Corrosie & CorrosieTypes_Final

Walter Bogaerts – Corrosietypes & -risico’ s
Corrosie,
Corrosietypes en
-risico’s
Elementaire Corrosiekennis voor een
onderbouwde Materiaalselectie
in de Chemische Procesindustrie
Prof.dr.ir. Walter BOGAERTS
© 2021
Versie 1.0

Inhoud
Enige Basiskennis ............................................. 2
1. Corrosie: Definities en oorzaak ................................................................. 2
1.1. Inleiding ..................................................................................... 2
1.2. Wat is corrosie? ........................................................................ 6
1.3. Corrosie als een natuurlijk proces ......................................... 10
1.4. “Corrosieresistente” materialen: Bestaan ze? ...................... 12
1.5. Besluit ...................................................................................... 14
2. Corrosiemechanismen: Wat eenvoudige elementaire theorie .............. 16
2.1. “Fundamenten”: elektrodepotentialen en anodische of
kathodische reacties ...................................................................... 16
2.2. E-pH of Pourbaix-diagramma’s ............................................. 22
2.3. Kinetica.................................................................................... 25
3. Corrosietypes: Overzicht, herkenning, mechanismen & risico’s ........... 28
3.1. Corrosietypes: corrosiemorfologie ......................................... 28
3.2. Algemene (uniforme) corrosie ............................................... 31
3.3. Vorming van galvanische cellen – galvanische corrosie ...... 34
3.4. Zwerfstroomcorrosie ............................................................... 48
3.5. Interkristallijne corrosie ........................................................... 52
3.6. Putcorrosie .............................................................................. 61
3.7. Spleetcorrosie ......................................................................... 71
3.8. Schade door waterstofvorming .............................................. 76
3.9. Spanningscorrosie .................................................................. 81
3.10. Mechanische inwerking gecombineerd met corrosie ......... 89
3.11. Corrosie door micro-organismen – microbiologische
corrosie ........................................................................................... 98
3.12. Hoge temperatuurcorrosie ................................................. 102
3.13. Corrosie en aantasting van niet-metalen .......................... 109
1

Enige Basiskennis *
1. Corrosie: Definities en oorzaak
1.1. Inleiding
“Corrosie” van materialen – meer dan elke andere vorm van
materiaaldegradatie of slijtage – is de determinerend factor voor de
duurzaamheid van een component, structuur of installatie (Figuur 1).
Het is een fenomeen waarmee men welhaast zeker ooit op enige
manier geconfronteerd wordt. Iedereen kent diverse voorbeelden
uit zijn gewone dagdagelijkse wereld, al is het maar het falen van een
bevestiging door een verroeste nagel of bout, een lekkende leiding
of stookolie-opslagtank, enz...
Figuur 1. Corrosie in diverse verschijningsvormen: gecorrodeerd verzinkt stalen vat,
lekkende ondergrondse opslagtank, filiforme corrosie van gelakt aluminium raamwerk.
Het is ook reeds sedert lang dat men geprobeerd heeft zich te
wapenen tegen corrosie, zonder daarbij echt de processen te
begrijpen. Historisch gezien is het slechts sedert 1788 dat men
wetenschappelijk heeft geconstateerd dat de alkaliteit van water
wordt gemodifieerd in contact met een corroderend metaal. Het is
*
Zie ook: ‘Praktijkboek Corrosie & Corrosiepreventie – Deel 1: Corrosietypes en schadegevallen (W.
Bogaerts & J. Baeten, Publ. Wolters Kluwer), kortweg aangeduid als “Corrosie-handboek” in deze tekst.
2

rond 1820 dat men op koperen scheepsrompen platen zink heeft
aangebracht; het was de Engelsman Davy die zo de eerste
kathodische bescherming verwezenlijkte. Faraday heeft later
aangetoond dat, in een elektrochemische corrosiecel, een stroom
van 1A jaarlijks bijna 10 kg ijzer verplaatst.
De opzoekingen hebben zich daarna aan een snel tempo opgevolgd.
Echter, in de industrie – zoals reeds vermeld – blijkt meer dan de
helft van de schadegevallen van materialen op een of andere manier
nog steeds toe te schrijven aan één van de vele verschillende vormen
van corrosie.
Figuur 2. Corrosie: een ontwerp is maar
zo sterk als zijn zwakste schakel...
Veel van die schadegevallen kunnen worden teruggebracht tot een
verkeerde, of alleszins onoordeelkundige, materiaalselectie of het
niet – of niet goed – toepassen van beschikbare “beschermingstechnieken”.
Corrosieverschijnselen hebben dan ook een nauwelijks te
overschatten impact op onze industriële wereld en onze
maatschappij (Figuur 2).
De betekenis van corrosie voor de maatschappij ligt in het
wijdverspreide gebruik van metalen, die aan een gevarieerd bereik
van agressieve omgevingen kunnen zijn blootgesteld (Figuur 3).
Corrosie doet zich voor als aantasting van structuren, gebouwen en
hun nutsvoorzieningen (leidingennetwerk, centrale verwarming),
allerhande goederen uit de huishouding, auto’s, schepen,
booreilanden, chemische of nucleaire installaties, enz...
3

In de industriële praktijk is corrosie een gevaarlijk proces dat soms
moeilijk te herkennen is, tot de aantasting al sterk is gevorderd. Het
kan de volgende onderling verbonden resultaten hebben:
- schade aan een proceseenheid, structurele assemblage of
andere uitrusting;
- daaruit volgende stopzettingen voor onderhouds- of
vervangingswerk;
- risico op arbeidsongevallen met personeel, te wijten aan,
bijvoorbeeld, lekken of mechanische breuken;
- verontreiniging van procesproducten;
- verlies van product;
- verlies van werkingsrendement;
- ongunstige publiciteit;
- verontreiniging van de omgeving;
- verlies van klanten.
Wat ook het resultaat van de corrosie is, het herstel kan duur zijn in
termen van kost, tijd en mankracht. Uitgebreid herontwerp,
fabricage, vervanging en behandeling van materialen, of toegenomen
onderhoud kunnen vereist zijn.
De laatste decennia is daarom verhoogde aandacht geschonken,
zowel aan het begrijpen van corrosieprocessen als aan de ontwikkeling
van preventiemethoden. Daarvoor kunnen een aantal redenen worden
aangehaald:
1) de mate en verscheidenheid van het gebruik van metalen is
toegenomen; er worden voortdurend nieuwe legeringen
ontwikkeld;
2) de gespecialiseerde toepassingen van metalen in bijzonder
agressieve media is toegenomen, zoals in het gebied van de
chemie, ruimtevaart, maritieme olieboorinstallaties of
energiewinning, nucleaire installaties, afvalstoffenverwerking;
4

Figuur 3. Overzicht van een aantal belangrijke (“corrosieve”) werkingsmilieus.
5

3) er bestaan vaak meer corrosieve omgevingen wegens luchtof
waterverontreiniging;
4) economische impulsen resulteren dikwijls in de
vermindering van metaalstructuren tot geringere dimensies.
De impact van corrosie wordt dus sneller en/of ernstiger
gemaakt;
5) er doet zich een toenemende tendens voor naar langere
perioden tussen onderhoudsfasen, sneller herstelwerk en de
wens om processen automatisch te monitoren;
6) de kost van corrosie aan de industrie (en dus aan de
maatschappij) is zeer groot. Een stevige fractie van deze
kosten zou kunnen worden bespaard door een bredere
waardering van gekende technieken voor corrosiepreventie,
gekoppeld aan de ontwikkeling van meer efficiënte
beschermingsmethoden.
In de volgende secties van dit boek wordt getracht de belangrijkste
principes van corrosie begrijpelijk voor te stellen, alsook de recente
evoluties in technieken voor een praktische corrosiebescherming te
beschrijven, om deze te kunnen inschatten en beoordelen. De
voorliggende tekst wil ook inzicht verschaffen in de theoretische
achtergronden van de verschillende types corrosie.
Hiertoe zal in een eerste gedeelte een zeer bondig en eerder
vulgariserend overzicht gegeven worden omtrent de algemene
elektrochemisch-thermodynamische en -kinetische fundamenten
van corrosieprocessen (Sectie 2). In een tweede gedeelte zullen de
specifieke aspecten van de diverse corrosietypes aan bod komen
(Sectie 3).
1.2. Wat is corrosie?
Die eenvoudige vraag is niet zo eenvoudig te beantwoorden. Er
bestaan hiervoor verschillende definities. Het woord ‘corrosie’ is
oorspronkelijk afgeleid van het Latijnse woord ‘corrodere’, wat zoveel
betekent als ‘verteren, stukknagen’; in de huidige context: het
aantasten of verteren van materialen, i.e. metalen (Figuur 4).
6

Voor metalen wordt die nefaste invloed veralgemeend in de originele
ISO 1 8044-standaard. Corrosie wordt hierin gedefinieerd als “een
fysico-chemische reactie tussen een metaal en zijn omgeving, die
resulteert in een verandering van de eigenschappen van het metaal
en die dikwijls kan leiden tot een verlies van functie van het metaal,
van de omgeving of van het technische systeem waarvan zij deel
uitmaken”.
Figuur 4. Klassieke corrosie van ijzermetaal.
Die definitie legt dus niet alleen de nadruk op de ‘degradatie van het
metaal’ als dusdanig, maar ook op de mogelijke ‘degeneratie van het
werkingsmilieu’ van dat metaal, bijvoorbeeld door het vrijkomen
van corrosieproducten. Het laatste is vaak niet onbelangrijk. Een
koperionen-concentratie van 1 ppm (part per million, 1 deeltje per
miljoen) verstoort vaak nog een enzymatische reactie, bijvoorbeeld
in de voedingsindustrie of bij sommige afvalwaterzuiveringsprocessen.
Ook de degradatie van het metaal kan zich op diverse manieren
manifesteren, niet alleen in zijn uitzicht, maar ook in andere
eigenschappen zoals: verlies van sterkte, stijfheid, vermoeiingsweerstand,
enzovoort (Figuur 5).
1 ISO: International Standardization Organization; ISO 8044 Corrosion of metals and
alloys – Terms and definitions: '3.01. corrosion: physicochemical interaction between a metal
and its environment which results in changes in the properties of the metal and which may often lead to
impairment of the function of the metal, the environment, or the technical system of which these form a
part. Note – This interaction is usually of an electrochemical nature'.
7

Figuur 5. Scheurvorming in roestvast stalen buisleiding.
In een bredere betekenis wordt het woord ‘corrosie’ tegenwoordig
ook gebruikt voor de aantasting van allerhande niet-metallieke
materialen, zoals kunststoffen, beton en glas of keramische materialen
(cfr. Figuur 6).
Vandaar de moderne, meer algemene en eenvoudigere definitie:
“Corrosie is de destructieve wisselwerking (interactie) tussen een
materiaal en zijn werkingsmilieu”. Theoretisch vertaald: corrosie is
te omschrijven als een ongewenste chemische of elektrochemische
reactie van een materiaal met − en door − zijn omgeving, waardoor
dat materiaal zijn gewenste eigenschappen verliest, er materiaalschade
ontstaat en zijn omgeving verontreinigd wordt door
corrosieproducten.
Hoewel de uiterlijke kenmerken (morfologie) van de aantasting van
niet-metalen daarbij vaak lijkt op de corrosie van ‘metalen’
(bijvoorbeeld algemene oppervlakteaantasting, scheurvorming), is
het bijbehorende mechanisme veelal vrij sterk verschillend. Bij nietmetalen
gaat het in essentie over louter chemische en/of fysicochemische
reacties; bij metalen gaat het altijd over elektrochemische
processen: ofwel de traditionele elektrochemie in waterig midden
(“natte corrosie”), ofwel elektrochemische vastestofreacties
(“droge corrosie”, normaliter bij hoge temperaturen).
Traditioneel wordt het verschil tussen beide metallische corrosieverschijnselen,
natte of droge corrosie, dikwijls omschreven als
respectievelijk ‘elektrochemische’ versus louter ‘chemische’
corrosie. In de moderne wetenschap is die notie uit de oude
8

klassieke handboeken echter niet correct. Ook de droge corrosie is
een elektrochemisch fenomeen, zij het als een reactie binnen een
vaste stof.
Figuur 6. ‘Corrosie’ van glas.
Algemeen kan de corrosiereactie voor een metaal M voorgesteld
worden door (zie Sectie 2.1):
M
M
→ M
n+
rooster waterigeoplos sin g
rooster
→ M
n+
oxideroost er
+
ne
+ ne
−
−
in vochtig milieu
in droog (gasvormig)
milieu
De praktisch meest voorkomende reactie is de corrosie in vochtige
toestand (natte corrosie) waartoe ook de corrosie onder
atmosferische omstandigheden behoort (zie Uniforme of Algemene
Corrosie; Sectie 3.2).
Corrosie is ook een algemener begrip dan het populaire ‘roest’ of
‘roesten’, een term die normaliter wordt voorbehouden aan min of
meer gelijkvormige corrosie van gewone constructiematerialen − in
eerste instantie ijzer en staal, maar soms ook zink − in gewone,
natuurlijke milieus (atmosfeer, water, bodem) 1 .
1 ISO 8044 Corrosion of metals and alloys – Terms and definitions: '3.09 rust: visible
corrosion products consisting mainly of hydrated iron oxides'.
9

Corrosie kan ook zeer veel verschijningsvormen aannemen die
totaal verschillend zijn van algemene uniforme aantasting. Gekend
zijn daarbij onder meer putcorrosie, scheuren door spanningscorrosie,
breuk door corrosievermoeiing, interkristallijne of
intergranulaire corrosie (zie Figuur 7). Het zijn corrosievormen met
soms catastrofale gevolgen.
Figuur 7. Microscopisch beeld (dwarsdoorsnede) van roestvast staal onderhevig aan
interkristallijn spanningscorrosiescheuren.
1.3. Corrosie als een natuurlijk proces
Waarom is corrosie – in het bijzonder de corrosie van metalen – zo
alom aanwezig? Welnu, daarom is het van belang te weten dat
corrosie van metalen als degradatieproces een “natuurlijk proces” is.
Vrijwel alle metalen en legeringen zijn onder normale atmosferische
condities − en dus zeker onder extreme condities, zoals in
chemische milieus − per definitie niet corrosievast. Enkel de zogenaamde
edelmetalen, zoals goud of platinum, vormen daarop een
uitzondering.
10

Dat is ook begrijpelijk, aangezien alle technische metalen verkregen
zijn uit ertsen. Tijdens het metallurgisch winningsproces dat
daarmee gepaard gaat wordt het metaal door een zogenaamde
reductiereactie (in simplistische termen: “toedienen van
elektronen”) in een hogere – metastabiele – energetische toestand
gebracht. (Figuur 8). Het bekomen metaal zal echter de tendens
hebben te willen terugkeren naar het oorspronkelijke – lagere –
energieniveau.
Figuur 8. Corrosie: een
spontaan proces, aanzien
als het omgekeerde van
winningsmetallurgie –
terugkeer van de
metaalverbinding naar een
stabiele lagere energietoestand
(“Ashes to ashes,
Dust to dust”).
Thermodynamisch is er bijgevolg in de meeste combinaties van
metaal/waterig milieu of metaal/lucht geen evenwicht.
Het metaal streeft naar een evenwichtstoestand. Dat wil zeggen: het
metaal heeft de neiging (opnieuw) een oxide of een andere
chemische verbinding met componenten uit zijn omgeving te
vormen en daarbij elektronen (opnieuw) af te stoten. Er kan dus
gesteld worden dat corrosie de omgekeerde weg is van de
winningsmetallurgie (“metallurgy in reverse”). Theoretisch uitgedrukt:
de reactieproducten van het corrosieproces hebben een lagere
zogenaamde vrije enthalpie-inhoud en een hogere entropie dan de
11

gewonnen metalen. Dat betekent, met andere woorden, weer eens
dat corrosie een heel natuurlijk proces is.
Uit het bovengenoemde
blijkt
ook dat het begrip
corrosie zowel
betrekking heeft op
de chemie van het
aantastingsproces
als op de schade en
de vorm van de
ontstane schade.
We zullen dus in
Corrosie: “Metallurgy in reverse” (Bron: Materials Consult). wat volgt zowel
over de oorzaken
(chemie) als over de gevolgen (schade en vorm) van corrosie
spreken. Wat de oorzaak is van corrosie, welke vorm de corrosie
aanneemt en of die als schade of hinderlijk ervaren wordt, hangt
onder meer af van:
- het constructiemateriaal;
- de chemische omgeving (het medium);
- de wijze van belasting door die omgeving (bijvoorbeeld een
stilstaand of stromend milieu);
- de constructie waarin het materiaal wordt gebruikt
(bijvoorbeeld een pomp of warmtewisselaar);
- de manier waarop het materiaal is bewerkt en verwerkt
(bijvoorbeeld gegoten of gelast).
1.4. “Corrosieresistente” materialen: Bestaan
ze?
Indien een materiaal lang genoeg aan de opgelegde functie voldoet,
dan wordt gezegd dat het materiaal corrosiebestendig is. De
corrosiebestendigheid van een bepaald materiaal is echter géén
materiaalconstante.
12

