Nichtrostender Stahl gilt als beständig, ist es aber nur, solange seine Passivschicht intakt bleibt. Lochfraß und Spaltkorrosion durchbrechen genau diese Schicht örtlich und können eine Rohrwand in kurzer Zeit durchdringen, oft ohne sichtbare Vorwarnung. Dieser Beitrag erklärt, wie beide Schadensformen entstehen, welche Rolle Chloride und der PREN-Wert spielen und mit welchen Maßnahmen aus Werkstoffwahl, Konstruktion und Pflege sich Schäden vermeiden lassen.
Wie Lochfraß und Spaltkorrosion entstehen
Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl beruht auf einer nur wenige Nanometer dünnen Chromoxidschicht, der Passivschicht. Sie bildet sich an Luft von selbst, solange genug Chrom und Sauerstoff vorhanden sind. Wird diese Schicht örtlich zerstört und kann sich nicht neu bilden, beginnt an dieser Stelle ein sehr schneller, lokal begrenzter Angriff.
Der häufigste Auslöser sind Chloridionen, etwa aus Salzwasser, Streusalz, Prozesswasser oder chloridhaltigen Reinigungsmitteln. Sie durchdringen die Passivschicht punktuell. Drei Faktoren verschärfen das Risiko deutlich:
- Chloridgehalt: je höher die Konzentration, desto aggressiver das Medium.
- Temperatur: mit steigender Temperatur sinkt die Beständigkeit, warme Chloridlösungen sind besonders kritisch.
- niedriger pH-Wert: im sauren Bereich (unter etwa pH 4) steigt die Lochfraßneigung stark an.
Auch Stillstand und Ablagerungen begünstigen den Angriff, weil sich darunter aggressive Bedingungen aufbauen.
Lochfraß und Spaltkorrosion: der Unterschied
Beide Mechanismen sind verwandt, treten aber unter unterschiedlichen Bedingungen auf. Lochfraß (Pitting) entsteht auf einer frei zugänglichen, eigentlich passiven Oberfläche. Es bilden sich kleine, oft kaum sichtbare Löcher, die sich in die Tiefe fressen und die Wand durchörtern können, während die Oberfläche ringsum unversehrt aussieht.
Spaltkorrosion (Crevice Corrosion) tritt in engen Spalten auf, typischerweise schmaler als etwa 0,1 Millimeter. Im Spalt wird der Sauerstoff aufgezehrt, die Passivschicht kann sich nicht erneuern, und es entsteht ein örtlich saures, chloridreiches Milieu. Deshalb beginnt Spaltkorrosion schon bei niedrigeren Temperaturen und milderen Bedingungen als Lochfraß auf freier Fläche. Typische Spalten finden sich:
- unter Dichtungen, Unterlegscheiben und Flanschauflagen
- in nicht durchgeschweißten Nähten und an Wurzelfehlern
- unter Ablagerungen, Belägen und Biofilmen
- an Rohrauflagen und Halterungen mit engem Metallkontakt
Der PREN-Wert und die Werkstoffwahl
Wie widerstandsfähig ein Edelstahl gegen örtliche Korrosion ist, lässt sich über die Wirksumme PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) abschätzen. Sie berücksichtigt die drei wirksamsten Legierungselemente: PREN = Prozent Cr + 3,3 mal Prozent Mo + 16 mal Prozent N. Je höher der Wert, desto höher die Beständigkeit gegen Lochfraß. Molybdän hat dabei den stärksten Hebel, weshalb molybdänlegierte Güten (V4A) den Standardgüten (V2A) deutlich überlegen sind.
| Werkstoff | Kurzname | PREN (Richtwert) | Typische Eignung |
|---|---|---|---|
| 1.4301 | V2A | rund 18 | neutrale Medien, Wasser, Druckluft |
| 1.4404 / 1.4571 | V4A | rund 24 bis 25 | chloridarme Medien, Chemie, Pharma |
| 1.4462 | Duplex | rund 35 | chloridhaltige, salzige Medien |
| 1.4547 / 1.4529 | 6 Mo | über 40 | Meerwasser, hochaggressive Medien |
Die Beständigkeit lässt sich auch als kritische Lochfraßtemperatur (CPT) und kritische Spaltkorrosionstemperatur (CCCT) messen, etwa nach ASTM G48 oder G150. Die CCCT liegt dabei stets unter der CPT, Spalten sind also immer der kritischere Fall. Höhere Chrom-, Molybdän- und Stickstoffgehalte verschieben beide Grenztemperaturen nach oben.
