Metallographische Expertise von Rohrleitungen: Korrosionsanalyse und Schadensfall

Ein Leck, ein Riss oder ein Bruch einer Rohrleitung lässt sich nicht zuverlässig allein durch eine visuelle Betrachtung erklären.

Das Metall bewahrt die Spuren der thermischen, mechanischen und chemischen Beanspruchungen, denen es ausgesetzt war: lokale Kaltverfestigung, Veränderung der Stahlkornstruktur, Karbidausscheidungen, Vorhandensein von Einschlüssen, örtliche Korrosion oder interkristalliner Angriff.

In der Praxis ermöglicht nur eine Metallographische Expertise Rohrleitungen, einen Werkstofffehler, eine fehlerhafte Wärmebehandlung, eine chemische Verunreinigung des Mediums, eine galvanische Kopplung, Korrosionsermüdung oder eine zufällige Überlastung zu unterscheiden. Das Bruchbild lügt nie: Es enthält die Historie der auf Ihre Anlage wirkenden Spannungen.

Die metallographische Untersuchung zeigt auf, was keine makroskopische Begutachtung allein belegen kann: Korngröße, Inhomogenitäten, Phasenumwandlungen, verfestigte Zonen, Entkohlung, Ausscheidungen, Segregationen und die Morphologie der Korrosionsangriffe. Bei austenitischem Edelstahl kann beispielsweise die durch Karbidausscheidungen an den Korngrenzen verursachte Sensibilisierung auf eine Diagnose interkristalliner Korrosion hindeuten.

Bei Kohlenstoff- oder legiertem Stahl ermöglicht die Beobachtung der Mikrostruktur, eine Anomalie der Wärmebehandlung, eine Überhitzung oder eine für den Einsatz ungeeignete Werkstoffgüte zu erkennen.

Das Labor setzt je nach untersuchtem Fall ein stimmiges Methodenpaket ein: Lichtmikroskop für die mikrografische Untersuchung, Härteprüfer zum Vergleich lokaler Härten, ICP und Elementaranalysatoren zur Überprüfung von Zusammensetzung und Werkstoffgüte sowie der Gehalte an C/S, N/O oder H, wenn der Kontext dies erfordert. Diese Daten ermöglichen es, das Bauteil mit seinen Spezifikationen abzugleichen, eine Werkstoffabweichung aufzuspüren und die Auswirkungen des Betriebs auf die lokalen Eigenschaften zu bewerten.

Eine fachgerecht durchgeführte metallurgische Expertise beantwortet entscheidende Fragen für Instandhaltungsverantwortliche, Planungsbüros, Gerichtsgutachter und Hersteller: Entspricht die Werkstoffgüte den Vorgaben? Ist die Mikrostruktur mit dem Einsatz vereinbar? Ist der Bruch der Korrosion vorausgegangen oder ihr gefolgt? Liegt eine Versprödung durch die Umgebung, Korrosionsermüdung, interkristalline Korrosion, ein Angriff unter Ablagerungen oder eine externe chemische Verunreinigung vor?

Durch mikrostrukturelle und analytische Beweise hilft die Expertise, einen Werkstofffehler von einem Betriebsfehler oder einer nicht beherrschten Umgebung zu unterscheiden.

Der Ansatz beruht auf einer Analyse der geschädigten Bauteile auf mehreren Ebenen und, wenn möglich, einer intakten Vergleichszone.

Wir kombinieren Analyse metallischer Schäden, fraktografische Untersuchung, mikrografische Schliffe, Härtemessungen, Überprüfung der chemischen Zusammensetzung und Identifizierung korrosiver Spezies. Diese Methodik ermöglicht es, ein fundiertes technisches Schadensszenario zu erstellen: spröder Bruch, duktiler Bruch, Ermüdungsbruch, Korrosionsbruch, interkristalline Korrosion oder eine Wechselwirkung zwischen Umgebung und Mikrostruktur.

👉Ziel ist es, die Unsicherheit hinsichtlich der Verantwortung für den Schaden zu beseitigen und robuste Korrekturmaßnahmen abzuleiten.

Die fraktografische Analyse unter dem Lichtmikroskop, am Stereomikroskop und anschließend in der REM-EDX-Expertise ermöglicht es, die Merkmale eines duktilen, spröden, transkristallinen, interkristallinen oder ermüdungsbedingten Bruchs zu erkennen.

Anrisse, Riefen, Grübchen, Spaltbruchfacetten, Korrosionsprodukte und exogene Ablagerungen erzählen das tatsächliche Schadensszenario.

Der Vergleich zwischen gebrochener und ungebrochener Zone stärkt die Interpretation und ermöglicht es, eine mögliche Werkstoffabweichung, eine fortschreitende Schädigung oder den Einfluss fremder Stoffe aufzuzeigen.

Für Oberflächen, Ablagerungen und Korrosionsprodukte stützt sich die Untersuchung auf REM-EDX, ICP-AES, XPS und je nach Bedarf auf elektrochemische Prüfungen wie OCV, LSV, EIS oder galvanische Kopplung.

Dieser Ansatz ermöglicht es, oxidierende oder korrosive Agenzien semiquantitativ zu identifizieren, die Oberflächenchemie zu charakterisieren, die Beständigkeit einer Beschichtung zu bewerten, einen Dickenverlust zu verfolgen oder ein Verhalten unter beschleunigter Alterung nachzubilden.

👉Es geht nicht nur darum, Korrosion festzustellen, sondern ihre Ursache und ihren Mechanismus zu charakterisieren.

Über die Feststellung hinaus formuliert das Labor operative Empfehlungen: Auswahl einer Ersatzlegierung, Anpassung einer Wärmebehandlung, Verbesserung einer Beschichtung, Änderung eines Mediums oder einer Reinigung, Verringerung einer kritischen Rauheit, Kontrolle einer galvanischen Kopplung oder Anpassung der Prozessbedingungen.

Diese lösungsorientierte Ausrichtung zielt darauf ab, die Wiederinbetriebnahme abzusichern und ein erneutes Auftreten des Schadens an der Anlage oder an ähnlichen Ausrüstungen zu verhindern.

Die Begutachtung sollte eingeleitet werden, sobald ein Riss, ein Leck, ungewöhnliche Korrosion, ein verdächtiger Belag oder ein Bruch im Betrieb auftritt. Je früher die Probe entnommen und unverändert aufbewahrt wird, desto zuverlässiger ist die Auswertung des Bruchbildes und der Korrosionsprodukte.

Eine schnelle Bearbeitung ermöglicht es außerdem, intakte und defekte Bereiche zu vergleichen, ähnliche noch in Betrieb befindliche Anlagen abzusichern und die Entscheidungen in Bezug auf Instandhaltung, Versicherung oder Rechtsstreitigkeiten sofort zu lenken.