Corrosie is namelijk een proces en de corrosiebestendigheid van
een materiaal wordt bepaald door verschillende factoren, naast de
chemische samenstelling. Denk daarbij onder andere aan
metallurgische en mechanische invloeden, de toepassing en het
gebruiksdoel, de thermodynamische en kinetische omgevingsinvloeden.
Zo is het te begrijpen dat een materiaal in een bepaald milieu
praktisch onbeperkt tegen corrosie bestand is, terwijl het in een
ander milieu zeer snel aangetast wordt. Roestvast staal type 316
(10 % Cr, 10 % Ni, 2 % Mo) bijvoorbeeld is in chloride-oplossingen
beter bestand tegen onder andere putcorrosie dan roestvast staal
type 304 (18 % Cr, 8 % Ni). In geconcentreerd salpeterzuur is
type 304 echter vaak resistenter dan type 316.
Metallurgische invloeden kunnen van groot belang zijn,
bijvoorbeeld wanneer door warmtebehandeling precipitaten
ontstaan of structuurveranderingen optreden. Denk daarbij aan de
interkristallijne corrosie van roestvast staal als gevolg van de
precipitatie van chroomcarbiden langs de korrelgrenzen (zie
Sensitisering, Sectie 3.5). Dat is dikwijls het gevolg van plaatselijke
warmtebehandeling zoals die bij het lassen voorkomt (“Lasbederf”).
In voornoemd geval kan men overgaan tot het zoeken van ofwel
een ander materiaal, ofwel een andere techniek. Men ziet hier ook
in dat de voorgeschiedenis van het materiaal een belangrijke rol
speelt.
Mechanische invloeden, zoals bijvoorbeeld koudvervormen, zijn
vooral belangrijk als het materiaal spannningscorrosiegevoelig is (zie
Spanningscorrosie, Sectie 3.9). Figuur 9 maakt dat duidelijk: door het
ontstaan van scheurtjes in het materiaal kent het een direct
functieverlies.
Ook de toepassing, de gewenste levensduur en het gebruiksdoel
beïnvloeden de vereiste corrosieresistentie. Hoe langer de gewenste
levensduur, hoe kleiner de toelaatbare corrosiesnelheid is. Zelfs al is
aan de vereiste levensduur ruimschoots voldaan, dan nog kan −
afhankelijk van de geplande toepassing − het materiaal ongeschikt
zijn. Zo zullen bijvoorbeeld zelfs uiterst kleine, nauwelijks meetbare
13

sporen vrijgekomen metaalionen de productie van bijvoorbeeld een
farmaceutisch product volledig verstoren.
Figuur 9. Schematische weergave van (a) algemene en (b) scheurvormige corrosie. De
hoeveelheid materiaalverlies is vele grootteorden kleiner in situatie (b) dan in (a);
nochtans zijn de mechanische en structurele gevolgen minstens even erg en daalt de
werkzame doorsnede even snel, of zelfs sneller, beneden een kritische waarde.
1.5. Besluit
Het is belangrijk te beseffen dat corrosie dus geen
materiaaleigenschap of -constante is, maar een systeemafhankelijk
natuurlijk verschijnsel. Corrosie(gedrag) moet daarom beschreven
worden als een systeem van metaal en medium: constructiemateriaal
en chemische omgeving zijn de partners waartussen corrosiereacties
verlopen.
We kunnen dus niet zeggen dat een bepaalde legering erg
corrosiegevoelig is, zonder te vermelden in welk milieu en onder
welke omstandigheden dat geldt.
14

Evenmin mag men een milieu agressief noemen zonder te zeggen
tegen welk materiaal en onder welke condities het milieu agressief
is.
Corrosieresistentie en agressiviteit zijn, met andere woorden,
relatieve begrippen die alleen inhoud hebben binnen een (complex)
systeem. Dat vereist vaak de beoordeling door een ervaren corrosieexpert.
15

2. Corrosiemechanismen: Wat
eenvoudige elementaire theorie
2.1. “Fundamenten”: elektrodepotentialen en
anodische of kathodische reacties
De “natuurlijke aard” van het optreden van corrosieprocessen werd
hierboven reeds uiteengezet (cfr. Sectie 1.3). Daaruit volgt ook dat
corrosie een elektrochemisch proces is.
Aan een corroderend metaaloppervlak (bv. ijzer) in contact met een
geleidend medium (bv. een waterige vloeistof) grijpen daarbij twee
soorten reacties plaats:
• Een anodische reactie (‘oxidatie’), waarbij elektronen
geproduceerd worden en metaalionen in oplossing gaan:
Fe → Fe 2+ + 2 e -
• En een kathodische reactie (‘reductie’), waarbij elektronen
verbruikt worden. Voor deze laatste zijn er in praktijk
verschillende mogelijkheden:
2H + + 2 e - → H 2 (vnl. in zure middens);
O 2 + 2H 2O + 4 e - → 4OH - (in alle media, bij
aanwezigheid van opgeloste zuurstof);
Of gebeurlijk, in aanwezigheid van andere, meer edele of
‘elektropositieve’ metaalionen in de vloeistof (bv. koperionen)
kunnen ook deze reduceren:
Cu ++ + 2 e - → Cu
Aan een corroderend metaaloppervlak treden beide soorten reacties
(anodische en kathodische reactie, d.w.z. oxidatie en reductie, Figuur
16

10) noodzakelijkerwijze gezamenlijk op.
Figuur 10. Anodische en kathodische reacties aan een metaaloppervlak in een waterig
midden. De anodische reactie is de oxidatie van Fe tot Fe ++ , de kathodische reactie is
de ontwikkeling van waterstofgas of de reductie van O 2 in water tot OH - .
Als, bijvoorbeeld, de kathodische reactie (die elektronen
“verbruikt”) niet meer zou optreden, zal het metaaloppervlak ten
gevolge van de oxidatiereactie een hogere elektronendichtheid
beginnen opbouwen (Figuur 11), waardoor de positief geladen
metaalionen (bijvoorbeeld Fe ++ ) het meer en meer moeilijk zullen
hebben om uit het metaal te “ontsnappen” (o.w.v. de elektrostatische
aantrekking) en zal de metaal-aantasting of corrosie ook
stoppen. Dit is een bijzonder interessant gegeven, dat dan ook in
diverse corrosiepreventie-concepten wordt toegepast.
Figuur 11. Anodische reacties aan een metaaloppervlak blootgesteld aan een (waterig)
medium of elektrolyt, met opbouw van een dubbellaag aan de interfase.
17

Een andere noodzakelijkheid voor corrosie is dat de kringloop tussen
anode en kathode gesloten is. Dit vereist een ionentransport in het
milieu en een elektronentransport in het metaal. Ook hier liggen
mogelijkheden voor corrosiepreventie (cfr. infra).
Corrosie van een metaaloppervlak zal ook nooit echt “uniform”
zijn. Het oppervlak bevat zowel anodische als kathodische sites; die zich
weliswaar als functie van de tijd kunnen verplaatsen (cfr. Figuur 12).
Dit is o.a. van belang bij de verschillende corrosietypes (Sectie 3).
Figuur 12. Anodische en kathodische zones op metaaloppervlak leiden tot nietuniforme
(of niet volledig uniforme) aantasting.
Het elektrochemische mechanisme betekent ook dat aan elk
metaaloppervlak dat is blootgesteld aan een (vloeibaar) medium, ten
gevolge van de anodische reactie, er een zogenaamde ‘dubbellaag’
ontstaat, met positieve metaalionen (positieve lading) aan de
vloeistofzijde van de interfase en een toegenomen elektronendichtheid
(negatieve lading) in het metaalrooster; zie Figuur 11.
Dit veroorzaakt een potentiaalverschil over de interfase, de
zogenaamde “elektrodepotentiaal” (E). Deze potentiaal is
karakteristiek voor elk metaal in een bepaald medium of elektrolyt
en kan worden bepaald onder standaard condities, de zogenaamde
E 0 - of “standaardelektrodepotentiaal”. Hij is een eerste indicatie
omtrent de reactiviteit (of corrosiegevoeligheid van een metaal).
Tabel 1 geeft een oplijsting van dergelijke standaardelektrodepotentialen
voor verschillende metaalreacties. Merk op dat,
bijvoorbeeld, de E 0 -potentiaal voor de oxidatie van een zgn. erg
“onedel” metaal als zink -760 mV bedraagt, terwijl deze voor ijzer -
18

440 mV is. Arbitrair wordt daarbij de E 0 -potentiaal voor de
eenvoudige reactie 2H + + 2e - H 2 gelijkgesteld aan 0 mV.
Dit betekent dat zink meer “elektronegatief” is en er zich een evenwichtstoestand
ontwikkeld met een hogere elektronendichtheid in
het metaal – en dus meer Zn ++ ionen in oplossing – dan,
bijvoorbeeld, bij ijzer. Men ervaart dan ook zink als zijnde meer
reactief, onedel, of corrosiegevoelig.
Tabel 1. Standaard elektrodepotentialen voor verschillende metaalreacties.
Evenwichtsreactie
E H (Volt)
Edel
Au ++ + 2e -
Au +1,7
O2 + 4H + + 4e - 2H2O +1,23
Pt ++ + 2e - Pt +1,2
Hg ++ + 2e - Hg +0,85
Ag + + e - Ag +0,80
Fe +++ + e - Fe ++ +0,77
Cu ++ + 2e - Cu +0,34
Cu ++ + e - Cu + +0,15
2H + + 2e - H2 0 bij definitie
Pb ++ + 2e - Pb -0,13
Ni ++ + 2e - Ni -0,25
Cd ++ + 2e - Cd -0,40
Fe ++ + 2e - Fe -0,44
Cr +++ + 3e - Cr -0,70
Zn ++ + 2e - Zn -0,76
Ti ++ + 2e - Ti -1,63
Al +++ + 3e - Al -1,66
Mg ++ + 2e - Mg -2,38
Li + + 2e - Li -3,05
Onedel
Of een corrosieproces al dan niet kan optreden – en hoe groot de
drijvende kracht is – wordt bepaald door het potentiaalverschil
tussen anode en kathode. In realiteit moet men hierbij echter niet
kijken naar de E 0 -potentialen, maar naar de werkelijk ingenomen
potentiaal E.
Deze effectieve potentiaal E e kan bij evenwicht voor eenvoudige
oxidatie/reductie systemen berekend worden via de bekende ‘Wet
van Nernst’:
19

E
e
= E
0
e
+
RT
nF
a
ln
a
oxidans
reductans
Hierin is R de universele gasconstante, T de
temperatuur in Kelvin, n het aantal elektronen in
de elektrochemische reactie, F is één Faraday (≈
96500 Coulomb) en a is de activiteit van het
reagerende agens.
Deze potentiaal houdt rekening met de werkelijke concentratie
(activiteit) van de deelnemende stoffen, met (verschillen in) temperaturen
en, vanzelfsprekend, met de E 0 -potentiaal.
Het is in werkelijkheid déze potentiaal E, en niet de eenvoudige E 0 -
waarde, die zal bepalen welk metaal kathodisch (i.e. meer edel) of
anodisch (i.e. meer onedel) zal zijn ten opzichte van een ander
metaal in een specifiek medium – zie ook Sectie 3.3.
De praktische beperking is echter dat voor legeringen – met
aanwezigheid van meerdere metallieke componenten – of bij
complexe media, de elektrodepotentiaal ook hiermee niet verder
theoretisch kan worden berekend. Nochtans bestaat de elektrodepotentiaal
E voor elk metaal in elke vloeistof wel degelijk, onder alle
omstandigheden. Bovendien kan hij eenvoudig experimenteel
worden gemeten, i.e. met behulp van een zogenaamde ‘referentieelektrode’.
Dergelijke gemeten potentialen, met een rangschikking van metalen
en legeringen van ‘edel’ tot ‘onedel’ (zgn. “praktijkreeksen”), zijn
dan ook bepaald geweest voor diverse frequent voorkomende
milieus. Een voorbeeld vindt u in Tabel 2. met een rangschikking
van metalen en legeringen in zeewater. Ze zijn o.a. van belang voor
het inschatten van risico’s op galvanische corrosie (zie Sectie 3.3) in
bepaalde media.
Merk ook op dat bepaalde legeringen in deze rangschikking
twéémaal voorkomen, afhankelijk van het feit of ze ‘actief’ of
‘passief’ zijn (i.e. beschermd door een passieve oppervlakteoxidefilm,
cfr. Sectie 2.2). De tabel bevat ook bepaalde geleidende
niet-metalen, zoals koolstof (grafiet). Grafiet rangschikt zich zelfs
tussen de edelmetalen en vormt dus een aanzienlijk galvanisch
koppel met diverse technische constructiematerialen. Het gevolg is
dat, bijvoorbeeld, roet dan ook oorzaak kan zijn van aanzienlijke
corrosieproblemen.
20

Bovenstaande uiteenzetting is een sterke, maar hopelijk begrijpbare,
vereenvoudiging van wat men aanduidt als het vrij complexe
domein van de “elektrochemische thermodynamica”. Het is de basis
van alle corrosieverschijnselen.
Tabel 2. “Praktijkreeks” (galvanische reeks) voor verschillende metalen en legeringen
in zeewater bij 25C.
Kleinste corrosietendens
Platinum
Goud
Grafiet
Titaan
Zilver
Chlorimet 3 (62 % Ni, 18 % Cr, 18 % Mo) (passief)
Hastelloy C (passief)
18 % Cr – 8 % Ni – 3 % Mo staal (passief)
18 % Cr – 8 % Ni staal (passief)
13 % Cr-Fe (passief)
Inconel (passief)
Nikkel (passief)
Zilversoldeer
Monel
Koper-nikkel
Bronssoorten (Cu-Sn)
Koper
Messingsoorten (Cu-Zn)
Chlorimet 2 (66 % Ni, 32 % Mo, 1 % Fe)
Hastelloy B (65 % Ni, 30 % Mo, 5 % Fe)
Hastelloy A (60 % Ni, 20 % Mo, 20 %Fe)
Inconel (80 % Ni, 13 % Cr, 7 % Fe) (actief)
Nikkel (actief)
Tin
Lood
Lood-tinsoldeersoorten
Hastelloy C (62 % Ni, 18 % Cr, 15 % Mo) (actief)
18 % Cr – 8 % Ni – 3 % Mo staal (actief)
18 % Cr – 8 % Ni staal (actief)
13 % Cr-ijzer (actief)
Gietijzer
Staal of Fe
Aluminium 24S-T
Cadmium
Aluminium 2S
Zink
Magnesiumlegeringen
Magnesium
Grootste corrosietendens
21

2.2. E-pH of Pourbaix-diagramma’s
Ook de hierboven weergegeven oxidatie- en reductiereacties zijn
een simplificatie van wat zich in werkelijkheid zal afspelen. Zo zal
in het geval van ijzer, bijvoorbeeld, het anodisch gevormde Fe 2+
kunnen verder reageren met kathodisch gevormd OH - tot Fe(OH) 2,
wat gaat neerslaan. Dit bruinrode product is gewoon “roest” en
biedt geen enkele verdere bescherming of wat dan ook voor het
onderliggende metaaloppervlak.
Er bestaan echter andere ijzeroxides (of metaaloxides in het
algemeen) die sterk onoplosbaar zijn en door vorming van een
dichte neerslag op het metaaloppervlak dit metaal als het ware
kunnen “afschermen” van het corrosieve milieu en het aldus
behoeden voor verdere aantasting. Men spreekt dan van de vorming
van een ‘passieve film’ of van ‘passivatie’ van het metaal.
Een prominent voorbeeld daarvan is de vorming van de zeer
stabiele Cr 2O 3 film op een roestvast staal.
Ook bij ijzer of gewoon koolstofstaal kan dergelijke passivatie
optreden, met name o.a. door de vorming van beschermend
Fe(OH) 3 of Fe 2O 3 en eventueel Fe 3O 4. De beschermende werking
van deze filmen is niet van dezelfde orde als bij Cr 2O 3, maar is toch
belangrijk in het begrijpen van veel corrosiefenomenen. Daarom
verdient het aandacht even te analyseren onder welke voorwaarden
dergelijke passieffilm kan gevormd worden.
Er zijn diverse reactiepaden volgens welke, bijvoorbeeld, Fe(OH) 3
kan ontstaan (voor de vorming van Fe 2O 3 gelden trouwens analoge
reacties; voor Fe 3O 4 zijn deze lichtjes verschillend). Tabel 3 geeft
een niet-exhaustief overzicht.
Al deze reacties, en hun chemische evenwichten, zijn afhankelijk
van de elektrochemische potentiaal (E) en/of de pH van het milieu.
Ze kunnen dan ook elegant worden weergegeven in een zogenaamd
E-pH diagramma, of ‘Pourbaix-diagramma’, genoemd naar
Marcel Pourbaix, eminent Belgisch elektrochemicus uit de jaren ’50
en ’60 van de vorige eeuw.
22

