04.12.2017

1. Metallische Werkstoffe

Die Vielfalt der Korrosionsarten und -formen, die an Konstruktionswerkstoffen auftreten können, haben sehr unterschiedliche Schäden mit durchaus differierenden Gefährdungspotentialen zur Folge. Während ein gleichmäßiger Flächenabtrag leicht erkennbar und messtechnisch erfassbar ist, sind Risse, Löcher, innere Werkstofftrennungen und Versprödungserscheinungen weitaus gefährlicher. Die durch sie verursachten Leckagen, Brüche und Berstvorgänge stellen Schadensformen dar, die in Abhängigkeit von der Energiefreisetzungsrate, dem Austritt von toxischen, brennbaren oder explosiven Stoffen, eine hohe Gefährdung von Mensch und Umwelt darstellen können. Korrosionsschutz fängt deshalb bereits bei der Auswahl eines korrosionsbeständigen Werkstoffes für den Umgang mit einem bestimmten Medium an.

Korrosionsbeständigkeit ist keine Werkstoffeigenschaft, sondern ein Werkstoffverhalten, das durch die von der Oberfläche des Werkstoffs ausgehende Wechselwirkung mit dem ihn umgebenden Medium bestimmt wird.

Die Beständigkeitsdaten der häufig im Behälterbau eingesetzten metallischen Werkstoffe werden im Datenpool der Datenbank Gefahrgut der BAM gepflegt. Ein Großteil dieser Daten sind veröffentlicht in der

BAM-Liste (Anforderungen an Tanks für die Beförderung gefährlicher Güter) 
Datenbank GEFAHRGUT (DGG) 
CD-ROM Beständigkeitsbewertungen von metallischen Behälterwerkstoffen und polymeren Dichtungs-, Beschichtungs- und Auskleidungswerkstoffen

Folgende metallische Werkstoffe werden in die Bewertung einbezogen:

1.1 Unlegierte Stähle

Diese Stahlsorten weisen einen Legierungsgehalt von max. 5 Gew.- % auf. Innerhalb dieser Grenzen lassen sich die gewünschten Stahleigenschaften wie Festigkeit, Kerbschlagzähigkeit, Schweißbarkeit, Härte, Verformbarkeit usw. gut einstellen. Die Korrosionsbeständigkeit der unlegierten Stähle ist demgegenüber deutlich schlechter einzustufen.

Im folgenden sind einige Vertreter der unlegierten Stähle aufgeführt, für die die Beständigkeitsbewertungen der Stoffliste unter Berücksichtigung der spezifischen Bedingungen angewendet werden können:

Unlegierte Stähle der Beständigkeitsbewertungen:

StahlsorteWerkstoff-Nr.Gütenorm
S235JRG11.0036DIN EN 10 025
S235JR1.0037DIN EN 10 025
S235JRG21.0038DIN EN 10 025
S235J2G31.0116DIN EN 10 025
S275J2G31.0144DIN EN 10 025
P235GH1.0345DIN EN 10 028-1 DIN EN 10 028-2
P265GH1.0425DIN EN 10 028-1 DIN EN 10 028-2
P295GH1.0481DIN EN 10 028-1 DIN EN 10 028-2

1.2 Austenitische CrNi- und CrNiMo-Stähle

Die bekanntesten und am häufigsten eingesetzten austenitischen Stähle gehören zu den beiden Legierungstypen mit den Grundzusammensetzungen 18% Chrom und 8% Nickel (CrNi-Stähle) bzw. 17% Chrom, 12% Nickel und 2-3% Molybdän (CrNiMo-Stähle). Innerhalb der beiden genannten Stahlgruppen gibt es verschiedene Werkstoffe, die sich im Kohlenstoffgehalt unterscheiden (z.B.. 1.4301 und 1.4306, 1.4401 und 1.4404), sich durch eine Stabilisierung mit Titan oder Niob auszeichnen (z. B. 1.4541, 1.4571) oder stickstofflegiert sind (z.B. 1.4311, 1.4406).

Ausgehend von diesen austenitischen Standardstählen wurden durch Erhöhung der Legierungsanteile von Chrom, Molybdän und Nickel sowie teilweise auch von Stickstoff, Kupfer und Mangan neue Werkstoffe mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit entwickelt (z. B. die Stähle 1.4439, 1.4529 und 1.4562). Die Korrosionsbeständigkeitsbewertungen der Stoffliste können auch für diese Stähle angewandt werden. Gegenüber einigen Medien sind diese Stähle aber korrosionsbeständiger als die Standardaustenite.

