Korrosionsbeständigkeit zwischen Monel400 in Süßwasser- und Meerwasserumgebungen

Monel 400 ist eine Nickel-Kupfer-Mischkristalllegierung mit einer typischen Zusammensetzung von etwa 65 % Ni, 33 % Cu sowie kleinen Mengen Eisen, Mangan, Kohlenstoff und Silizium. Aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit wird es häufig in wässrigen Umgebungen eingesetzt, seine Leistung unterscheidet sich jedoch erheblich zwischen Süßwasser und Meerwasser. Der Vergleich und die quantitative Analyse sind wie folgt.

Süßwasser weist im Allgemeinen einen geringen Salzgehalt, eine niedrige Chloridionenkonzentration, einen neutralen oder schwach alkalischen pH-Wert sowie eine begrenzte Aktivität von gelöstem Sauerstoff und Mikroben auf.

Monel 400 bildet im Süßwasser einen stabilen, dichten passiven Oxidfilm, der von Nickel- und Kupferoxiden/-hydroxiden dominiert wird. Dieser Film blockiert wirksam den weiteren Kontakt zwischen der Legierungsmatrix und korrosiven Medien. Unter normalen Temperaturen und statischen oder langsam fließenden Süßwasserbedingungen ist die gleichmäßige Korrosionsrate extrem niedrig und beträgt normalerweise weniger als 0,000025–0,000051 mm/Jahr (entspricht 0,001–0,002 mpy, mil pro Jahr).

Lochfraß, Spaltkorrosion und Spannungsrisskorrosion (SCC) sind in konventionellem Süßwasser vernachlässigbar. Nur in stark saurem Süßwasser mit hohem gelöstem Sauerstoff oder starker industrieller Verschmutzung kann es zu lokaler Korrosion mit langsamer Geschwindigkeit kommen.

Monel 400 kann einen langfristig stabilen Betrieb in Süßwassersystemen wie Kühlwasserleitungen, Lagertanks und Wasseraufbereitungsanlagen gewährleisten, oft mit einer Lebensdauer von Jahrzehnten unter ordnungsgemäßen Betriebsbedingungen.

Meerwasser ist ein komplexer Elektrolyt mit hohem Chloridgehalt (ca. 19.000–35.000 mg/l), neutralem pH-Wert, reichlich gelöstem Sauerstoff und Meeresmikroorganismen. Diese Faktoren verändern den Korrosionsmechanismus von Monel 400 erheblich.

In fließendem, gut belüftetem Meerwasser behält Monel 400 immer noch eine gute allgemeine Korrosionsbeständigkeit bei. Der Passivfilm kann durch hydrodynamische Reinigung selbst repariert werden. Die gleichmäßige Korrosionsrate wird im Allgemeinen bei 0,000025∼0,000127 mm/Jahr (0,001∼0,005 mpy) gehalten, was nahe an der im Süßwasser liegt.

Lochfraß und Spaltkorrosion: Hohe Konzentrationen an Chloridionen können den Passivfilm durchdringen und zerstören, insbesondere in stehendem Meerwasser oder Meerwasser mit geringem Durchfluss, in Spalten und in Bereichen, die von marinem Biofouling bedeckt sind. Lochfraß und Spaltkorrosion werden zu den vorherrschenden Fehlerarten, und die lokale Korrosionsrate kann Dutzende oder sogar Hundertfache höher sein als die gleichmäßige Korrosionsrate.

Sulfidinduzierte Korrosion: In sauerstoffarmen, verschmutzten Küstenmeerwasser- oder Sedimentumgebungen produzieren sulfatreduzierende Bakterien Schwefelwasserstoff. Monel 400 ist empfindlich gegenüber H2​S, das den Filmabbau und die lokale Korrosion beschleunigt und sogar zu Wasserstoffversprödung führen kann.

Strömungsinduzierte Erosionskorrosion: Bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten oder unter Kavitationsbedingungen erhöht der synergistische Effekt von Flüssigkeitsreinigung und elektrochemischer Korrosion die Gesamtkorrosionsrate erheblich.

Monel 400 wird häufig in Meeresumgebungen wie Meerwasserleitungen, Pumpen, Ventilen und Propellerwellen eingesetzt, erfordert jedoch Konstruktionsmaßnahmen wie die Vermeidung toter Zonen, die Reduzierung von Spalten und die Anwendung von Antifouling-Behandlungen zur Kontrolle lokaler Korrosion.