Tabel 3. Enkele belangrijke potentiële reacties bij de corrosie van ijzer in waterig
midden, beschouwd bij het opstellen van Pourbaix-diagramma. De vorming van
Fe(OH) 3 is van bijzonder belang m.b.t. passivatie van het metaal.
Voor de volledige opbouw van een E-pH diagramma moeten strikt
genomen alle mogelijke evenwichten tussen ijzer, ijzerionen,
ijzeroxiden, ijzerhydroxiden enerzijds en water en zijn ionen
anderzijds beschouwd worden. De desbetreffende evenwichtspotentialen
kunnen alle berekend worden met behulp van de Wet
van Nernst (cfr. supra). Welke reactie-evenwichten uiteindelijk
relevant zijn voor de opbouw van een specifiek E-pH diagramma
moet uiteindelijk blijken uit de experimenteel gecontroleerde
relatieve stabiliteit van de reagentia.
Voor elke metaalionen-concentratie (bv. van [Fe ++ ]) krijgt men een
andere evenwichtslijn in het diagramma. Voor corrosiedoeleinden
legt men echter arbitrair vast dat een bepaald ion de thermodynamisch
stabiele vorm is vanaf een concentratie van 10 -6 molair.
Een gedetailleerd Pourbaix diagramma voor ijzer, met weergave
van verschillende evenwichtsconcentraties voor Fe ++ of Fe +++ is
voorgesteld in Figuur 13. Een vereenvoudigd diagramma (ijzerionconcentraties
10 -6 M) vindt men in Figuur 14.
De diagramma’s tonen ook de limieten van potentiaal en pH
waarbinnen water (H 2O) als dusdanig thermodynamisch stabiel is
en waarbinnen dus de mogelijke limieten voor deze waarden liggen
bij de aanwezigheid van een waterig medium. Bij hoge E-waarden
zal water immers ontbinden met vrijzetting van zuurstof (O 2); bij
lage potentialen met vrijzetting van waterstof (H 2); zie respectievelijk
rechten (b) en (a) in Figuren 13 en 14.
23

Figuur 13. E-pH diagramma voor ijzer in waterig midden.
In het vereenvoudigd E-pH diagramma zijn gebieden aangegeven
waar
o het metaal immuun is, d.w.z. waar geen anodische
reactie mogelijk is, i.e. waar Fe (ijzermetaal) de
thermodynamisch stabiele vorm is;
o het metaal corrodeert, d.w.z. waar Fe-ionen gevormd
worden die gaan oplossen in het milieu. Dit kan gaan
over kationen (Fe ++ of Fe +++ ) in zure of neutrale
middens, of anionen (i.e. HFeO 2- ) welke kunnen
gevormd worden in sterk alkalische media;
o het metaal kan passiveren, d.w.z. waar de gevormde
reactieproducten (i.e. oxides of hydroxides) het onderliggend
metaal in zekere mate afschermen van de
omgeving en zo de corrosie vertragen.
Merk op dat in het geval van ijzer het immuun-gebied nergens
overlapt met het stabiliteitsgebied voor water! Dit is anders voor de
24

zogenaamde ‘edelmetalen’ zoals goud of zilver.
Dit heeft als gevolg dat, onder natuurlijke omstandigheden, ijzer of
staal in een waterig milieu zich nooit effectief immuun zal kunnen
gedragen. Immuniteit kan enkel worden bereikt door artificiële
ingegrepen, zoals zgn. kathodische protectie.
Figuur 14. Vereenvoudigd E-pH diagramma voor ijzer in waterig midden, met
aanduiding van de gebieden waarin corrosie, immuniteit of passivatie kan worden
verwacht.
2.3. Kinetica
De hierboven besproken thermodynamische beginselen laten toe
om de tendensen voor corrosie te bepalen. Dit is echter
onvoldoende om te weten met welke snelheid een gegeven metaal
al dan niet zal corroderen in een bepaalde omgeving. De tendens
voor corrosie kan inderdaad zeer groot zijn, terwijl men vaststelt dat
de corrosiesnelheid zeer laag is en nauwelijks een praktisch
probleem stelt.
De effectieve corrosiesnelheden kan men meten aan de hand van
zogenaamde ‘polarisatiecurven’. De polarisatiecurve van een
25

elektrode stelt de verandering voor van de reactiesnelheid (stroomintensiteit)
als functie van een verandering van de drijvende kracht
(potentiaal).
Zonder in detail te treden kan men stellen dat polarisatiemetingen,
waarbij de potentiaal van het metaaloppervlak – kunstmatig – wordt
gevarieerd boven de evenwichtspotentiaal (anodische polarisatie) en
onder de evenwichtspotentiaal (kathodische polarisatie), en waarbij
de resulterende netto stroomdichtheid wordt geregistreerd, toelaten
de snelheid van corrosiereacties te meten of het corrosie- en
passivatiegedrag van metalen in een bepaald medium te bepalen.
Een schematische voorstelling van een typische E-i curve
(potentiaal-stoomdichtheid) wordt getoond in Figuur 15. Dergelijke
semi-logaritmische curve wordt soms ook betiteld als ‘Evans
diagramma’ en is een belangrijk hulpmiddel voor corrosieonderzoek.
Figuur 15. Typische polarisatiecurve voor (passiverende) metalen in waterig midden.
In sterk simplificerende termen kan men stellen dat, in dergelijke
typische polarisatiecurve (bv. roestvast staal in verdund zwavelzuur),
bij toename van de potentiaal E de stroomdichtheid i (maat voor de
hoeveelheid vrijkomende elektronen van de corrosiereactie en dus
26

voor de snelheid van de reactie) initieel zal toenemen (zie curve A
tot B, of F in Figuur 15).
Vanaf een bepaalde waarde van de potentiaal observeert men echter
in vele omstandigheden een bruuske daling van de stroom (of
stroomdichtheid); zie curve C tot D. Dit wordt veroorzaakt door
‘passivatie’ van het metaal vanaf deze potentiaal; vergelijk dit ook
met de E-pH diagramma’s! De potentiaal van waaraf deze daling
intreedt (punt C) wordt in wat oudere literatuur vaak aangeduid als
de ‘Flade-potentiaal’.
Hoe kleiner de stroom in het gebied D, hoe beter de passivatie van
het metaal in het bestudeerde milieu. De stroomstijging die men bij
hoge potentialen observeert (regio E) is ofwel veroorzaakt door de
‘transpassiviteit’ van het metaal, waarbij de passieve film opnieuw
oplost, ofwel door het optreden van specifieke corrosietypes, zoals
put- of spleetcorrosie (zie Sectie 3.6 en 3.7), ofwel simpelweg door
de ontbinding van het waterig medium (zuurstofevolutie).
Het opmeten en beoordelen van dergelijke curven vraagt de nodige
expertise en zal in deze algemene tekst niet verder worden
behandeld. Dergelijke elektrochemische corrosiemetingen (met z’n
vele varianten) kunnen echter wel een belangrijk hulpmiddel zijn,
niet alleen bij de voorspelling van het corrosiegedrag van specifieke
legeringen in een bepaald milieu, maar ook bij de continue
opvolging of monitoring van materialen bij hun effectief industrieel
gebruik.
27

3. Corrosietypes: Overzicht,
herkenning, mechanismen & risico’s
3.1. Corrosietypes: corrosiemorfologie
Corrosie is, zoals uit de theorie mag blijken, een vrij gecompliceerd
proces waarbij tal van factoren een rol spelen. Het is dan ook niet
verwonderlijk dat corrosie in vele vormen kan voorkomen. Elk van
deze vormen heeft zijn karakteristieke oorzaken en mogelijke
remedies. Het is daarom belangrijk deze verschillende verschijningsvormen
te onderkennen, om een correcte diagnose te kunnen stellen
en aangepaste maatregelen te kunnen formuleren bij het optreden
van corrosieschade, of ook bij het inschatten van corrosierisico’s bij
de bedrijfsvoering van een installatie of bij het ontwerp.
Algemeen kan men corrosiefenomenen indelen in algemene (of
‘uniforme’) en lokale aantasting, met diverse tussenvormen
(Figuur 16).
De algemene, uniforme aantasting is het meest opvallende
verschijnsel in vele natuurlijke milieus. Een elektrochemische reactie
voltrekt zich quasi uniform over het gehele blootgestelde oppervlak
of althans over grote zones ervan.
Het zijn echter vooral de lokale corrosietypes, die zich in een zeer
grote verscheidenheid kunnen voordoen (Figuur 16 en 17), die
economisch en technisch het schadelijkst en gevaarlijkst zijn en in
de industrie de meeste problemen geven (Figuur 18). Denken we
bijvoorbeeld aan put- en spanningscorrosie, met de vorming van
lekkages, scheuren, blisters, etc. tot gevolg.
Een alternatieve indeling is, zoals hiervoor reeds aangegeven, een
opsplitsing volgens zogenaamde natte (of vochtige) en droge
corrosieverschijnselen.
Natte corrosie, die het overgrote deel van de corrosiegevallen
omvat, veronderstelt de aanwezigheid van een vloeistof, meestal een
28

waterige oplossing of een vochtig milieu zoals atmosferische
omstandigheden.
Figuur 16. Schematische voorstelling van algemene en lokale corrosieverschijnselen,
met de vele mogelijke gradaties tussenin.
Droge corrosie treedt op bij afwezigheid van een waterige fase of
boven het dauwpunt van de omgeving. Gassen of dampen zijn
hierbij normaliter de inwerkende stoffen. Droge corrosie wordt
meestal geassocieerd met hoge temperaturen (hoge temperatuurcorrosie).
29

30
Figuur 17. Schematische voorstelling van een aantal (lokale) corrosietypes, met
illustratie van enkele belangrijke metallurgische factoren, en met aanduiding van
typische Engelstalige terminologie.

Figuur 18. Overzicht van de meest frequent voorkomende industriële corrosievormen
(Bron: NACE International).
3.2. Algemene (uniforme) corrosie
Het essentiële kenmerk van uniforme, egale of algemene
corrosie is dat een materiaal over het hele oppervlak min of meer
gelijkmatig in dikte afneemt. De anodische en kathodische reacties
verlopen gelijkmatig over het oppervlak, dit in tegenstelling tot
lokale corrosievormen, zoals putcorrosie (Figuur 19).
De figuur illustreert het verschil tussen de elektrochemische
aspecten van algemene en lokale corrosie. In het eerste geval zijn de
anodische en kathodische deelstromen homogeen over het
oppervlak verspreid. In het tweede geval is de oxidatiereactie
(anode) gelokaliseerd. Voor beide gevallen geldt uiteraard dat, over
het gehele oppervlak gerekend, de elektrische lading die gepaard gaat
met het oxidatieproces gelijk is aan die van het reductieproces.
31

Figuur 19. Verdeling elektrochemische cellen (anodisch, meest elektronegatief en
kathodisch, meer elektropositief) bij algemene en lokale corrosie (Bron: TNO).
Ondanks het veelvuldig voorkomen, is uniforme corrosie
technologisch gezien niet zo schadelijk, omdat de snelheid van het
corrosieproces in het algemeen redelijk gekend en beheersbaar is.
Een belangrijke vorm van uniforme corrosie is de atmosferische
corrosie.
Atmosferische corrosie
Met deze vorm van corrosie wordt iedereen dagelijks geconfronteerd.
Als voorbeeld kennen we het ‘roesten’ van ijzer en staal
(Figuur 20), het oxideren van koper met vorming van een malachietgroene
oppervlaktelaag, het grauw worden van zink, het vormen van
witachtige afzettingen op zink of aluminium, wel eens ‘witte roest’
genoemd (Figuur 21).
De belangrijkste corroderende agentia zijn hier zuurstof en water
(luchtvochtigheid). Bij een constante relatieve vochtigheid lager dan
ca. 60 %, is er met staal vrijwel geen sprake meer van atmosferische
corrosie. Naast de luchtvochtigheid zijn er nog verschillende andere
variabelen die het proces grondig kunnen beïnvloeden.
32

Figuur 20. Atmosferische corrosie.
Figuur 21. Gegalvaniseerd stalen ‘drum’, met het zink volledig overdekt door ‘witte
roest’.
Voorbeelden zijn: temperatuur, condensatie, regen, aanwezigheid
van chloriden (zee-atmosfeer), polluenten zoals zwaveloxides (SO 2,
SO 3), koolstofdioxide (CO 2), waterstofsulfide (H 2S), stikstofoxides
(NO x), enz. Hiermee wordt aangegeven dat stedelijke, industriële of
maritieme atmosferische condities veel meer aanleiding geven tot
corrosie dan een landelijke atmosfeer.
Bij de atmosferische corrosie van staal, zink, koper en aluminium −
zowat de meest voorkomende constructiematerialen in het dagelijks
gebruik − ziet men duidelijke verschillen. Staal ‘roest’ en als er niets
33

aan wordt gedaan, blijft dit corrosieproces relatief snel en continu
doorgaan. Bij de andere voornoemde materialen zien we
daarentegen het optreden van verkleuringen en/of de vorming van
poedervormige afzettingen. Hierdoor verloopt dit corrosieproces
vaak veel langzamer dan bij ijzer of staal (Figuur 21). Het verschil zit
vooral in de dichtheid van de gevormde corrosielaag. Bij het
oxideren van ijzer ontstaat er een min of meer poreuze laag van
corrosieproducten (ijzeroxiden, -hydroxiden, -carbonaten en
dergelijke). Bij zink, koper en aluminium ontstaan er hechte en
dichte oxide- (of carbonaat-) lagen, die de voortgang van het
corrosieproces sterk vertragen.
Van deze eigenschap wordt dan ook gebruikgemaakt om staal te
beschermen tegen atmosferische corrosie door het te voorzien van
een dunne laag aluminium (aluminiseren) of zink (galvaniseren). Het
zink zorgt hierbij bovendien voor een kathodische protectie van het
staal. Ook worden vaak organische deklagen of verven toegepast
om het onderliggende metaal te beschermen.
3.3. Vorming van galvanische cellen –
galvanische corrosie
De elektrochemische toestand van een metaal in een elektrolyt
wordt weergegeven door zijn elektrodepotentiaal E (cfr. supra).
Deze elektrodepotentiaal is verbonden met de redoxreacties die aan
de interface van het metaal en het elektrolyt onderhouden worden
en wordt bij evenwicht berekend via de wet van Nernst (zie ook
Sectie 2.1). In zijn eenvoudigste vorm:
E = E
0 +
RT a
ln
nF a
ox
red
Voor T = 25 °C :
E = E
0 +
0,059
log
n
a
a
ox
red
Hierin is:
E o :
de zogenaamde standaard elektrodepotentiaal (of standaardpotentiaal),
dit is de evenwichtspotentiaal bij een activiteit
van de reagerende componenten gelijk aan één. Men situeert
34

deze potentiaal ten opzichte van de standaard
waterstofelektrode (H + /H 2-reactie) waarvoor men arbitrair
de standaardpotentiaal gelijk aan nul stelt;
R: universele gasconstante;
T: absolute temperatuur (Kelvin);
F: de zogenaamde Faraday-constante, een omrekeningsfactor
om “van chemische tot elektrische eenheden te komen”.
Het is de elektrische lading van 1 mol éénwaardige ionen
(1 Faraday 96.500 Coulomb);
n: het aantal elektronen betrokken bij de beschouwde
elektrochemische reactie;
a: activiteit (die men benaderend door concentraties en/of
partiële drukken kan vervangen).
Samenvattend: Een galvanische cel wordt gevormd telkens
wanneer, in eenzelfde milieu, twee metalen of zones van eenzelfde
metaal die met elkaar in contact zijn, een verschillende elektrochemische
potentiaal bezitten.
De meest gekende vorm van galvanische corrosie is de versnelde
corrosie die optreedt door twee verschillende metalen aan elkaar te
koppelen en in een elektrolyt (geleidende vloeistof) onder te
dompelen. Daarbij gaat het “minst edele” metaal in oplossing. Dit
is het gevolg van het verschil in elektrodepotentialen van beide
metalen en het ontstaan van een galvanische cel bij koppeling van
beide.
Verschillen in elektrodepotentiaal kunnen echter door velerlei
oorzaken ontstaan, zodanig dat galvanische corrosie niet enkel
optreedt bij koppeling van twee verschillende metalen. Een
galvanische cel wordt gevormd telkens wanneer, in eenzelfde
milieu, twee metalen of zones van eenzelfde metaal die met elkaar
in contact zijn, een verschillende elektrochemische potentiaal
bezitten.
a. Concentratiecellen
Een potentiaalverschil tussen twee zones van eenzelfde metaal
ontstaat bijvoorbeeld wanneer er zich een concentratieverschil in
35

het milieu voordoet. Het optreden van dergelijke cellen kan men
dikwijls door een gepast ontwerp vermijden, bv. door een betere
plaatsing van toevoer- en afvoerleidingen, door roersystemen toe te
passen, spleten te vermijden, enz. (Figuur 22).
Figuur 22. Vorming van een galvanische cel door concentratieverschillen.
Een bijzonder geval van een concentratiecel is de zuurstofcel. Men
krijgt hier corrosie door een zogenaamde differentiële aeratie van
hetzelfde materiaal. Bijvoorbeeld aan een metaal dat gedeeltelijk in
en gedeeltelijk uit de grond of een water- of vloeistofoppervlak
steekt (waterspiegelcorrosie; zie Figuur 23).
Een illustratief voorbeeld wordt getoond in Figuur 24. Een vertind
metalen voedselblikje, openstaand aan de lucht voor een drietal
dagen, vertoont (ernstige) versnelde aantasting aan het
vloeistofoppervlak. Hetzelfde geldt voor het metalen draadnet in
Figuur 25, waar het contactpunt tussen twee draadfilamenten
onderhevig is aan versnelde aantasting.
36

Figuur 23. Corrosie wegens ontstaan van zuurstofconcentratiecellen:
waterspiegelcorrosie.
Figuur 24. Voorbeeld van ‘waterspiegelcorrosie’: versnelde aantasting door
zuurstofconcentratiecel aan het vloeistofoppervlak.
Figuur 25. Versnelde corrosie door zuurstofconcentratiecel (en spleetcorrosie-effect) bij
metalen draadnet.
37

