Handbuch Feuerverzinken E-Book

• Herausgeber: Wiley-VCH
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 486

Veröffentlichungsjahr: 2012

Beschreibung

Viele moderne Geb ude und Konstruktionen wie Bahnh fe, Hotelatrien, Brucken und Kuppeln ben tigen ein Stahlskelett, das auf Jahrzehnte gegen sch dliche Einwirkungen gesch tzt ist. Feuerverzinkung ist hierfur eine ausgereifte und bew hrte Methode, deren Schutz berzug aus Zink zuverl ssig Stahlteile auf Jahrzehnte gegen sch dliche Einwirkungen sch tzt. Das Buch deckt systematisch alle Schritte des Feuerverzinkungsprozesses ab und geht dabei nicht nur auf die Verfahrenstechnik ein, sondern auch auf die wichtigen Aspekte der feuerverzinkungsgerechten Konstruktion, Arbeitssicherheit, Umweltschutz, Duplex-Systeme und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen. Das Buch ist reich und in Farbe bebildert und zeigt zahlreiche Anwendungsbeispiele.

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Vorwort zur zweiten Auflage

Vorwort zur dritten Auflage

Autorenliste

1 Korrosion und Korrosionsschutz

1.1 Korrosion

1.2 Korrosionsschutz

2 Geschichtliche Entwicklung der Feuerverzinkung

3 Technologie der Oberflächenvorbereitung

3.1 Anlieferungszustand

3.2 Mechanische Oberflächenvorbereitungsverfahren

3.3 Chemisches Reinigen und Entfetten

3.4 Spülen der Teile

3.5 Beizen

3.6 Flussmittel zum Feuerverzinken

4 Technologie der Feuerverzinkung und Schichtbildung

4.1 Verfahrenstechnische Varianten

4.2 Die Schichtbildung beim Feuerverzinken von Stückgut zwischen 435 °C und 620 °C

4.3 Flüssigmetallinduzierte Spannungsrisskorrosion (LME)

4.4 Nachbehandlung

5 Technische Ausrüstung

5.1 Vorplanung

5.2 Anlagenaufstellungsvarianten

5.3 Vorbehandlungsanlage

5.4 Trockenöfen

5.5 Verzinkungsöfen

5.6 Verzinkungskessel

5.7 Zinkbadeinhausungen

5.8 Nachbehandlung

5.9 Entnahmebereich

5.10 Traversenrückführung

5.11 Krananlagen

5.12 Filteranlagen

5.13 Halbautomatische Kleinteilverzinkungsanlage

5.14 Verzinkungsofen mit keramischer Wanne

5.15 Automatische Kleinteilverzinkungsanlage

5.16 Rohrverzinkungsanlage

5.17 Einsatz von Vibratoren/Rüttlern

5.18 Energiebilanz

5.19 In- und Außerbetriebname eines Feuerverzinkungskessels, Kesselwechsel, Betriebsweise

6 Umweltschutz und Arbeitssicherheit in Feuerverzinkungsbetrieben

6.1 Vorschriften und Maßnahmen zur Luftreinhaltung

6.2 Maßnahmen zur Luftreinhaltung

6.3 Messverfahren

6.4 Abfälle und Reststoffe

6.5 Lärm

6.6 Arbeitssicherheit

6.7 Praktische Maßnahmen zum Umweltschutz

7 Feuerverzinkungsgerechtes Konstruieren und Fertigen

7.1 Allgemeine Hinweise

7.2 Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit des Grundwerkstoffes

7.3 Abmessungen und Gewichte des Verzinkungsgutes

7.4 Behälter und Konstruktionen aus Rohren (Hohlkörper)

7.5 Konstruktionen aus Profilstahl

7.6 Stahlblech und Stahldraht

7.7 Konstruktionen aus feuerverzinkten Halbzeugen

7.8 Vermeiden von Verzug und Rissbildung

7.9 Schweißen vor und nach dem Feuerverzinken

7.10 Feuerverzinken von Kleinteilen

7.11 Nacharbeiten und Ausbessern des Zinküberzuges

7.12 Feuerverzinken von Gusswerkstoffen

7.13 Örtliche Vermeidung der Zinkannahme

7.14 Normen und Richtlinien

7.15 Fehler und Fehlervermeidung

8 Qualitätsmanagement in Feuerverzinkereien

8.1 Warum Qualitätsmanagement?

8.2 Wichtige Kriterien

8.3 Struktur des QM-Systems nach DIN EN ISO 9001:2000

8.4 Kurzbeschreibung der QM-Elemente Abschnitt 4–8

8.5 Einführung von QM-Systemen

8.6 Tendenzen

9 Korrosionsverhalten von Zinküberzügen

9.1 Korrosionschemische Eigenschaften

9.2 Korrosionsbelastung durch die Atmosphäre

9.3 Korrosionsbelastung durch Wässer

9.4 Korrosionsbelastung durch Erdböden

9.5 Korrosionsbelastung durch Beton

9.6 Korrosionsbelastung bei landwirtschaftlichen Einrichtungen und durch landwirtschaftliche Erzeugnisse

9.7 Korrosionsbelastung durch nichtwässrige Medien

9.8 Korrosionsschutzmaßnahmen an Fehlstellen

9.9 Untersuchung der Korrosionsbeständigkeit und Qualitätsprüfung

10 Beschichtungen auf Zinküberzügen – Duplex-Systeme

10.1 Grundlagen, Anwendung, Ausführungsschwerpunkte

10.2 Begriffsdefinitionen

10.3 Schutzdauer von Duplex-Systemen

10.4 Besonderheiten der konstruktiven Bauteilausführung

10.5 Qualitätsanforderungen an den Zinküberzug für eine Beschichtung

10.6 Oberflächenvorbereitung des Zinküberzuges für die Beschichtung

