Der grundlegende Grund für die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl liegt in seinem wichtigsten Legierungselement — Chrom (Cr), mit einem Chromgehalt von typischerweise über 10,5 %.

Bildung des passiven Films: In einer oxidierenden Umgebung reagiert Chrom mit Sauerstoff und bildet spontan einen extrem dünnen und dichten chromreichen Oxidfilm (hauptsächlich Cr₂O₃) auf der Oberfläche von Edelstahl. Dieser Film ist nur 2-5 Nanometer dick und mit bloßem Auge unsichtbar.

Duale Schutzfunktionen:

• Physikalische Barriere: Dieser Film isoliert die Metallmatrix vollständig von äußeren korrosiven Medien (wie Wasser, Sauerstoff, Säuren, Laugen, Chloridionen usw.) und blockiert die elektrochemischen Pfade von Korrosionsreaktionen.

• Chemische Stabilität: Chromoxid selbst ist hochgradig chemisch stabil und bleibt in den meisten Umgebungen inert, wodurch es beständig gegen Auflösung oder Abbau ist.

Wenn dieser passive Film aufgrund von Kratzern lokal beschädigt wird, reagiert die neu freigelegte Metalloberfläche sofort mit Sauerstoff und repariert sich schnell selbst, wodurch ein neuer Schutzfilm entsteht. Dies verleiht Edelstahl eine anhaltende "Selbstheilungsfähigkeit".

Zusätzlich zu Chrom, dem Kernelement, spielen andere Legierungselemente, die üblicherweise zu Edelstahl hinzugefügt werden, ebenfalls eine entscheidende synergistische Rolle bei der Verbesserung seiner Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen rauen Umgebungen:

Molybdän (Mo): Es verbessert die Beständigkeit gegen Chloridionen (Cl⁻) erheblich. Chloridionen sind einer der Haupt"Übeltäter", die den passiven Film zerstören und gefährliche Lochfraß- und Spaltkorrosion verursachen. Die Zugabe von Molybdän kann diese Zerstörung wirksam hemmen. Daher werden Wärmetauscher für den Einsatz in Meeres- oder salzhaltigen Umgebungen normalerweise Mo-haltige Sorten wie 316L (S31603), 317L (S31703), 2205 (S32205), 2507 (S32750) oder 254SMO (S31254) verwendet.

Nickel (Ni): Seine Hauptfunktion ist die Stabilisierung der austenitischen Struktur, wodurch die allgemeine Zähigkeit und Duktilität des Materials verbessert werden. Es verbessert auch die Stabilität des passiven Films und reduziert das Risiko von Spannungsrisskorrosion, was für Wärmetauscher, die thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, von entscheidender Bedeutung ist (z. B. 304L/S30403, 316L/S31603, 904L/N08904, 254SMO/S31254, Alloy 625/N06625).

Stickstoff (N): In Duplex-Edelstahl (2205/S32205, 2507/S32750) kann Stickstoff die Korngröße effektiv verfeinern, die Festigkeit des Materials erhöhen und seine Beständigkeit gegen Lochfraßkorrosion erheblich verbessern.

Obwohl Edelstahl eine ausgezeichnete inhärente Korrosionsbeständigkeit aufweist, wird die Korrosionsbeständigkeit von Wärmetauschern auch durch die tatsächlichen Betriebsbedingungen und die Qualität von Design und Herstellung beeinflusst:

Mediumseigenschaften: Die Zusammensetzung korrosiver Medien (wie Chloridionenkonzentration, pH-Wert), Temperatur und Druck sind Schlüsselfaktoren. Wenn beispielsweise die Chloridionenkonzentration 50 ppm überschreitet, kann gewöhnlicher 304 (S30400) Edelstahl dem Risiko von Lochfraßkorrosion ausgesetzt sein. In solchen Fällen müssen korrosionsbeständigere 316L (S31603) oder Duplex 2205 (S32205) ausgewählt werden.

Herstellungsverfahren: Schweißen ist ein kritischer Bestandteil der Wärmetauscherherstellung, aber die wärmebeeinflusste Zone des Schweißens ist anfällig für Sensibilisierung, was die Empfindlichkeit gegenüber interkristalliner Korrosion erhöht. Daher ist es in der Regel erforderlich, Verfahren wie Lösungsglühen zu verwenden, um Schweißrestspannungen zu beseitigen und die Korrosionsbeständigkeit des Materials wiederherzustellen (insbesondere für kohlenstoffarme Sorten wie 304L/S30403 und 316L/S31603).

Oberflächenbehandlung: Elektrolytisches Polieren oder Säurebeizen und Passivieren der Edelstahloberfläche können kleinere Oberflächenfehler, Verunreinigungen und Verunreinigungen entfernen, wodurch die Oberfläche glatter wird. Dies fördert die Bildung eines gleichmäßigeren und dichteren passiven Films und verbessert so seine Korrosionsbeständigkeit.