So nutzen Sie den Korrosionsraten-Rechner
Der Korrosionsraten-Rechner ermöglicht die schnelle und zuverlässige Abschätzung der Korrosionsgeschwindigkeit sowie des kumulierten Schichtabtrags für gängige Konstruktionsmetalle. Die interaktive Berechnung erfolgt direkt im Browser:
- Metallart auswählen — Wählen Sie den passenden Werkstoff aus (Eisen/Baustahl, Aluminium, Edelstahl oder Kupfer). Jede Legierung besitzt einen im Korrosionsraten-Rechner hinterlegten Materialbeiwert $K$.
- Umgebungsparameter festlegen — Tragen Sie die relative Luftfeuchtigkeit in Prozent (%) sowie die durchschnittliche Umgebungstemperatur in Grad Celsius (°C) ein.
- Expositionsdauer bestimmen — Geben Sie den Beobachtungszeitraum ein und wählen Sie als Zeiteinheit entweder Jahre oder Monate.
- Ergebnisse in Echtzeit analysieren — Der Korrosionsraten-Rechner zeigt sofort den geschätzten Korrosionsabtrag in Millimetern ($\text{mm}$), die Korrosionsrate in $\text{mm/Jahr}$, die berechneten Teilfaktoren sowie eine farbliche Risikoeinstufung an.
Formeln & physikalische Grundlagen der Korrosionsberechnung
Metalle unterliegen in feuchter Atmosphäre elektrochemischen Oxidationsprozessen. Der Korrosionsraten-Rechner verwendet ein praxisnahes mathematisches Bewertungsmodell, das die wesentlichen Umweltfaktoren quantifiziert:
1. Grundformel für den Schichtabtrag
Der kumulierte lineare Materialabtrag $s$ (in $\text{mm}$) berechnet sich aus dem Produkt von materialabhängiger Grundrate, Feuchte- und Temperatureinfluss sowie der Zeit:
$$s = K \cdot f_{RH} \cdot f_{T} \cdot t$$
Hierbei bezeichnen:
- $K$: materialspezifische Basis-Abtragsrate ($K_{\text{Eisen}} = 0{,}12$, $K_{\text{Kupfer}} = 0{,}035$, $K_{\text{Alu}} = 0{,}02$, $K_{\text{Edelstahl}} = 0{,}006$)
- $f_{RH}$: Feuchtigkeitsfaktor mit $f_{RH} = \text{clamp}\left(\frac{RH}{60}, 0{,}15, 2{,}2\right)$
- $f_{T}$: Temperaturfaktor nach van ’t Hoff / Arrhenius mit $f_{T} = \text{clamp}\left(2^{\frac{T - 20}{18}}, 0{,}25, 4{,}0\right)$
- $t$: Expositionsdauer in Jahren
Die resultierende jährliche Korrosionsrate $CR$ (in $\text{mm/Jahr}$) entspricht dem Term:
$$CR = K \cdot f_{RH} \cdot f_{T}$$
2. Berechnung über die Masseverlustmethode (Gravimetrie)
Im Labor und bei Coupon-Prüfungen nach ISO 8407 oder ASTM G1 wird die Korrosionsrate häufig über die gravimetrische Massendifferenz ermittelt:
$$CR = \frac{K_{\text{grav}} \cdot \Delta W}{A \cdot t \cdot \rho}$$
- $\Delta W$: Masseverlust der Probe in Gramm ($\text{g}$)
- $A$: freie Oberfläche der Probe in $\text{cm}^2$
- $t$: Auslagerungszeit in Stunden ($\text{h}$)
- $\rho$: Dichte des Metalls in $\text{g/cm}^3$
- $K_{\text{grav}}$: Umrechnungskonstante ($87.600$ für das Ergebnis in $\text{mm/Jahr}$)
3. Elektrochemische Korrosionsrate nach dem Faradayschen Gesetz
Für elektrochemische Messungen (z. B. linearer Polarisationswiderstand LPR) gilt nach dem Faradayschen Gesetz:
$$CR = 3{,}27 \cdot 10^{-3} \cdot \frac{i_{\text{corr}} \cdot EW}{\rho}$$
- $i_{\text{corr}}$: gemessene Korrosionsstromdichte in $\mu\text{A/cm}^2$
- $EW$: elektrochemisches Äquivalentgewicht des Werkstoffs in $\text{g/val}$
- $\rho$: Werkstoffdichte in $\text{g/cm}^3$
Unser Korrosionsraten-Rechner fasst diese werkstofftechnischen Zusammenhänge zusammen. Für schnelle Machbarkeitsstudien überträgt der Korrosionsraten-Rechner physikalische Kennwerte in transparente Prognosen.
