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Korrosion impossible: Wissens-Update Feuerverzinken
Fakten statt Halbwahrheiten

Düsseldorf, Dezember 2009

Um kein anderes Verfahren ranken so viele Mythen, Märchen und Halbwahrheiten wie um den mehr als 250 Jahre alten Korrosionsschutz durch Feuerverzinken.

Einige Anbieter neuerer Korrosionsschutz- Verfahren nutzen dies geschickt für sich und versuchen dem bewährten Verfahren Schwächen anzudichten, in dem sie gelöste Probleme von gestern und vorgestern neu aufkochen.

Das nachfolgende Wissens-Update räumt mit Halbwahrheiten auf und ersetzt diese durch Fakten.

Beim Stückverzinken werden bekanntermaßen zu verzinkende Stahlteile in Bädern nasschemisch von Verunreinigungen wie Fetten, Ölen, Rost und Zunder befreit und anschließend mit Flussmittel behandelt. Danach erfolgt das eigentliche Feuerverzinken.

Das Verzinkungsgut wird hierbei in eine flüssige Zinkschmelze getaucht. Beim Verzinkungsvorgang bildet sich als Folge einer wechselseitigen Diffusion des flüssigen Zinks mit der Stahloberfläche ein Überzug verschiedenartig zusammengesetzter Eisen-Zink-Legierungsschichten. Beim Herausziehen der feuerverzinkten Gegenstände bleibt auf der obersten Legierungsschicht zumeist noch eine Schicht aus reinem Zink haften (Abb. 1).

Feuerverzinken - noch langlebiger als früher

Zink hat die positive Eigenschaft infolge von Bewitterung schützende Deckschichten auszubilden. Die Deckschichten werden durch Wind und Wetter geringfügig abgetragen und erneuern sich von selbst. Der Einfluss der Atmosphäre hinsichtlich des jährlich zu erwartenden Abtrags ist entscheidend. Die Abtragung von Zinküberzügen erfolgt im Wesentlichen linear. Kennt man die zu erwartende Korrosionsbelastung des Zinküberzuges am Objektstandort und die Dicke des vorhandenen Zinküberzuges, so lässt sich die zu erwartende Schutzdauer ermitteln.

Ein 80 Mikrometer dicker Zinküberzug erreicht bei einem jährlichen Abtrag von einem Mikrometer eine Schutzdauer von 80 Jahren. Aus Tabelle 1 (Abb.4), die praxistypische Zinkschichtdicken darstellt, lässt sich die Schutzdauer bei atmosphärischer Belastung bestimmen. Die durchschnittliche Korrosions- Geschwindigkeit von Zink bei atmosphärischer Belastung beträgt in Deutschland ca. 1 Mikrometer pro Jahr.

Rund 95 Prozent der Fläche Deutschlands hat eine geringe bis mäßige atmosphärische Korrosionsbelastung (bis C3). Diese Situation sah vor rund zwanzig Jahren noch deutlich anders aus. Durch Umweltschutzmaßnahmen wie z. B. der Einführung des Katalysators beim Auto oder die Rauchgasentschwefelung von Kraftwerken ist die Atmosphäre deutlich sauberer geworden und damit die Lebensdauer einer Feuerverzinkung in den letzten 20 Jahren deutlich gestiegen, während Beschichtungen nicht oder nur ansatzweise von diesen Maßnahmen profitieren konnten. Eine Schutzdauer von 5 Jahrzehnten oder länger ist heute für eine Feuerverzinkung die Regel.

Mechanisch belastbar wie kein anderes Verfahren

Beim Feuerverzinken geht ein Zinküberzug eine feste, unlösbare Verbindung in Form einer Legierung mit dem Stahl ein. Die Härte der Eisen-Zink-Legierungsschicht liegt deutlich über der Härte normaler Baustähle. Aus diesem Grund bietet eine Feuerverzinkung einen zuverlässigen Schutz gegen mechanische Belastungen wie Schläge, Stöße und Abrieb, die beim Transport, bei der Montage oder bei der Nutzung auftreten können. Das Institut für Korrosionsschutz Dresden hat die mechanische Beständigkeit der Feuerverzinkung mit Beschichtungen verglichen. Das Ergebnis ist eindeutig - eine Feuerverzinkung ist bis zu

- 20 Mal härter
- 4 Mal haftfester
- 8 Mal Steinschlag beständiger und
- 10 Mal Abrieb beständiger

als eine durchschnittliche organische Beschichtung und bietet einen 20-fach besseren Kantenschutz.