10.7 Beschichtungsstoffe, Beschichtungssysteme

11 Wirtschaftlichkeit der Feuerverzinkung

12 Anwendungsbeispiele

12.1 Hochbau/Hausbau

12.2 Tiefbau

12.3 Verkehrswesen

12.4 Sport/Freizeit

12.5 Anlagenbau

12.6 Bergbau

12.7 Energieversorgung

12.8 Landwirtschaft

12.9 Bauelemente/Verbindungsmittel

12.10 Umweltschutz

12.11 Handwerk

12.12 kunst

12.13 Bandverzinken

12.14 Schlussbetrachtung

13 Anhang

13.1 Anforderungen an den Zinküberzug

13.2 Beurteilungskriterien feuerverzinkter Überzüge auf Stahlkonstruktionen

13.3 Wesentliche Fehler im Zinküberzug bzw. am feuerverzinkten Werkstück

Stichwortverzeichnis

Beachten Sie bitte auch weitere interessante Titel aus unserem Buchprogramm

Bach, F.-W., Möhwald, K., Laermann, A., Wenz, T. (Hrsg.)

Moderne Beschichtungsverfahren

2005

ISBN 978-3-527-30977-1

Schumann, H., Oettel, H.

Metallografie

2005

ISBN 978-3-527-30679-4

Herausgeber

Dr. Peter Maaß

Alte Beuchaer Str. 92

04683 Naunh of

Dr. Peter Peißker

Dahlienstr. 5

04209 Leipzig

1. Auflage 1970

Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie,

Leipzig

2., stark überarbeitete Auflage 1993

Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie

Leipzig

3., vollständig überarbeitete Auflage 2008

Wiley-VCH Verlag, Weinheim

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Print ISBN 9783527318582

Epdf ISBN 978-3-527-62233-7

Epub ISBN 978-3-527-66011-7

Mobi ISBN 978-3-527-66010-0

Vorwort zur zweiten Auflage

Von der Erfindung des Verfahrens Feuerverzinken im Jahre 1742 durch den Franzosen Malouin bis zur praktischen Anwendung im Jahre 1836 durch den Franzosen Sorel über Jahrzehnte der Alchimie und handwerklichen Könnenshat sich bis heute eine leistungsfähige Industrie entwickelt.

Die zunehmende Bedeutung des Stahlbaus und seiner vielseitigsten Einsatzgebiete einerseits und die sich daraus ergebenden Anforderungen an einen über Jahre wartungsarmen bzw. wartungsfreien Korrosionsschutz andererseits haben dazu geführt, dass auch die Verfahrens- und Anlagentechnik des Feuerverzinkens, vor allem im letzten Jahrzehnt, eine bedeutende Entwicklung genommen hat.

Von grundlegenden wissenschaftlichen und praktischen Erkenntnissen des Nestors der Verfahrenstechnik, Prof Bablik, im Jahre 1941, veröffentlicht im Buch „Das Feuerverzinken“, über die 1.Auflage „Handbuch Feuerverzinken“ im Jahre 1970 bis zu dieser 2. Auflage hat jeder Leser und Anwender die Möglichkeit, die Entwicklung nachzuvollziehen und in der Praxis zur Anwendung zu bringen.

Die Korrosion und der Korrosionsschutz, also auch die Feuerverzinkung, sind heute fester Bestandteil der Qualitätssicherung der Erzeugnisse und des Umweltschutzes. Korrosion hat ihre Ursachen in der Umwelt. Mit der Einschränkung und Verhinderung der Korrosion entlastet der Korrosionsschutz durch Feuerverzinken die Umwelt in vielfältiger Art und Weise, indem er

Ressourcen schont,

Werte erhält,

Lebensqualität erhöht sowie

Sicherheit schafft,

und auch als Korrosionsschutz ab Werk umweltfreundlich durchgeführt wird. Diesem Anliegen trägt die vorliegende 2. Auflage des Buches Rechnung. Konnten früher noch diese Fachbücher von Einzelpersonen verfasst werden, so ist es heute aufgrund der Komplexität der Verfahrens- und Anlagentechnik nur mit einer Vielzahl von Autoren der entsprechenden Fachgebiete möglich. Daraus könnten sich kritische Hinweise der Leser ergeben, die wir dankend entgegennehmen. Besonderen Dank möchten wir dem Verlag aussprechen, der uns in jeder Hinsicht unterstützte.

Leipzig, Juli 1993

Peter MaaßPeter Peißker

Vorwort zur dritten Auflage

Da die 1993 erschienene zweite Auflage des „Handbuches Feuerverzinken“ seit geraumer Zeit vergriffen ist, wurde eine dritte, inhaltlich überarbeitete Auflage notwendig. Diese liegt nun vor und wir bedanken uns bei allen, z.T. neu gewonnenen Autoren für ihre Mitarbeit.

Gegenüber der zweiten Auflage ergeben sich u.a. folgende Änderungen bzw. Erweiterungen:

Die neu in Kraft getretenen Euro- und ISO-Normen wurden berücksichtigt, insbesondere DIN EN ISO 1461.

Die Oberflächenvorbereitung wurde um Verfahren erweitert, die dem gegenwärtigen Trend zu umweltschonenden Technologien Rechnung tragen.

Die Schichtbildung wurde auf der Basis von Untersuchungen des Instituts für Korrosionsschutz Dresden und des Instituts für Stahlbau Leipzig vollständig neu erklärt, wobei auch die Hochtemperaturverzinkung einbezogen ist.