Praxisbeispiel: Materialvergleich bei Außenlagerung
Ein Bauteil wird bei $25,^\circ\text{C}$ und einer relativen Feuchte von $75,%$ über einen Zeitraum von $3\text{ Jahren}$ im Freien gelagert. Mit wenigen Klicks simuliert der Korrosionsraten-Rechner das Langzeitverhalten beider Werkstoffe unter identischen Klimabedingungen:
1. Unlegierter Baustahl (Eisen)
- Materialkonstante: $K = 0{,}12$
- Feuchtefaktor: $f_{RH} = 75 / 60 = 1{,}25$
- Temperaturfaktor: $f_{T} = 2^{(25-20)/18} \approx 1{,}21$
- Korrosionsrate: $CR = 0{,}12 \cdot 1{,}25 \cdot 1{,}21 \approx 0{,}182,\text{mm/Jahr}$
- Gesamtabtrag nach 3 Jahren: $s = 0{,}182 \cdot 3 \approx \mathbf{0{,}545,\text{mm}}$
2. Austenitischer Edelstahl (V2A / V4A)
- Materialkonstante: $K = 0{,}006$
- Korrosionsrate: $CR = 0{,}006 \cdot 1{,}25 \cdot 1{,}21 \approx 0{,}009,\text{mm/Jahr}$
- Gesamtabtrag nach 3 Jahren: $s = 0{,}009 \cdot 3 \approx \mathbf{0{,}027,\text{mm}}$
Ergebnis: Der Korrosionsraten-Rechner verdeutlicht, dass ungeschützter Baustahl unter diesen Bedingungen rund zwanzigmal schneller korrodiert als Edelstahl. Ein solcher Vorab-Check mit dem Korrosionsraten-Rechner unterstützt Ingenieure bei der Auswahl geeigneter Korrosionsschutzmaßnahmen.
Typische Einsatzbereiche für den Korrosionsraten-Rechner
Der Korrosionsraten-Rechner wird branchenübergreifend in vielen technischen Arbeitsfeldern eingesetzt:
- Bauwesen & Tragwerksplanung: Abschätzung von Rostabträgen bei Stahlkonstruktionen, Brücken, Fassadenankern und Hallenprofilen mit dem Korrosionsraten-Rechner.
- Maschinen- & Anlagenbau: Dimensionierung von Abtragszuschlägen (Korrosionszuschlag) an Rohrwänden, Kesseln und Tanks.
- Instandhaltung & Predictive Maintenance: Abschätzung der Restwanddicke und Festlegung sinnvoller Inspektionsintervalle.
- Materialauswahl & Konstruktionsberatung: Schneller Kosten-Nutzen-Vergleich zwischen Kohlenstoffstahl mit Beschichtung und rostfreien Edelstählen.
- Ausbildung & Lehre: Didaktisches Werkzeug für Werkstoffkunde- und Chemie-Vorlesungen zur Veranschaulichung atmosphärischer Korrosionsmechanismen.
Dank der verzögerungsfreien Browserberechnung eignet sich der Korrosionsraten-Rechner optimal für iterative Was-wäre-wenn-Analysen. Nutzen Sie den Korrosionsraten-Rechner für fundierte Ersteinschätzungen Ihrer Werkstoffkonzepte.