Standardaustenite der Werkstoffbeständigkeitsbewertungen::

Werkstoff-Nr.DIN-BezeichnungChemische Zusammensetzung: Masseanteil [%]
CCrNiMoCuNSonst.
1.4306X2CrNi19-110.0218.210.1--0.14-
1.4541X6CrNi18-100.0417.39.1--0.01Ti
1.4401X5CrNiMo17-12-20.0317.110.72.1-0.03-
1.4404X2CrNiMo17-12-20.0217.311.12.2-0.04-
1.4406X2CrNiMoN17-11-20.0217.210.32.1-0.14-
1.4571X6CrNiMoTi17-12-20.0416.810.92.1-0.01Ti

1.3 Austenitische Sonderedelstähle

Für Anwendungen mit korrosiven Gefahrgütern wurden die so genannten "Superaustenite" mit hohen Gehalten an Chrom (20-25%), Molybdän (4-7%) und Stickstoff (0,2-0,5%) entwickelt. Zur Aufrechterhaltung des austenitischen Gefüges benötigen diese Werkstoffe Nickelgehalte von ca. 18-28%. Bei der Entwicklung dieser Stähle wurde berücksichtigt, dass Chrom, Molybdän und Stickstoff gemäß der Wirksumme PRE die Loch- und Spaltkorrosionsbeständigkeit erhöhen. Nickel und Molybdän tragen maßgebend zur Erhöhung der Spannungsrissbeständigkeit bei. Stickstoff beeinflusst die mechanischen Eigenschaften und die Thermische Stabilität positiv.

Der Sonderedelstahl 1.4529 wird in Cellulose-Bleichanlagen, für die Handhabung von Meerwasser (meerwassergekühlte Wärmetauscher, Meerwasserentsalzungsanlagen), in der Rauchgasentschwefelung, bei der Synthese organischer Chemikalien und synthetischem Kautschuk eingesetzt.

Der 1989 eingeführte "Superaustenit" 1.4562 hat gegenüber dem Werkstoff 1.4529 um 6% höhere Nickel- und Chromgehalte und weist sowohl in reduzierenden als auch in oxidierenden Medien eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit auf. Dieser Werkstoff hat sich bei der Herstellung von Phosphorsäure im Nassverfahren, in dem je nach Herkunft des Ausgangsstoffes unterschiedliche Konzentrationen an Verunreinigungen in Form von Chloriden, Fluoriden und oxidierend wirkenden Metall-Ionen auftreten können, als Werkstoff bewährt. Der "Superaustenit" wurde auch in der Papier- und Zellstoffindustrie, bei der Herstellung von Schwefelsäure, bei der Aufarbeitung von Abfallschwefelsäure, in der Rauchgasreinigung, bei der Faserproduktion, in der Meerestechnik und in der Hydrometallurgie eingesetzt. Straßentankzeuge und Tankcontainer zum Transport von Gefahrgütern aus diesem Werkstoff sind ein Beweis für die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten.

Die Korrosionsbeständigkeit dieser beiden Sonderedelstähle 1.4529 und 1.4562 gegenüber korrosiven Gefahrgütern wurde in einem umfangreichen Testprogramm im Rahmen eines Forschungsvorhabens getestet. Die Ergebnisse sind in die Bewertungen dieser Werkstoffe eingeflossen.

1.4 Nickel-Chrom-Molydän-Legierungen

Nickel-Chrom-Molybdän-Legierungen werden auch als C-Legierungen bezeichnet. Der Werkstoff 2.4605 zeigt unter den C-Legierungen die optimale Kombination aus vielseitiger Korrosionsbeständigkeit und guter Verarbeitbarkeit. Neben den Legierungsbestandteilen Nickel (59%) Chrom (23%) und Molybdän (16%) sind keine weiteren Elemente wie Wolfram und Eisen enthalten. Dieser Werkstoff zeigt eine sehr gute Beständigkeit in Mineralsäuren, organischen Säuren und Mischsäuren, auch wenn diese verunreinigt sind. Diese C-Legierung wird u.a. in der Herstellung verschiedener organischer Produkte (Polycarbonate, Polyethylentherephthalat, Essigsäure usw.), in der Flusssäureherstellung, in der Gewinnung von Öl und Gas unter Sauergasbedingungen, in der Herstellung von chlorierten und fluorierten Chemikalien und in der Müllverbrennung eingesetzt.

Die Korrosionsbeständigkeit der Nickelbasislegierung 2.4605 gegenüber korrosiven Gefahrgütern wurde in einem umfangreichen Testprogramm im Rahmen eines Forschungsvorhabens getestet. Die Ergebnisse sind in die Bewertungen dieser Werkstoffe eingeflossen.

1.5 Aluminium und Aluminiumlegierungen

Die Werkstoffbeständigkeitsbewertungen für Aluminium mit mindestens 99,5% (EN AW-1050A) sind auch auf die Legierungen mit verbesserten Festigkeitseigenschaften, wie z. B. die im Tankbau häufig eingesetzte Legierung AlMg4,5Mn (EN AW-5083) anwendbar. Diese Legierungen zählen wegen ihrer großen Korrosionsresistenz zur Gruppe der sogenannten "seewassergeeigneten" Aluminium-Knetwerkstoffe. Aluminium und seine Legierungen unterliegen nur der Flächenkorrosion bei einem pH-Wert unter ca. 4,5 und über ca. 8,5. Die Lochkorrosionspotentiale der verschiedenen Aluminiumwerkstoffe unterscheiden sich nicht wesentlich voneinander.