Een niet-aaneengesloten film of afzetting op een metaaloppervlak
leidt eveneens tot de vorming van een dergelijke zuurstofcel (zie
Figuur 26).
Figuur 26. Corrosie wegens ontstaan van zuurstofconcentratiecellen: differentiële
aeratie door beschadiging van de oppervlaktefilm.
Zuurstofcellen zijn bijna steeds aanwezig bij de vorming van (niethomogene)
afzettingen op een metaaloppervlak. De oorzaak van
dergelijke afzettingen kan van velerlei aard zijn: minerale afzettingen
zoals kalk of carbonaten, vuil en organische producten, enz.
.
Figuur 27. Praktijkillustratie van ‘under deposit corrosie’ in een koperen
drinkwaterbuis als gevolg van het ontstaan van een zuurstofcel (Bron: During
E.D.D., Corrosion Atlas).
Corrosie onder afzettingen (E: Under Deposit Corrosion of deposit
corrosion) is dan ook een veelvoorkomende oorzaak van corrosieinitiatie
en het corrosiefenomeen uit zich vaak in de vorm van het
optreden van relatief grote gaten (enkele mm) in een metaalwand.
Een praktische illustratie wordt gegeven in Figuur 27. Veelal spelen
38

bij deze corrosie ook nog specifiek aan ‘spleetcorrosie’ gerelateerde
effecten een rol, zoals de opconcentratie van agressieve speciën uit
het milieu (zie Sectie 3.7 Spleetcorrosie).
b. Temperatuurcel
Ook een temperatuurverschil kan aanleiding geven tot een
potentiaalverschil in eenzelfde materiaal. Ook hierdoor kan
versnelde corrosie ontstaan. Dit wordt thermogalvanische
corrosie genoemd (zie Figuur 28).
Figuur 28. Thermogalvanische corrosie.
c. Celvorming wegens metallurgische factoren
Zeer belangrijk zijn ook diverse metallurgische factoren. Ze kunnen
storingen veroorzaken van het normale kristallografisch patroon
omwille van insluitsels, korrelgrenzen, aanwezigheid van
lasnaden (Figuur 29), dislocatie-opstapelingen ontstaan bij bv.
koudvervormen (koudversteviging), gelokaliseerde restspanningen
bv. door krimp bij een lasnaad, krassen, enz...
Dergelijke metallurgische factoren kunnen er de oorzaak van zijn
dat op microscopische schaal galvanische cellen ontstaan tussen de
meer en minder aangesproken zones.
39

Een gekend voorbeeld hiervan is de zogenaamde ringwormcorrosie.
Tijdens het opsmeden van dikwandige flenzen op buizen
zijn dikwijls grote temperatuursgradiënten aanwezig in de buis.
Hieruit kunnen metallurgische structuurveranderingen volgen. Hier:
het bolvormig worden van het cementiet in een bepaalde
temperatuurzone tijdens het smeden. Deze nauwe zone, op enige
afstand van de opgesmede flens, fungeert ten opzichte van de rest
van de buis als anode. Bij aanwezigheid van een zwak zuur kan deze
zone ringvormig wegcorroderen.
Figuur 29. Enkele voorbeelden van galvanische corrosie te wijten aan metallurgische
factoren: insluitsels, korrelgrenzen, lasnaad.
Selectief uitlogen
Het selectief uitlogen of de selectieve aantasting (E: selective
leaching of dealloying) is de verwijdering van een element uit een vaste
oplossing, zoals een legering, door een corrosieproces. Hierbij gaat
het meest onedele bestanddeel of de meest onedele fase selectief in
oplossing, terwijl de rest als een poreuze, mechanisch zeer
40

verzwakte, massa achterblijft. Een schematische voorstelling wordt
gegeven in onderstaande figuur (Figuur 30).
Figuur 30. Schematische voorstelling selectief uitlogen of selectieve aantasting.
Het meest gekende voorbeeld is het ontzinken van messing en
koperlegeringen die meer dan ca. 14 % zink bevatten in corrosieve
media, zoals zeewater. Ook bij andere legeringen en legeringselementen
komt het verschijnsel voor, o.a. aluminium, ijzer, kobalt
en chroom.
Een typische illustratie van het corrosiepatroon veroorzaakt door de
ontzinking van messing wordt gegeven in Figuur 31.
Onderstaande foto's tonen enkele andere praktische illustraties.
Figuur 31. Praktijkillustratie van selectief uitlogen van legeringen (dwarssnede
metaalwand); de metaalwand is lokaal verworden tot een poreuze plug.
41

Figuur 32. Praktijkillustratie van corrosie veroorzaakt door selectief uitlogen
(ontzinking) van een messing thermokoppelhuis in een heetwaterketel. Foto links: een
macroscopische illustratie van het corrosiefenomeen; foto rechts het corresponderende
microscopische uitzicht (Bron: During E.D.D., Corrosion Atlas).
Figuur 33. Grafitisatie: algemeen uitzicht en microstructuur (grijs gietijzer).
Een ander voorbeeld is het zogenaamd grafitiseren of de
grafitisatie van gietijzer. Gietijzer bevat een hoeveelheid vrij
koolstof (grafiet). In een corrosief milieu, zoals een zwak zuur, kan
het ijzer in oplossing gaan en blijft uiteindelijk een netwerk van
42

grafiet over. Hetzelfde kan gebeuren bij jarenlange blootstelling van,
bijvoorbeeld, grijs gietijzer aan vrij corrosieve bodems.
d. Bimetallische corrosie: contact tussen verschillende
metalen
Dit is waarschijnlijk de meest bekende vorm van galvanische
aantasting. Het corrosiefenomeen is dan ook gekend onder diverse
benamingen: galvanische corrosie, bimetallische corrosie of
contactcorrosie. Het treedt op als er elektrisch contact is tussen
twee (of meer) verschillende metalen die op hun beurt in contact
staan met hetzelfde milieu. Het is duidelijk dat er steeds corrosie kan
optreden bij dergelijk contact. Hierbij zal het meest elektronegatieve
(meest ‘onedele’) metaal als anode fungeren en in oplossing. gaan,
terwijl het meest elektropositieve (meest ‘edele’) metaal daarentegen
door een kathodische stroom zal worden beschermd (zie Figuur 34).
Figuur 34. Galvanische of contactcorrosie (bimetallische aantasting).
Wanneer de evenwichtspotentialen van de metalen in het elektrolyt
verschillen, zal de combinatie van beide metalen immers een
potentiaal aannemen die ergens tussen de afzonderlijke waarden in
ligt. Dit betekent voor het onedele metaal (met de meest negatieve
potentiaal) een potentiaalverhoging, waardoor de corrosiesnelheid
toeneemt. Bij het edele metaal is het omgekeerde het geval, daar
neemt de corrosiesnelheid af. Afhankelijk van factoren zoals
43

geometrie en elektrische geleidbaarheid van het milieu, zal de extra
aantasting dicht bij het contactvlak optreden (zie figuren hieronder) of
zich eerder over het oppervlak uitspreiden.
Figuur 35. Praktijkillustratie van galvanische corrosie tussen C-stalen bevestigingsbouten
en roestvast stalen steunplaat.
Figuur 36. Praktijkillustratie van galvanische corrosie: versnelde aantasting van een
waterleidingbuis uit gegalvaniseerd staal bij contact met een messing kraan (Bron:
During E.D.D., Corrosion Atlas).
De intensiteit van de aantasting is niet enkel afhankelijk van de
elektrochemische karakteristieken van de metalen, maar bijzonder
44

ook van de oppervlakteverhouding van beide metaaldelen. Vooral
een klein onedel oppervlak is nadelig zoals bv. stalen klinknagels in
grotere koperen structuur, terwijl het omgekeerde geval mogelijkerwijs
minder nefaste gevolgen heeft (zie Figuur 37).
Figuur 37. Beperkte bimetallische corrosie: klein kathodisch oppervlak
(koperen/messing schroef) vs. groot anodisch oppervlak, i.e. koolstofstalen plaat
(Bron: NBCC – NACE Basic Corrosion Course).
In de praktijk zal men dan ook altijd rekening moeten houden met
de ‘corrosiviteit’ van het milieu (nauwelijks corrosieve middens -
zoals droge lucht - geven weinig of geen galvanische corrosieproblemen)
Tevens zijn passivatieverschijnselen van het allergrootste belang. Zo
kan een sterk elektronegatief metaal zoals bv. aluminium of titanium
in bepaalde milieus gemakkelijk passiveren en zich in deze passieve
toestand gedragen als een veel ‘edeler’ metaal t.o.v. een metaal dat
normaliter meer elektropositief is, bv. ijzer).
Men zal zich dan ook wenden tot op de praktijk gebaseerde
spanningsreeksen (E: galvanic series) van metalen en legeringen om
uit te maken welk materiaal in een bepaald milieu als kathode
fungeert en welk als anode; cfr. Sectie 2.
De figuur en tabellen hieronder tonen typische elektrodepotentialen
voor diverse metalen en legeringen in stromend zeewater, grond of
hemelwater en vochtige atmosfeer; zie ook Sectie 2.1.
45

Figuur 38. Praktijkreeks van elektrodepotentialen van diverse metalen en legeringen
in stromend zeewater (2,5 - 4 m/sec; temperatuur 10 - 25 °C);
Referentie-elektrode: verzadigde calomel (SCE).
Bimetallische corrosie kan worden vermeden door geen metalen
met elkaar te koppelen die ver van elkaar staan in een dergelijke
spanningsreeks. Als alternatief kan men een elektrisch isolerend
materiaal tussen beide aanbrengen en zo een galvanische scheiding
realiseren.
46

Tabel 4. Typische elektrodepotentialen voor verschillende metalen en legeringen in
neutrale grond of in water (Referentie: verzadigde koper/kopersulfaat-elektrode).
Metaal
Volt
Commercieel zuiver magnesium -1,75
Magnesiumlegering (6 % Al, 3 % Zn, 0,15 % Mn) -1,6
Zink -1,1
Aluminiumlegering (5 % Zn) -1,05
Commercieel zuiver aluminium -0,8
Zacht staal (zuiver en glanzend) -0,5 tot -0,6
Zacht staal (geroest) -0,2 tot -0,5
Gietijzer (niet-gegrafitiseerd) -0,5
Lood -0,5
Zacht staal in beton -0,2
Koper, messing, brons -0,2
Silicium, gietijzer -0,2
‘Mil scale’ op staal -0,2
Koolstof, grafiet, cokes +0,3
Tabel 5. Spanningsreeks voor verschillende metalen in de atmosfeer* (Metalen of
legeringen behorend tot dezelfde groep kunnen normaliter samen worden gebruikt).
Groep
I
II
III
IV
Metaal
Magnesium
Aluminium
Zink
Cadmium
IJzer en koolstofstaal
Lood
Tin
AISI 430 roestvast staal
AISI 302 roestvast staal
AISI 304 roestvast staal
AISI 316 roestvast staal
V
Koper-nikkel- en koper-zink-legeringen
Koper
Zilver
Goud
* Gebaseerd op atmosferische expositietesten in maritieme, industriële en corrosieve tropische
milieus
47

3.4. Zwerfstroomcorrosie
Zwerfstroomcorrosie (E: stray current corrosion), soms ook betiteld
als elektrolyse, komt vrij veelvuldig voor. Een typisch voorbeeld
vindt men bij de corrosie van gas- of waterleidingbuizen veroorzaakt
door zwerfstromen van elektrische tractiesystemen zoals bv. trams in
de steden, treinen, … (zie Figuur 39 ).
Figuur 39. Praktijkillustratie van zwerfstroomcorrosie bij een ondergrondse gasleiding
(Bron: Bogaerts W.F.L., Active Library on Corrosion).
Wanneer de onderlinge verbinding van de rails slecht de elektrische
stroom geleid, is het mogelijk dat deze een uitweg zoekt via de grond
naar een andere geleider, in casu de gas- of waterleidingbuizen (zie
Figuur 40).
Op de plaats waar de elektrische stroom terug zal uittreden uit de
geleider, bv. in de buurt van het grondstation, zal een sterk versnelde
corrosie optreden.
48

Figuur 40. Zwerfstroomcorrosie van een ingegraven pijpleiding veroorzaakt door een
elektrisch tractiesysteem (tram/trein): (a) elektrochemisch equivalent schema; (b)
schematische voorstelling.
Dit laatste punt fungeert immers als anode in de elektrolysecel die
wordt gevormd in het huidige systeem. Inderdaad de anode is de
plaats waar elektronen worden afgegeven. Merk op dat de plaats
waar de stroom intreedt in de geleider als kathode fungeert omdat
er elektronen toegevoegd worden. Derhalve wordt deze plaats
beschermd. Ze is dus niet aan corrosie onderhevig.
Dit alles volgt ook uit het elektrochemisch equivalente schema van
bovenstaande figuur (Figuur 40a). Noteer daarvoor dat de
elektronenstroom bij conventie een tegengestelde richting heeft
t.o.v. conventionele positieve stroom. Elektronen lopen van de –
naar de + potentiaal.
Een stroom kiest de gemakkelijkste weg, ook al is dat niet diegene
die voor geleiding voorzien is. Het punt waar de stroom de
gemakkelijkste weg verlaat, fungeert als anode en op die plaats zal
corrosie optreden.
49

De remedie tegen de hierboven beschreven aantasting ligt voor de
hand: de rails moeten in de eerste plaats goed elektrisch verbonden
zijn. Een andere mogelijkheid is de zwerfstromen te ‘draineren’
door het aanbrengen van een elektrische verbinding tussen de
buisleiding in de buurt van het voedingsstation en een
aardelektrode. Alternatief kan men trachten een zekere vorm van
afscherming (shielding) te verkrijgen door een andere geleider, zoals
afvalijzer, te plaatsen tussen de buisleiding en de rails.
Wisselstroom is bij zwerfstroomcorrosie niet zo schadelijk als
gelijkstroom, als tenminste geen gelijkrichting door de grond
optreedt.
Zwerfstroomcorrosie komt veel meer voor dan gedacht. Niet alleen
het hierboven geciteerde klassieke voorbeeld is van belang. Ook de
gelijkstroommotoren van liften en dergelijke vormen bij een slechte
aarding vaak een bron van zwerfstromen en dito corrosie. Hetzelfde
geldt bij de − overigens verboden − aarding van elektrische
toestellen via de waterleiding of het verwarmingscircuit. Andere
voorbeelden zijn legio.
Een ander traditioneel, tot de verbeelding sprekend voorbeeld is de
corrosie die aan een scheepswand kan optreden bij
laswerkzaamheden (zie Figuur 41). Bij gebruik van gelijkstroom
waarbij de generator op de kade is geplaatst, zoekt de stroom zich
een weg terug naar de generator via de scheepswand en het water.
Waar de stroom uittreedt, vindt corrosie plaats. Eenzelfde
voorbeeld ziet men in Figuur 42 waar verbinding van een plezierjacht
met de walstroom door foutieve constructies al na enkele maanden
aanleiding geeft tot ernstige aantasting.
Een laatste voorbeeld is het geval van een pijpleiding met elektrisch
geïsoleerde flenzen en een goed geleidende vloeistof in of rond de
buis (zie Figuur 41b ). Een elektrische stroom, die langs de leiding
loopt, gaat bij de flenzen door de vloeistof in of rond de leiding naar
het volgende stuk buisleiding. Waar de stroom uittreedt, is er
corrosie.
50

Figuur 41. Illustratie van zwerfstroomcorrosie veroorzaakt door lassen (a) of bij
flenzen in pijpleidingen (b).
Figuur 42. Praktijkillustratie van zwerfstroomcorrosie bij staartstukken van
plezierjacht.
Typerend voor het verschijnsel van zwerfstroomcorrosie is het
zuivere uitzicht van het gecorrodeerde oppervlak dat nagenoeg vrij
51

is van corrosieproducten (zie Figuur 39, praktijkillustratie). Dit komt
doordat de metaalionen (corrosieproducten) weg migreren van de
structuur onder invloed van het elektrisch veld. Dit is een behoorlijk
uniek kenmerk onder de diverse corrosietypes (afgezien van erosiecorrosie
etc.; cfr. infra).
Typisch bij zwerfstroomcorrosie is ook dat de aantasting bij twee
tegenover elkaar liggende oppervlakken slechts optreedt aan één
zijde en wel die waar de stroom uittreedt. Dat maakt het uitzicht
verschillend van dit van bv. spleetcorrosie of cavitatieschade.
Detectie van zwerfstromen is niet altijd eenvoudig, maar kan
gebeuren door het registreren van de elektrodepotentiaal van de
corroderende buisleidingen of structuren ten opzichte van een
referentie-elektrode gedurende enige tijd. Hierbij zullen
desgevallend fluctuaties van de elektrodepotentiaal naar voor
komen die kunnen worden geassocieerd met elektrische fenomenen.
3.5. Interkristallijne corrosie
De korrelgrenzen zijn energierijke plaatsen in een metaal. In
normale omstandigheden hebben ze weinig of geen invloed. Onder
welbepaalde omstandigheden worden echter de korrelgrenzen zeer
reactief.
De gelokaliseerde aantasting van korrelgrenzen en hun omgeving,
met een relatief onbelangrijke aantasting van de korrel zelf, noemt
men interkristallijne corrosie (E: intergranular corrosion of
intergranular attack − IGA). Hierbij zal de corrosie via de
korrelgrenzen het metaal binnendringen en de kristallen als het ware
uit het metaaloppervlak losweken (zie onderstaande figuren: Figuur
43 en 44).
Diverse specifieke omstandigheden zullen aanleiding kunnen geven
tot IGA en diverse metalen zijn eraan onderhevig.
52

