Welche Schadgase verursachen Korrosion an elektrischen Kontakten?

Elektrische Kontakte und Steuerelektronik gelten als das Nervensystem moderner Industrieanlagen. Was viele nicht wissen: Eine der häufigsten Ursachen für ungeplante Produktionsausfälle ist nicht mechanischer Verschleiß, sondern unsichtbare Luftbelastung durch korrosive Schadgase. Diese Gase greifen Metalloberflächen auf molekularer Ebene an, lange bevor ein Schaden mit bloßem Auge erkennbar ist.

In diesem Artikel lernen Sie Schritt für Schritt, welche Schadgase Korrosion an elektrischen Kontakten verursachen, wie dieser Angriff auf Elektronik abläuft, wie Korrosivitätsklassen bewertet werden und welche Schutzmaßnahmen wirklich helfen. Ob Sie in der Papierindustrie, Petrochemie oder in einem Rechenzentrum arbeiten: Das Verständnis dieser Zusammenhänge ist der erste Schritt zu zuverlässigem Korrosionsschutz.

Was sind korrosive Schadgase und wie entstehen sie?

Korrosive Schadgase sind gasförmige chemische Verbindungen in der Umgebungsluft, die mit Metalloberflächen reagieren und diese dauerhaft schädigen. Im Unterschied zu Staub oder Partikeln sind diese Gase unsichtbar und dringen durch kleinste Öffnungen in Schaltschränke, Serverräume und Steuerungsgehäuse ein.

Die Entstehungsquellen sind vielfältig und hängen stark vom industriellen Umfeld ab. In der Papierindustrie entstehen beispielsweise schwefelhaltige Verbindungen als Nebenprodukte des Zellstoffaufschlusses. In der Metallurgie und Petrochemie werden bei Hochtemperaturprozessen aggressive Gase freigesetzt. Selbst in städtischen Umgebungen tragen Verkehrsemissionen, Kläranlagen und Industrieabgase zur Hintergrundbelastung bei.

Typische Quellen korrosiver Gase im industriellen Umfeld sind:

• Verbrennungsprozesse und Abgase aus Produktionsanlagen
• Chemische Reaktionen bei der Materialverarbeitung (z. B. Beizen, Galvanisieren)
• Biologische Abbauprozesse in Kläranlagen und Deponien
• Lagerung und Handhabung von Chemikalien
• Kühlsysteme und Kältemittel

Ein wichtiges Grundprinzip: Die Konzentration eines Schadgases allein entscheidet nicht über die Gefährlichkeit. Schon Spurenkonzentrationen im Bereich weniger Mikrogramm pro Kubikmeter können über Wochen und Monate erhebliche Korrosionsschäden verursachen.

Wie Schadgase elektrische Kontakte angreifen

Der Angriff korrosiver Gase auf elektrische Kontakte ist ein elektrochemischer Prozess, der in mehreren Phasen abläuft. Zunächst lagern sich Gasmoleküle auf der Metalloberfläche ab und reagieren mit dem Metall sowie mit Luftfeuchtigkeit zu Verbindungen wie Sulfiden, Chloriden oder Nitraten.

Diese Reaktionsprodukte bilden eine dünne, aber elektrisch schlecht leitende Schicht auf der Kontaktoberfläche. Was zunächst harmlos klingt, hat weitreichende Folgen: Selbst eine wenige Nanometer dicke Korrosionsschicht erhöht den Übergangswiderstand an einem Kontakt deutlich. Das führt zu Signalfehlern, Wärmeentwicklung und im schlimmsten Fall zum vollständigen Kontaktversagen.

Besonders anfällig sind dabei Materialien wie Silber und Kupfer, die in der Elektronik weit verbreitet sind. Silber reagiert bereits bei sehr geringen Schwefelkonzentrationen zu Silbersulfid, einer schwarzen, schlecht leitenden Verbindung. Kupfer bildet unter dem Einfluss von Schwefelwasserstoff und Chlorwasserstoff ebenfalls Korrosionsprodukte, die Leiterbahnen und Lötstellen angreifen.

Ein anschauliches Bild: Stellen Sie sich einen Lichtschalter vor, dessen Kontaktflächen mit einer hauchdünnen Schicht Rost bedeckt sind. Der Schalter funktioniert scheinbar noch, aber der elektrische Übergang ist gestört. In der Steuerelektronik einer Produktionsanlage kann genau dieses Szenario zu unerklärlichen Fehlfunktionen führen, die sich schwer diagnostizieren lassen.

