ist die Sprühnebelprüfung eine häufig eingesetzte Prüfmethode zum Nachweis der Produktqualität von Halbzeugen und Zulieferteilen hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit. Aus diesem Grund gehören die Klima- und Sprühnebelprüfungen zu den am weitesten verbreiteten Korrosionsprüfverfahren. Jedoch kann man über den zeitlichen Verlauf der Korrosion, ob linear, exponentiell, logarithmisch o.ä. keine Aussage treffen. Weiterhin sind die Prüfbedingungen bei den Sprühnebelprüfungen verschärft, um eine Verkürzung der Messzeit zu erreichen. Damit verändert man unter Umständen die Korrosionsmechanismen. Die Sprühnebelprüfung kann jedoch auch ohne Verwendung von zu scharfen, praxisfremden Prüfmedien deutlich an Erkennbarkeit gewinnen, indem man elektrochemische in-situ Messungen (Rauschmessungen) anwendet. Im Gegensatz zu herkömmlichen elektrochemischen Messungen, bei denen die untersuchten Proben von einem bulk-Elektrolyten umgeben sind, basieren die Messungen unter Sprühnebelbedingungen auf der Bildung eines Elektrolytfilms an den Probenoberflächen, sowie an den Innenwänden der Prüfkammer und der Anbauten (z. B. Probenhalter). Die Messeffekte weichen nicht grundlegend von konventionellen Messungen ab, die nutzbaren Signale sind jedoch von den Eigenschaften des Elektrolytfilms (Ausbreitung auf der Oberfläche, Leitfähigkeit, Dicke) abhängig. Die erfolgreiche Anwendung von Rauschmessungen unter Sprühnebelbedingungen wird für einige Beispiele der Korrosionsprüfung gezeigt.
Translated Abstract
Instrumentation of salt-spray test procedures
Salt-spray test procedures are frequently used in industrial practice as a test method for proof of product quality with semi-finished products and received parts with regard to their corrosion resistance. For this reason, salt-spray testing is one of the most well-established corrosion test procedure. However, no statement can be made about the way in which corrosion develops over time (linear, exponential or logarithmic). Furthermore, the test conditions for salt-spray tests are intensified in order to shorten the measuring times, which can lead to a change in the corrosion mechanism. Nevertheless, also without intensifying test conditions salt-spray testing can be brought to a qualitatively higher level and the clarity of the results can be improved by means of in-situ electrochemical noise measurements. In contrast to established electrochemical tests in which the specimens are surrounded by a common bulk electrolyte, electrochemical measurements in the spray chamber are based on the development of an electrolyte film on the surface of the specimen, but also on the inside walls of the testing chamber and on all fittings present (e. g. specimen holder). The measured effect thus has the same basis as in conventional electrochemical measurements. The exploitable signal is limited by the shortest connection route between the specimens, as well as by the thickness and the conducting ability of the electrolyte film. The successful application of noise measurements under salt-spray conditions is shown on various examples for corrosion testing.
Auf dem Gebiet des mechanischen Fügens ist eine rege Entwicklung zu verzeichnen. Der Einsatz neuer Materialien, neuer Nietformen, neuer Schutzschichten, veränderter Fertigungstechnologien, die Notwendigkeit zur Mischbauweise, veränderte mediale Belastungen, geforderte Langzeitgarantien usw. lassen vielfältige alte und neue Fragen hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit auftreten. Herkömmliche Korrosionsprüfverfahren geben oft nur unzureichende Antworten auf diese Fragen. Mit dem Einsatz des elektrochemischen Rauschens ist es möglich, in kurzer Zeit aussagekräftige Ergebnisse über Material- und Bauteileigenschaften zu erhalten, da eine Metalloberfläche ständig Signale über ihren Zustand aussendet, auch wenn man nicht misst. Neben der Möglichkeit, die Korrosionsneigung zu bestimmen, lassen sich über die Rauschmessungen auch bestimmte Verarbeitungsfehler und Oberflächendefekte nachweisen. Die Anwendung dieser Methode bietet somit Möglichkeiten zur Prozessoptimierung und Qualitätssicherung mechanisch gefügter Bauteile, oder auch zur Einschätzung bestehender Fügeverbindungen.