Die Ausführungen zur Technischen Ausrüstung wurden aktualisiert, ebenso zur konstruktiven Gestaltung und zum Arbeitsschutz sowie zur Qualitätssicherung.

Hinsichtlich der zusätzlichen Beschichtung von Zinküberzügen wurde das immer mehr Marktanteile gewinnende Pulverbeschichten aufgenommen.

Der erweiterten Anwendungspalette, z. B. für LKW-Rahmenteile, wurde durch Aufnahme relevanter Aussagen in allen Kapiteln Rechnung getragen.

Nach fast 8-jähriger intensiver Zusammenarbeit mit den entsprechenden Ministerien, Wirtschaftsverbänden und der IG Metall ist es gelungen, dass das Verfahren des Feuerverzinkens seit August 2005 in das neue Berufsbild Oberflächenbeschichter integriert ist. Damit besteht erstmals ein bundesweit anerkannter Ausbildungsberuf für Feuerverzinker.

Wir hoffen, dass die dritte Auflage des Handbuches seit 1970 das Interesse der Fachwelt weiterhin finden wird und die Feuerverzinkungsindustrie mit diesem Buch wieder ein aktuelles Nachschlagewerk erhält.

Kritische Hinweise, die dem Inhalt des Buches förderlich sein könnten, werden gerne entgegengenommen.

Besonderen Dank möchten wir dem Verlag aussprechen, insbesondere den Herren Dr. Ottmar und Dr. Münz, die uns in unserem Anliegen, die 3. Auflage erscheinen zu lassen, wohlwollend unterstützt und auch Arbeiten der Herausgeber unbürokratisch übernommen haben.

Dezember 2007Peter MaaßNaunhof

Peter PeißkerLeipzig

Autorenliste

Autoren der zweiten Auflage

Dipl.-Ing. Hans-Jörg Böttcher

Düsseldorf (Kapitel 4 und 9)

Ing. Werner Friehe

Mühlheim (Kapitel 9)

Dipl.-Chem. Lothar Hörig

Leipzig (Kapitel 3)

Dr. Dietrich Horstmann

Erkrath (Kapitel 9)

Dipl.-Ing. Jens-Peter Kleingarn

Düsseldorf (Kapitel 11)

Dr. Rolf Köhler

Haan (Abschnitte 6.1 bis 6.3)

Dr. Carl-Ludwig Kruse

Dortmund (Kapitel 9)

Dr. Peter Maaß

Leipzig (Kapitel 1,2, 12 und 13)

Dipl.-Ing. Jürgen Marberg

Düsseldorf(Abschnitt 6.4 bis 6.7 und Kapitel 7, 8 und 12)

Dipl.-Ing. Rolf Mintert

Hagen (Kapitel 5)

Dr.-Ing. Peter Peißker

Leipzig (Kapitel 3)

Dipl.-Chem. Andreas Schneider

Leipzig (Kapitel 10)

Dr. Wolf-Dieter Schulz

Leipzig (Abschnitt 3.6)

Prof. Dr. Wilhelm Schwenk

Duisburg (Kapitel 9)

Für die dritte Auflage wurden alle Kapitel neu bearbeitet durch

Dr. Gunter Halm

Dorsten (Kapitel 8)

Dipl.-Ing. Mark Huckshold

Düsseldorf (Kapitel 7)

Dr. Christian Kaßner

Hattingen (Kapitel 6)

Dr. Peter Maaß

Naunhof (Kapitel 1, 2, 11, 12 und 13)

Dipl.-Ing. Rolf Mintert

Halver (Kapitel 5)

Dr.-Ing. Peter Peißker

Leipzig (Kapitel 3 und 5)

Ing. Gerhard Scheer

Rietberg (Kapitel 7)

Dipl.-Chem. Andreas Schneider

Leipzig (Kapitel 10)

Dr. Wolf-Dieter Schulz

Dresden (Kapitel 4 und 9)

Dipl.-Chem. Marc Thiele

Dresden (Kapitel 4)

1

Korrosion und Korrosionsschutz

P. Maaß

1.1 Korrosion

1.1.1 Ursache der Korrosion

Alle Werkstoffe bzw. die daraus hergestellten Erzeugnisse, Anlagen, Konstruktionen und Gebäude unterliegen bei ihrer Anwendung der materiellen Abnutzung.

Eine allgemeine Übersicht der Abnutzungsarten, die durch mechanische, thermische, chemische, elektrochemische, mikrobiologische, elektrische und strahlungsbedingte Einflüsse hervorgerufen werden, zeigt (Abb. 1.1) .

Die technische und wirtschaftliche Beherrschung der materiellen Abnutzung ist schwierig, da sich mehrere Ursachen überlagern und gegenseitig beeinflussen. In der Wechselwirkung mit bestimmten Medien der Umwelt treten bei den Werkstoffen unbeabsichtigte Reaktionen auf, die zum Korrodieren, Verwittern, Verrotten, Verspröden und Faulen führen.

Während mechanische Reaktionen zum Verschleiß führen, verursachen chemische und elektrochemische Reaktionen die Korrosion. Diese Vorgänge gehen von der Oberfläche der Werkstoffe aus und führen zu Veränderungen der Werkstoffei-genschaften bzw. zu ihrer Zerstörung. Nach DIN EN ISO 8044 ist Korrosion definiert:

„Physikalische Wechselwirkung zwischen einem Metall und seiner Umgebung, diezu einer Veränderung der Eigenschaften des Metalls führt und die zu erheblichen Beeinträchtigungen der Funktion des Metalls,der Umgebung oder des technischen Systems,von dem diese einen Teil bilden, führen kann.“

Anmerkung: Diese Wechselwirkung ist oft elektrochemischer Natur.

