Wie unterscheidet man galvanische Korrosion und Lochkorrosion?

Die Verwechslung von galvanischer Korrosion und Lochkorrosion führt oft zu wirkungslosen Korrekturmaßnahmen. In HLK-Netzen, hydraulischen Anlagen, technischen Gebäudeausrüstungen oder metallischen Baugruppen, die Feuchtigkeit ausgesetzt sind, können beide Mechanismen Perforationen, Ablagerungen und Dichtheitsverluste verursachen, die optisch sehr ähnlich sind.

Ihre Ursache ist jedoch unterschiedlich. Galvanische Korrosion ist ein Phänomen makroelektrochemischer Natur: Sie tritt auf, wenn sich ein galvanisches Paar zwischen zwei Metallen mit unterschiedlichen Potenzialen in Gegenwart eines Elektrolyten bildet. Das eine wird zur Anode und löst sich bevorzugt auf, das andere wird zur Kathode. Lochkorrosion beruht hingegen auf einem mikrolokalisierten Mechanismus: Sie beginnt mit einer lokalen Passivschichtstörung, die oft durch Chloride, Oberflächeninhomogenitäten, Beschichtungsfehler oder Ablagerungen begünstigt wird. Der Angriff konzentriert sich dann auf sehr kleine Bereiche und dringt schnell in die Tiefe vor. Ein durchbohrtes Rohr zu ersetzen, ohne den Mechanismus zu identifizieren, bedeutet, sich einem erneuten Auftreten innerhalb von 6 Monaten auszusetzen.

Das Vorhandensein von zwei unterschiedlichen, elektrisch verbundenen Metallen ist das erste Warnsignal. In der Praxis tritt galvanische Korrosion häufig in unmittelbarer Nähe einer Verbindung, eines Flansches, eines Gewindes, einer heterogenen Schweißnaht, eines Einsatzes oder eines metallischen Zubehörteils auf, das an ein edleres oder unedleres Material angebracht wurde.

Der Angriff betrifft vorrangig das anodische Metall und kann sich in einem lokalen Wanddickenverlust, in Korrosionsprodukten, die sich nahe der Grenzfläche konzentrieren, oder in einer beschleunigten Schädigung auf der kleineren anodischen Fläche in Kombination mit einer großen kathodischen Fläche äußern.

Die Bewertung muss den Potenzialunterschied, die Geometrie der vorhandenen Flächen, die Qualität des elektrischen Kontakts und die Leitfähigkeit des Mediums berücksichtigen.

Lochkorrosion zeigt sich durch sehr lokal begrenzte Angriffe, oft in Form kleiner Krater oder enger Öffnungen, die zu einem tieferen Hohlraum führen. Sie betrifft häufig passivierbare Metalle, wenn die Schutzschicht lokal destabilisiert wird.

Chloride, Ablagerungen, Stagnation, metallurgische Inhomogenitäten, Oberflächenfehler oder eine Beschädigung der Beschichtung können das Phänomen auslösen.

Das äußere Erscheinungsbild kann irreführend sein: Eine insgesamt intakte Oberfläche kann eine schnelle Perforation in der Tiefe verbergen. Gerade dieser unauffällige Charakter macht den Lochkorrosionsmechanismus kostspielig, wenn er unterschätzt wird.

In vielen Fällen wird die Entscheidung zu schnell auf Grundlage eines einfachen Fotos, einer Leckfeststellung oder einer Annahme zur Wasserqualität getroffen. Doch zwei unterschiedliche Mechanismen können zu vergleichbaren Symptomen führen. Wenn man fälschlicherweise auf Lochkorrosion schließt, riskiert man, die Wasseraufbereitung zu ändern, einen Inhibitor hinzuzufügen oder nur das durchbohrte Bauteil zu ersetzen, obwohl die eigentliche Ursache ein in der Baugruppe fortbestehendes galvanisches Paar ist.

Umgekehrt kann es dazu führen, dass eine Chloridkontamination, ein Passivierungsfehler oder eine Ablagerung, unter der sich die Korrosion entwickelt, übersehen wird, wenn der Defekt systematisch einem Metallkontakt zugeschrieben wird. Ein durchbohrtes Rohr zu ersetzen, ohne den Mechanismus zu identifizieren, bedeutet, sich einem erneuten Auftreten innerhalb von 6 Monaten auszusetzen.

Das optische Erscheinungsbild allein reicht für eine verlässliche Schlussfolgerung nicht aus. Eine punktuelle Perforation kann von aktiver Lochkorrosion stammen, aber auch von einer anodischen Zone, die durch den Kontakt zwischen ungleichen Metallen, durch eine parasitäre elektrische Kontinuität oder durch einen Belüftungsunterschied bedingt ist.

