Titel: Einiges über die Korrosion der Metalle im Seewasser.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1903, Band 318 (S. 541–542)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj318/ar318148

Einiges über die Korrosion der Metalle im Seewasser.

Aus der unter diesem Titel in den Verhandlungen des Vereins zur Beförderung des Gewerbefleisses, 1903, Heft 3 bis 5 veröffentlichten Abhandlung bringen wir die hauptsächlichsten Ergebnisse der vom Torpedo – Stabsingenieur Diegel ausgeführten Untersuchungen kurz zur Kenntnis unserer Leser.

I. Nickelkupfer mit 20 und 42 v. H. Nickelgehalt zeigte ähnliche Festigkeitseigenschaften wie weicher Flusstahl. Diese Legierungen sind im erwärmten Zustande schmiedbar; kalt lassen sie sich mit schneidenden Werkzeugen leicht bearbeiten. Ihre Seewasserbeständigkeit erwies sich als gut. Das Nickelkupfer leidet weniger, wenn es mit anderen Metallen in Verbindung steht, als wenn es für sich allein dem Seewasser ausgesetzt ist. In der Berührung mit Eisen wird Nickelkupfer vollständig geschützt; andere Kupferlegierungen werden im Seewasser in Berührung mit Nickelkupfer aber verhältnismässig stark angegriffen.

Das Nickelkupfer findet in der Industrie bereits in verschiedenen Zusammensetzungen Verwendung zu Geschossmänteln, Münzen, Widerstandsdrähten u.s.w. Seine Färbung wird um so weisser und schöner, je höher der Nickelgehalt ist.

Die Legierungen aus Kupfer, Nickel und Zink, die unter den Bezeichnungen „Neusilber“, „Argentan“ u.s.w. zu gewerblichen Zwecken verwendet werden, sind warm nicht bearbeitbar.

II. Zinkreiche Kupferlegierungen ohne und mit Nickelzusatz. Die Legierungen aus Kupfer und Zink leiden im Seewasser starker als andere Kupferlegierungen. Bei grösserem Zinkgehalte vermindert sich nicht nur der Querschnitt infolge äusserer Anfressungen, sondern es wird auch das Zink aus; dem Inneren des Materials ausgelaugt, wodurch dieses erheblich an Festigkeit verliert und schliesslich so zerbrechlich wird, wie gebrannter Ton. Die Erprobungen haben nun ergeben, dass das Auslaugen des Zinkes erst bei einem Zinkgehalte von mehr als 24 v. H. in bedenklichem Masse eintritt. Das Auslaugen des Zinkes ergab sich bei Stäben von gleichen Abmessungen aus verschiedenen Legierungen durch das Verhältnis zwischen Querschnittsabnahme und Gewichtsverlust. Dieses Verhältnis betrug

bei Kupfer mit 24 v. H. Zink = 100 : 297
28 = 100 : 1630
42 = 100 : 2620.

Durch den Zusatz von 15 v. H. Nickel wird das Auslaugen des Zinkes, selbst bei einem Zinkgehalte der Legierung von rund 40 v. H., nahezu ganz verhindert. Vielleicht genügt für diesen Zweck auch schon ein geringerer Nickelzusatz.

III. Gewichtsverlust verschiedener Metalle im Seewasser. Allseitig bearbeitete Platten aus Eisen, Kupfer und Kupferlegierungen, die unter gleichen Verhältnissen so in das Seewasser eingehängt wurden, dass sie nicht mit anderen Metallen in Berührung standen, erlitten in 12 Monaten auf 1 qdm Oberfläche folgende Gewichtsverluste:

Flusseisen mit 0,44 v. H. Mn und 0,071 v. H. P = 9,015 g
Kupfer (Elektrolyt) = 0,563 „
Zinnbronze mit 3,5 v. H. Sn (schmiedbar) = 1,638 „
Zinnbronze mit 11 v. H. Sn = 1,470 „
Bronze mit 8 v. H. Sn und 4 v. H. Zn = 2,303 „
Eisenbronze mit 42 v. H. Zn und 0,5-1 v. H. Fe = 4,575 „
Aluminiumbronze mit 9 v. H. Al = 0,600 „
Nickelkupfer mit 42 v. H. Ni = 2,162 „
Nickelkupfer mit 20 v. H. Ni = 1,848 „

In metallischer Berührung mit Eisen wurden sämtliche Kupferlegierungen nahezu vollkommen gegen die Einwirkung des Seewassers geschützt, das Eisen erlitt aber einen um so grösseren Gewichtsverlust. Auch die Kupferlegierungen wirken gegenseitig mehr oder weniger zerstörend bezw. schützend aufeinander ein.