Konstruktion: Spalten und Toträume vermeiden
Der wirksamste Schutz beginnt nicht beim Werkstoff, sondern auf dem Zeichenbrett. Viele Schäden entstehen, weil die Konstruktion Spalten, Stillstandszonen oder Ablagerungsstellen begünstigt. Im Rohrleitungsbau lassen sich diese Risiken konstruktiv weitgehend ausschließen:
- Durchgeschweißte Nähte ohne Spalt und ohne Wurzelfehler, damit sich kein Spaltmilieu bildet.
- Toträume vermeiden: keine langen Stichleitungen und Sackgassen, in denen Medium steht und Chloride aufkonzentriert werden.
- Entleerbarkeit: Gefälle und Entleerungsstellen vorsehen, damit Leitungen restlos leerlaufen und nicht teilgefüllt stehen bleiben.
- Geeignete Halterungen: Auflagen so gestalten, dass kein enger, schlecht belüfteter Metall-Metall-Spalt entsteht.
- Glatte Übergänge: scharfe Kanten, Spritzer und Vertiefungen vermeiden, an denen sich Beläge festsetzen.
Oberfläche, Schweißnähte und Pflege
Auch eine korrekt ausgelegte Leitung versagt, wenn die Oberfläche geschwächt ist. Beim Schweißen entstehen Anlauffarben, unter denen eine chromverarmte Zone liegt, die die Passivschicht schwächt. Sauberes WIG-Schweißen mit lückenlosem Wurzelschutz hält Anlauffarben gering; verbleibende Verfärbungen werden durch Beizen und Passivieren entfernt, um die volle Beständigkeit wiederherzustellen.
- Glatte Oberfläche: Eine geringe Rauheit erschwert das Anhaften von Belägen und das Auslösen von Lochfraß. Elektropolieren kann die kritische Lochfraßtemperatur je nach Güte um etwa 10 bis 20 Grad Celsius anheben.
- Fremdeisen entfernen: Schleifstaub, Funkenflug und unlegierte Werkzeuge tragen Eisenpartikel ein, die als Rostkeime wirken. Getrennte Werkzeuge für Edelstahl sind Pflicht.
- Beläge und Biofilme entfernen: Ablagerungen zeitnah reinigen, da sich darunter Spaltkorrosion bildet.
- Reinigungsmittel prüfen: möglichst chloridfreie Mittel verwenden und Rückstände gründlich abspülen.
Im Betrieb lohnt sich die Überwachung der entscheidenden Parameter, also Chloridgehalt, pH-Wert und Temperatur. Ergänzend gilt: In warmen, chloridhaltigen Medien sind austenitische Standardgüten ab etwa 50 Grad Celsius auch durch chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion gefährdet, einen verwandten Mechanismus, gegen den Duplexstähle deutlich beständiger sind.
Häufige Fragen
Warum rostet mein Edelstahl trotz hoher Qualität?
Meist liegt es nicht am Stahl, sondern an den Bedingungen: Chloride, Wärme, Ablagerungen oder eingeschlepptes Fremdeisen durchbrechen die Passivschicht örtlich. Auch nicht entfernte Anlauffarben nach dem Schweißen sind ein häufiger Auslöser. Die Werkstoffgüte sollte immer zum Medium passen.
Was sagt der PREN-Wert aus?
Der PREN ist eine Kennzahl für die Beständigkeit gegen Lochfraß, berechnet aus Chrom-, Molybdän- und Stickstoffgehalt. Je höher der Wert, desto widerstandsfähiger ist der Werkstoff in chloridhaltigen Medien. Er dient als Orientierung für die Werkstoffwahl, ersetzt aber keine Bewertung der konkreten Betriebsbedingungen.
Ist Spaltkorrosion gefährlicher als Lochfraß?
Spaltkorrosion setzt schon bei milderen Bedingungen und niedrigeren Temperaturen ein als Lochfraß auf freier Fläche, weil sich im Spalt ein aggressives Milieu aufbaut. Beide Formen sind tückisch, weil sie örtlich in die Tiefe gehen und von außen oft kaum sichtbar sind. Konstruktiv Spalten zu vermeiden ist deshalb besonders wichtig.
Hilft eine glattere Oberfläche gegen Korrosion?
Ja. Eine glatte, saubere Oberfläche bietet weniger Ansatzpunkte für Beläge und Lochfraß. Elektropolieren kann die Beständigkeit messbar erhöhen, und das Entfernen von Anlauffarben und Fremdeisen stellt die Passivschicht wieder her.