1.6 Zink (Schichtmetall zur Herstellung verzinkter Stahlbehälter)

Zink ist ein unedles Metall. Bei der elektrolytischen Korrosion löst sich Zink deshalb aktiv auf. Diese Auflösung kann durch die Ausbildung schützender Deckschichten gehemmt werden, woraus die gute Korrosionsbeständigkeit des Zinks in neutralen Medien resultiert. Zink wird als Schichtmetall zur Herstellung von verzinkten Stahlbehältern/Tanks mittels des Verfahrens der Feuerverzinkung eingesetzt.

Die Bewertung der Beständigkeit basiert auf:

a) Literaturangaben

b) Betriebserfahrungen

c) Laboruntersuchungen

Sofern z. B. bei geschmolzenen Medien nicht anders angegeben, gelten die Werkstoffbeständigkeitsbewertungen für durchschnittliche Betriebstemperaturen bis höchstens 50 °C.

Auch wenn spezielle Auflagen für die Reinheit der Medien nicht gefordert werden, gelten die Werkstoffbeständigkeitsbewertungen nur für handelsüblich technisch reine Stoffe. Keinesfalls gelten sie für Abfälle oder Mischungen mit einer unbestimmten Anzahl und Konzentration von Beimengungen oder Verunreinigungen. Die Korrosionsbeständigkeit von Abfällen oder Mischungen ist durch Korrosionsuntersuchungen zu prüfen.

2. Polymere Dichtungs-, Beschichtungs- und Auskleidungsstoffe

Die Beständigkeit von polymeren Werkstoffen gegen Einwirkung von Chemikalien ist abhängig von der chemischen Zusammensetzung und der Struktur des Elastomeren oder Kunststoffs (Zusammensetzung des Polymeren sowie Zusammensetzung und Mengen der Füllstoffe und Zuschlagstoffe), von der Zusammensetzung des einwirkenden Mediums und von den Einwirkungsbedingungen. Je nach der Art der Einwirkung kann das Medium zwei Gruppen zugeordnet werden:

  • Physikalisch aktive Medien, die nicht mit dem Polymerwerkstoff reagieren, aber zu Quellung bis Auflösung und zu reversiblen Veränderungen der Eigenschaften aufgrund der Zerstörung der Bindungen zwischen den Makromolekülen im Polymerwerkstoff führen können.
  • Chemisch aktive Medien, die mit dem Polymeren reagieren und seine Eigenschaften irreversibel verändern. Für den chemischen Abbau von Polymerwerkstoffen ist charakteristisch, dass schon geringfügige chemische Veränderungen sehr wirksame Veränderungen der physikalischen Eigenschaften hervorrufen können.

Ein wichtiger Faktor für das Verhalten von Polymerwerkstoffen in aggressiven Medien ist die gleichzeitige mechanische Beanspruchung. Schon mechanische Spannungen allein vermögen kovalente Bindungen im Makromolekül zu zerstören, sie können aber auch das Molekül aktivieren. Da bei den meisten Praxisanwendungen die Polymerwerkstoffe gleichzeitig mechanisch und chemisch beansprucht werden können, müssen die hierdurch bedingten Erscheinungen wie chemische Relaxation, Zeitstandsverhalten, Verhalten bei Dauerschwingbeanspruchung und Spannungsrissbildung beachtet werden. Die Zeitstandfestigkeit, das Verhalten unter langzeitig einwirkender mechanischer Beanspruchung ist ein charakteristischer Kennwert für Praxisanwendungen polymerer Werkstoffe, da diese schon bei Raumtemperatur zu starken Verschiebungen in der molekularen Struktur neigen. Dieses Kriechverhalten kann als zeit- und temperaturabhängiger Vorgang durch die gleichzeitige Einwirkung von chemischen Substanzen stark beeinflusst werden.

Zur Erleichterung der Abschätzung des Angriffs der Medien ist es hilfreich, die chemischen Substanzen zu unterteilen in:

  • anorganische Substanzen wie Wasser, Salze und Salzlösungen, Säuren, Laugen und Gase,
  • organische Substanzen, die die Gruppe der Lösungsmittel umfassen,
  • sonstige Substanzen, wobei diese Gruppe Substanzen beinhaltet, die den beiden anderen Gruppen nicht einfach zuzuordnen sind.

Zu den einzelnen Gruppen können folgende Aussagen getroffen werden:

a) Wasser und anorganische Substanzen 
Wenn weder Benetzung, daher keine Solvatation, noch ein starker chemischer Angriff erfolgt, wird eine gute Widerstandfähigkeit mit nur geringfügiger Änderung der Eigenschaften zu erwarten sein. Temperatur und Konzentration bestimmen im wesentlichen die Aggressivität. Durch feste ungelöste Substanzen erfolgt kaum ein Angriff.

b) Organische Substanzen 
Ein chemischer Angriff findet bei Einwirkung organischer Substanzen nur selten statt, aber eine fast immer mehr oder minder große Solvatation. Die hydrophoben Kunststoffe werden von den hydrophoben Lösungsmitteln angegriffen - um so stärker, je mehr sich die Strukturen und das Dipolmoment von Kunststoff und Lösungsmittel gleichen.

c) Sonstige Substanzen 
Für diese Gruppe lässt sich keine generelle Aussage in Bezug auf ihre Wirkung auf Kunststoffe treffen, weil in dieser Gruppe Gemische von zwei oder mehr Stoffen enthalten sind. Überwiegt eine Komponente sehr stark, so sind jedoch Schätzungen möglich.