Eisenbronze, die in Verbindung mit Phosphorbronze dem Gewässer ausgesetzt war, wurde ohne Eisenschutz rasch zerstört; unter gleichen Verhältnissen, aber mit Eisenschutz, littsie dagegen fast garnicht, und zwar auch dann nicht, wenn das Eisen nur mit der auf Zerstörung wirkenden Phosphorbronze: in Berührung stand. Hieraus ergibt sich, dass eine unmittelbare Berührung des schützenden und des zu schützenden Metalles nicht erforderlich ist, dass es vielmehr genügt, wenn das Schutzmetall nur mit dem auf Zerstörung wirkenden Metalle in Berührung steht oder mit dem zu schützenden in anderer Weise leitend verbunden ist. Soll z.B. Eisen durch Zink gegen die zerstörende Einwirkung von Bronze geschützt werden, so ist es zulässig, das Zink nur an der Bronze zu befestigen. Der Schutz wird aber nur dann ausreichend sein, wenn die Oberfläche des Zinkkörpers genügend gross ist und dieser nicht in zu weiter Entfernung von dem zu schützenden Eisen angebracht wird.

IV. Kupfer. In einigen Fällen wurde reines Kupfer rasch durch Seewasser zerfressen, während Kupfer mit reichlichem Arsengehalte unter gleichen Verhältnissen gut erhalten blieb. Die auf Grund dieser Erfahrungen angestellten Erprobungen führten zu folgenden Ergebnissen:

a) Reines (Elektrolyt) Kupfer und hüttenmässig dargestelltes, sehr unreines Kupfer verhielten sich im Seewasser nicht erheblich verschieden, wenn die einzelnen Kupfersorten von einander isoliert waren. Auch in kohlensäurehaltigem Seewasser zeigte sich bei reichlicher Zuführung von atmosphärischer Luft dasselbe Ergebnis.

b) Stäbe aus Elektrolytkupfer, die im Seewasser mit arsenreichem Kupfer in Berührung standen, erlitten an den Kanten Anfressungen.

c) Eine an der Oberfläche bis auf einige kleine Stellen mit Harn oxydierte Platte aus Elektrolytkupfer erlitt im Seewasser an den blank gewesenen Stellen tiefere Einfressungen. Danach ist anzunehmen, dass das Kupfer mit seinen Zersetzungsprodukten im Seewasser ein galvanisches Element bildet, in dem das Metall Anode ist und gelöst wird.

d) Ein erheblicher Unterschied in dem Verhalten von; umgeschmolzenem und nicht umgeschmolzenem Elektrolytkupfer war nicht bemerkbar.

e) Geglühtes Kupfer wurde im Seewasser nahezu doppelt so stark angegriffen, als kalt verdichtetes mit etwa fünfmal so hoher Festigkeit an der Streckgrenze.

f) Die Verzinkung schützt das Kupfer nur für kurze Zeit. Nach der Zersetzung des Zinkes korrodiert das Kupfer umso stärker.

g) In der Berührung mit Eisen wird das Kupfer beträchtlich gegen die Einwirkung des Seewassers geschützt, jedoch nicht vollständig.

V. Anfressungen in den Kupferrohren auf Schiffen. Die Kupferrohre der zum Herbeibringen von Seewasser oder zum Fortschaffen des Leckwassers dienenden Schiffspumpen werden in neuerer Zeit oft sehr rasch zerfressen. Die Anfressungen entstehen in der Berührung des Kupfers mit dem Seewasser, also im Inneren der Rohre. Sie treten am häufigsten in der Nähe der Lötstellen auf, an denen das Kupfer stark erhitzt worden ist. Zunächst bilden sich Gruben, die allmählich an Tiefe zunehmen und schliesslich die Rohrwandung durchdringen.

Die ausgeführten Untersuchungen lassen vermuten:

a) dass die Anfressungen auf den galvanischen Strom zurückzuführen sind, der zwischen dem Kupfer und seinen Oxydationsprodukten im Seewasser entsteht,

b) dass Kupfer mit reichlichem Arsengehalte (etwa 0,5 v. H.) den Anfressungen besser widersteht, als reines Kupfer.