Auch neuere Beschichtungsverfahren wie die Zinklamellenbeschichtung können hinsichtlich ihrer mechanischen Belastbarkeit das Qualitätsniveau der Feuerverzinkung bei weitem nicht erreichen. Dies zeigt sich in der Praxis insbesondere an Produkten wie Fahrzeugbauteilen (Abb. 2) oder Schrauben. Während feuerverzinkte Schrauben als Schüttgut distributiert werden (Abb. 3), müssen die deutlich weniger robusten zinklamellenbeschichteten Schrauben kostenaufwendig bereits vor der eigentlichen Nutzung durch Kunststoff-Überzieher vor mechanischen Beschädigungen geschützt werden.

Rissbildung - ein Problem von gestern

In der ersten Hälfte dieses Jahrzehnts sind vereinzelt sicherheitsrelevante Rissschäden an feuerverzinkten Stahlkonstruktionen aufgetreten. Um diesem Phänomen auf den Grund zu gehen, wurden umfangreiche wissenschaftliche Untersuchungen zur Erforschung der Ursachen und zur zukünftigen Vermeidung dieses Phänomens durchgeführt.

Aus den Ergebnissen dieser Untersuchungen konnten verschiedene Maßnahmen abgeleitet werden, die unter anderem in der DASt-Richtlinie 022 "Feuerverzinken von tragenden Stahlkonstruktionen" dargestellt werden. Hierzu gehört insbesondere eine bessere Verzahnung der konstruktiven und stahlbautechnischen Anforderungen mit den Anforderungen und Einflüssen des Feuerverzinkungsprozesses.

Es werden einzusetzende Stahlgüten, konstruktive Ausführungen, Fertigungsparameter im Stahlbau sowie Verzinkungsparameter, wie z. B. die Zusammensetzung der Zinkschmelze, geregelt. Mit der Umsetzung dieser Maßnahmen wurde das Problem der Rissbildung erfolgreich gelöst.

Unschlagbar nachhaltig

Korrosionsschutz trägt zwar generell zur Ressourcenschonung bei, doch ist die Nachhaltigkeit von Korrosionsschutzsystemen sehr unterschiedlich. Wissenschaftliche Untersuchungen ergaben, dass eine Feuerverzinkung im Vergleich mit Beschichtungen 3 Mal weniger Ressourcen verbraucht.

Auch hinsichtlich des CO2-Verbrauchs ist eine Feuerverzinkung vorbildlich und spart im Vergleich zu Beschichtungen bis zu 114 kg CO2 pro Tonne Stahl. Eine Studie der TU Berlin errechnete: Bei einem typischen Parkhaus an dem rund 500 t Stahl verwendet werden, ergibt sich eine Ersparnis von 50 Tonnen CO2 im Vergleich zu Farbbeschichtungen. Dies entspricht dem CO2-Verbrauch von 20.000 Litern Benzin.

Feuerverzinkter Stahl wird bereits heute in hohem Maße recycelt. Das Zink wird dabei aus den Filterstäuben bei der Stahlherstellung zurückgewonnen. In 2006 hat die Europäische Stahlindustrie (EU27) 1.290.750 Tonnen Elektrostahl-Filterstäube produziert, die rund 23 Prozent Zink enthielten. 93% dieses Zinks wurden recycelt. Zink kann als Basismetall ohne Qualitätsverlust (Downcycling) beliebig oft recycelt werden.



Auch Feuerverzinkereien agieren ökologisch zeitgemäß.

Durch moderne Anlagentechnik konnte der Energieverbrauch in den letzten Jahren deutlich gesenkt werden. Die abwasserfreie Vorbehandlung arbeitet vorbildlich - Prozesslösungen werden in Kreisläufen betrieben und regeneriert. Nebenprodukte des Verzinkungsprozesses werden recycelt oder für die Herstellung von Zinkpräparaten verwendet. Emissionen, die beim Feuerverzinken entstehen, werden gefiltert. Typische Prozess-Verbrauchsstoffe werden recycelt oder wieder aufbereitet, z. B. werden "verbrauchte" Salzsäurelösungen in regionalen Kreisläufen zur Produktion von Eisenchlorid verwendet, das bei der Aufbereitung von städtischem Abwasser genutzt wird.