Figuur 43. Schematische voorstelling interkristallijne corrosie (dwarsdoorsnede).
Figuur 44. Microscopische opnamen interkristallijne (intergranulaire) corrosie
(bovenaanzicht en dwarsdoorsneden).
Interkristallijne corrosie kan, bijvoorbeeld, ontstaan in roestvaste
staalsoorten indien ze een bepaalde tijd in een kritisch
temperatuurgebied van ca. 650C° verblijven. Hierdoor ontstaan
immers aan de korrelgrenzen zones waarbij te veel chroom aan de
metaalmatrix is onttrokken en in carbiden (Cr 23C 6) werd omgezet.
Nabij de korrelgrenzen is het roestvast staal dan niet meer passief
omdat het chroomgehalte daar daalt beneden de 12 %. Aan dit
aspect zal vooral bij het lassen van dergelijke staalsoorten bijzonder
aandacht moeten worden geschonken (zie verder Secties 3.5a.
Sensitisering en 3.5b. Lasbederf (weld decay)). Intergranulaire corrosie
53

kan ook worden veroorzaakt door een verkeerde warmtebehandeling
of door bijzondere procescondities.
Doordat in austeniet de diffusiesnelheid van de verschillende
legeringselementen heel wat lager is dan in ferriet, zijn de
austenitische roestvast staalsoorten minder gevoelig voor
interkristallijne corrosie dan de ferritische.
Andere voorbeelden van IGA vinden we bij zink- en aluminiumlegeringen.
De duraluminiumlegeringen lijden zo aan interkristallijne
corrosie door een spontane vorming van precipitaten (o.a.
CuAl 2) op de korrelgrenzen. Sommige magnesium- en
koperlegeringen vertonen eveneens hetzelfde mechanisme van
corrosie, maar wel minder sterk uitgesproken.
Interkristallijne corrosie kan ook ontstaan ten gevolge van de
inwerking van specifieke corrosieve chemicaliën op bepaalde
legeringen. Een bekend voorbeeld is de interkristallijne aantasting
van legeringen met een hoog nikkelgehalte in zwavelhoudende
media met gereduceerde zwavelverbindingen, zoals sulfiden en
mercaptanen. Ook agressieve organische zuren zoals azijnzuur en
mierenzuur kunnen de oorzaak zijn van interkristallijne corrosie van
diverse roestvaste staalsoorten, eventueel na voorafgaande
sensitisering. Andere voorbeelden zijn de interkristallijne aantasting
van staal of roestvast staal in warme sterk basische fluida, waarbij
deze interkristallijne corrosie uiteindelijk kan resulteren in
intergranulair spanningscorrosiescheuren (zie Sectie 3.9.
Spanningscorrosie).
a. Sensitisering
Voor austenitische roestvaste staalsoorten (RVS) heeft men dit type
corrosie diepgaand onderzocht. Er werd vastgesteld dat austenitisch
roestvast staal bij verwarming in een bepaalde temperatuurszone
gevoelig gemaakt kan worden (“gesensitiseerd”) voor
interkristallijne corrosie. Roestvast staal bevat in leveringstoestand
steeds een beetje koolstof welke voor het grootste gedeelte in de
austenietstructuur is opgelost.
54

Indien deze metastabiele vaste oplossing later opnieuw opgewarmd
wordt op een temperatuur gelegen tussen de 500 en 850 C°, zullen
de koolstofatomen trachten zich met chroom te verbinden tot
chroomcarbiden (normaliter C 23C 6), die zich in en op de
korrelgrenzen uitscheiden. De vormingssnelheid van deze
chroomcarbiden is het hoogst nabij 650 °C tot 750 °C, afhankelijk
van het type roestvast staal. Vanaf 400 à 500 °C is de beweeglijkheid
van de koolstofatomen voldoende hoog om zich te verplaatsen naar
de korrelgrenzen (segregeren). Niet alleen is er aan de korrelgrenzen
een iets grotere inter-atomaire afstand, maar ook bevinden de
meeste koolstofatomen zich reeds rond de korrelgrenzen van bij het
stollen van het staal. Wegens de lage diffusiesnelheid van
chroomatomen kan het chroom nodig voor de vorming van
chroomcarbiden niet aangevuld worden vanuit de massa. Bijgevolg
treedt er een verarming op aan chroom nabij de korrelgrenzen, zie
onderstaande figuur (Figuur 55).
Figuur 55. Verarming aan vrij chroom in de zones rond de korrelgrenzen.
Het chroomgehalte kan hierdoor plaatselijk nabij de korrelgrenzen
dalen onder de 12 % Cr. Hierdoor verliest het roestvast staal nabij
de korrelgrenzen zijn passiviteit. De aantasting die daarvan het
gevolg is noemt men interkristallijne corrosie.
55

Het gevoelig worden van roestvast staal aan intergranulaire corrosie
door een hoge temperatuur, noemt men dus sensitiseren.
Figuur 46. Daling van het percentage Cr in de omgeving van de korrelgrenzen
waarbij er in (a) sensitisering is en er in (b) net geen sensitisering optreedt.
Bij langer verwarmen zal er ook een segregatie van het vrije chroom
optreden, waarbij dus de verarming aan vrij chroom wordt
tenietgedaan en de sensitisering opnieuw afneemt (Figuur 46b).
b. Lasbederf (weld decay)
Een in de praktijk veel voorkomend geval van interkristallijne
corrosie is het zogenaamde lasbederf (E: weld decay).
56

Lasbederf is een vorm van interkristallijne corrosie in de warmtebeïnvloede
zone van een las. Deze vorm treedt veel op,
voornamelijk bij het lassen van austenitisch roestvast staal.
Het mechanisme correspondeert met wat hierboven is beschreven
(zie Figuur 47). De aantasting doet zich typisch voor als een parallel
spoor op enkele millimeter van de lasnaad (typisch 2 à 5, tot max.
10 mm) in de warmte-beïnvloede zone ervan.
Figuur 47. Typisch temperatuurverloop bij het elektrisch lassen van type 304
roestvast staal. De gearceerde zone duidt het gebied aan waar sensitisering van het
metaal kan optreden. Deze kritische condities van temperatuur en verhittingsduur
doen zich voor op enkele millimeter van de lasnaad.
Figuur 48 illustreert het proces voortreffelijk, terwijl Figuur 49 een
foto toont van een praktisch voorbeeld.
Middelen om interkristallijne corrosie te voorkomen zijn:
- verminderen van het koolstofgehalte onder een bepaald
koolstofpercentage, dan treedt er immers geen
oververzadiging meer op (zie Tabel 6);
57

- toevoegen van gammagene (austeniet-stabiliserende)
elementen zoals nikkel of stikstof. Een gammageen element
breidt de austenietfase uit;
- toevoeging van elementen zoals molybdeen verschuiven de
zogenaamde TTT-curve naar kleinere afkoelingssnelheden
(Figuur 50), zodat de afkoelcurve niet door de
‘precipitatieneus’ snijdt;
Figuur 48. 'Weld decay' - interkristallijne corrosie op kleine afstand parallel met de
lasnaad (dwarsdoorsnede; optische-microscoopopname; lasnaad is gemarkeerd in
rechterbovenhoek); Bron: NACE, Basic Corrosion Course.
Figuur 49. Praktijkillustratie van weld decay: links macroscopisch beeld, rechts:
microstructuur (Bron: During E.D.D., Corrosion Atlas).
58

- tweefasige (austeniet-ferriet) roestvaste staalsoorten
(duplexen) zijn minder gevoelig omdat ook hier een
homogene verdeling wordt verkregen;
- toevoeging van koolstofbinders zoals titaan of niobium
(Am: columbium) is gunstig. Deze stoffen vormen echter
ook nitriden, zodat men ook met het stikstofgehalte
rekening dient te houden (TiN 3,43 en NbN 6,64). Typische
voorbeelden van gestabiliseerde austenitische staalsoorten
zijn het type 321 (Ti-gestabiliseerde vorm van type 304 =
18Cr/8Ni) en type 347 (Nb-gestabiliseerd type 304).
Tabel 6. Maximaal koolstofgehalte voor austenitische roestvaste staalsoorten teneinde
sensitisering te voorkomen .
18 % Cr 0,02 % C
19 % Cr 0,03 % C
20 % Cr 0,04 % C
Figuur 50. Invloed van Mo op de ligging van de TTT-curve voor RVS.
c. Meskantcorrosie
Het gebruik van gestabiliseerde staalsoorten kan door opbouw van
verschillende lasrupsen aanleiding geven tot de zogenaamde
meskantcorrosie (E: knife-edge attack of knife-line attack).
59

Dit laatste contrasteert met corrosie wegens lasbederf. Daar heeft
men immers aantasting op 2 à 10 mm naast de las. Het probleem
kan worden opgelost door het materiaal tot 900 à 1.000 °C op te
warmen na het lassen, waarbij zich opnieuw niobiumcarbiden
vormen. Vervolgens dient men snel af te koelen om deze toestand
a.h.w. in te vriezen.
d. Exfoliatie
Een zeer specifieke vorm van interkristallijne corrosie, die vooral
voorkomt bij gewalste of geëxtrudeerde aluminiumlegeringen, maar
die ook reeds is waargenomen bij magnesiumlegeringen en kopernikkel
warmtewisselaarbuizen, is afschilfering of zogenaamde
exfoliatiecorrosie.
Exfoliatie is een term die wordt gebruikt om het type corrosie te
kenmerken waarbij zich een afschilferen voordoet evenwijdig aan
het metaaloppervlak (wals- of extrusierichting). Metaalvlakken
schilferen af of worden van het oppervlak weggeduwd door
inwendige spanningen opgebouwd door de corrosieproducten. Dit
afbladderen komt voor wanneer de interkristallijne corrosie
resulteert in de expansie van de korrelstructuur evenwijdig aan het
oppervlak. Een voorbeeld ziet men in Figuur 51.
Figuur 51. Praktijkillustratie van exfoliatie (Bron: Bogaerts W.F.L., Active
Library on Corrosion).
60

3.6. Putcorrosie
a. Algemeen
Putcorrosie is een vorm van uiterst plaatselijke corrosie die
resulteert in perforatie van het metaal door gaatjes met een diameter
die meestal gelijk of kleiner is dan de diepte (zie Figuren 52 en 53).
Figuur 52. Praktijkillustraties van het putcorrosieverschijnsel (Bron: Bogaerts
W.F.L., Active Library on Corrosion).
Het is, naast spanningscorrosiescheuren (Sectie 4.9), één van de
meest destructieve en meest verraderlijke vormen van corrosie en
wel omwille van de volgende redenen:
- een metalen omhulling zal vrij plots beginnen te lekken omdat
het is doorboord op een plaats; ondanks de beperktheid van de
aantasting zal het gehele onderdeel moeten vervangen worden;
- het verschijnsel is moeilijk te detecteren, enerzijds omdat de
putjes zo klein zijn, anderzijds omdat ze meestal ook nog met
61

corrosieproducten zijn bedekt (cfr. Figuur 53 dwarsdoorsnede).
Ultrasoon-wanddiktemetingen of vele andere niet-destructieve
inspectie- of monitoringtechnieken zijn ongeschikt om de putjes
te vinden;
- een kwantitatieve maat voor de aantasting is moeilijk te geven,
zodat gevallen ook moeilijk onderling te vergelijken zijn; onder
gelijke omstandigheden kunnen de aard en het aantal putjes
sterk verschillen;
- het is vrij moeilijk om, op basis van laboratoriumtesten, het
optreden van putcorrosie te voorspellen.
Figuur 53. De vele gedaanten van ‘pitting’ of putcorrosie, alle veroorzaakt door
chloriden – microscopisch bovenaanzicht (links) en dwarsdoorsnede (rechts).
Putcorrosie, louter gezien als een plaatselijke aantasting met
vorming van putjes als gevolg, kan vele oorzaken hebben. In alle
gevallen is de aantasting te wijten aan corroderende omstandigheden
die uiterst plaatselijk aanwezig zijn.
Als mogelijke putvormende oorzaken noemen wij spleetcorrosie
(zie Sectie 3.7. Spleetcorrosie) en zwerfstroomcorrosie (3.4.
Zwerfstroomcorrosie). Bacteriologische corrosie (3.11. Corrosie door microorganismen
– microbiologische corrosie) en corrosie door vorming van
zuurstof concentratiecellen (4.4.3.a. Concentratiecellen) kunnen
eveneens tot putvorming leiden. Ook materiaalfouten kunnen
62

aanleiding geven tot de vorming van putjes. We denken hierbij o.a.
aan anodische insluitsels zoals MnS en ferrietinsluitsels in een
austenitische matrix. In agressieve milieus corroderen deze
insluitsels snel weg met vorming van een put. Ook kathodische
insluitsels zoals titaancarbiden in roestvast staal of wolframcarbiden
en cementiet in gewoon staal kunnen putten veroorzaken. Hierbij
zal de omgeving van het insluitsel volledig wegcorroderen, zodanig
dat het insluitsel uitvalt en een put achterlaat. Zie ook:
interkristallijne corrosie (Sectie 3.5. Interkristallijne corrosie).
Wegens industriële luchtvervuiling dient men ook rekening te
houden met het belang van de putcorrosie als gevolg van zwavelbevattende
producten. Deze stoffen, o.a. waterstofsulfide (H 2S) en
andere sulfiden hebben een zeer lage oppervlaktespanning en
‘kleven' daarom goed op een metaaloppervlak. De aantasting zet
zich voort langs de korrelgrenzen, tot de korrels geïsoleerd zijn.
Vooral nikkelrijke legeringen zijn gevoelig voor deze vorm van
aantasting. Een andere nefaste invloed van de zwavelbevattende
verbindingen wordt besproken bij de schade door waterstofvorming
(Sectie 3.8. Schade door waterstofvorming).
De veruit meest typische vorm van putcorrosie is echter deze
veroorzaakt door chloriden. Het gaat hier over een autokatalytisch
proces waarvan het mechanisme hieronder wordt uiteengezet. Niet
enkel chloriden veroorzaken een dergelijke corrosie, maar ook
andere haliden (bromide, fluoride, ...) hebben een gelijkaardig effect.
b. Chloride-geïnduceerde putcorrosie
Mechanisme
Putcorrosie is een erg complex verschijnsel dat ook in de dagelijkse
industriële praktijk tot diverse problemen aanleiding kan geven. De
complexiteit blijkt uit het illustratieve overzicht van de vele
invloedsfactoren en deelprocessen die bij het chloride-geïnduceerde
putcorrosie-fenomeen een rol spelen (zie Figuur 54).
63

Figuur 54. Beknopt panoramisch beeld van de diverse mogelijk kritische processen bij
het putcorrosiefenomeen (putinitiatie en putgroei) – cfr. Corrosie-handboek.
Algemeen gaat men ervan uit dat het putcorrosieproces kan worden
opgedeeld in twee deelprocessen: putinitiatie en putgroei.
De initiatie van de putten houdt verband met de lokale doorbraak
van de passieve film op het metaaloppervlak en is daarom erg
gevoelig voor structurele of compositionele defecten (microscopische
inhomogeniteit) in de passieve film of oppervlaktelaag.
Het bestaan van deze defecten kan van institutionele aard zijn of
voortspruiten uit de adsorptie van chloride-ionen. Nagenoeg alle
theorieën over putinitiatie gaan uit van een chlorideadsorptiestap: op
energierijke plaatsen van het metaaloppervlak (denk hierbij aan
dislocatiekluwens, insluitsels, krassen, enz.) treedt preferentiële
adsorptie op van chloride-ionen. Omtrent het verdere mechanisme
bestaan echter diverse gissingen en modellen, zie Figuur 55.
Afgezien van een aantal detailpunten, bestaat er een bredere
consensus over het groeimechanisme van de put. De putgroei
gebeurt door het versneld anodisch oplossen van het metaal uit de
put en vereist de concentratie van agressieve ionen, zoals chlorideen
waterstofionen in de put (macroscopische inhomogeniteiten).
64

Figuur 55. Globaal overzicht van de diverse put-initiatie theorieën: schematische
voorstelling van verschillende stappen (a, b, c, d) en alternatieve mechanismen in het
putinitiatieproces: (1) chlorideadsorptie, gevolgd door progressief oplossen van de passieve
film; (2) chlorideadsorptie, gevolgd door chloridepenetratie in de film en lokale degeneratie;
(3) chemico-mechanische modellen van passieve filmbreuk.
65

Hierdoor ontstaat een continue doorbraak van de passieve film of
wordt de vorming ervan op het binnenste putoppervlak geïnhibeerd.
Karakteristiek hierbij is dat de put groeit via een autokatalytisch
mechanisme. Het is het oplossen van het metaal zelf, die in een soort
vicieuze cirkel zorgt voor de creatie en het onderhouden van het
agressieve putelektrolyt en in de nodige voorwaarden van
macroscopische inhomogeniteit om een stabiele en voortschrijdende
putgroei te verkrijgen (Figuur 56).
Figuur 56. Het stadium van de stabiele putgroei (links: schematische voorstelling,
rechts: reëel uitzicht; Bron: video Euro Inox).
Het metaal in de put gaat in deze fase snel in oplossing:
M → M
n + +
ne
−
Dit proces is zelfstimulerend en zelfpropagerend. De snelle
oplossing van het metaal in de put zorgt namelijk voor de productie
van een overmaat aan positieve lading in het gebied.
Hierdoor zullen chloride-ionen naar de corrosieput migreren met
als gevolg een hoge concentratie aan M n+ Cl n- in de put.
Dit M n+ Cl n- zal hydrolyseren tot oxiden of hydroxiden en HCl met
als resultaat: een hoge concentratie aan H + -ionen (verzuring).
Hierdoor daalt de pH in de put tot 1 à 2 (!), afhankelijk van het
kation:
66