Translated Abstract
Application of noise measurement for the early detection of corrosion property of mechanical joined metal sheets
In the area of mechanical joining an active development is to be registered. The use of new materials, new rivet forms, new protective layers, changed production technologies, use of mixed materials, changed medial loads, demanded long-term guarantees etc. let arise various old and new questions regarding the corrosion resistance. Conventional corrosion testing methods often give only insufficient answers to these questions. With the use of the electrochemical noise it is possible to receive meaningful results over material and construction characteristics within a short time since a metal surface constantly sends signals over its condition, even if one does not measure. Apart from the possibility of determining the probability of corrosion also certain processing errors and surface defects can be proven with noise measurements. Thus the application of this method offers possibilities for the process optimization and quality assurance of mechanically joined construction units, or also for the estimation of existing joining connections.
Die Erzeugung geschliffener Oberflächen bei hochlegierten Chrom-Nickel-Stählen aus dekorativen Gründen z. B. beim Einsatz im Bereich Innenarchitektur kann sich u. U. problematisch hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit auswirken. Bei den Untersuchungen zum Einfluss der Verfahrensparameter beim industriellen Schleifen zur Erzeugung eines bestimmten optischen Erscheinungsbildes stellte sich heraus, dass die Rauheit allein kein Maß für die zu erwartende Korrosionsbeständigkeit darstellt. Die Variation verschiedener Schleifparameter, aber auch die Art des Schleifmittels können einen erheblichen Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit ausüben. Neben den Ergebnissen verschiedener Auslagerungsversuche werden elektrochemische Untersuchungen an den geschliffenen Oberflächen vorgestellt. Dabei konnte mittels elektrochemischer Rauschmessungen die unterschiedliche Korrosionsneigung der Oberflächen nachgewiesen werden.
Translated Abstract
The influence of grinding treatment of stainless steels on the corrosion behaviour
Mechanical grinding of stainless steels is often used for decoration purposes, for instance in the interior decoration. However, this treatment can cause problems regarding the corrosion resistance. During investigations of the influences of processing parameters of industrial grinding it was shown, that roughness only is not the expected crucial parameter for the corrosion resistance. The variation of different grinding parameters and also the type of abrasives have a substantial influence. Beside the long term tests electrochemical investigation at the ground surfaces are presented. The different corrosion susceptibility of the surfaces could be proven by means of electrochemical noise measurements.
Zur vergleichenden Einschätzung der Lochkorrosionsbeständigkeit von verschiedenen, mehrlagigen MAGp-auftraggeschweißten Nickelbasis-Schweißgütern auf einem Superduplexstahl wurden kritische Lochkorrosionstemperaturen (critical pitting temperature, CPT) nach ASTM G 48 C ermittelt. Es zeigte sich eine unerwartet niedrige Beständigkeit der Auftragschweißungen, als dessen Ursache ein ungünstiger Oberflächenzustand angenommen wurde. Da die CPT-Bestimmung nach ASTM keine Aussage über den Korrosionsverlauf gestattet und Untersuchungen über einen weiten Temperaturbereich damit sehr aufwendig sind, wurde eine neue Prüfmethode angewandt. Diese ermittelt die CPT mit Hilfe des elektrochemischen Stromrauschens zwischen zwei gleichartigen Proben in der nach ASTM G 48 C geforderten Prüflösung bei kontinuierlicher Temperaturerhöhung. Dadurch war es möglich, den Einfluss des Oberflächenzustandes auf das Lochkorrosionsverhalten der untersuchten Proben schnell nachzuweisen und geeignete Maßnahmen zu ergreifen. Der beim MAGp-Schweißen entstehende oxidische Oberflächenbelag beeinflusst die Lochkorrosionsbeständigkeit negativ. Nach der mechanischen Beseitigung der Beläge durch Strahlen oder Schleifen weisen die Proben eine wesentlich höhere Lochkorrosionsbeständigkeit auf, und es konnte die Abhängigkeit von der Anzahl der Schweißlagen ermittelt werden.
Translated Abstract
Pitting corrosion behaviour of built-up welds - Effects of welding layers and tarnish -
The pitting corrosion resistance of nickel based deposition welds on a superduplex steel made by active-gas metal pulsed-arc welding was studied. Therefore the determination of the CPT (Critical Pitting Temperature) should be carried out corresponding to ASTM G 48 C. However an unexpectedly low resistance of the built-up welds also at multilayer order was noticed.
After visual assessment of the examined specimens a significant effect of the surface condition was assumed. Because the CPT determination according to ASTM does not allow any statement about the corrosion process, this method was not suitable to characterize the corrosion system. For this reason a new method was applied to clarify the causes of the low corrosion resistance. This method determines the CPT with the help of the electrochemical current noise under the same conditions demanded in ASTM G 48 C. The temperature is increased continuously and the characteristic parameters of the system are recorded and evaluated objectively within short time. So it was possible to see the influence of the surface condition on the pitting corrosion behaviour of the examined specimens. The required parameters to the post-processing of the deposition welds were determined. The comparison of the results show that the surface tarnish formed after the shielded arc welding process influences the pitting corrosion resistance negatively. After its elimination the CPT could be determined in dependence of the welding layers.
