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Korrosion impossible

Oberflächentechnik: Das Feuerverzinken kämpft nach wie vor gegen Vorurteile
Korrosion impossible

Das Feuerverzinken zählt zu den ältesten Korrosionsschutzverfahren, das hohe Langlebigkeit und Robustheit garantiert. Dabei sind in der Vergangenheit Probleme wie die Rissbildung aus dem Weg geräumt worden. Dennoch tauchen immer wieder Halb- und Unwahrheiten über das Verfahren auf, denen hier auf den Grund gegangen wird.

Mechanische Belastbarkeit: 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, das die mechanische Beständigkeit der Feuerverzinkung mit Beschichtungen verglichen hat, kommt zu dem Ergebnis: Eine Feuerverzinkung ist bis zu 20 Mal härter, vier Mal haftfester, acht Mal steinschlagbeständiger und zehn Mal abriebbeständiger als eine durchschnittliche organische Beschichtung und bietet einen 20-fach besseren Kantenschutz.

Schutzdauer: Eine Schutzdauer von fünf Jahrzehnten oder länger ist heute für eine Feuerverzinkung die Regel. Denn 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 Zinküberzugs am Objektstandort und die Dicke des vorhandenen Zinküberzugs, so lässt sich die zu erwartende Schutzdauer ermitteln. Ein 80 µm dicker Zinküberzug erreicht bei einem jährlichen Abtrag von 1 µm eine Schutzdauer von 80 Jahren. Die durchschnittliche Korrosionsgeschwindigkeit von Zink bei atmosphärischer Belastung beträgt in Deutschland etwa 1 µm pro Jahr. Rund 95 Prozent der Fläche Deutschlands hat eine geringe bis mäßige atmosphärische Korrosionsbelastung.
Diese Situation sah vor rund zwanzig Jahren noch deutlich anders aus. Durch Umweltschutzmaßnahmen ist die Atmosphäre deutlich sauberer geworden und damit die Lebensdauer einer Feuerverzinkung deutlich gestiegen, während Beschichtungen nicht oder nur ansatzweise von diesen Maßnahmen profitieren konnten.
Rissbildung: Vor einigen Jahren 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. Daraus wurden verschiedene Maßnahmen abgeleitet, die unter anderem in der Richtlinie 022 „Feuerverzinken von tragenden Stahlkonstruktionen“ des Deutschen Ausschusses für Stahlbau (DASt) 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 etwa die Zusammensetzung der Zinkschmelze, geregelt. Mit der Umsetzung dieser Maßnahmen wurde das Problem der Rissbildung letztlich erfolgreich gelöst.
Nachhaltigkeit: 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 drei 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.
Feuerverzinkter Stahl wird heute in hohem Maße recycelt. Das Zink wird dabei aus den Filterstäuben bei der Stahlherstellung zurückgewonnen. 2006 hat die Europäische Stahlindustrie 1,2 Mio. t Elektrostahl-Filterstäube produziert, die rund 23 % Zink enthielten. 93 % dieses Zinks wurden recycelt. Zink kann als Basismetall ohne Qualitätsverlust beliebig oft recycelt werden.
Auch Feuerverzinkereien agieren ökologisch zeitgemäß. Durch moderne Anlagentechnik konnten sie den Energieverbrauch in den letzten Jahren deutlich senken. Die abwasserfreie Vorbehandlung arbeitet gut – Prozesslösungen werden in Kreisläufen betrieben und regeneriert. Auch 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, zum Beispiel werden verbrauchte Salzsäurelösungen in regionalen Kreisläufen zur Produktion von Eisenchlorid verwendet, das bei der Aufbereitung von städtischem Abwasser genutzt wird.
Kurzzeit-Korrosionstests: In Kurzzeit-Korrosionstests wie dem Salzsprühtest nach DIN EN ISO 9227 schneiden Zinküberzüge weniger positiv ab, was immer wieder zu Verunsicherungen bei den Kunden 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.
Kosten: Kostenvergleiche mit anderen Korrosionsschutzverfahren haben ergeben, dass eine Feuerverzinkung meist 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 oft kostenintensive Instandsetzungsarbeiten an, die nicht selten mit Betriebsunterbrechungen verbunden sind.
Logistik: Ein dichtes Netz an Feuerverzinkungsanlagen aller Größen garantiert im Vergleich mit anderen, insbesondere exotischen Verfahren eine Versorgung der kurzen Wege, wobei die Mehrzahl der Verzinkereien für ihre Kunden ein breites Logistikangebot vorhält, das beispielsweise Transportleistungen, auch Just-in-time, Lagerung oder Montagearbeiten beinhaltet. Die Feuerverzinkungstechnologie kommt zudem ohne zeitintensive Arbeitsschritte wie Trocknung und Aushärtung aus.
Gerd Deimel Hauptgeschäftsführer des Industrieverbandes Feuerverzinken e.V.

Globalisierung
Billig produzierte Stähle etwa aus China mit hohen Anteilen an Silizium und Phosphor stellen die Feuerverzinker vor eine Herausforderung: Durch das Silizium entstehen sehr dicke, körnige Zinkbeschichtungen, die nicht in den Stahl hineindiffundieren. So platzt die dicke Zinkschicht leicht ab und der Korrosionsschutz ist beeinträchtigt. An Lösungen für diese Probleme wird derzeit mit Hochdruck gearbeitet.
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