Aus der dieser Norm umfassenden Definition ergeben sich weitere Begriffe:

Korrosionssystem:

System, das aus einem oder mehreren Metallen und jenen Teilen der Umgebung besteht, die die Korrosion beeinflussen.

Korrosionserscheinung:

durch Korrosion verursachte Veränderung in einem beliebigen Teil des Korrosionssystems.

Korrosionsschaden:

Korrosionserscheinung, die die Beeinträchtigung der Funktion des Metalls, der Umgebung oder des technischen Systems, von dem diese einen Teil bilden, verursacht.

Korrosionsversagen:

Korrosionsschaden, gekennzeichnet durch den vollständigen Verlust der Funktionsfähigkeit des technischen Systems.

Korrosionsbeständigkeit:

Fähigkeit eines Metalls, die Funktionsfähigkeit in einem gegebenen Korrosionssystem beizubehalten.

Wird unlegierter oder legierter Stahl ohne Korrosionsschutz der Atmosphäre ausgesetzt, so verfärbt sich die Oberfläche bereits nach kurzer Zeit rotbraun. Es hat sich Rost gebildet, der Stahl korrodiert. Bei Stahl verläuft der Korrosionsprozess vereinfacht chemisch nach folgender Gleichung:

Gl.1.1

Gl. 1.2

Die Korrosionsprozesse laufen ab, wenn ein angreifendes Mittel auf einen Werkstoff einwirkt. Da die unedlen Metalle (energiereich), die durch metallurgische Prozesse aus in der Natur vorkommenden Erzen (energiearm) gewonnen werden, das Bestreben haben, sich in ihre ursprüngliche Form zurückzuverwandeln, spielen sich auf der Werkstoffoberfläche chemische und elektrochemische Reaktionen ab.

Es werden zwei Korrosionsreaktionen unterschieden:

chemische Korrosion

Korrosion, die keine elektrochemische Reaktion beinhaltet,

elektrochemische Korrosion

Korrosion, die mindestens eine anodische und eine kathodische Reaktion beinhaltet.

Abb. 1.1 Abnutzungsarten an Werkstoffen

1.1.2 Korrosionsarten

Die Korrosion tritt nicht nur als Linearabtrag, sondern in vielfältigen Erscheinungs-formen auf. Für unlegierten bzw. legierten Stahl sind wichtige Erscheinungsformen nach DIN EN ISO 8044:

gleichmäßige FlächenkorrosionAllgemeine Korrosion, die mit nahezu gleicher Geschwindigkeit auf der gesamten Oberfläche abläuft.

Muldenkorrosion

Korrosion mit örtlich unterschiedlicher Abtragsrate; die Ursache ist das Vorliegen von Korrosionselementen.

Lochkorrosion

Örtliche Korrosion, die zu Löchern führt, d. h. zu Hohlräumen, die sich von der Oberfläche in das Metallinnere ausdehnen.

Spaltkorrosion

Örtliche Korrosion im Zusammenhang mit Spalten, die in bzw. unmittelbar neben einem Spaltbereich abläuft, der sich zwischen der Metalloberfläche und einer anderen Oberfläche (metallisch oder nichtmetallisch) ausgebildet hat

Kontaktkorrosion

Tritt an Berührungsstellen unterschiedlicher Metalle auf; der beschleunigt korrodierende metallische Bereiche ist die Anode des Korrosionselements

Interkristalline Korrosion

Korrosion in oder neben den Korngrenzen eines Metalls.

In o. g. Norm werden insgesamt 37 Korrosionsarten beschrieben

Diese Korrosionsarten führen zu Korrosionserscheinungen.

1.1.3 Korrosionserscheinungen

EN ISO 8044 definiert Korrosionserscheinung durch korrosionsverursachende Veränderung in einem beliebigen Teil des Korrosionssystems.

Wichtige Korrosionserscheinungen sind:

gleichmäßiger Flächenabtrag

Korrosionsform, bei der der metallische Werkstoff von der Oberfläche her annähernd gleichförmig abgetragen wird. Diese Form ist auch die      Grundlage für die Berechnung des Masseverlustes [g m

-2

] bzw. der Ermittlung der Korrosionsgeschwindigkeit [μm a

-1

].

Muldenfraß

Korrosionsform in ungleichmäßigem Flächenabtrag unter Bildung von Mulden, deren Durchmesser wesentlich größer als ihre Tiefe ist.

Lochfraß

Korrosionsform, bei der kraterförmige, die Oberfläche unterhöhlende oder nadelstichartige Vertiefungen auftreten. Die Tiefe der Lochfraßstellen ist in der Regel größer als ihr Durchmesser.

Zwischen Muldenfraß und Lochfraß ist keine Abgrenzung möglich.

1.1.4 Korrosionsbelastungen

Nach DIN EN ISO 12944–2: Alle Umgebungsfaktoren, welche die Korrosion fördern.

1.1.4.1 Atmosphärische Korrosion

Die Korrosionsgeschwindigkeit in der Atmosphäre ist unbedeutend, wenn die relative Luftfeuchte an der Stahloberfläche 60% nicht überschreitet. Die Korrosionsgeschwindigkeit nimmt zu, insbesondere bei mangelnder Belüftung,

mit steigender relativer Luftfeuchte,

wenn sich Kondenswasser bildet (Oberflächentemperatur < Taupunkt),

bei Anwesenheit von Niederschlagswasser,

mit zunehmender Verunreinigung der Atmosphäre durch Schadstoffe, welche die Stahloberfläche beeinflussen und/oder sich darauf ablagern können. Schadstoffe sind Gase, insbesondere Schwefeldioxid, und Salze, insbesondere Chloride, Sulfate. In Verbindung mit Feuchte fördern Ablagerungen auf Stahloberflächen, wie Ruß, Stäube, Salze usw., die Korrosion.

