Korrosion in Ventilen

Spindeldichtsysteme von Garlock bieten Sicherheit

15. August 2011

Ein Schrecken für jede Industrieanlage – korrodierte Ventile in den Rohrleitungen. Doch woher kommen diese Korrosionserscheinungen und wie lassen sie sich verhindern?

Normalerweise treten zwischen den Metallteilen und den Dichtsystemen aus Graphit keine Wechselwirkungen auf. Wenn jedoch beide gemeinsam einem flüssigen Medium ausgesetzt sind, das dazu noch elektrisch leitfähig ist, kommt es zu einer sogenannten galvanischen Korrosion. Bei dieser elektrochemischen Reaktion wandern die Elektronen wie in einer Batterie von der Anode zur Kathode, also vom Metall zum Graphitmaterial. Hierbei kommt es zu einem Werkstoffabtrag auf den Metallen – sie korrodieren.

Die Geschwindigkeit der Korrosionswirkung ist umso schneller, je größer der Abstand zwischen dem Metall und dem Graphit in der elektrochemischen Spannungsreihe ist. Bestehen beispielsweise Körper und Schaft des Ventils aus sogenannten austenitischen Edelstählen (z.B. Serie 300, 630 etc.), findet kaum ein sichtbarer Angriff statt. Im Gegensatz hierzu sind die martensitischen Edelstähle (z.B. Serie 400 etc.) äußerst anfällig für galvanische Angriffe.

Wie lassen sich solche Angriffe verhindern?

Die Temperatur eines Heißdampfventils verhindert erhebliche Ansammlungen von flüssigem Medium an der Dichtstelle, jedoch sind hydrostatisch getestete Ventile, die danach im nassen Zustand gelagert werden, äußerst anfällig für Korrosion. Ebenso betroffen sind Dampfbetriebsventile, die Stillstandzeiten bei gleichzeitiger Kälteexposition durchlaufen, oder auch Ventile unter freiem Himmel, bei denen sich Regenwasser an den Dichtstellen ansammeln kann. Ventile, die ständig Wasser ausgesetzt sind, sollten, wenn möglich, mit PTFE-basierenden Dichtsystemen ausgestattet werden.

Lässt sich die Ansammlung flüssigen Mediums nicht verhindern, muss die galvanische Reaktion gestoppt werden. Aktive und passive Korrosionshemmer erreichen das Ziel auf unterschiedliche Weise. Ein bewährter aktiver Hemmer ist Zink, der in Form von Pulver gleichmäßig auf das Dichtsystem aufgetragen oder als Zinkunterlegscheiben zum Einsatz kommt. Zink wirkt als eine Opferanode und schützt so die umliegenden Metallteile vor Korrosion. Weniger bekannt sind passive Hemmer, die entweder auf Phosphor oder auf Barium-Molybdat basieren. Diese Hemmer bilden eine Schutzschicht auf dem graphithaltigen Dichtsystem und verhindern, dass es überhaupt zu einem Spannungsgefälle zwischen den Bauteilen „und damit zur Korrosion“ kommt.

Ein passiver Hemmer lässt sich jedoch nicht einfach aufstäuben, sondern muss bereits im geförderten Graphiterz vorhanden sein, in dem er dann durch hohe Temperaturen aktiviert wird. Ein Einsatz dieser Hemmer ergibt sich in Anlagen, in denen Zink nicht mit dem Betriebsmedium kompatibel ist oder in denen besonders staubfrei und sauber gearbeitet werden muss.