Die wichtigsten Schadgase und ihre Wirkung auf Elektronik

Nicht alle korrosiven Gase wirken gleich. Die Kenntnis der wichtigsten Verursacher hilft dabei, Risiken gezielt zu bewerten und geeignete Gegenmaßnahmen zu wählen. Im Bereich der Gaskorrosion an Steuerelektronik sind folgende Gase besonders relevant:

Schwefelwasserstoff (H₂S)

Schwefelwasserstoff ist eines der aggressivsten Schadgase für Elektronik. Es entsteht bei biologischen Abbauprozessen, in der Papier- und Zellstoffindustrie sowie in Kläranlagen. Schon in Konzentrationen von wenigen Teilen pro Milliarde (ppb) reagiert H₂S mit Silber und Kupfer zu leitfähigkeitshemmenden Sulfiden. Typisches Erkennungsmerkmal ist der charakteristische Geruch nach faulen Eiern.

Schwefeldioxid (SO₂)

Schwefeldioxid entsteht bei Verbrennungsprozessen, insbesondere wenn schwefelhaltige Brennstoffe eingesetzt werden. In Verbindung mit Luftfeuchtigkeit bildet SO₂ schweflige Säure, die Metalloberflächen direkt angreift und die Korrosion beschleunigt.

Chlorwasserstoff (HCl) und Chlorgas (Cl₂)

Chlorverbindungen sind in der Wasseraufbereitung, der Lebensmittelindustrie und in chemischen Produktionsprozessen verbreitet. Sie greifen Kupfer besonders aggressiv an und fördern die Entstehung von Kupferchlorid, das hygroskopisch ist und die Korrosion selbst bei wechselnder Luftfeuchtigkeit weiter vorantreibt.

Stickoxide (NOₓ)

Stickoxide entstehen bei Verbrennungsprozessen und in der chemischen Industrie. In Kombination mit Feuchtigkeit bilden sie Salpetersäure, die Metalloberflächen oxidiert und Korrosionsschäden an Leiterbahnen und Kontakten verursacht.

Ammoniak (NH₃)

Ammoniak tritt in Kühlanlagen, der Landwirtschaft und in Kläranlagen auf. Es greift vor allem Kupfer und dessen Legierungen an und kann in höheren Konzentrationen auch Kunststoffkomponenten in der Elektronik angreifen.

Korrosivitätsklassen nach ANSI/ISA-71.04 verstehen

Um die Gefährdung durch korrosive Schadgase einheitlich zu bewerten, hat sich die internationale Norm ANSI/ISA-71.04-2013 als Industriestandard etabliert. Diese Norm definiert Korrosivitätsklassen auf Basis der Reaktionsschichtdicke, die sich auf standardisierten Metallproben (Kupfer und Silber) in einer bestimmten Zeit aufbaut.

Die Norm unterscheidet vier Klassen:

• G1 (mild): Korrosion ist vernachlässigbar, Elektronik kann ohne besondere Schutzmaßnahmen betrieben werden
• G2 (moderat): Merkliche Korrosionseffekte, Elektronik kann beeinträchtigt werden
• G3 (harsh): Erhebliche Korrosion, empfindliche Elektronik ist gefährdet
• GX (severe): Extreme Korrosionsbelastung, Elektronik ist ohne aktiven Schutz nicht betriebssicher

Ein entscheidender Praxishinweis: Viele Anlagenhersteller schließen ihre Garantie für Steuerelektronik aus, sobald die Umgebungsluft die Klasse G1 überschreitet. Das bedeutet: Wer die Korrosivität seiner Betriebsumgebung nicht kennt und dokumentiert, riskiert nicht nur Ausfälle, sondern auch den Verlust von Garantieansprüchen.

Aufbauend auf diesem Klassifizierungssystem lässt sich das Schutzkonzept für eine Anlage gezielt dimensionieren. Eine G1-Umgebung erfordert andere Maßnahmen als eine G3- oder GX-Umgebung, was sowohl die Wahl der Filtertechnologie als auch die Überwachungsintervalle beeinflusst.

Korrosionsbelastung messen und bewerten

Bevor geeignete Schutzmaßnahmen geplant werden können, muss die tatsächliche Korrosivitätsklasse der Umgebung ermittelt werden. Hier kommen zwei bewährte Messprinzipien zum Einsatz, die aufeinander aufbauen.

Korrosions-Klassifikations-Coupons (CCC)

Der einfachste und kostengünstigste Ansatz sind sogenannte Korrosions-Klassifikations-Coupons. Dabei werden standardisierte Metallproben aus Kupfer und Silber für einen definierten Zeitraum (typischerweise 30 Tage) der Umgebungsluft ausgesetzt. Anschließend wird die Schichtdicke der entstandenen Korrosionsprodukte im Labor gemessen und die Korrosivitätsklasse nach ANSI/ISA-71.04 bestimmt. Diese Methode erfordert keine teuren Messgeräte vor Ort und liefert dennoch aussagekräftige Ergebnisse.