An einem Tankbehälter aus dem Werkstoff X2CrNiMo17-12-2, der zur Zwischenlagerung von Salzlake für die Käseherstellung dient, wurden trotz langjähriger positiver Erfahrungen an vergleichbaren Anlagen bereits kurze Zeit nach der Inbetriebnahme Lochkorrosionserscheinungen festgestellt. Durch entsprechende elektrochemische Laboruntersuchungen konnte gezeigt werden, dass die vorgefundene Lochkorrosion durch den Einsatz eines Oxidationsmittels zu Desinfektionszwecken verursacht wurde.
Translated Abstract
Corrosion damage at storage tanks for salt brine
A tank made of stainless steel type X2CrNiMo17-12-2 for intermediate storage of salt brine for cheese production revealed significant pitting corrosion effects shortly after commissioning although comparable units have shown positive long-term behaviour. By means of electrochemical laboratory tests it could be demonstrated that the observed pitting corrosion was caused by the use of an oxidizing agent for desinfection purposes.
Für Korrosionsprüfungen stehen eine ganze Reihe bewährter und standardisierter Verfahren zur Verfügung, die eine weite Verbreitung gefunden haben. Dazu gehören die Sprühnebelverfahren, Klimaprüfverfahren, Auslagerungsversuche in spezifisch wirkenden Prüfmedien und die elektrochemische Polarisationsmesstechnik. Dennoch bleiben eine ganze Reihe von Fragen und Wünschen offen. Insbesondere die Anfangsprozesse der Korrosion lassen sich häufig nur unzureichend untersuchen. Auch über den zeitlichen Verlauf der Korrosion geben die eingesetzten Verfahren keine ausreichenden Informationen. Weiterhin führt der Wunsch nach möglichst praxisnahen Prüfbedingungen bei vertretbarem Aufwand und die Suche nach Möglichkeiten zur Verkürzung von Prüfzeiten zur ständigen Weiterentwicklung der Prüf- und Untersuchungsmethoden.
In der Korrosionsforschung steht mit der Rauschdiagnostik bei der Untersuchung von Korrosionsprozessen ein einfaches, empfindliches und nahezu zerstörungsfreies Messverfahren zur Beurteilung der Korrosionsneigung metallischer Werkstoffe zur Verfügung. Mit dem heutigen Kenntnisstand über das elektrochemische Rauschen bei Korrosionsprozessen können die Einsatzmöglichkeiten sowohl auf die Lösung von Messaufgaben im Labor, als auch auf spezielle Probleme bei der Korrosionsüberwachung in der Praxis erweitert werden. Des Weiteren findet diese Methode auf Grund ihrer spezifischen Vorteile auch immer mehr Anwendung zur Unterstützung bzw. Verbesserung herkömmlicher Korrosionsprüfungen. Der Zugewinn wichtiger Erkenntnisse, die Verkürzung von Prüfzeiten sowie die damit verbundene Schonung von Ressourcen (Arbeitskraft, Energieaufwand, chemische Hilfsmittel etc.) sind einige der Vorteile, die eine moderne Korrosionsprüfung heute kennzeichnen.
Translated Abstract
Electrochemical noise measurements - Innovation in corrosion testing
There are a lot of approved and standardized methods available for corrosion testing which have found wide application. Salt-spray testing, electrochemical polarization techniques and exposure tests in specific test media belong to these. Nevertheless, some questions remain unanswered and requirements unsatisfied. In particular, both the start of corrosion and the way it proceeds with time can often be examined only to an insufficient extent. Furthermore, the requirements of practical test conditions, acceptable effort and expenditure and shorter test durations lead to continuous development of these test methods.
Within corrosion research, the analysis of electrochemical noise offers a simple, sensitive and virtually non-destructive measuring technique for assessment of the corrosion susceptibility of metallic materials and for the investigation of corrosion processes. The present status of knowledge concerning noise diagnostics in corrosion processes permits the application of this method not only to experimental tasks in the laboratory, but also to special problems in the context of practical corrosion monitoring. Furthermore, specific advantages of the technique enable its use to an increasing extent in supporting or improving conventional corrosion testing. The advantages here include obtaining additional information and shortening testing times (together with associated savings in resources such as manpower, energy, chemical reagents, etc.), thus resulting in state-of-the art corrosion testing.