M
n+
Cl
−n
+ −
+ nH2
O M(
OH)
n
+ nH Cl
Concreet, bijvoorbeeld:
H2 O
FeCl ⎯ ⎯ →Fe OH)
+ 2HCl
2
(
2
H2 O
CrCl ⎯ ⎯ →Cr
OH)
+ 3HCl
3
(
3
O2 H2O
FeCl ⎯ ⎯→FeCl
⎯⎯⎯
→Fe OH)
+ 3HCl
2
3
(
3
Zowel waterstof- als chloride-ionen hebben de neiging het oplossen
of aantasten van de meeste metalen en legeringen te stimuleren.
Zodoende zal het hele proces in de loop van de tijd voortdurend
versnellen. Hierbij kunnen we opmerken dat de initiële
geometrische vorm van de corrosieputten, die soms wordt
waargenomen, kan worden verklaard via een aanvankelijke preferentiële
aantasting langs de glijvlakken van het metaal (Figuur 57).
Dit geeft de put de oorspronkelijke vorm van een etsput met
kristallografische vlakken als begrenzingen. Deze geometrische
vorm gaat echter grotendeels verloren bij een verdere groei.
Figuur 57. Etsputjes in groeiende corrosieput (links) en typische secundaire
putinitiatie die vaak wordt waargenomen (rechts).
Merk op dat er in het reactieproces een belangrijke hoeveelheid
waterstofatomen wordt gevormd (kathodische reactie):
H + + e - → H
De specifieke gevolgen daarvan zullen we apart bespreken in Sectie
3.8 'Schade wegens waterstofvorming'.
67

Figuur 56 illustreert het stadium van de stabiele putgroei: het
putelektrolyt is zeer agressief en over de put doet zich een
belangrijke potentiaalval voor tot een potentiaal overeenstemmend
met het actieve oplossingsgebied van het metaal. De corrosieproducten
treden op als scheiding tussen put- en bulkelektrolyt (zgn.
‘occluded cell ’ fenomeen – zie ook bij ‘Spleetcorrosie’, Sectie 3.7).
De reductiereactie van waterstofionen gaat op en vrijkomende
waterstof diffundeert in het metaal of ontwijkt als waterstofgas uit
de put. De diffusie van waterstof veroorzaakt mogelijk het
vastpinnen van oorspronkelijk mobiele dislocaties, waardoor
nieuwe potentiële initiatieplaatsen ontstaan ('secundaire putinitiatie';
cfr. Figuur 57).
De putcorrosiepotentiaal
Gelukkig (sic) zal putcorrosie slechts initiëren wanneer de elektrodepotentiaal
E van het constructiemetaal in het chloride- (of halide-)
bevattende milieu uitstijgt boven een bepaalde kritische
drempelwaarde, de zogenaamde ‘putcorrosiepotentiaal’ (E p).
Beneden deze waarde zal er – onder andere – te weinig adsorptie
zijn van de aanwezige halide-ionen aan het metaaloppervlak.
Dit betekent dus ook dat oxiderende componenten in het milieu
(bv. opgelost O 2 of oxiderende metaalionen zoals Cu ++ ) nefast
zullen zijn voor het optreden van putcorrosie. Hetzelfde geldt
natuurlijk ook voor hogere halide-concentraties. De aanwezigheid
van andere anionen (bv. SO 4= , CO 3= , HCO 3- , PO 4
3-
, … ) zal echter
putcorrosie kunnen inhiberen, door een zgn. ‘competitieve
adsorptie’ met Cl - tijdens de putinitiatie-stap.
Oxidantia kunnen ook een versnelling van de putgroei veroorzaken.
De generatie van meer elektropositieve metaalionen onder
oxiderende omstandigheden (bv. Fe +++ i.p.v. Fe ++ ) geeft meer
zuurproductie tijdens de hydrolysereacties in de putgroei-fase. Dit is
zeker het geval als het chroom in bv. roestvast staal oxideert tot Cr 6+
i.p.v. Cr 3+ ), met diepe putten tot gevolg.
De waarde van E p is afhankelijk van de specifieke materiaal/milieu
combinatie en is dus geen materiaal- of milieu-eigenschap. Zij kan
o.a. wel bepaald worden door specifieke elektrochemische metingen
68

of experimenten, met het opmeten van polarisatiecurven, zoals
bondig beschreven in Sectie 2.3.
De temperatuur van het milieu heeft een wat bijzonder effect. Bij
verhoging van de temperatuur wordt de kinetiek weliswaar versneld
en zijn er meer initiatieplaatsen (E p wordt verlaagd). Bij
temperaturen boven ca. 175C echter (bv. in stoomsystemen,
krachtcentrales, e.d.m.) blijken de putten typisch minder diep te
worden (Figuur 58).
Figuur 58. Putcorrosie van roestvast staal Type 304 in alkalische hoge-temperatuur
chloride-houdende waters bij 125C (links) en 175C (rechts).
Effect van legeringselementen
Om de weerstand van roestvast staal of nikkellegeringen tegen de
chlorideaantasting te verbeteren, kan molybdeen worden
toegevoegd (2,5 tot 4 % of meer). Naast een verbeterde passiviteit
zorgt het molybdeen ook voor een ordening van het
dislocatiepatroon.
Vaak wordt ter beoordeling van de relatieve putcorrosieweerstand
van verschillende roestvaste stalen en superaustenitische legeringen
het zgn. “putcorrosieresistentie-equivalent” of PRE-waarde gebruikt
(Pitting Resistance Equivalent). Het is een empirische formule die
rekening houdt met de concentraties aan legeringselementen, vnl.
chroom en molybdeen:
PRE = % Cr + 3,3 x % Mo .
69

Soms wordt ook een gelijkaardig effect van wolfram als van
molybdeen in rekening gebracht en vertaalt de empirische formule
zich als:
PRE = % Cr + 3,3 x {% Mo + 0,5 % W} .
Hieruit blijkt het superieure effect van molybdeen (of het analoge
chemische element wolfram). Let wel, deze PRE-waarde laat toe de
put-initiatieweerstand te beoordelen, maar vertelt weinig over de putgroeisnelheden
in de diverse materialen. Op (vertraging van) de
putgroei zal vooral een hoog nikkelgehalte een gunstige invloed
kunnen hebben.
Vele auteurs gaan ook uit van het gunstige effect van de toevoeging
van stikstof; vandaar de soms gebruikte alternatieve empirische
formule met “PREN” waarden, zeker voor de beoordeling van de
putcorrosieweerstand van ‘duplex’ of van ‘superaustenitische’
roestvaste staalsoorten. Voor de superaustenieten wordt de formule
dan:
PREN = % Cr + 3,3 x {% Mo + 0,5 % W} + 30 x gew.% N.
Voor duplex roestvaste staalsoorten:
PREN = % Cr + 3,3 x {% Mo + 0,5 % W} + 16 x gew.% N
met dus een minder belangrijke wegingsfactor voor de aanwezigheid
van stikstof.
Een verlaging van het koolstofgehalte is eveneens gunstig omdat
hierdoor de kans op carbidevorming sterk afneemt. Een verhoging
van de stapelfoutenergie (minder gemakkelijke putgroei door een
andere dislocatiestructuur) kan worden bereikt door het
nikkelpercentage te verhogen.
De aanwezigheid van zuurstof in het milieu moet worden
vermeden, zoals hierboven reeds gesteld. Zuurstof verhoogt de
corrosiepotentiaal van het metaal tot waarden waar de chloridereacties
mogelijk worden. Tevens oxideert het de corrosieproducten
70

in de put tot producten die gemakkelijker hydrolyseren en meer zuur
geven.
3.7. Spleetcorrosie
a. Algemeen
Spleetcorrosie (E: crevice corrosion) treedt, zoals de naam het reeds
aangeeft, specifiek op in spleten of smalle openingen; bijvoorbeeld
tussen bouten en moeren, vlakke dichtingen, O-ringen, enz.; vooral
ook onder invloed van chloriden, etc.
Het is, net zoals het hierboven besproken putcorrosiefenomeen een
‘occluded cell corrosie’ type, met dezelfde lokale verzuringsmechanismen
en auto-katalytische effecten als bij de putgroei-fase;
alleszins in chloride-houdende milieus. Enkel spelen de verschijnselen
zich hier af of een macroscopische schaal.
Vroeger werd spleetcorrosie beschouwd als een bijzonder geval van
een concentratiecel (Zie Concentratiecellen, Sectie 3.3.a en Figuur 59).
Tegenwoordig stelt men dus echter een mechanisme voor analoog
aan het autokatalytisch proces bij putcorrosie, waardoor de spleetcorrosie
een veeleer afzonderlijke plaats inneemt onder de
corrosiedegradatiemechanismen.
Zo blijkt ook spleetcorrosie in aanwezigheid van chloriden (of
haliden in het algemeen) een – weliswaar minder duidelijk afgelijnde
– kritische potentiaal te hebben (E crev). Deze is niet alleen milieu- en
materiaal-afhankelijk, maar wordt ook bepaald door de specifieke
geometrie. Voor eenzelfde milieu/materiaal combinatie zal E crev
echter vaak beduidend lager liggen dan E p, waardoor spleetcorrosie
dus veel makkelijker zal initiëren.
Een praktisch voorbeeld van spleetcorrosie wordt getoond in
onderstaande Figuur 60.
71

Figuur 59. Spleetcorrosie.
Figuur 60. Praktijkillustratie van spleetcorrosie tussen roestvaststalen
warmtewisselaarbuis en een koolstofstalen afstandhouder (Bron: During E.D.D.,
Corrosion Atlas).
Merk op dat het veelbesproken probleem van versnelde corrosie
onder thermische isolatie (Figuur 61) – CUI of ‘Corrosion Under
Insulation’ – vaak ook beschouwd kan worden als een vorm van
spleetcorrosie. De agressieve ionen die de corrosie accelereren
kunnen hier worden uitgeloogd uit het isolatiemateriaal of kunnen
72

worden opgenomen uit de omgeving o.a. via insijpeling van
regenwater.
Figuur 61. Praktijkillustratie van versnelde corrosie onder thermische isolatie; deze
corrosie kan worden beschouwd als een vorm van spleetcorrosie (Bron: During
E.D.D., Corrosion Atlas).
Ook de corrosie die optreedt onder afzettingen van vuil, slib en
dergelijke (E: under-deposit attack, zie Sectie 3.3 Concentratiecellen) wordt
soms bestempeld als een variant op het spleetcorrosieproces.
b. Filiforme corrosie
Ook de filamentvormige of draadvormige corrosie (E: filiform
corrosion) op metaaloppervlakken kan in vele opzichten worden
opgevat als een vorm van spleetcorrosie.
Men noemt deze vorm van aantasting ook wel eens ‘onderfilm’-
corrosie omdat ze voorkomt tussen het metaaloppervlak en een
beschermende film (Figuur 62) of, soms ook, dikke oxidehuid (Figuur
63). Men heeft reeds aantasting waargenomen bij staal, magnesium
73

en aluminium met beschermende filmen van tin, goud, zilver,
fosfaten, email, vernis en lakken.
Figuur 62. Praktijkillustratie van filiforme corrosie op een gecoat aluminium
vliegtuigonderdeel (blootstelling aan een vochtige atmosfeer); Bron: During E.D.D.,
Corrosion Atlas.
Figuur 63. Filiforme corrosie onder oxidehuid op roestvast staal in hoge-temperatuur
water van nucleaire stoomgenerator.
Het is een vrij bizarre vorm van corrosie, die echter de laatste jaren
veel problemen heeft gegeven, vooral met gelakte aluminium-
74

structuren (bv. raam- en deurconstructies). Het probleem is daarbij
eerder van visuele dan van constructieve aard, maar is desondanks
niet onbelangrijk. Vooral gelakt aluminium in maritieme omgevingen
leidt vaak tot problemen en een oplossing voor de problemen ligt
vaak niet voor de hand.
Ook aluminiumfolies bedekt met een papierfilm vertonen soms
deze draadvormige corrosie tussen het aluminium en het papier.
Deze vorm van corrosie verzwakt meestal niet het metaal zelf, maar
kan wel het uitzicht van verpakkingen of gebruiksvoorwerpen
bederven.
De corrosie manifesteert zich normaliter als duidelijk zichtbare
draden met een (soms anderskleurige) kop die a.h.w. voortschrijdt
over het metaaloppervlak (Figuur 64). De draden hebben een
breedte van 1 à 3 mm. Merkwaardig is dat de draden elkaar nooit
snijden.
Figuur 64. Mechanisme van filiforme corrosie.
Dit corrosietype doet zich meestal voor onder invloed van de
luchtvochtigheid (zie Tabel 7) en is vrijwel onafhankelijk van het
soort film waaronder het voorkomt.
75

Tabel 7. Effect van luchtvochtigheid op filiformcorrosie van geëmailleerd staal.
Relatieve vochtigheid
(%)
Uitzicht
0 – 65 Geen corrosie
65 – 80 Zeer dunne filamenten
80 – 90 Brede corrosiefilamenten
93 Zeer brede filamenten
95 Meestal blisters, verspreide filamenten
100 Blisters
Het mechanisme is niet met zekerheid gekend (zie Figuur 64). Bij
fenomenen onder atmosferische condities wordt tijdens de groei het
hoofd van de draad voorzien van water vanuit de omgevende
atmosfeer, door osmose ervan doorheen de oppervlaktefilm wegens
de hoge Al 3+ -concentratie (of Fe 2+ in geval van staal) onder deze
laatste. Eveneens door osmose verdwijnt er water uit de staart
vermits er zich daar geen oplosbare zouten meer bevinden.
Ondertussen diffundeert zuurstof door de film op alle plaatsen. Op
de grens tussen kop en staart is de zuurstofconcentratie zeer hoog
wegens een bijkomende diffusie vanuit de staart.
De aantasting zelf wordt beperkt tot de kop omdat er daar door de
hydrolyse van Al 3+ of Fe 2+ -ionen een zure omgeving ontstaat.
3.8. Schade door waterstofvorming
Waterstofschade is een term die vooral duidt op de mechanische
schade die wordt toegebracht door waterstof in het metaal. Wij
onderscheiden hierbij vier types:
- het vormen van holten in het staal (blaren, blisters);
- waterstofbrosheid;
- ontkoling van het metaal;
- invreting door waterstof.
De waterstof die de schade veroorzaakt kan van verschillende
bronnen afkomstig zijn: putcorrosie, oppervlaktebehandelingen
76

zoals beitsen of kan in het metaal aanwezig zijn door de
vervaardiging ervan (bv. ‘waterstofvlokken’), enz.
Waterstof gevormd aan een oppervlak van een metaal lost er voor
een gedeelte zelf in op. Is er geen mechanische spanning in het
metaal aanwezig dan lost er slechts zoveel van op dat een spontane
breuk niet kan optreden. De hoeveelheid die oplost wordt groter als
er spanningen aanwezig zijn. De waterstof heeft dan de neiging zich
in de spanningszone (dislocatiekluwens) te verzamelen. Een tweede
oorzaak waardoor de hoeveelheid opgenomen waterstof kan
verhogen zijn zogenaamde vergiften. Wij vermelden hierbij o.a.
Hg 2+ , S 2- , As 2O 3, AsH 3, P 2O 5, PH 3, CN - en CNS - waarvan
honderdsten van een procent reeds voldoende zijn.
a. Vormen van holten in het staal (blistering)
De waterstofatomen die door een metalen wand diffunderen en aan
het andere oppervlak uittreden, combineren daar tot
waterstofmoleculen. Indien echter de waterstofatomen in een holte
in het metaal terechtkomen, zullen ze ook daar tot
waterstofmoleculen combineren (zie Figuur 65). Moleculaire
waterstof diffundeert niet meer waardoor de druk in de holte
oploopt. Bij te grote druk ontstaat een inwendige beschadiging (zie
praktijkillustratie, Figuur 66).
Figuur 65. Mechanisme voor het ontstaan van waterstofblistering.
77

(a)
(b)
Figuur 66. Praktijkillustraties van waterstofblistering: (a) doorsnede van een
koolstofstalen plaat, afkomstig van een CO 2-scrubber, die een grote waterstofblister
vertoont (Bron: During E.D.D., Corrosion Atlas); (b) en (c) idem koolstofstalen
wand drukvat.
(c)
78

b. Waterstofbrosheid
Een metaal met interstitieel opgeloste waterstofatomen is bros. Het
metaal zal bij een stijgende trekspanning plots breken zonder enige
noemenswaardige verlenging. Waarom gebeurt dit?
De waterstofrijke verbroste zone heeft een hogere hardheid en
stijfheid dan de niet verbroste matrix van het oorspronkelijk
materiaal. Bij het uitoefenen van een mechanische belasting
ontstaan multi-axiale spanningen op het grensvlak van beide zones
omdat de rekken (procentuele verlengingen) er verschillend zijn bij
eenzelfde aangelegde belasting (Figuur 67).
Figuur 67. Waterstofverbrossing en mechanische materiaalkarakteristieken.
Scheurvorming gebeurt op de grens tussen beide zones en schiet zo
door de brosse fase heen, terug naar het oppervlak.
Austenitische staalsoorten zijn weinig onderhevig aan waterstofbrosheid
en is meer ductiel. De diffusie gebeurt er langzaam en
gelijkmatig. Bij ferritisch staal is de kans op waterstofbrosheid wel
groot. Martensitische staalsoorten zijn er uiterst gevoelig voor. Des
te groter de treksterkte, des te gevoeliger het metaal is voor
waterstofverbrossing.
Figuur 68 illustreert het verschil tussen ductiele en brosse breukoppervlakken.
79