Die Temperatur beeinflusst ebenfalls den Korrosionsverlauf. Zum Abschätzen der Korrosionsbelastung sind folgende Kriterien maßgebend:

Klimagebiete

kaltes Klima

gemäßigtes Klima

trockenesKlima

feuchtwarmesKlima

Meeresklima

OrtsklimaAls Ortsklima wird bezeichnet, was im Umkreis des Objektes (biszu 1000 m Abstand) herrscht. Das Ortsklima und der Schadstoffgehalt sind die Grundlage für die Einordnung in Atmosphärentypen.

Abb. 1.2 Die Reduzierung der SO2-Belastung für Deutschland in den letzten 20 Jahren führte dazu, dass sich die Zinkabtragswerte wesentlich reduziert haben (vgl. Tab. 1.1).

Atmosphärentypen

Raumatmosphäre

Landatmosphäre

Stadtatmosphäre

Industrieatmosphäre

Meeresatmosphäre

KleinstklimaDas Kleinstklima, frühere Bezeichnung Mikroklima, ist das Klima unmittelbar am einzelnen Bauteil. Die örtlichen Gegebenheiten, wie Einflüsse der Luftfeuchte, Taupunktunterschreitungen, örtliche Befeuchtungen und deren Dauer, besonders in Verbindung mit auftretenden Schadstoffen am Standort beeinflussen wesentlich die Korrosion.

Tabelle 1.1 zeigt die Korrosionsbelastung der atmosphärischen Korrosion bei unterschiedlichen Atmosphärentypen und Korrosivitätskategorien nach DIN EN ISO 12944–2.

Tab. 1.1 Korrosionsbelastung – Einteilung der Umgebungsbedingungen nach DIN EN ISO 12944–2

1.1.4.2 Korrosion im Boden

Das Korrosionsverhalten wird durch die Beschaffenheit des Erdbodens und zusätzlich durch elektrochemische Einflussgrößen bestimmt, wie Elementbildung mit anderen Bauteilkomponenten, Gleichstrom- und Wechselstrombeeinflussung. Die Korrosionsbelastung wird wesentlich bestimmt durch

die Zusammensetzung des Bodens,

die Veränderung der Bodenbeschaffenheit am Objekt durch im Boden befindliche Ablagerungen,

zusätzliche elektrochemische Parameter.

Weitere Einzelheiten siehe EN 12501–1.

1.1.4.3 Korrosion im Wasser

Wesentliche Korrosionsbelastungen im Wasser sind

Zusammensetzung der Wässer, wie Sauerstoffgehalt, Art und Menge der gelösten Stoffe im Süßwasser, Brackwasser und Salzwasser,

mechanische Belastungen,

elektrochemische Einflussgrößen.

Die DIN EN ISO 12944–2 unterscheidet dabei die Unterwasserzone, die Wasser-wechselzone und die Spritzwasserzone sowie die Feuchtzone.

1.1.4.4 Sonderbelastungen

Korrosionsbelastungen am Standort, im Einsatzgebiet oder durch produktions-bedingte Einflüsse sind Sonderbelastungen, die die Korrosion wesentlich beein-flussen. Vorwiegend sind es chemische Belastungen, wie betriebsbedingte Immissionen (Säuren, Laugen, Salze, organische Lösemittel, aggressive Gase und Stäube u. a. m.). Sonderbelastungen sind aber auch mechanische Belastungen, Belastungen durch Temperaturen und kombinierte Belastungen – gleichzeitige mechanische und chemische Belastung – die die Korrosion verstärken.

1.1.4.5 Vermeidung von Korrosionsschäden

Um einen Korrosionsschaden zu verhindern, sind folgende grundsätzliche Ermittlungen notwendig:

Ermittlung der Korrosionsbeanspruchungen für das Erzeug-nis, die Anlage, die Konstruktion oder des Gebäudes,

Kenntnisder Nutzungsdauer: Zeitabschnitt, in dem das Korrosionssystem die Anforderungen an die Funktionsfähigkeit erfüllt (EN ISO 8044),

Kenntnis der Schutzdauer: Erwartete Standzeit eines Beschichtungssystems bis zur ersten Teilerneuerung (EN ISO 12944–1).

Die Ermittlung der Korrosionsbeanspruchung ist relativ problematisch, denn sowohl die Einflüsse der Klimagebiete, des Ortsklimas, der Atmosphärentypen bis zum Kleinstklima sind zu berücksichtigen.

Es muss jeweils der Korrosionsschutz ermittelt werden, dessen Schutzdauer der Nutzungsdauer nahe kommt, damit der Aufwand für aufwendige Wiederholschutzmaßnahmen minimiert wird.

1.2 Korrosionsschutz

1.2.1 Verfahren

Alle Methoden, Maßnahmen und Verfahren mit dem Ziel Korrosionsschäden zu vermeiden, werden als Korrosionsschutz bezeichnet. Veränderungen eines Korro-sionssystems derart, dass Korrosionsschäden verringert werden.

Eine Übersicht zeigt Abb.1.3.