Die Beständigkeitsdaten der häufig im Behälter- und Anlagenbau eingesetzten polymeren Werkstoffe (siehe Tabelle) werden im Datenpool der Datenbank Gefahrgut der BAM gepflegt. Ein Großteil dieser Daten werden in der veröffentlicht in der

BAM-Liste (Anforderungen an Tanks für die Beförderung gefährlicher Güter) 
Datenbank GEFAHRGUT (DGG) 
CD-ROM Beständigkeitsbewertungen von metallischen Behälterwerkstoffen und polymeren Dichtungs-, Beschichtungs- und Auskleidungswerkstoffen

Tabelle: Übersicht über die hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegenüber Chemikalien bewerteten polymeren Werkstoffe im Datenpool der DGG

PTFEPolytetrafluorethylen
FKMFluorkautschuk, Vinyliden-Perfluorpropylen-Copolymerisat
PFAPerfluoroalkoxy-Copolymer
NBRButadien-Acrylnitril-Kautschuk mit 28 % Acrylnitril im Kautschuk
HNBRHydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk
NRNatur-Kautschuk
IRIsopren-Kautschuk
IIRButyl-Kautschuk
EPDMEthylen-Propylen-Dien-Kautschuk
ECOEpichlorhydrin-Kautschuk
CRChloropren-Kautschuk
CSMChlorsulfoniertes Polyethylen
SBRStyrol-Butadien-Kautschuk
ACMEthylacrylat-Copolymer
MFQFluor-Silikon-Kautschuk
MVQSilikon-Kautschuk
PEEKPolyetheretherketon
PIPolyimid
POMPolyoxymethylen
PPSPolyphenylensulfid
PURPolyesterurethan-Kautschuk
ECTFEEthylen-Chlortrifluorethylen
PEPolyethylen
PPPolypropylen
PVCPolyvinylchlorid
PVDFPolyvinylidenfluorid
PAPolyamid

Die Bewertung der Beständigkeit basiert auf folgenden Daten:

a) Literaturangaben

b) Betriebserfahrungen

c) Laboruntersuchungen

Während die Widerstandsfähigkeit gegenüber chemisch aktiven Medien durch einfache Tauchversuche (Immersionsversuche) im jeweiligen Medium bei annähernd gleichen oder verschärften Einwirkungsbedingungen (Temperatur- oder Druckerhöhung, Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit) zumindest global eingeschätzt werden kann, bedarf es zur Beurteilung der Permeation, der Absorption sowie der Bestimmung der Beständigkeit gegenüber Spannungsrissbildung in vielen Fällen apparativ und zeitlich aufwendiger Untersuchungsverfahren.

Bei Anwendung von Tauch- und Immersionsversuchen werden neben der visuellen Beurteilung wahrnehmbarer Veränderungen Gewichts- und Dimensionsänderungen sowie der Verlauf mechanischer oder anderer physikalischer Eigenschaften in Abhängigkeit von der Tauchzeit als Klassifizierungsmerkmale für die Einordnung in Bewertungsklassen herangezogen.

Häufig in der Literatur und in Firmenprospekten verwendete Bewertungsklassen sind „beständig“, „bedingt beständig“ und „unbeständig“.

Zur Beurteilung der Beständigkeit von Elastomerwerkstoffen gegenüber flüssigen Medien ist auf die DIN ISO 1817: Elastomere – Bestimmung des Verhaltens gegenüber Flüssigkeiten zu verweisen. Diese internationale Norm beschreibt Verfahren für die Bestimmung des Widerstandes von vulkanisierten Elastomeren gegenüber der Einwirkung von Flüssigkeiten, wobei die Änderung von Masse, Volumen, Abmessungen, Härte und Zugspannungs-Dehnungs-Eigenschaften vor und nach der Einwirkung von Prüfflüssigkeiten gemessen werden.

Ein Polymerwerkstoff wurde als beständig bewertet, wenn die Abnahme der Zugeigenschaften und der Shore-Härte (A und D) nach Auslagerung in der Chemikalie < 15 % bei einer Temperatur von 60 °C beträgt.