Elementen zoals koolstof, stikstof en zuurstof, die ook interstitieel
kunnen oplossen, geven soms ook aanleiding tot een analoog
verbrossingsverschijnsel.
Figuur 68. Karakteristiek breukoppervlak bij ductiele breuk (links) en brosse breuk
(rechts); SEM-opnames (scanning elektronenmicroscopie).
c. Ontkoling van metalen
De inwerking van vochtig waterstofgas bij hogere temperaturen kan
leiden tot het ontkolen van het metaal. De treksterkte van het metaal
neemt hierbij af (zie ook Carburisatie – Decarburisatie – Metal Dusting
– Sectie 3.12).
d. Invreting door waterstof (hydridevorming)
Bij sommige legeringen kan, bij hogere temperaturen, waterstof
reageren met bepaalde legeringselementen.
Als voorbeeld kent men de aantasting van koperoxidulen door
waterstof, alsook de hydridevorming bij titaan of zirconiumlegeringen.
80

3.9. Spanningscorrosie
a. Algemeen
Spanningscorrosiescheuren (E: stress corrosion cracking, SCC) is het
scheuren van een materiaal als gevolg van een gecombineerde actie
van corrosieprocessen en een mechanische spanning. Het gaat
hierbij dus om een interactie tussen metaal, het milieu en een
mechanische belasting in de vorm van een aan het oppervlak
werkzame trekspanning (Figuur 69).
Figuur 69. SCC (spanningscorrosiescheuren) als resultaat van een gevoelig materiaal,
een specifiek milieu en een bepaalde trekbelasting.
Deze spanning kan ofwel het resultaat zijn van een externe
mechanische belasting (Figuur 70) of kan bestaan uit residuele
spanningen aanwezig in het materiaal, bv. als gevolg van een
mechanische of thermische bewerking. Beneden een bepaalde
spanning (grenswaardespanning of threshold) treedt het fenomeen
niet op.
Spanningscorrosie is bijzonder verraderlijk en − eventueel −
gevaarlijk, omwille van redenen analoog aan deze aangehaald bij
putcorrosie. Het proces is moeilijk te voorspellen of op te sporen
en kan bovendien aanleiding geven tot een plotse lek (of breuk) in
een component of een installatie (Figuur 72).
81

Figuur 70. Mechanische belasting leidend tot spanningscorrosiescheuren en breuk van
het materiaal.
Figuur 71. Praktijkillustratie van spanningscorrosiescheuren (Bron: Bogaerts
W.F.L., Active Library on Corrosion).
De scheurvorming kan zowel transkristallijn (E: transgranular stress
corrosion cracking, TGSCC; Figuur 72) als interkristallijn (E:
intergranular stress corrosion cracking, IGSCC; Figuur 73) plaatsvinden,
waarbij de scheur sterk of weinig vertakt kan zijn. Over het
82

algemeen (niet altijd) zal TGSCC leiden tot een meer vertakt,
uitwaaierend, scheurbeeld (Figuur 72a).
Figuur 72. Transkristallijne spanningscorrosiescheuren: (a) dwarsdoorsnede, (b)
SEM-opname van het breukoppervlak, (c) metallografische structuur.
83

In het geval van interkristallijne spanningscorrosiescheuren is er
veelal sprake van intermetallische verbindingen op de korrelgrenzen,
zoals chroomcarbiden in roestvast staal (zie Interkristallijne
corrosie – Sectie 3.5). De wijze van scheuren is vaak een duidelijke
indicatie voor de corrosieve stof die de scheur heeft veroorzaakt.
Figuur 73. Interkristallijne spanningscorrosiescheuren: (a) dwarsdoorsnede, (b)
metallografische structuur, (c) SEM-opname van het breukoppervlak.
Spanningscorrosie treedt op bij diverse materialen en legeringen
(niet alleen bij metalen dus) en in diverse milieus. Onderstaande
84

tabel (Tabel 8) geeft een overzicht van metaal-milieucombinaties
waarin spanningscorrosie is vastgesteld. Een van de meest bekende
voorbeelden is de spanningscorrosie van (austenitisch) roestvast
staal in chloridehoudende media. Een ander belangrijk geval is
spanningscorrosie van koolstofstaal in waterstofsulfide (H 2S) en in
alkalische middens (hydroxide, carbonaat/bicarbonaat, amines).
Tabel 8. Materiaal-milieucombinaties die onderhevig zijn aan spanningscorrosie.
Legering
Koolstofstaal
Austenitisch RVS
Milieu
Carbonaten en bicarbonaten
(omzetting tot hydroxide)
Hydroxide (caustic)
Nitraat
Waterstof (verbrossing)
Cyanide
Ammoniak (anhydride)
CO/CO 2/H 2-mengsels
Anorganische en organische chloriden
Zwavelwaterstof (H 2S)
Hydroxide (caustic)
Zwavelig zuur en polythionische zuren
Nitraten
Nikkellegeringen Hydroxide (caustic) boven ca. 250 °C
(> 50 %) (Alloys 200, 400 en 600)
Kwiknitraat (Alloy 400)
Kwik (Alloy 400)
Fluorwaterstof (HF) + zuurstof (Alloy 400)
Fluosiliciumzuur (Alloy 400)
Zwavel- en sulfideproducten (Alloy 200, zuiver Ni)
Koperlegeringen
Aluminium legeringen
Amines
Verdunde ammoniak
Ammoniumhydroxide
Kwik
Zwaveldioxide (SO 2)
Zeewater
Titanium Organische chloriden boven ca. 250 °C
Waterstof (verbrossing)
Methanol
Zeewater (natriumchloride)
Stikstofperoxide
Tantaal
Waterstof (verbrossing)
85

b. Chloride-geïnduceerde spanningscorrosiescheuren
Omtrent spanningscorrosiescheuren bestaan er zo mogelijk nog
meer modellen en theorieën dan omtrent het putcorrosieverschijnsel.
Eén van de meest plausibele verklaringen wordt hierna
weergegeven.
Het spanningscorrosieproces wordt ingezet door adsorptie van
chloride-ionen. Deze adsorptie wordt beïnvloed door de
aanwezigheid van mechanische spanningen als gevolg van
voorafgaande koudvervorming van het metaal of door residuele
spanningen ontstaan door differentiële krimp of uitzetting, alsook
door de aard van de aanwezige anionen en kationen in het milieu.
De geadsorbeerde chloride-ionen reageren met de metaalelementen
aanwezig aan het oppervlak. Door hydrolyse en nevenreacties
ontstaan zoutzuur en waterstof (cfr. putcorrosieproces, Putcorrosie –
Sectie 3.4.6). De waterstof (atomaire waterstof) lost deels op in het
metaal en diffundeert rond de aangetaste zone. Indien er geen
mechanische spanningen aanwezig zouden zijn, zou er putcorrosie
ontstaan. De chemische aantasting volgt bij voorkeur glijvlakken en,
afhankelijk van de thermische behandeling, eventueel
korrelgrenzen. Dit resulteert in etsfiguren (zie ook Figuur 57)
waaromheen het materiaal is verbrost door de aanwezigheid van
waterstof. Een uitwendige belasting geeft een oriëntatie aan de
chlorideaantasting en wel loodrecht op de trekrichting.
Bovendien wordt de oplossende waterstof min of meer gebonden
aan de spanningszone gelegen voor de aangetaste zone. Het is deze
waterstof die het staal doet scheuren volgens hetzelfde mechanisme
als bij waterstofbrosheid (zie Schade door waterstofvorming – Sectie
3.8.b; zie Figuur 74), De verse scheur wordt vervolgens oppervlakkig
aangetast, terwijl even voor de scheur een nieuw triaxiaal
spanningspunt ligt, waarheen opnieuw waterstof diffundeert. Na
voldoende tijd is de spanning zodanig gestegen dat er weer
scheurvorming plaatsvindt, enz..
86

Figuur 74. Schematische voorstelling van het spanningscorrosiemechanisme, gebaseerd
op een waterstofverbrossingsmodel (Cl - -geïnduceerd SCC);
(Bron: Brabers M.J.).
Het spanningscorrosieproces bestaat dus uit twee delen: een
elektrochemisch proces dat tamelijk snel is en door de aanwezige
mechanische spanningen wordt gestuurd om zich loodrecht te
verplaatsen op de trekrichting; als tweede stap volgt een snel en bros
scheuren.
Deze twee processen volgen elkaar steeds sneller op omdat, volgens
de breukmechanica, de mechanische spanning aan de scheurtip
toeneemt met toenemende scheurlengte.
De eigenlijke oorzaak van het scheuren ligt volgens het
bovenstaande model dus in de waterstofbrosheid. Het is bijgevolg
vanzelfsprekend dat vergiften en omstandigheden die de waterstofbrosheid
bevorderen, dit ook doen voor spanningscorrosie.
87

Volgens hetzelfde model is het te begrijpen dat ook alkalische
oplossingen en niet-chlorideoplossingen evenzo tot spanningscorrosie
kunnen leiden.
c. Bescherming
Zolang een goed afsluitende passieve film op het metaaloppervlak
is gevormd en zolang die onbeschadigd blijft, treedt er geen corrosie
op. Bescherming tegen scheurinitiatie wordt bekomen door de
ontwikkeling van een zich zeer snel herstellende passieve laag of van
een zeer taaie passieve laag die goed aan breuk weerstaat onder
mechanische trekspanningen. Een goede weerstand tegen
scheurvoortschrijding is ook van belang. Dit laatste houdt in dat de
elektrochemische reacties die waterstof produceren, moeten worden
onderdrukt.
Legeringselementen hebben een grote invloed. Met name nikkel
heeft een belangrijke gunstige invloed, hetgeen een van de
voornaamste redenen was voor de ontwikkeling van diverse
nikkellegeringen (e.g. Inconel TM 600, etc.). Fosfor en zwavel hebben,
net als fosfaten en sulfaten, een anodische werking. Over de invloed
van legeringselementen bestaat zeer veel literatuur. De theorieën
erover zijn echter vaak onduidelijk en soms tegenstrijdig.
Het blijkt uit proefnemingen dat een verbetering van de weerstand
tegen spanningscorrosie wordt verkregen door toevoegen van
fosfor, silicium en molybdeen bij koudvervormd materiaal.
Hetzelfde geldt voor koolstof en stikstof bij uitgegloeid materiaal.
Nikkel is gunstig voor zowel koudvervormde als uitgegloeide
legeringen. Legeringen die middels precipitaten harden, hinderen
het voortschrijden van de scheur. Verschillend georiënteerde fasen
remmen de voortgang van een scheur eveneens. Dit is een
belangrijke factor bij de hoge spanningscorrosieweerstand die wordt
ervaren bij zgn. duplex roestvaste staalsoorten.
Het is vanzelfsprekend dat het soort restspanningen die door
bepaalde behandelingen in het oppervlak van het metaal staal
achterblijven ook van belang zijn. Op die manier kan het
introduceren van residuele drukspanningen in het metaaloppervlak,
88

door bijvoorbeeld staalstralen (shot-peening), een gunstig effect
hebben op het spanningscorrosiegedrag.
3.10. Mechanische inwerking gecombineerd
met corrosie
Corrosie, gecombineerd met een mechanische belasting van het
metaal of zijn passieve oppervlaktefilm, kan naast spanningscorrosiescheuren
en scheuren door waterstofbrosheid nog diverse
andere gevolgen hebben.
a. Corrosievermoeiing en frettingcorrosie
Corrosievermoeiing (E: corrosion fatigue) definieert men als volgt:
het effect van fluctuerende spanningen op het gedrag van metalen
in een corrosief milieu, waarbij de maximale spanning beneden de
treksterkte van het metaal blijft (Figuur 75). Dit proces kan
uiteindelijk leiden tot het ontstaan van scheuren in het metaal, die
min of meer loodrecht op het oppervlak naar binnen dringen.
Figuur 75. Corrosievermoeiing als resultaat van een fluctuerende mechanische
belasting.
De vermoeiingsscheuren ontstaan daarbij als minuscule scheurtjes
in de beschermende oppervlaktefilm, welke door de alternerende
spanningen groeien (Figuur 76). Hel aantal scheuren bij
corrosievermoeiing is normaliter groter dan bij een gewone, zuiver
89

mechanische vermoeiing. De scheuren zijn voornamelijk
transkristallijn en onvertakt. Uiteindelijk breekt de component of de
structuur als gevolg van overbelasting (Figuur 77).
Figuur 76. Drijfstang gebroken door corrosievermoeiing: (a) zijaanzicht (links),
(b) breukoppervlak (rechts. Let op de beach marks of de striations, die een
aanduiding geven omtrent de locatie van de origine van de metaalbreuk (Bron:
NACE, Basic Corrosion Course).
Figuur 77. Praktijkillustratie van corrosievermoeiingsbreuk (ketting van
baggerinstallatie); Bron: During E.D.D., Corrosion Atlas.
90

Zoals normale vermoeiing hangt de corrosievermoeiing af van de
duur van de blootstelling (of van de frequentie van de belastingsschommeling).
In tegenstelling tot de normale vermoeiing is er geen
plateau in de vermoeiingscurve (Wöhler-curve, Figuur 78).
Figuur 78. Effect van corrosie op de vermoeiingscurve (Wöhler-curve).
Zeer typisch in het breukpatroon zijn de zogenaamde ‘striations’ of
‘beach marks’ (stapsgewijze scheurgroei) – Figuur 79.
Figuur 79. Typische ‘striations’ bij (corrosie-)vermoeiingsbreuk.
91

Frettingcorrosie (wrijvingscorrosie, passingroest) ― Een
bepaalde vorm van wrijvingscorrosie staat bekend onder de oude
benaming passingroest (E: fretting corrosion). Het treedt op wanneer
twee metaaloppervlakken in contact met elkaar onderworpen zijn
aan oscillerende verplaatsingen met kleine amplitude (Figuren 80 en
81).
Figuur 80. Frettingcorrosie in een klinknagelverbinding van twee platen.
Over het mechanisme van de aantasting bestaan er twee theorieën,
een wrijvingsoxidatietheorie en een oxidatiewrijvingstheorie.
Bij de eerste theorie veroorzaakt het mechanisch wrijven het
afslijten van zuivere metaaldeeltjes. Deze deeltjes zijn zeer fijn en
warm (wrijvingswarmte) en oxideren onmiddellijk.
De tweede theorie stelt dat het metaal steeds bedekt is met een
oxidefilm. Het is deze film die weg wordt gewreven. Het zuivere
metaal dat tevoorschijn komt, oxideert onmiddellijk opnieuw en dit
verklaart de versnelde aantasting. In beide gevallen werkt het oxide
als een soort schuurpoeder. Er ontstaan oppervlaktescheurtjes die
vermoeiing kunnen initiëren.
Men herkent de passingroest aan de fijnverdeelde corrosieproducten
op het oppervlak. Bij staal heeft men de roodbruine kleur
92

van Fe 2O 3 (“cacao”; Figuur 82 en 83). Voor magnesium en
aluminium is het corrosieproduct een fijn zwart poeder.
Figuur 81. Praktijkillustratie van frettingcorrosie in een lagerring (12 %Cr-staal met
Babbitmetaal); Bron: During E.D.D., Corrosion Atlas.
Figuur 82. Praktijkillustratie van passingroest van een stalen wielas van een treinstel.
Het wiel wordt vastgezet via een spie in een spiebaan. Bij het daveren van de trein
ontstaat passingroest (Bron: www.dalic.com.au/railways).
93

Figuur 83. Praktijkillustratie van passingroest van een lager met te grote speling t.o.v.
van de as waarop het gemonteerd was (Bron:
www.vibration.org/meeting/0204/kenspt2of4.pdf).
b. Erosie-corrosie en cavitatie
Erosie-corrosie is de versnelde aantasting of slijtage van een metaal
als gevolg van een corrosief medium dat door zijn snelle verplaatsing
langsheen een metaaloppervlak de passieve oppervlaktefilm
beschadigt (Figuur 84).
Het proces wordt geaccelereerd bij aanwezigheid van vaste deeltjes
in de fluïdumstroom. Het metaal komt los van het oppervlak in de
vorm van opgeloste ionen ofwel vormen er zich vaste corrosieproducten
die van het oppervlak worden afgeschuurd.
De aantasting manifesteert zich in de vorm van sleuven, geulen,
golvingen en ronde holten (Figuren 85 en 86). Meestal vindt men een
patroon in de aantasting overeenkomstig het stromingspatroon.
Beschadigingen treden na een vrij korte tijd op, afhankelijk van de
mechanische stevigheid van de beschermende oppervlaktefilm. Het
corrosieve milieu kan van diverse aard zijn: gassen, waterige
94

oplossingen, organische vloeistoffen of vloeibare metalen. Het
meest schadelijk zijn suspensies van vaste stoffen.
Figuur 84. Schematische voorstelling van het erosiecorrosieproces (a) en praktische
illustratie microscoopopname (b).
Figuur 85. Groeven, als teken van erosie bij de naald van een afsluiter (Bron:
NBCC – NACE Basic Corrosion Course).
95