1.2.1.1 Aktive Verfahren

Die Korrosion wird beim aktiven Korrosionsschutz vermieden, bzw. reduziert durch Eingriff in den Korrosionsvorgang, durch Werkstoffauswahl und das korrosions-schutzgerechte Projektieren, Konstruieren und Fertigen. Es ist aber auch wesent-liche Voraussetzung für das Wirksamwerden passiver Korrosionsschutzverfahren. Insoweit werden betrachtet:

Abb 1.3 Methoden, Maßnahmen und Verfahren des Korrosionsschutzes (von oeteren, Korrosionssschutz-Fibel)

1.2.1.1.1 Konstruktive Forderungen

Die grundlegenden konstruktiven Forderungen zur korrosionsschutzgerechten Gestaltung von Stahlbauten sind in der DIN EN ISO 12944–3 festgelegt:

Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme

Grundregeln zur Beschichtung

EN ISO 14713

Schutz von Eisen- und Stahlkonstruktionen vor Korrosion – Zink-undAluminiumüberzüge.

Sie gelten im übertragenen Sinne auch für andere Erzeugnisse, soweit diese nicht durch Festlegungen in entsprechenden DIN konkrete Forderungen enthalten. Der Konstrukteur muss die Korrosionsbelastungen, die die Korrosionsarten und Korrosionserscheinungen hervorrufen, beim Konstruieren berücksichtigen. Er hat die konstruktive Lösung aufzuzeigen, die eine wirtschaftliche Schutzdauer bei optimaler Qualität erwarten lässt.

Wesentlich dabei sind:

WerkstoffeinsatzKenntnis der Eigenschaften und ihres Korrosionsverhaltens sind erforderlich.

OberflächengestaltungVorzug den Bauteilen, die eine geringe korrosionsgefährdete Oberfläche aufweisen.

ProfileinsatzDen Profilen ist der Vorzug zu geben, die die wenigsten Ecken bilden. Es rangiert das Winkel profil vor dem U-Profil, das U-Profil vor dem I-Profil.

BauteilanordnungBauteile und Konstruktionen sind so anzuordnen, dass die Einwirkung aggressiver Medien verhindert oder so gering wie möglich gehalten wird bzw. eine ungehinderte Luftzirkulation gewährleistet ist.

Bauteil VerbindungenFür das Verbinden von Bauteilen gilt die Forderung nach möglichst glatten, geschlossenen Oberflächen. Verbindungsmittel müssen den gleichen Korrosionsschutz wie die Konstruktionen erhalten bzw. einen gleichwertigen bezüglich der Schutzdauer.

Fertigungstechnische ForderungenBeim Einsatz eines passiven Korrosionsschutzverfahrens sind die fertigungs-technischen Kriterien schon bei der Konstruktion zu berücksichtigen.   Aus der Festlegung für ein Korrosionsschutzverfahren ergeben sich die Forderungen u. a. nach beschichtungsgerechter, feuerverzinkungsgerechter, spitzmetallisiergerechter, emailliergerechter, galvanisiergerechter Konstruktion.

instandhaltungsgerechte Forderungen Das korrosionsschutzgerechte Konstruieren muss die Möglichkeiten der wirtschaftlichen Instandhaltungsmaßnahmen berücksichtigen. Da zwischen der Nutzungsdauer von Bauteilen, Konstruktionen, Erzeugnissen, Anlagen und Bauwerken und der Schutzdauer des Korrosionsschutzes Unterschiede bestehen, sind Wiederholschutzmaßnahmen notwendig.

1.2.1.2 Passive Verfahren

Die Korrosion wird beim passiven Korrosionsschutz durch Trennung des metallischen Werkstoffs vom korrosiven Mittel durch aufgebrachte Schutzschichten verhindert bzw. zumindest verzögert. Technische Voraussetzungen, die an eine Korrosionsschicht gestellt werden, sind:

die Schutzschicht muss porenfrei sein,

sie muss fest auf dem Grundwerkstoff haften,

sie muss gegenüber äußeren mechanischen Beanspruchungenbeständigsein,

sie muss eine gewisse Formbarkeit haben (Duktilität),

sie muss korrosionsbeständig sein.

Wesentliche Voraussetzungen für das Wirksamwerden von Korrosionsschutz-schichten sind:

Oberflächenvorbereitung mit dem Erreichen des Oberflächenvorbereitungsgrades Sa 2,5 bzw. Sa 3 (Strahlen) bzw. Be (Beizen),

Qualitätsgerechte Ausführung des Korrosionsschutzes.

Abb 1.4 Kurzalgorithmus für die Spezifikation von Beschichtungssystemen in Anlehnung an DIN EN ISO 12944

Abb. 1.5 Übersicht der Verfahren des passiven Korrosions-schutzes (von Oeteren, Korrosionsschutz-Fibel)

Den logischen Aufbau der DIN EN ISO 12944 zeigt Abb. 1.4.

Eine Übersicht über die Verfahren des passiven Korrosionsschutzes zeigt Abb. 1.5.

Erstmalig werden Schutzdauer in Jahren festgelegt (vgl. Tab. 1.2).

Für Erzeugnisse aus Stahl, die über Jahrzehnte Korrosionsbelastungen ausgesetzt sind, werden

Beschichtungen, wie Anstriche, Lackierungen,

metallische Überzüge, wie Schmelztauchüberzüge, Überzug durch thermisches Spritzen

sowie das Duplexsystem – Feuerverzinken plus Beschichtung angewendet.

Tab. 1.2 Schutzdauer für Beschichtungssysteme nach DIN EN ISO 12944–1 und -5

Schutzdauer Klasse

Jahre

Kurz

2–5

Mittel

5–15

Lang

>15

Die Schutzdauer ist für ein in Abhängigkeit von der Korrosionsbelastung ausgewähltes Beschichtungssystem die erwartete Standzeit bis zur ersten Instandsetzung.Sofern nicht anders vereinbart, ist die erste Teilerneuerung aus Korrosionsschutzgründen notwendig, wenn das Beschichtungssystem den Rostgrad Ri 3 nach DIN ISO 4628–3 erreicht hat.