Es wird deshalb die Erprobung von Röhren aus Kupfer mit rund 0,5 v. H. Arsen empfohlen. Kupfer mit 0,6 v. H. Arsengehalt zeigte sich noch gut bearbeitbar und ebenso zähe, wie reines Kupfer. Auch Kupfer mit reichlichem Nickelzusatz widersteht den Anfressungen vermutlich besser, als reines Kupfer.

Das Schützen der Kupferrohre durch Zink oder durch einen einzuführenden elektrischen Strom würde nur dann |542| Aussicht auf Erfolg bieten, wenn es möglich wäre, den Zinkschutzkörper bzw. eine als Anode dienende, isolierte Metallstange durch den ganzen Rohrstrang hindurchzuführen. Das stösst aber auf Schwierigkeiten in der praktischen Ausführung und im Betriebe.

Bei der Zerstörung der Saugerohre von Zirkulationspumpen für Kondensatoren und der Flügelräder dieser Pumpen wirkt vielleicht noch ein elektrischer Strom mit, der durch das Rotieren der Flügelräder im Seewasser erzeugt wird. Dass durch das Rotieren der Schiffsprozeller im Seewasser ein elektrischer Strom entsteht, wurde nachgewiesen.

VI. Der Einfluss von Phosphor und Nickel im Eisen auf dessen Seewasserbeständigkeit.

1. Einfluss des Phosphors.

Bei allen bisherigen Versuchen war ein Einfluss des grösseren oder geringeren Phosphorgehaltes im Eisen auf dessen Neigung zum Verrosten nicht in die Erscheinung getreten. Die Versuche hatten sich aber nur auf die Erprobung in der Atmosphäre erstreckt, oder es waren die einzelnen Eisensorten voneinander isoliert dem See- bezw. Kesselwasser ausgesetzt worden. Erfahrungen aus der Praxis liessen nun vermuten, dass zwei Eisensorten von verschiedenem Phosphorgehalte, die im See- oder Kesselwasser miteinander in metallischer Berührung stehen, gegenseitig auf Zerstörung bezw. Schutz einwirken. Es wurde angenommen, dass sich in solchem Falle ein galvanisches Element bilde, in dem das phosphorärmere Eisen die Anode sei und stärker angegriffen werde, als bei isolierter Aushängung im Seewasser, während das phosphorreichere Eisen – die Kathode – mehr oder weniger geschützt werde.

Ein zunächst angestellter Versuch, bei dem Martineisen mit 0,006 v. H. Phosphor und Bessemereisen mit rund 0,1 v. H. Phosphor in metallischer Berührung dem Seewasser ausgesetzt wurden, bestätigte die Vermutung. Durch einen umfangreicheren Versuch mit Eisen von weniger als 0,01, sowie von 0,062; 0,09; 0,23; 0,45; 0,84; 0,85 und 1,08 v. H. Phosphorgehalt sind dann nicht nur je zwei in Berührung stehende Eisensorten im Seewasser erprobt worden, sondern es wurde auch die Einwirkung des Seewassers auf einzelne, von einander isoliert eingehängte Platten ermittelt, die bis zur halben Höhe eingetaucht waren. Die Erprobung der je aus zwei Eisensorten bestehenden Versuchsstücke fand sowohl im freien Seewasser des Kieler Hafens, als auch in grösseren Behältern statt, in denen das Seewasser oft erneuert wurde. Die einzeln eingehängten Platten sind nur in Behältern mit Seewasser erprobt worden. Die Ergebnisse dieses Versuches waren kurz folgende:

a) Von zwei im Seewasser miteinander in metallischer Berührung stehenden Eisensorten mit verschiedenem Phosphorgehalte wird die phosphorreichere mehr oder weniger geschützt, die phosphorärmere aber umso stärker angegriffen. Bei zwei in der Praxis vorkommenden Eisensorten mit gleich grosser Oberfläche und einem Unterschiede im Phosphorgehalte von 0,08 v. H., die miteinander in Berührung standen, betrug der Gewichtsverlust auf 1 qdm Oberfläche

Im
Hafen
erprobt
g
In einem
Behälter
erprobt
g
Anode. Eisen mit weniger als 0,01 v. H. P = 11,7 4,3
Kathode. Eisen mit 0,09 v. H. P = 3,7 2,15

Im Hafen war also der Gewichtsverlust des phosphorärmeren Eisens rund 3 Mal so gross, als der des phosphorreicheren.