Figuur 86. Praktijkillustratie van erosie-corrosie in een koofstofstalen
stoomcondensaatpijp (Bron: During E.D.D., Corrosion Atlas).
Het is evident dat naast de sterkte van de oppervlaktefilm ook de
corrosieweerstand van het metaal zelf belangrijk is. Het type
bewegend medium speelt eveneens een rol. Enkele vragen die men
zich moet stellen zijn onder andere: hoe corrosief is de vloeistof,
met welke snelheid stroomt de vloeistof, is de stroming turbulent of
laminair, zijn er plotse richtingsveranderingen in het stromingspatroon,
is het gas of de damp beladen met vloeistofdruppels die
met hoge snelheid tegen de wanden botsen (‘impingement
attack’), enz.
Cavitatie (of ‘cavitatie-corrosie’) is een speciaal geval van erosiecorrosie
(Figuur 87). Cavitatie treedt op bij het snel verdampen en
condenseren van een vloeistof. In een turbulente vloeistof kunnen
zich dampbellen vormen op het metaaloppervlak. Figuur 88 toont
duidelijk de werking van de aantasting. Een dampbel heeft
voldoende energie om bij het imploderen of exploderen metaaldeeltjes
uit het oppervlak te slaan of de passieve oppervlaktefilm te
beschadigen. Hierdoor accelereert de corrosie (cavitatiecorrosie).
Zodra er een putje is gevormd, fungeert dit als een initiatieplaats
voor verdere belvorming.
96

Figuur 87. Praktijkillustratie van cavitatie in een koolstofstalen stoomcondensaatpijp
(Bron: During E.D.D., Corrosion Atlas).
Figuur 88. Schematische weergave van de opeenvolgende stappen bij cavitatie (Bron:
Fontana M.G., Corrosion Engineering).
97

3.11. Corrosie door micro-organismen –
microbiologische corrosie
a. Algemeen
Steeds meer corrosieverschijnselen worden − al dan niet terecht −
toegeschreven aan microbiologische actie. De eenduidige
aanwijzing van micro-organismen als bron van corrosie is veelal post
factum, d.w.z. met laboratoriumanalyses vaak lang na het optreden
van de corrosieschade, en niet altijd makkelijk doenbaar.
Factoren die microbiologisch geïnduceerde corrosie of microbiologisch
geaccelereerde corrosie (E: microbiologically induced
corrosion, MIC) bepalen zijn geïllustreerd in Figuur 89. MIC
manifesteert zich normaliter in de vorm van enigszins karakteristieke
afzettingen of puisten waaronder zich veelal een relatief
vlakke putvormige aantasting bevindt, die na reiniging zichtbaar
wordt (zie bijvoorbeeld Figuur 90).
Figuur 89. MIC (microbiologisch geïnduceerde corrosie) als resultaat van het
samengaan van een gevoelig materiaal, een specifiek milieu en specifieke microorganismen
Corrosie door micro-organismen kan op een aantal manieren
worden veroorzaakt. Deze worden hierna zeer kort besproken.
98

b. Schade door hun depolariserende werking
De belangrijkste corrosie-veroorzakende micro-organismen zijn de
sulfaatreducerende bacteriën (“SRBs” in het corrosie-jargon).
Het eindproduct van hun reductie is sulfide, dat zich bijvoorbeeld
in de vorm van ijzersulfide als een zwarte laag rond de aangetaste
vlekken bevindt. De meest voorkomende bacteriesoort hierbij is
desulfovibrio desulfuricans. Zij hebben het enzym hydrogenase,
waardoor ze moleculaire waterstof kunnen splitsen en oxideren.
Hierdoor kunnen ze kathodegebieden depolariseren. Andere
soorten die hydrogenase activiteit vertonen zijn methaan- en
azijnzuurvormende bacteriën alsook de nitraatreducerende en de
waterstofoxiderende bacteriën.
Figuur 90. Praktijkillustratie van microbiologisch geïnduceerde corrosie: bitumenbeklede
ondergrondse leiding; bemerk de (ondiepe) ‘uitgesmeerde’ putvormige
aantasting die na reiniging zichtbaar wordt (Bron: During E.D.D., Corrosion
Atlas).
Buiten de hiervoor genoemde micro-organismen zijn dié groepen
belangrijk die oxidasen kunnen produceren. Hieronder vallen de
zwaveloxiderende bacteriën en ook de ijzer- en mangaanoxiderende
bacteriën.
99

c. Schade door hun stofwisselingsproducten
Als voorbeeld kan dienen dat vrijwel alle zuren afgescheiden door
schimmels (fungi) koper in waterig milieu corroderen, waarbij
vooral het scheidingsvlak water/lucht aangetast wordt.
Andere voorbeelden zijn het effect van zwavel- of stikstofoxiderende
bacteriën, met de productie van de bijhorende (minerale
!) zuren.
d. Schade door het vormen van zuurstofconcentratiecellen
Concentratiecellen kunnen ontstaan als gevolg van de vorming van
micro- en macrofouling. Een typische verschijningvorm van de vaak
slijmvormige afzettingen is te zien in Figuur 91. Een verdere
illustratie van de potentiële problemen veroorzaakt door een
dergelijke biologische vervuiling wordt gegeven in Figuur 92.
Figuur 91. Extreme slijmvorming, met potentiële vorming van
zuurstofconcentratiecellen in waterleidingbuis (Bron: During E.D.D., Corrosion
Atlas).
100

Figuur 92. Illustratie van potentiële foulingproblemen in zeewater door aangroei van
micro-organismen (diverse proefpanelen met verschillende ‘anti-fouling’-verven,
geëxposeerd gedurende slechts ongeveer drie maanden in een tropisch klimaat).
101

3.12. Hoge temperatuurcorrosie
Ook hoge temperatuur-oxidatie (of -corrosie) van metalen en legeringen
kan vele vormen aannemen, zie Figuur 93.
Figuur 93. Enkele van de vele gedaanten van hoge temperatuur-oxidatie of corrosie
(oppervlakte aanzicht).
We zullen de diverse fenomenen hier niet even exhaustief
behandelen als de voorgaande fenomenen in waterige media, omdat
ze ook in de algemene maatschappelijke en technische praktijk
minder grootschalige problemen lijken te geven. Ze worden
daardoor als minder problematisch ervaren en zijn dikwijls
gerelateerd aan vrij specifieke industriële omstandigheden.
Alhoewel de corrosie bij hoge temperatuur op minder grote schaal
voorkomt dan de corrosie door vloeistoffen bij lagere temperatuur
(voornamelijk waterige oplossingen), is ze toch in sommige
102

omstandigheden een belangrijk probleem. De vuurzijde van ketels,
chemische apparaten werkend bij hoge temperatuur, gasturbines en
verbrandingsmotoren, onderdelen van gloeiovens of andere
apparatuur uit de metaalverwerkende industrie, enz. zijn slechts
enkele voorbeelden van situaties waar zogenaamde hoge temperatuurcorrosie
te verwachten is.
Het gaat hierbij vaak om de aantasting door zuurstof of
zuurstofhoudende verbindingen (CO 2, NO x, enz.), waarbij
metaaloxiden ontstaan. De problemen kenmerken zich als een
excessieve oxidatie van de metaalstructuur. De aantasting kan ook
te wijten zijn aan zwavel of zwavelverbindingen, halogenen,
waterstofgas, enz. (zie Figuur 94). Enkele van deze problemen
worden hierna op een bondige wijze toegelicht.
Figuur 94. Oxidatie en sulfidatie van een metaalstructuur (dwarsdoorsnede).
Theoretisch kunnen de meeste van deze verschijnselen niet worden
beschreven door de klassieke natte elektrochemie, maar vormt de
vaste-stof(elektro)chemie en in het bijzonder de zogenaamde
defectchemie de basis.
De voornaamste hoge temperatuurcorrosievormen zijn:
- oxidatie;
- sulfidatie;
- opkoling en ontkoling (carburisatie en decarburisatie).
103

Daarnaast kan nog een hele waaier van andere corrosie- en
materiaalproblemen optreden in aanwezigheid van gassen op hoge
temperatuur, waarbij metal dusting de laatste jaren veel aandacht
krijgt. In deze tekst wordt hiervan slechts een beperkt overzicht
gegeven. Voor meer details wordt verwezen naar de gespecialiseerde
literatuur.
a. Oxidatie
Als een metaal of legering bij verhoogde temperaturen wordt
blootgesteld aan een oxiderend gas, zal er − zonder de aanwezigheid
van een elektrolyt − toch een gas/metaalreactie tot stand komen. Er
ontstaan verkleuringen, oxidelagen, mogelijk hechte en gesloten
lagen, of lagen die − als gevolg van volumevergroting − losbreken
van het oppervlak. De reacties die plaatsvinden worden bepaald
door de affiniteit van de diverse aanwezige elementen en de
diffusiesnelheid van de betrokken elementen in de diverse lagen die
worden gevormd.
Onderstaande tabel (Tabel 9) geeft voor een aantal frequent
voorkomende legeringen de maximum gebruikstemperatuur in
lucht, zonder dat excessieve oxidatie optreedt.
Tabel 9. Richtwaarden voor maximale gebruikstemperatuur van diverse staalsoorten
bij blootstelling aan lucht.
Legering °F °C
Koolstofstaal
½ Mo-staal
1 Cr ½ Mo-staal
2 ¼ Cr 1 Mo-staal
5 Cr ½ Mo-staal
9 Cr 1 Mo-staal
AISI 410
AISI 304
AISI 321
AISI 347
AISI 316
AISI 309
AISI 310
1.050
1.050
1.100
1.150
1.200
1.300
1.300
1.600
1.600
1.600
1.600
2.000
2.100
565
565
595
620
650
705
705
870
870
870
870
1.090
1.150
104

b. Sulfidatie
Sulfidatie is het proces waarbij op hoge temperaturen (typisch 700
tot 950 °C) metaal-zwavelverbindingen worden gevormd door
aanwezigheid van zwavelverbindingen in de gasfase (H 2S,
mercaptanen, enz.) die reageren met metalen of legeringen. Omdat
zwavel onder veel omstandigheden voorkomt in gassen is sulfidatie
erg belangrijk. In atmosferen waarin alleen zwavel voorkomt, is de
sulfidatiesnelheid in het algemeen aanzienlijk groter dan de
oxidatiesnelheid bij overigens vergelijkbare omstandigheden.
Een praktijkvoorbeeld wordt getoond in onderstaande figuur
(Figuur 95).
Figuur 95. Praktijkillustratie van een sulfidatieprobleem (13 Cr/9 Mo-staal van
een oververhitte (superheater tube) uit een olie-gestookte boiler; afzetting bevatte meer
dan 70 % natriumsulfaat en 4 % vanadiumoxide); Bron: During E.D.D.,
Corrosion Atlas.
c. Carburisatie − Decarburisatie – Metal Dusting
Carburisatie (opkoling) of decarburisatie (ontkoling) doet zich
voor als in een hoge-temperatuurmilieu respectievelijk een overmaat
of een ondermaat aan koolstof(verbindingen) voorkomen, zodat
koolstof ofwel in ofwel uit de metaalstructuur kan diffunderen.
Het resultaat is dat er in geval van opkoling in de kristalstructuur
zich carbiden kunnen vormen, terwijl er bij ontkoling koolstof
105

verdwijnt. Omdat koolstof in vele legeringen in belangrijke mate de
mechanische eigenschappen bepaalt, zullen deze sterk gaan
veranderen.
Ontkoling treedt dikwijls op in sterk reducerende media zoals
waterstofhoudende atmosferen. Hierbij reageert koolstof met
waterstof tot van methaangas. Mogelijks scheurt de metaalwand als
gevolg van de opbouw van een hoge druk binnenin de metaalmatrix.
Een voorbeeld wordt gegeven in Figuur 96.
Figuur 96. Praktijkillustratie van een decarburisatieprobleem door
waterstofaantasting (koolstofstaal geëxposeerd aan een gasmengsel bestaande uit
waterstof, stikstof en ammoniak, bij een temperatuur van 240 °C en een druk van
150 bar); Bron: During E.D.D., Corrosion Atlas.
Metaalverpoedering (E: metal dusting) is een catastrofale vorm van
corrosie bij bepaalde metalen die blootgesteld worden aan gassen
met oververzadigde koolstof (activiteit van koolstof groter 1). Het
manifesteert zich als het omzetten van vast metaal in metaalpoeder.
De temperaturen waarbij dit gebeurd zijn hoog, namelijk tussen de
300 en 850 °C. Eerst wordt er een grafietlaag afgezet op het
metaaloppervlak, gewoonlijk vanuit koolstofmonoxide (CO) in de
gasatmosfeer. De grafietlaag zou dan metastabiele M 3Cverbindingen
vormen die wegdiffunderen van het metaaloppervlak.
106

Onderstaande figuur (Figuur 97) geeft een voorstelling van het
metaalverpoedering-degradatiemechanisme voor ijzer. Figuur 98
toont een praktische illustratie.
Figuur 97. Schematische voorstelling voor het mechanisme van metaalverpoedering
voor ijzer (Bron: Chun C.M. et al. On the Mechanism of Metal Dusting Corrosion,
J. Electrochem. Soc. 149, B348-355, 2002).
Figuur 98. Praktisch voorbeeld van ‘metal dusting’ in katalytische reformer unit van
raffinaderij (Bron: EFC Publ. 42 – Corrosion in Refineries).
d. Overige
Een hele serie andere corrosie- en materiaalproblemen kan zich
voordoen met hoge-temperatuurgassen. Enkele van deze corrosie-
107

problemen zijn hieronder bondig beschreven. Voor meer uitvoerige
beschrijvingen wordt verwezen naar gespecialiseerde literatuur.
Nitreren
Als in een atmosfeer een overmaat aan stikstofverbindingen
aanwezig is (meestal NH 3), kunnen zich in het metaal nitriden
vormen die de hardheid verhogen, maar de ductiliteit sterk verlagen.
Dauwpuntscorrosie
Het fenomeen dauwpuntscorrosie treedt op als in afkoelende
gasstromen het dauwpunt (dan wel het stollingspunt) van bepaalde
aanwezige vluchtige componenten wordt onderschreden. De
eventueel hygroscopische of vloeibare zouten of zuren die dan
ontstaan, kunnen ernstige corrosie veroorzaken (sulfaten, chloriden,
vanadiumzouten, kobaltzouten, zwavelzuur, zoutzuur, etc ...). Het
resultaat van de zuurcondensatie is meestal een vorm van eerder
uniforme corrosie (Sectie 3.2).
Deze vorm van corrosie komt vaak voor in het afgassysteem bij de
verbranding van afvalstoffen.
108

3.13. Corrosie en aantasting van niet-metalen
Deze tekst heeft zich voornamelijk beperkt tot de corrosie van
metallieke materialen. De reden is dat ze in de meeste industriële
praktijken nog steeds de meest gebruikte constructiematerialen zijn.
De bijkomende reden is dat degradatiemechanismen van nietmetallieke
constructiematerialen (polymeren, keramische
materialen) vaak veel minder in detail bekend en wetenschappelijk
onderzocht zijn om eenduidige ingenieursinzichten te kunnen
leveren.
Een uitvoerige beschrijving omtrent de degradatie van polymeren
kan u vinden in het aanvullende ‘Corrosie-handboek’ of in andere
gespecialiseerde literatuur. Het Corrosie-handboek beschrijft onder
andere verschijnselen als mechanische degradatie en spanningscorrosie,
solvolyse, thermolyse, biologische degradatie, fotodegradatie
en weersinvloeden op polymeren, naast fenomenen als
diffusie, zwelling, oplossing en permeatie (Figuur 99).
Daarnaast bevat het bijkomde informatie omtrent diverse beschermingstechnieken
van o.a. – gewapend – beton, etc.…
Figuur 99. Enkele voorbeelden van aantasting (“corrosie”) bij niet-metallieke
materialen: diffusie en scheurvorming bij polymeren (‘environmental cracking’; links)
en aantasting van beton (calcium uitloging en ASR of ‘alkali-silica reactie’; rechts).
109

NOTA’S
110

OMTRENT DE AUTEUR
Prof.dr.ir. Walter Bogaerts is burgerlijk
scheikundig ingenieur en doctor in de toegepaste
wetenschappen (KU Leuven). Hij is tevens
alumnus van Cambridge University (Clare Hall
College, UK) en was als Fulbright-fellow en
NATO-fellow verbonden aan Stanford Research
Institute (SRI-International, USA).
Hij is voormalig voorzitter van NACE Europe en
mede-oprichter van NACE Benelux. Vele jaren was hij ook Working Party
chairman bij de EFC (European Federation of Corrosion) en lid van het EFC
Science & Technology Advisory Committee (STAC).
Momenteel is hij emeritus gewoon hoogleraar aan de KU Leuven – met
lesopdrachten omtrent Corrosie en Materiaalselectie – en was voordien ook
gasthoogleraar aan de UGent. Hij is mede-oprichter van een aantal
succesvolle spin-off bedrijfjes van de KU Leuven en van 2008 tot 2013 werkte
hij als algemeen directeur voor Belgoprocess N.V., de Belgische verwerker van
nucleaire afvalstoffen. Hij is consultant voor diverse internationale bedrijven
en organisaties, waaronder de Europese Commissie.
Email: corrosion@kuleuven.be
COLOFON
Corrosie, Corrosietypes en -risico’s. ISBN 9789463880138
(Corrosion Education & Training Module, Nl)
© W.F. Bogaerts, 2021
Productie & ICT: Technologica Data Systems, Belgium
Voor verdere Technische Corrosie-engineering Informatie :
EDC-Technologica Group n.v.
Corrosion Div.
‘Tower Hill’ Business Residence
Heikant 85, B-2450 Meerhout
Belgium
www.technologica.org
technologica@telenet.be
111