Die Schutzdauer ist keine „Gewährleistungszeit“, sondern ein technischer Begriff, der dem Auftraggeber helfen kann, ein Instandsetzungsprogramm festzulegen.

Während Abb. 1.5 eine Übersicht der Verfahren des passiven Korrosionsschutzes gibt, sind in Tabelle 1.3 die Korrosionsschutzverfahren für Stahl mit Zink dargestellt. Als wesentliche Entscheidungshilfen für die Auswahl eines Korrosionsschutzverfahrens dienen:

wichtige Parameter der Korrosionsschutzverfahren für Stahl mit Zink (

Tab. 1.4

) ,

Vor- und Nachteile verschiedener Verfahren der metallischen Beschichtung (

Tab. 1.5

) ,

Einsatzgrenzen der Verfahren, bestimmt durch die Eigen-schaften der Verfahren (

Tab. 1.6

).

Tab. 1.3 Korrosionsschutzverfahren

Tab. 1.4 Wicgtige Parameter der Korrosionsschutzberfahren fur Stahl und Zink (Beratung Feuerverzinken)

Tab. 1.5 Vor- und Nachteile verschiedener Verfahren der metallischen Überzüge

Tab. 1.6 Einsatzgrenzen der Verfahren, bestimmt durch die Eigenschaften der Verfahren (vgl. Tab. 1.3)2)

1.2.2 Volkswirtschaftliche Bedeutung

Die Forderungen, die an Bauteile, Konstruktionen, Erzeugnisse, Anlagen und Bauwerke aus Stahl gestellt werden , sind u. a.

hohe Funktionstüchtigkeit,

lange Nutzungsdauer,

gute dekorative Gestaltung,

hohe Korrosionsbeständigkeit,

hohe Leistungsfähigkeit sowie

hohe Umweltverträglichkeit.

Ständige Aufgabe dabei ist die Verringerung von Materialeinsatz, Baugröβe, einmaligem und laufendem Aufwand.

Dieses Ziel bestimmt den Einsatz der Korrosionsschutzverfahren sowie die Entwicklungstendenz und -richtung des Korrosionsschutzes.

Der Korrosionsschutz ist kein Selbstzweck, sondern Bestandteil der Erzeugnis-entwicklung, -herstellung und -nutzung, ja z. T. ist er schon Bestandteil des Grundmaterials bzw. der Halbzeuge. Angesichts der Korrosionsschäden, die in der Volkswirtschaft der Bundesrepublik Deutschland jährlich in Höhe von 50 Mrd. Euro entstehen, nicht eingerechnet die Korrosionsschäden im privaten Bereich, sind bei Anwendung der Erkenntnisse über den Korrosionsschutz und seine konsequentere Nutzung jährlich Reduzierungen von ca. 15 Mrd. Euro möglich. Die ständige Aufklärungsarbeit hat dabei das Ziel, Korrosionsschutz nicht so gut wie möglich, sondern so gut wie nötig durchzusetzen.

Für die Wirtschaftlichkeit des Korrosionsschutzes sind nicht die Erstschutz-kosten, sondern unter Berücksichtigung der Schutzdauer des jeweiligen Korrosions-schutzsystems und der Nutzungsdauer der Erzeugnisse die jährlichen oder spezifischen Korrosionsschutzkosten entscheidend.

Der zwischen der Erzeugnisentwicklung, Erzeugnisqualität, Materialwirtschaft, Instandhaltung, Umweltschutz und Korrosionsschutz bestehende Zusammenhang, der schon bei der Projektierung und Konstruktion u. a. die Sicherheit gegen Korrosionsschäden – trotz aller Einflussfaktoren – genau so berücksichtigt werden sollte, wie die statische Sicherheit gegen Bruch, die Standsicherheit von Gebäuden, wie auch die Betriebssicherheit in Bezug auf Leistung und Nutzungsdauer, ist mehr als bisher zu beachten.

1.2.3 Korrosionsschutz und Umweltschutz

Die Korrosion hat ihre Ursachen in der Umwelt. Mit der Einschränkung und Verhinderung der Korrosion entlastet der Korrosionsschutz die Umwelt in vielfältiger Art und Weise und wird selbst zu einer entscheidenden Maßnahme des Umweltschutzes, ja man kann sagen – Korrosionsschutz ist Umweltschutz.

Wenn Stahl durch Feuerverzinken oder durch das Duplex-System vor Korrosion geschützt wird, dann erfolgt dies besonders effektiv, dauerhaft über Jahrzehnte und wirtschaftlich im Vergleich zu anderen Verfahren, sowie vor allem als praktische Korrosionsschutzmaßnahme, denn Verminderung der Korrosion bedeutet nicht nur Verhinderung desmateriellen Verlustesvon Stahl, sondern dient der Ressourcenschonung und auch der Abfallvermeidung. Stahl, bzw. feuerverzinkter Stahl ist nach seiner Nutzung Recycling-Werkstoff. Die Wiederverwertung von Werkstoffen ist ein wichtiger Beitrag zum Umweltschutz.