Im Unterschied zu der Werkstoffbeständigkeitsbeurteilung der metallischen Werkstoffe umfasst die Beständigkeitsbewertung nur die Auswirkungen des Füllgutes auf den Polymerwerkstoff. Die Angaben zur Beständigkeit der polymeren Werkstoffe haben orientierenden Charakter, da bei den betrachteten Grundwerkstoffen große Schwankungsbreiten in den Materialeigenschaften durch unterschiedlichen Vernetzungsgrad, verschiedene Füllstoffe und Weichmacher auftreten können. Es empfiehlt sich, bei spezifischen Betriebsbedingungen Versuche durchzuführen. Eine Auslagerungszeit der Werkstoffproben von mindestens drei Monaten ist zu empfehlen, um verlässliche Daten zu erzielen.

3. Höherlegierte Sonderedelstähle und Nickelbasiswerkstoffe für den Tankbau

Es existiert eine große Anzahl korrosiver Gefahrgüter, die Werkstoffe mit einer noch höheren Korrosionsbeständigkeit erfordern als die in der BAM-Liste - Anforderungen an Tanks für die Beförderung gefährlicher Güter - aufgeführten Standardwerkstoffe, wie z. B. die austenitischen CrNi-Stähle 1.4301 und 1.4541 sowie die austenitischen CrNiMo-Stähle 1.4404 und 1.4571. Dazu zählen halogenhaltige Medien sowie oxidierend und reduzierend wirkende Säuren. Chloridhaltige Stoffe und Stoffe, die in Gegenwart von Feuchtigkeit Salzsäure in dissoziierter Form bilden, zeigen nur im trockenen Zustand keine korrosive Wirkung auf metallische Werkstoffe.

Tankfahrzeug aus dem höherlegierten Sonderedelstahl 1.4562 Tankfahrzeug aus dem höherlegierten Sonderedelstahl 1.4562

Deshalb müssen die Tanks beim Transport dieser Medien nur vollkommen trocken befüllt und dicht verschlossen werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit während des Befüllens und der Beförderung auszuschließen. Um beginnende Korrosion rechtzeitig zu erkennen, müssen die Tanks in verkürzten Prüffristen auf Korrosions­erscheinungen geprüft werden.

Zur Eliminierung dieser Korrosionsgefahr ist eine Alternative die Auskleidung der Tanks mit polymeren Werkstoffen. Die sehr beständigen voll- und teilfluorierten Polymerwerkstoffe, wie z. B. die Fluorcarbonharze Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether (PFA/TFA), Fluorethylen-Propylen (FEP), Polyethylen-Polytetrafluorethylen  (ETFE), Polyvinylidenfluorid  (PVDF) und Trifluorethylen-Ethylen-Copolymerisat, werden zur Zeit in der chemischen Industrie eingesetzt.

Eine weitere Alternative besteht im Einsatz von hochlegierten Sonderedelstählen und Nickelbasislegierungen. Ausgehend von den austenitischen Standardstählen kann durch steigende Legierungsanteile an Chrom, Nickel und Molybdän die Beständigkeit in starken Säuren und chloridhaltigen Lösungen erhöht werden. Zusätze von Wolfram, Titan, Stickstoff und Kupfer tragen auch zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bei. Molybdän wird besonders zur Erhöhung der Loch- und Spalt­korrosionsbeständigkeit eingesetzt. Die hochlegierten austenitischen nicht rostenden Stähle 1.4529 und 1.4562 sowie die Nickelbasislegierung 2.4605 (siehe Tabelle 1) wurden im Rahmen eines von der VDM GmbH finanzierten Forschungsvorhabens im Zeitraum März 2002 bis Juni 2008 hinsichtlich ihrer Eignung als Tankwandungswerkstoffe für den Transport von Gefahrgütern bewertet.

Zu Beginn des Forschungsvorhabens waren in der 7. Auflage der BAM-Liste 684 Gefahrgüter und wassergefährdende Stoffe enthalten. Zum Vergleich, in der 13. Auflage der BAM-Liste, die im Juli 2015 herausgegeben wurde, sind 7814 Gefahrgüter und wassergefährdende Stoffe enthalten. Da nur eine begrenzte Anzahl von Ergebnissen von Korrosionsuntersuchungen dieser Werkstoffe mit korrosiven Gefahrgütern und wassergefährdenden Stoffen vorlag, wurden zur Gewinnung von Korrosionsdaten der drei höherlegierten Werkstoffe relevante korrosive Stoffe und Stoffgruppen aus der BAM-Liste ausgewählt, in denen Korrosionstests im Fachbereich 7.6 der BAM (Dr. Ralph Bäßler) und im Institut für Korrosionsschutz Dresden (IKS) mit geschweißten Proben bei 55°C durchgeführt wurden:

  1. anorganische Halogenide 
    Aluminiumchlorid, Ammoniumbifluorid, Calciumchlorid, Eisen(III)-chlorid, Kupfer(II)-chlorid, Natriumbifluorid, Natriumbromid, Seltenerdchlorid, Salzsole, Thionylchlorid und Zinkchlorid
  2. organische Säurehalogenide und Halogenkohlenwasserstoffe 
    Acetylchlorid, Allylchlorid, Butylzinntrichlorid, Chlorbenzylchlorid, Cholinchlorid, Diallyldimethylammoniumchlorid, Dichloracetylchlorid, 2,4-Dichlorphenol, Dimethylamonosulfochlorid, Epichlorhydrin, Polyaluminiumchlorid, Trichloraceton und Trioctylzinnchlorid
  3. Halogencarbonsäuren 
    2-Chlorpropionsäure, Monochloressigsäure und Trichloressigsäure
  4. Chlorsilane 
    Diphenyldichlorsilan und Dimethyldichlorsilan
  5. Chlorate, Perchlorate, Chlorite 
    Bariumchlorat, Natriumperchlorat und Natriumchlorit
  6. Hypochlorite 
    Natriumhypochlorit
  7. Hydrogensulfate 
    Kaliumhydrogensulfat und Ammoniumhydrogensulfat
  8. Sulfide 
    Natriumsulfid
  9. Schwefelsäure und Nitriersäuren
  10. Salzsäure und Perchlorsäure
  11. Sulfonsäuren 
    Chlorsulfonsäure und Methansulfonsäure
  12. Phosphorsäure und phosphorige Säure
  13. Hexafluorkieselsäure
  14. Peroxyessigsäure

Die Auswahl der zu testenden Stoffe wird entsprechend der Resultate der Korrosionsversuche erweitert.

MaterialCSNCrNiMnSiMoCuFePAlCo
Legierung 926 
1.4529
0.0080.0020.1920.824.60.870.336.520.83R0.018
Legierung 31 
1.4562
0.0090.0020.226.531.41.50.086.51.19R0.013
Legierung 59 
2.4605
0.0040.003 22.7R0.150.0415.50.010.70.0030.20.03
SG-NiCr23Mo16 
2.4607
r
0.015
r
0.015
 22-
24
Rr
0.5
r
0.08
15-
16.5
 r
1.5
r
0.02
0.1-
0.4
r
0.3

Basierend auf den Ergebnissen der bisher durchgeführten Korrosionsversuche von BAM und IKS Dresden wurde folgende Bewertung der Korrosionsbeständigkeit vorgenommen:

  1. Die Nickelbasislegierung 2.4605 ist der korrosionsbeständigste der drei Werk­stoffe und ist mit Ausnahme der Temperaturbegrenzung bei Kontakt mit konzentrierter Salzsäure in allen Testsubstanzen bei 55 °C beständig.
  2. Der „Superaustenit“ 1.4562 ist ein sehr korrosionsbeständiger Werkstoff. Ausnahmen für den Einsatz dieses Werkstoffes sind: : Allylchlorid, Calciumchlorid, Natriumbifluorid, Salzsäure, Salzsole und Monochloressigsäureschmelze bei 110 °C. In 90%-iger 2-Chlorpropionsäure und in gesättigter Chlorsulfonsäure kann der Werkstoff 1.4562 nur bei verkürzter Prüffrist der Tankcontainer eingesetzt werden. .Der Einsatz ist im Konzentrationsbereich von Aluminiumchlorid-, Kupfer(II)-chlorid- und Eisen(III)-chlorid­lösungen eingeschränkt.
  3. Der „Superaustenit“ 1.4529 zeigt im Vergleich zu den beiden anderen Werkstof­fen die niedrigste Beständigkeit. Er ist in Salzsäure, Perchlorsäure, Natrium­chlorit, Natrium­hypochlorit nicht beständig und im Konzentrationsbereich einge­schränkt beständig in Aluminiumchlorid-, Kupfer(II)-chlorid- und Eisen(III)-chloridlösungen. In gesättigter Chlorsulfonsäure kann der Werkstoff 1.4529 nur bei verkürzter Prüffrist der Tankcontainer eingesetzt werden. Es ist anzumerken, dass dieser Werkstoff nicht in das gesamte Auslagerungsprogramm einbezogen wurde.

Tankfahrzeug aus Sonderedelstahl zum Transport von Gefahrgütern Tankfahrzeug aus Sonderedelstahl zum Transport von Gefahrgütern

Die Werkstoffe 1.4529, 1.4562 und 2.4605 sind somit eine sehr gute Alternative im Vergleich zu den Tankinnenbeschichtungen zum Transport von korrosiven Gefahrgütern, da aufgrund der sehr guten Korrosionsbeständigkeit die Reparaturkosten der Innenbeschichtung entfallen.

Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens wurden in der 8. Auflage der BAM-Liste veröffentlicht und sowohl den Anwendern (z.B. Tankher­steller und Betreiber)  als auch den Korrosionsfachleuten vorgestellt [1-17]. Die intensive Veröffentlichung der Ergebnisse in schriftlicher als auch mündlicher Form führte dazu, dass im Zeitraum von 2004 bis 2005 sechs Straßentankfahrzeuge und drei Tankcontainer aus dem Werkstoff 1.4562 gebaut wurden (siehe Foto oben).