b) Der Einfluss des Phosphors wächst bei grösserem Unterschiede im Phosphorgehalte zweier Eisensorten als 0,08 v. H. nicht mehr erheblich; die in der Praxis vorkommenden geringen Unterschiede im Phosphorgehalte habeneinen unverhältnismässig stärkeren Einfluss als grössere Unterschiede.

c) Das phosphorärmere Eisen wird um so stärker angegriffen, je kleiner dessen Oberfläche im Verhältnisse zu derjenigen des phosphorreicheren Eisens ist. Bei umgekehrtem Oberflächen Verhältnisse wird das phosphorreichere Eisen am besten geschützt. Unter bestimmten Oberflächenverhältnissen wurde das phosphorärmere Eisen rund 6-14 Mal so stark angegriffen, als das phosphorreichere.

d) Bei den halb eingetauchten Platten, von denen jede für sich isoliert war, hat sich der Einfluss des Phosphors ebenfalls bemerkbar gemacht, wenn auch nicht in so hohem Masse. Mit steigendem Phosphorgehalte nimmt der Gewichtsverlust ab. Der Gewichtsverlust von Eisen mit weniger als 0,01 v. H. Phosphor verhält sich zu dem des Eisens mit 0,09 v. H. Phosphor rund wie 7 : 6.

Aus diesen Ergebnissen lässt sich wohl auch erklären, dass das Schweisseisen in der Regel der Korrosion besser widersteht, als das Flusseisen. Ersteres ist im Durchschnitte reicher an Phosphor als letzteres und wird daher, wenn es im See- oder Kesselwasser mit Flusseisen in Berührung steht, in der Regel weniger angegriffen werden als dieses. Es kann aber auch der Fall eintreten, dass Schweisseisen ärmer ist an Phosphor als Flusseisen, mit dem es in Berührung steht, und dann stärker leidet, als das Flusseisen.

2. Einfluss des Nickels.

Nickelstahl mit 6 und 30 v. H. Nickel, sowie nickelfreies Eisen sind in gleicher Weise erprobt worden, wie die Eisensorten von verschiedenem Phosphorgehalte. Die Ergebnisse waren kurz folgende:

a) Stehen zwei Eisensorten von erheblicher Verschiedenheit im Nickelgehalte im Seewasser miteinander in metallischer Berührung, so wird das nickelreichere Material ganz oder zum Teil gegen Korrosion geschützt, das nickelfreie oder nickelärmere Eisen aber umso stärker angegriffen.

b) Bei einem Unterschiede im Nickelgehalte beider Eisensorten von 6 v. H. wurde das nickelreichere Material nur noch eben merklich angegriffen, bei einem Unterschiede von 23,5-30 v. H. garnicht mehr. Im ersteren Falle war der Gewichtsverlust des nickelfreien bezw. nickelärmeren Eisens rund 1 ½ Mal, im letzteren Falle rund doppelt so gross, als bei der Einwirkung des Seewassers auf das von anderen Metallen isolierte Material.

c) Die Oberflächen beider Eisensorten eines jeden Versuchsstückes standen in dem Verhältnisse 1 : 1. Bei anders gewählten Oberflächenverhältnissen steigert oder verringert sich die Einwirkung auf Zerstörung oder Schutz wahrscheinlich.

d) Bei den halb eingetauchten Platten, von denen jede für sich isoliert eingehängt war, hat der Nickelgehalt die Korrosion ebenfalls erheblich beeinflusst. Die Gewichtsverluste stellen in dem Verhältnisse:

Harter Martinstahl mit 0,062 v. H. Phosphor. = 100
Nickelstahl 6prozentig = 65
Nickelstahl 30prozentig = 26,6
oder
Flusseisen mit weniger als 0,01 v. H. Phosphor = 100
Nickelstahl 6prozentig = 55,7
Nickelstahl 30prozentig = 22,9

Die für sich allein (isoliert) eingehängte Platte aus 30prozentigem Nickelstahle hatte zwar im ganzen wenig an Gewicht verloren, sie zeigte aber am unteren Ende örtliche Anfressungen von beträchtlicher Tiefe.

Die durch Messungen festgestellte Spannungsreihe der erprobten Eisensorten für Seewasser steht in Uebereinstimmung mit den bei der Erprobung im Seewasser eingetretenen Gewichtsverlusten.

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