Putcorrosie

Putcorrosie (Engels: pitting corrosion) is een plaatselijke vorm van corrosie waarbij putten of gaatjes in een metaaloppervlak ontstaan. De aantasting kan diep in het materiaal doordringen, terwijl het omliggende oppervlak grotendeels onaangetast blijft. Putcorrosie kan daardoor moeilijk waarneembaar zijn, vooral wanneer corrosieproducten de putten bedekken.

Putcorrosie kan optreden bij metalen die door een dunne, passieve oppervlaktelaag tegen corrosie worden beschermd, zoals roestvast staal. Wanneer deze laag plaatselijk wordt aangetast en zich onvoldoende herstelt, kan het onderliggende metaal oplossen. De gevoeligheid voor putcorrosie hangt onder meer af van de samenstelling van het metaal, de temperatuur en de chemische samenstelling van de omgeving.

Ontstaan en mechanisme

Putcorrosie kan beginnen op plaatsen waar de beschermende oppervlaktelaag chemisch of mechanisch wordt aangetast. Ook plaatselijke onregelmatigheden in het metaal, zoals niet-metallische insluitsels, kunnen een rol spelen. Chloride-ionen, die onder meer in zeewater voorkomen, kunnen de passieve laag aantasten en het ontstaan van putcorrosie bevorderen.

Bij een groeiende corrosieput fungeert het metaal in de put als anode: daar vindt oxidatie plaats en gaat metaal in oplossing. Het omliggende oppervlak kan als kathode fungeren. In zuurstofhoudend water kan daar zuurstof worden gereduceerd. Wanneer zuurstof in de put onvoldoende wordt aangevoerd, ontstaat een verschil tussen de omstandigheden binnen en buiten de put. De anodische aantasting concentreert zich dan op een klein oppervlak, waardoor de put snel dieper kan worden.

Voor het oplossen van ijzer en de reductie van zuurstof kunnen de volgende vereenvoudigde halfreacties worden weergegeven:

Anodische reactie:

${\displaystyle \mathrm {Fe\rightarrow Fe^{2+}+2e^{-}} }$

Kathodische reactie:

${\displaystyle \mathrm {O_{2}+2H_{2}O+4e^{-}\rightarrow 4OH^{-}} }$

Tijdens de verdere groei veranderen de omstandigheden in de put. Metaalionen hopen zich op en kunnen door hydrolyse de oplossing verzuren. Chloride-ionen verplaatsen zich naar de put om de elektrische ladingsbalans te behouden. Deze plaatselijke omstandigheden kunnen het herstel van de passieve laag belemmeren en verdere aantasting bevorderen.^[bron?]

Weerstand tegen putcorrosie

Het pitting resistance equivalent number (PREN) is een empirisch berekend getal waarmee de weerstand tegen putcorrosie van verschillende soorten roestvast staal op basis van hun chemische samenstelling wordt vergeleken. Een hogere waarde duidt doorgaans op een grotere weerstand tegen putcorrosie. Het getal is echter niet voldoende om te bepalen of een staalsoort geschikt is voor een specifieke toepassing.

Een veelgebruikte formule is:

${\displaystyle \mathrm {PREN} =\%\,\mathrm {Cr} +3{,}3\times \%\,\mathrm {Mo} +16\times \%\,\mathrm {N} }$

Hierin staan Cr, Mo en N voor respectievelijk chroom, molybdeen en stikstof. De gehalten worden uitgedrukt in massaprocenten. Er bestaan ook formules met een andere wegingsfactor voor stikstof.

Voor bepaalde wolfraamhoudende staalsoorten wordt een aangepaste formule gebruikt:

${\displaystyle \mathrm {PREN} =\%\,\mathrm {Cr} +3{,}3\times \left(\%\,\mathrm {Mo} +0{,}5\times \%\,\mathrm {W} \right)+16\times \%\,\mathrm {N} }$

Hierin staat W voor wolfraam. Austenitische en duplex-roestvaststaalsoorten met een PREN van 40 of hoger worden, afhankelijk van hun metallurgische structuur, aangeduid als superaustenitisch of superduplex.

Gevolgen

Een diepe corrosieput kan een metaalwand doorboren en lekkage veroorzaken, ook wanneer het totale materiaalverlies gering is. Corrosieputten kunnen bovendien spanningsconcentraties veroorzaken en zo het beginpunt vormen van vermoeiingsscheuren of spanningscorrosiescheuren.

Bestrijding

Het risico op putcorrosie kan worden verminderd door een materiaal te kiezen dat voldoende bestand is tegen de omstandigheden waarin het wordt gebruikt. Bij roestvast staal verschillen de weerstand tegen putcorrosie en de geschiktheid voor chloridehoudende omgevingen per staalsoort. Het PREN kan worden gebruikt om staalsoorten onderling te vergelijken, maar vormt op zichzelf geen garantie voor de geschiktheid voor een bepaalde toepassing.

Een andere maatregel is het beperken van langdurig contact met stoffen die de passieve oppervlaktelaag aantasten. Bij roestvast staal gaat het onder meer om chloridehoudende stoffen, zoals zout en bleekmiddelen. Waar contact met dergelijke stoffen niet kan worden vermeden, kan een beter bestendige staalsoort nodig zijn.