Kontinuierliche Korrosivitätsüberwachung

Für Umgebungen, in denen die Schadgasbelastung schwankt oder kontinuierlich überwacht werden muss, eignen sich elektronische Messgeräte wie der OnGuard 4000. Dieses System arbeitet nach dem Prinzip des Korrosionsfilmaufbaus und liefert in Echtzeit Daten zur Korrosivität der Raumluft. Es ist ausdrücklich im Rahmen der überarbeiteten ANSI/ISA-Norm als geeignetes Instrument zur Korrosivitätserfassung in Elektronikräumen anerkannt.

Die Wahl zwischen einmaliger Messung und kontinuierlicher Überwachung hängt vom Risikoprofil der Anlage ab. In Umgebungen mit bekannt hoher oder schwankender Schadgasbelastung empfiehlt sich die kontinuierliche Lösung, da saisonale oder prozessbedingte Schwankungen sonst unentdeckt bleiben.

Schutzmaßnahmen gegen gasbedingte Elektronikkorrosion

Wer die Korrosivitätsklasse seiner Betriebsumgebung kennt, kann gezielt gegensteuern. Die wirksamste und nachhaltigste Schutzmaßnahme ist die aktive Luftreinigung durch chemisorptive Luftfilterung. Im Unterschied zur rein mechanischen Filtration, die nur Partikel zurückhält, werden bei der Chemisorption gasförmige Schadstoffe chemisch gebunden und neutralisiert.

Je nach Anwendungsfall stehen unterschiedliche Systemkonzepte zur Verfügung:

• Überdruckanlagen (Positive Pressurization Units): Halten durch leichten Überdruck im Schutzraum das Eindringen von Schadgasen aus der Umgebung aktiv zurück
• Umluftanlagen (Corrosive Air Systems): Reinigen die Raumluft im geschlossenen Kreislauf kontinuierlich von vorhandenen Schadstoffen
• Tiefbettschrubber (Deep Bed Scrubber): Für Umgebungen mit sehr hohen Schadgaskonzentrationen, wie sie in Raffinerien, Schmelzbetrieben oder Chemiefabriken auftreten

Ergänzend zur aktiven Luftreinigung spielen bauliche Maßnahmen eine Rolle: Schaltschränke mit erhöhter Schutzklasse, gasdichte Kabeldurchführungen und regelmäßige Inspektionen der Filtermedien sind wichtige Bausteine eines ganzheitlichen Schutzkonzepts. Entscheidend ist dabei, dass die Filtermaterialien regelmäßig auf ihre Restkapazität geprüft und rechtzeitig ausgetauscht werden, da erschöpfte Filtermedien keinen Schutz mehr bieten.

Wie wir bei Dolge Systemtechnik vor Schadgas-Korrosion schützen

Wir bei Dolge Systemtechnik sind seit 1987 auf den Schutz von Steuerelektronik und industriellen Anlagen vor korrosiven Schadgasen spezialisiert. Als Master Distributor von Purafil für Nordeuropa bieten wir nicht einfach Filter an, sondern entwickeln maßgeschneiderte Lösungskonzepte, die auf einer fundierten Analyse Ihrer individuellen Luftbelastungssituation basieren.

Unser Leistungsangebot umfasst konkret:

• Korrosivitätsmessung vor Ort: Wir setzen Korrosions-Klassifikations-Coupons ein und werten die Ergebnisse in unserem eigenen chemischen Labor aus, um die exakte Korrosivitätsklasse Ihrer Umgebung zu bestimmen
• Systemauswahl und Dimensionierung: Basierend auf den Messergebnissen empfehlen wir das passende Luftreinigungssystem, ob Überdruckanlage, Umluftanlage oder Tiefbettschrubber
• Installation und Inbetriebnahme: Unsere Experten begleiten Sie von der Planung bis zur betriebsbereiten Anlage
• Filtermedien-Service und Wartung: Wir überwachen die Restkapazität der Filtermedien und sorgen für rechtzeitigen Austausch, damit Ihr Schutz lückenlos bleibt
• Beratung zu Normen und Garantieanforderungen: Wir helfen Ihnen, die Anforderungen der ANSI/ISA-71.04-Norm zu erfüllen und Garantieansprüche gegenüber Anlagenherstellern abzusichern

Unser erster Beratungsbesuch ist für Sie kostenlos und unverbindlich. Sprechen Sie uns an, damit wir gemeinsam herausfinden, welche Schadgase in Ihrer Umgebung auftreten und wie wir Ihre Elektronik zuverlässig schützen können. Nehmen Sie jetzt Kontakt auf: +49 (0) 5651-2273-0 oder mail@dolge-systemtechnik.de.