[1] Bäßler, R.: Suitability of More Noble Materials for Tanks for Transport of Dangerous Goods, ACHEMA, 2003 
[2] Weltschev, M.: Super Steels, Hazardous Cargo Bulletin, S.64-66, Oktober 2002 
[3] Weltschev, M.: Einsatz von höherlegierten Sonderedelstählen und Nickelbasis­legierungen im Tankbau Gefahrgut-Technik-Tage Berlin - Innovative Tanktechnik, November 2002 
[4] Weltschev, M.; Bäßler, R.: Höherlegieren gegen Korrodieren. Gefährliche Ladung 11 (2002), S.18-20, Hamburg: K.-O.Storck Verlag 2002 
[5] Weltschev, M.; Bäßler, R.: Tankwerkstoffe für den Gefahrguttransport – Bewertung der Beständigkeit der „Superaustenite“ X1NiCrMoCuN25-20-7 und X1NiCrMoCu32-28-7 sowie der Nickellegierung NiCr23Mo16Al für den Tankbau. TÜ Bd. 44 (2003) Nr. 11/12 
[6] Weltschev, M.; Bäßler, R.; Werner, H.; Behrens, R.: Suitability of high-alloyed metallic materials for the transport of dangerous goods, LOSS PREVENTION, Prag, 2004 
[7] Weltschev, M.: Innovative korrosionsbeständige höherlegierte Tankwerkstoffe. Gefahrgut-Technik-Tage Berlin – Innovative Tanktechnik –, 25.-27. November Berlin, Tagungsband, S.52–60, 2004 
[8] Weltschev, M.;Bäßler, R.; Werner, H.; Behrens, R.: Assessment of the corrosion resistance of high-alloyed metallic tank materials in the BAM-List – Requirements for Tanks for the Transport of Dangerous Goods, EUROCORR 2003 – The European Corrosion Congress, Budapest 2003 
[9] Weltschev, M.; Bäßler, R.; Werner, H.; Behrens, R.: Suitability of More Noble Materials for Tanks for Transport of Dangerous Goods, CORROSION 2004, paper No 04228, NACE International, New Orleans, USA, 2004 
[10] Weltschev, M.; Bäßler, R.; Werner, H.; Alves, H., Behrens, R.: Beständigkeitsbewertung von hochlegierten Werkstoffen für den Einsatz als Tankwandungswerkstoffe zum Transport von Gefahrgütern und wasserverunreinigenden Stoffen. Werkstoffwoche München, September 2004 
[11] Bäßler, R.; Weltschev, M.; Werner, H.; Alves, H., Behrens, R.: Evaluation of the corrosion resistance of high-alloyed metallic materials for transport tanks of dangerous goods and water-polluting substances. EUROCORR 2004 – The European Corrosion Congress, Nizza 2004 
[12] Bäßler, R.; Weltschev, M., Werner, H.; Alves, H.; Behrens, R.: Beständigkeit von hochlegierten Werkstoffen beim Einsatz als Tankwandungs­werkstoffe zum Transport von Gefahrgut und wasserverunreinigenden Stoffen. DGO Jahrestagung, Sept. 2004, Dresden 
[13] Weltschev, M.; Bäßler, R.: Bewertung der Beständigkeit von hochlegierten Sonderedelstählen und Nickellegierungen für den Transport von Gefahrgütern. Korrosionsschutzseminar: Hochlegierte Nichtrostende Stähle und Nickellegierungen in der Prozesstechnik, 6.-7. Oktober 2004, Dresden 
[14] Bäßler, R.; Weltschev, M.; Werner, H.; Alves, H.: More Corrosion Resistant High-Alloyed Metallic Tank Materials for Transport of Dangerous Goods and Water-Polluting Substances. Stainless Steel World, Oktober 2004, Houston USA 
[15] Weltschev, M.; Bäßler, R.; Werner, H., Alves, H., Behrens, R.: Use of Corrosion Resistant High-Alloyed Metallic Materials for Transport Tanks of Dangerous Goods and Water-Polluting Substances. EUROCORR September 4-8, 2005, Lissabon, Portugal 
[16] Weltschev, M.; Bäßler, R.; Werner, H., Alves, H., Behrens, R.: Use of Corrosion Resistant High-Alloyed Metallic Materials for Transport Tanks of Dangerous Goods. Stainless Steel World Conference, November 8-10, 2005, Maastricht, Niederlande 
[17] Weltschev, M.; Bäßler, R.; Werner, H., Alves, H.; Behrens, R.: Corrosion-resistant high-alloyed metallic materials for the transport of corrosive dangerous goods in tanks. CORROSION 2006, paper No 06688, NACE International, San Diego, USA, 2006 
[18] Weltschev, M.; Bäßler, R.; Werner, H., Alves, H.: Evaluation of the Resistance of Alloy 31 and Alloy 59 for the Transport of Mixed Acids in Tanks, EUROCORR, September 9-13, 2007, Freiburg 
[19] Weltschev, M.; Bäßler, R.; Werner, H., Alves, H.: Corrosion Resistance of Alloy 31 and 59 in Highly Corrosive Dangerous Goods. CORROSION 2008, NACE International, New Orleans, USA, 2008 
[20] Bäßler, R., Weltschev, M., Alves, H. Langer, M.: Corrosion Resistance of Alloy 31 and Alloy 59 in Highly Corrosive Dangerous Goods. CORROSION 2010, paper No 13577, NACE International, San Antonio, Texas, USA, 2010