Bildinformationen:

Feuerverzinkung Schicht-Aufbau

Abb. 1: Typischer Schichtaufbau einer Feuerverzinkung

Feuerverzinkung im LKW-Bau

Abb. 2: Steinschlag- und Tausalzbeständig - im Trailerbau hat die leistungsstarke Feuerverzinkung andere Verfahren verdrängt


Feuerverzinkte Schrauben

Abb. 3: Unterschiedlich robust: Feuerverzinkte Schrauben als Schüttgut und Zinklamellen beschichtete Schraube mit Schutzüberzieher gegen Beschädigungen


Schichtdicken

Abb. 4: Tabelle 1 - Praxistypische Schichtdicken einer Feuerverzinkung


Fragwürdige Ergebnisse von Kurzzeit-Korrosionstests

Zinküberzüge beweisen ihre Langlebigkeit seit vielen Jahrzehnten. In Kurzzeit-Korrosionstests wie dem Salzsprühtest nach DIN EN ISO 9227 [11] schneiden sie weniger positiv ab, was immer wieder zu Verunsicherungen bei den Verzinkerkunden führt. Dies ist nicht verwunderlich, da Zinküberzüge in der Praxis schützende Deckschichten bilden. Bei typischen Kurzzeittests wird die Bildung dieser Deckschichten verhindert und der Zinküberzug wird relativ stark angegriffen und abgetragen. Derartige Testbedingungen sind deshalb praxisfern und für Zinküberzüge hinsichtlich einer Aussage der Schutzdauer in der Praxis nicht sinnvoll anzuwenden. Aus diesem Grunde scheiden Korrosions-Kurzzeittests für die Überprüfung der zu erwartenden Schutzdauer von Zinküberzügen in aller Regel aus. Informationen über die zu erwartende Schutzdauer von Zinküberzügen liefern DIN EN ISO 9223 und DIN EN ISO 14713.

Langlebigkeit minimiert Kosten

Kostenvergleiche mit anderen Korrosionsschutzverfahren ergaben, das eine Feuerverzinkung zumeist bereits bei den Erstkosten günstiger ist als vergleichbare Beschichtungen. Aufgrund ihrer Langlebigkeit verursacht eine Feuerverzinkung jahrzehntelang keine Folgekosten. In dieser Zeit fallen bei anderen Verfahren in der Regel kostenintensive Instandsetzungsarbeiten an, die nicht selten mit Betriebsunterbrechungen verbunden sind.

Fazit

Korrosion impossible. Wer von einem Korrosionsschutz kompromisslose Langlebigkeit und Robustheit gegenüber mechanischen Einflüssen fordert, der findet zu einer Feuerverzinkung keine echten Alternativen. Das in der ersten Hälfte dieses Jahrzehnts vereinzelt aufgetretene Phänomen der Rissbildung wurde erfolgreich gelöst. In Punkto Nachhaltigkeit ist eine Feuerverzinkung vorbildlich und von anderen Verfahren nicht zu toppen. Das Feuerverzinken ist und bleibt der Platzhirsch für Korrosionsschutz in Segmenten wie Stahl- und Metallbau, Verbindungstechnik und Trailerbau. Auch neuere Verfahren wie die Zinklamellenbeschichtung können hieran nichts ändern.

















Über das Institut Feuerverzinken GmbH:
Der Industrieverband Feuerverzinken e.V. und seine Serviceorganisation, das Institut Feuerverzinken GmbH, vertreten mit 114 Mitgliedern rund 75% des deutschen Feuerverzinkungsmarktes, die im Jahr 2008 ca. 1,4 Mio. t Stahl stückverzinkt haben. Wichtige Anwendungsbereiche des Korrosionsschutzes durch Feuerverzinken sind u. a. Architektur und Bauwesen sowie die Verkehrstechnik und der Fahrzeugbau. Weitere Informationen zum Feuerverzinken unter: www.feuerverzinken.com.


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