Aus dem Prüflabor: Schadensanalyse einer undichten Armatur
5. März 2020
Symbolbild einer Badewannenarmatur.
1) Sachverhalt
Eine Armatur aus einer Hotelanlage fiel aufgrund einer Leckage aus, die zu einem Wasserschaden führte. Bei dem eingesetzten Werkstoff handelt es sich um eine gegossene Messinglegierung vom Typ CuZn39Pb1Al-C (CC754S) nach DIN EN 1982.
Die Armatur fiel bereits nach einer Einsatzdauer von nur zehn Monaten in einem Hotelzimmer aus. Ursache war ein Wasseraustritt durch Risse an der Unterseite des Armaturenkörpers (siehe Abbildung 1).
2) Schadensanalyse
Die makroskopische Begutachtung zeigt wenige, aber deutlich sichtbare Risse an der Außenseite des Armaturenkörpers (Abb. 2). An diesen Stellen haben sich teilweise grünlich-weiße Korrosionsprodukte abgesetzt. Auf der wasserberührten Innenseite des Körpers finden sich dagegen zahlreiche sehr feine sowie mehrere größere Risse (Abb. 3).
Eine Härteprüfung des Armaturenkörpers ergab einen Wert von 120 HB. Dieser Wert erscheint hoch, wenn man geschmiedete Messingbauteile für den Trinkwassereinsatz als Vergleich heranzieht. Für gegossene Bauteile existieren jedoch keine normativen Anforderungen an eine maximale Härte.
Die metallographische Analyse im Bereich der Rissbildung zeigt, dass die Risse – mit nur wenigen Verzweigungen – geradlinig durch die Bauteilwand von innen nach außen verlaufen (Abb. 4 bis Abb. 6).
Das Gefüge stellt sich als typisches α-/β-Gefüge dar, wobei die β-Phase dominiert. Diese liegt als zusammenhängende Phase vor. Der Riss verläuft nahezu ausschließlich durch diese dunkler erscheinende β-Phase. Im Startbereich des Risses sowie an weiteren Stellen der Innenwand zeigt sich eine selektive Korrosion der β-Phase. Von diesen Bereichen aus werden die Risse initiiert (Abb. 7).
3) Schlußfolgerungen Schadensanalyse Armatur
Der für die Leckage verantwortliche Schadensmechanismus ist eine Spannungsrisskorrosion, die durch eine lokale Entzinkung an der wasserberührten inneren Armaturenwand initiiert wurde.
Für das Auftreten dieses Schadensmechanismus ist typischerweise ein Zusammenwirken mehrerer Faktoren erforderlich:
ein korrosives Medium (hier: Trinkwasser), ein werkstoffseitig empfindliches Gefüge, sowie Zugspannungen – entweder aus Betriebsbelastungen oder aus Eigenspannungen im Bauteil.
Im vorliegenden Fall sind vor allem zwei Faktoren maßgeblich: das ungünstige Gefüge mit einer zusammenhängenden Matrix aus empfindlicher β-Phase sowie Zugeigenspannungen, die während des Gießprozesses entstanden sind. In Kombination führten sie zur Ausbildung der Spannungsrisskorrosion (SpRK).