Die metallurgische Expertise ermöglicht es, die Korrosionsdiagnose an Metallen abzusichern, indem Oberflächenbeobachtungen, Ablagerungsanalysen, mikrografische Schliffe und elektrochemische Prüfungen miteinander kombiniert werden.

Ziel ist es, den tatsächlichen Mechanismus zu identifizieren, verstärkende Faktoren zu bewerten und Fehlmaßnahmen zu vermeiden, etwa die Wasseraufbereitung zu verändern, obwohl die Hauptursache ein Kontakt Kupfer/Stahl, Edelstahl/Aluminium oder ein Fehler in der elektrischen Isolierung ist.

Dieser Ansatz ist besonders nützlich für Instandhaltungsverantwortliche, Fachplanungsbüros für Gebäudetechnik, HLK-Installateure und Versicherungsexperten, die mit einer Bauschadensbegutachtung konfrontiert sind.

Zur Bestätigung dieses Mechanismus kann das Labor eine Untersuchung der galvanischen Kopplung und elektrochemische Laborprüfungen durchführen.

Die Messung des freien Potenzials (OCV) ermöglicht den Vergleich des spontanen Verhaltens der Materialien im betrachteten Medium. Die Untersuchung der galvanischen Kopplung quantifiziert die Wechselwirkungen zwischen zwei Metallen. Die Messung der Korrosionsgeschwindigkeit mittels LSV und die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) liefern ergänzende Informationen zur Kinetik der Schädigung sowie zum Zustand von Oberflächen oder Beschichtungen.

Parallel dazu helfen die Beobachtung der Kontaktzonen und die Analyse der Ablagerungen zu prüfen, ob die geschädigte Zone tatsächlich einer aktiven anodischen Zone entspricht.

Die Identifizierung beruht auf einem mehrskaligen Ansatz. Die Untersuchung mittels Lichtmikroskopie und MEB-Korrosionsanalyse macht die Morphologie der Löcher, ihre Dichte und ihre relative Tiefe sichtbar. Mikrografische Schliffe ermöglichen die Beobachtung der Ausbreitung unter der Oberfläche.

EDX hilft dabei, die in und um die Hohlräume vorhandenen Ablagerungen oder Verunreinigungen zu charakterisieren. Chemische Oberflächenanalysen können die Art der für die Destabilisierung der Passivierung verantwortlichen Spezies präzisieren. Falls erforderlich, suchen Elementaranalysen in der Flüssigkeit oder in den Ablagerungen nach Halogenen, Oxidationsmitteln oder Spurenelementen, die die Initiierung begünstigen.

Um die Entscheidung abzusichern, kombiniert die Expertise mehrere Analyseebenen: gezielte Sichtprüfung, Lichtmikroskopie, REM-EDX für Morphologie und Zusammensetzung, chemische Analysen der Werkstoffe und Ablagerungen, Werkstoffidentifikation, metallografische Schliffe und elektrochemische Prüfungen. Diese Methodik ermöglicht es, einen Angriff in einer Anode/Kathode-Zone von einem Angriff infolge einer lokalen Passivschichtstörung zu unterscheiden, den Oxidationsgrad zu bewerten, Vorläufer wie Halogene oder Verunreinigungen zu erkennen und die richtige Korrekturmaßnahme abzuleiten: elektrische Isolierung, Materialwechsel, Anpassung der Beschichtung, Kontrolle des Mediums oder Änderung der Konstruktion.

Ein wirksames Vorgehen besteht darin, das defekte Bauteil, das mögliche Gegenmaterial, die Ablagerungen und das Einsatzmedium fachlich untersuchen zu lassen.

Das Labor kann die Ursache einer festgestellten Korrosion schnell bestimmen, die Beständigkeit von Werkstoffen und Verfahren validieren oder das Verhalten in spezifischen Medien reproduzieren. Zu den einsetzbaren Methoden gehören Lichtmikroskopie, MEB-FEG, MEB-EDX, chemische Oberflächenanalysen, ICP für Spurenelemente, bei Bedarf Röntgendiffraktometrie sowie elektrochemische Prüfungen OCV, LSV, EIS und die Untersuchung der galvanischen Kopplung.

Dieser Ansatz ermöglicht es, von einer Leckagefeststellung zu einer technisch fundierten Entscheidung zu gelangen. Die betroffene Zone fachlich untersuchen lassen. Die vorhandenen Werkstoffe vergleichen. Ablagerungen und Verunreinigungen identifizieren. Das elektrochemische Verhalten messen. Die geeignete Korrekturmaßnahme festlegen.