4. Positiv-Flüssigkeitsliste der DIN 6601

Der Besorgnisgrundsatz nach § 19g Abs. 1 Wasserhaushaltsgesetz (WHG) besagt, dass Anlagen zum Herstellen, Behandeln und Verwenden wassergefährdender Stoffe im Bereich der gewerblichen Wirtschaft so beschaffen sein müssen und so eingebaut, aufgestellt, unterhalten und betrieben werden, dass eine Verunreinigung der Gewässer oder eine sonstige nachteilige Veränderung ihrer Eigenschaften nicht zu besorgen ist. Auf der Basis dieses Besorgnisgrundsatzes bedingen die allgemeinen Schutzmaßnahmen eine entsprechende Auslegung und Überwachung der Lagerbehälter. Zu diesen Schutzmaßnahmen gehört auch der Nachweis der Werkstoffbeständigkeit des Lagerbehälter-, Rohrleitungs- und Auffangwannenwerkstoffes bei Langzeitkontakt mit dem Lagermedium.

Eine erste Positiv-Flüssigkeitsliste zum Nachweis der Beständigkeit der gebräuchlichen metallischen Werkstoffe von Behältern/ Tanks wurde zum Nachweis der Werkstoffbeständigkeit vom Normenausschuss Tankanlagen (NA Tank) im DIN Deutsches Institut für Normung e.V. in enger Zusammenarbeit mit der Fachgruppe 3.2 „Gefahrguttanks und Unfallmechanik“ der BAM und dem Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) im Oktober 1991 als DIN 6601 – Beständigkeit der Werkstoffe von Behältern/ Tanks aus Stahl gegenüber Flüssigkeiten – herausgegeben.

Eine erste Ergänzung mit gebräuchlichen Schmierölen und Hydraulikölen wurde mit dem Entwurf DIN 6601 A1 im Juli 1994 veröffentlicht.

Aufgrund des Bedarfs an Bewertungen von neuen Werkstoff-Flüssigkeit-Kombinationen seitens der Industrie wurde vom DIN eine Neuausgabe der DIN 6601 mit einer erweiterten Positiv-Flüssigkeitsliste im April 2007 herausgegeben. Aufgrund der geplanten Neuausgabe der EN 12285-1, in der die Positiv-Flüssigkeitsliste mit den Erläuterungen als informativer Anhang B enthalten ist, wurde diese Positiv-Flüssigkeitsliste in 2015 erneut überarbeitet und erweitert sowie in die englische Sprache übersetzt.

Die Bewertungen der Korrosionsbeständigkeit beruhen auf Korrosionsangaben in der Literatur, auf Laboruntersuchungen und auf Betriebserfahrungen der Industrie. Sie gelten nur für handelsüblich technisch reine Flüssigkeiten und flüssige Stoffgemische definierter Zusammensetzung. Die Korrosionsbeständigkeit von Abfällen und Mischungen ist durch Korrosionsuntersuchungen zu prüfen.

Eine Werkstoff-Flüssigkeit-Kombination wird als geeignet bewertet, wenn

  • die Korrosionsrate durch Flächenkorrosion höchstens 0,1 mm/Jahr beträgt und
  • lokale Korrosionserscheinungen (z.B. Lockkorrosion, Spannungsrisskorrosion, Spaltkorrosion) auszuschließen sind.

Bei bestimmten Werkstoff-Flüssigkeit-Kombinationen gilt die positive Beständigkeitsbewertung nur bei Einhaltung spezifischer flüssigkeitsbezogener und betrieblicher Auflagen.

Wenn bei Zugrundelegung der aufgeführten Bewertungsgrundsätze eine Werkstoff-Flüssigkeit-Kombination als ungeeignet bewertet wird, kann sie im Einzelfall durch Begutachtung einer Materialprüfanstalt, z. B. durch Festlegung von zusätzlichen Auflagen, als geeignet bewertet werden.

Die Lagerung von Flüssigkeiten, die nicht in der Positiv-Flüssigkeitsliste enthalten sind, in Behältern aus metallischen Werkstoffen, wird als geeignet angesehen, wenn die Eignung der Werkstoff-Flüssigkeit-Kombination durch

  • Betriebserfahrungen über einen Zeitraum von mindestens fünf Jahren nachgewiesen werden kann. Die Referenzen sind von einem Sachverständigen zu bestätigen;
  • Laboruntersuchungen einer Materialprüfanstalt oder des Betreibers, die aufgezeichnet sind und deren Ergebnisse reproduzierbar sind, nachgewiesen werden kann und
  • durch Literaturangaben aus der Korrosionsfachliteratur nachgewiesen werden kann.

Zur Aufnahme von neuen Stoffen in die Positiv-Flüssigkeitsliste sind die entsprechenden Nachweise der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Fachbereich 3.2, 12203 Berlin zu übersenden.