Beratherm AG

Fachartikel | 31.01.2019 - 11:37 Uhr

Passivierung- Warum? Wie? Wann?

  • Erstreinigung vor der Inbetriebnahme
  • periodische Reinigungen Ihrer Anlagen
  • im Flow bleiben und Stillstände vermeiden
  • moderne elektrochemische Analysemethode
  • Qualifizierung von Passiviermedien
Passivierung- Warum? Wie? Wann?

– Wissenschaft trifft Anwendung: Die Impedanzspektroskopie analysiert

Passivfilme sind für das Auge unsichtbar aber leisten einen der wichtigsten Beiträge bei der Verwendung von passivierbarem Metall. Ohne Passivfilm korrodiert z. B. Chrom, Aluminium, Titan und der häufig verwendete rostfreie Stahl. Praktischerweise erneuert sich der Passivfilm an der Oberfläche nach Beschädigungen oder Auflösen unter normalen Bedingungen automatisch. "normale Bedingungen" bedeutet hier - mit ausreichend Sauerstoff und bei bestimmtem pH-Werten. Durch den Sauerstoff bildet sich der undurchlässige Film aus Metalloxiden. Dieser wenige Nanometer dünne Film trennt den Werkstoff vor der Umgebung und schützt vor weiterer Korrosion.
 
Warum?

Ohne den Passivfilm würde es zu Flächenkorrosion kommen. Bei einem beschädigten Passivfilm kommt es zu lokalen Angriffen des Metalls, welche sich durch Verfärbungen, herausgelöste Metallionen oder gar Korrosionspartikel bemerkbar machen. Stehen korrosionsfördernde Salze wie z. B. Chloride im Kontakt mit der Metalloberfläche kommt es sogar zur Lochkorrosion, welche zum schnellen Bauteilversagen führen kann. Eine Verletzung des Passivfilms kann durch Schweissen, mechanische Bearbeitung, Strömungserosion oder chemische Beanspruchung erfolgen. Danach muss der Passivfilm neu gebildet werden um das Material zu schützen. Allerdings herrschen in chemischen Anlagen selten die o.g. "normalen" Bedingungen zur Repassivierung. Reinstwässer und Stickstoffüberlagerungen entziehen den benötigten Sauerstoff und saure Medien destabilisieren die festen Oxidschichten.

Wie?

Kann man jetzt annehmen, dass der Passivfilm durch einmaliges Trockenblasen mit Luft wieder hergestellt werden kann? Ja. – bedingt! Luft zur Passivierung zu verwenden bedarf viel Zeit und einer sehr reinen Oberfläche, welche real selten vorliegt. Nur ein homogener Passivfilm schützt das Metall richtig. Anhaftungen an der Oberfläche (z.B. Flüssigkeiten, Montagefett, Partikel, Späne, Produktrückstände usw.) oder auch Verunreinigungen im Stahl und an den Schweissnähten (Segregation, lösliche Oxide, Material- und Schweissfehler usw.) führen unweigerlich zu lokalen Schwachstellen an denen Korrosion einsetzt. Deshalb ist eine vollständige Reinigung eine Bedingung für eine erfolgreiche Passivierung. Die Kombination aus Reinigung, verwendeten Materialien und Anlagenparametern bestimmen dabei die Medienwahl.

Wann?

Passivierung wird sowohl präventiv als auch akut durchgeführt. Eine Erstreinigung, die es schafft sämtliche Störstellen abzureinigen und eine anschliessende Passivierung garantieren einen homogenen Passivfilm bei Inbetriebnahme. Auch nach einer Bearbeitung bestehender Anlagen ist eine Reinigung und Passivierung angeraten. Neben dem homogenen Korrosionsschutz kann die Anlage frei von Arbeitsspuren wie Spänen, Fetten und Anlauffarben übergeben werden. Während des Betriebes kann es durch Verunreinigungen oder Umstellungen zu Stillständen kommen. Die Reinigung wird dabei meist mit einer Passivierung kombiniert. Bei geplanten Wartungsstillständen kann vorbeugend passiviert werden. Dies ist besonders bei aggressiven Medien wie Pufferlösungen angeraten.

Welches Medium ist zur Passivierung geeignet? Antworten der Impedanzspektroskopie

Luft, Wasser, Zitronensäure, Salpetersäure oder doch ein komplexes Passivierungsmittel? Die Diskussion um Passivierungsmittel ist so alt wie die Methode selbst. Um den komplexen Zusammenhang zwischen vorheriger Reinigung, zugrundeliegendem Material und anschliessend exponierter Umgebung anwendungsnah abzubilden können Passivfilme untersucht werden. Neben der Röntgendiffraktometrie (EDX) und Atomemissionssspektroskopie (AES) bietet die moderne Impedanzspektroskopie (EIS) den grössten Anwendungsbezug. Diese elektrochemische Methode wird bei Beratherm angewandt um den systemeigenen Kennwert des Passivierungswiderstandes zu ermitteln. Damit können sowohl die Beständigkeit eines Materials im Einsatz als auch die Qualität der Passivierung realitätsnah quantifiziert werden.


Passivierung- Warum? Wie? Wann?
Beratherm AG
Raphael Przybilla