Korrosionsschutz ab Werk, wie es durch das Feuerverzinken praktiziert wird, kommt unter dem Aspekt des Umweltschutzes eine entscheidende Bedeutung zu. Die Verfahrenstechnik ist mess-, prüf- und kontrollierbar. Belastete in früheren Jahren die Feuerverzinkungsindustrie noch die Umwelt, so haben die Gesetze zum Schutz der Umwelt, aber auch die Einsicht in die Notwendigkeit, dazu beigetragen, dass diese Industrie in den letzten Jahren durch Einhausungen, Filteranlagen, Gewässerschutz usw. erhebliche Investitionen getätigt hat, um durch die Verfahrenstechnik keine belastenden Emissionen in die Umwelt gelangen zu lassen. „Es kann nur Korrosionsschutz als Umweltschutz verkaufen,wer nicht selbst die Umwelt ruiniert.“(Seppeler, K.: Feuerverzinken, Faszination der Zukunft – Zeitschrift „Feuerverzinken“ 18 (1989) 3, S.34).

Dieses Leitmotiv sollte Zielstellung einer Branchenpolitik sein, die Imagepflege und die ständige Qualifizierung der Mitarbeiter einschließt.

Literaturverzeichnis

Grundlagennormen für den Korrosionsschutz von Stahlbauten

Korrosion von Metallen und Legierungen

EN ISO 8044 Grundbegriffe und Definitionen

DIN EN 150 12944 Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme

Teil 1: Allgemeine Einleitung

Schutzdauer von Beschichtungssystemen

Allgemeine Aussage zum Gesundheitsschutz, zur Arbeitssicherheit und zum Umweltschutz

Teil 2: Einteilung der Umgebungsbedingungen

Korrosivitätskategorien in der Atmosphäre

Kategorien der Umgebungsbedingungen in Wasser oder Erdreich

Korrosive Sonderbelastungen

Teil 3: Grundregeln zur Gestaltung

Behandlung von Spalten, Verbundbau

Vorkehrungen gegen Ablagerungen und Ansammlung von Wasser

Hohlkästen und Hohlbauteile

Kanten, Aussparungen, Versteifungen

Vermeidung von Kontaktkorrosion

Handhabung, Transport und Montage

Teil 4: Arten von Oberflächen und Oberflächenvorbereitung

Arten der Oberflächen und Oberflächenvorbereitungsverfahren

Oberflächenvorbereitungsgrade und deren Prüfung

Teil 5: Beschichtungssysteme

Grundtypen von Beschichtungsstoffen

Beispiele für Beschichtungssysteme in Abhängigkeit von Korrosivitätskategorie und geplanter Schutzdauer

Teil 6: Laborprüfungen zur Bewertung von Beschichtungssystemen

Teil 7: Ausführung und Überwachung der Beschichtungsarbeiten

Allgemeines über die Ausführung der Beschichtungsarbeiten

Verfahren für die Applikation von Beschichtungsstoffen

Überwachen der Beschichtungsarbeiten, Herstellen von Kontrollflächen

Teil 8: Erarbeitung von Spezifikationen für Erstschutz und Instandsetzung

DIN 55928 Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen und Überztige

Teil 8: Korrosionsschutz von tragenden dünnwandigen Bauteilen

Teil 9: Zusammensetzung von Bindemitteln und Pigmenten

Vorbereitungvon Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen

– Rauheitkenngrößen von gestrahlten Stahloberflächen DIN EN ISO 8503

Teil 1: Anforderungen und Begriffe für ISO-Rauheitsvergleichsmuster zur Beurteilung gestrahlter Oberflächen

Teil 2: Verfahren zur Prüfung der Rauheit von gestrahltem Stahl – Vergleichs-musterverfahren

Teil 4: Tastschnittverfahren

ISO 8501–1 und ISO 8501–2

Visuelle Beurteilung der Oberflächenreinheit (Rostgrade, Vorbereitungsgrade)

2

Geschichtliche Entwicklung der Feuerverzinkung

P. Maaß

Geschichte hat die Aufgabe „die Vergangenheit zu erforschen,um die Gegenwart zu begreifen und die Zukunft beherrschen zu können“ [2.1].

Anhand der Entwicklung von Eisen und Stahl, der Herausbildung des Korrosionsbegriffes, der Entdeckung des Zinks bis zur Erfindung des Feuerverzinkensund seiner heutigen Bedeutung soll diesnachvollzogen werden.

Die Eisen- und die sich daraus im 18. Jahrhundert entwickelnde Stahlindustrie ist eine der bedeutendsten und der Tradition nach ältesten Produktionszweige. Seit vor etwa 3000 Jahren das Metall Eisen zu einer materiellen Grundlage der menschlichen Kultur und Zivilisation geworden ist, bestimmten bzw. bestimmen die aus Eisen und Stahl hergestellten Endprodukte wesentlich

den technischen Fortschritt,

das wirtschaftliche Wachstum und

die Verbesserung der Lebensqualität.

Während der erste flüssige Stahl im Jahre 1740 in England nach dem sogenannten Tiegelstahlverfahren erschmolzen wurde, in Deutschland erst zu Anfang des 19. Jahrhunderts, begann das Zeitalter der Massenstahlerzeugung im Jahre 1855 durch Henry Bessemer. Seit der Verwendung metallischer Werkstoffe wurde die Menschheit auch mit ihrer Zerstörung konfrontiert.

Erstmals in einer englischen Literaturangabe wird der Korrosionsbegriff der heutigen Bedeutung nach erwähnt. Eine Reisebeschreibung von den Karibischen Inseln 1667 verwendet den Begriff „corroded« zur Beschreibung des desolaten Zustandes eiserner Kanonen einer Festung auf Jamaika, die fast wie Bienenwaben löcherig korrodiert seien. [2.3]

Im Jahre 1669 taucht erstmals das Substantiv „corrosion” in der Beschreibung eines englischen Heilbades durch J. Clanvill [2.4] auf. Der Bericht schildert einen starken Angriff des heißen Badewassers auf Silbermünzen, bedingt durch einen Gehalt des Mineralwassersan komplexen Thioverbindungen.