Stahlbau Nachrichten - Verlagsgruppe Wiederspahn

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26 Korrosionsschutz Stahlbau-Nachrichten Keramische Oberfl ächen vom Werkstoffzentrum Rheinbach Hundertfach verlängerte Standzeit Erhöhter Verschleißschutz, elektrische Isolation, bessere Korrosionsbeständigkeit: Keramische Schichten erhöhen die Standzeit metallischer Bauteile. Das Flammspritzen hat sich dabei als industriell relevante Oberfl ächentechnik etabliert. Das Werkstoffzentrum Rheinbach bietet das Verfahren nun als technische Dienstleistung an. Das Flammspritzen gehört zu den thermischen Verfahren, bei denen der Schichtwerkstoff mittels Spritzgerät auf-, an- oder abgeschmolzen wird. Diese Technik nutzt die Gas-Sauerstoff-Verbrennung zum Erhitzen (< 3000 °C) und zum Transport der Keramikpartikel auf die Oberfl äche des metallischen Grundkörpers. Als Ausgangspunkt dienen keramische Stäbe oder Schnüre; sie erreichen damit extrem dichte und haftfeste Schichten mit Lamellenstruktur und Dicken von 30–100 µm. Welches oxidkeramische Pulver aufgespritzt wird, entscheidet der konkrete Anwendungsfall. Reines Aluminiumoxid kommt als elektrische Isolation oder Verschleißschutz zum Einsatz. Zirconiumoxid hingegen, wenn die thermische Isolation optimiert werden soll. Gemische aus Aluminiumoxid und Titanoxid ergeben eine zähe, bruch- und stoßfeste Schicht und erhöhen ebenfalls den Verschleißschutz. »Je nach Anwendung können keramische Schichten �� die Standzeit der beschichteten Werkstücke um das 2- bis 100-Fache verlängern«, erklärt Prof. Dr. Wolfgang Kollenberg, Geschäftsführer des Werkstoffzentrums Rheinbach GmbH. In zahlreichen Branchen erweisen sich keramische Schichten bereits als unverzichtbar: Die Hersteller von Lagern und Pumpen nutzen die positiven Reibungseigenschaften von Chromoxid; der Papiermaschinenbau veredelt damit seine �� Acetylen-Sauerstoff-Brenner in Aktion © Werkstoffzentrum Rheinbach GmbH Chromoxidschicht auf einer Farbübertragungswalze © Werkstoffzentrum Rheinbach GmbH Farbübertragungswalzen; die Produzenten von Flugzeugturbinen setzen Zirconiumoxid als Wärmedämmung ein; und Gießereien lassen ihre Gießlöffel und -tiegel mit schmelzabweisenden Oberfl ächen versehen. Keramische Schichten werden heute für viele Anwendungen bereits in Serie gefertigt, denn ein Vorteil des Flammspritzens ist, dass bestehende metallische Komponenten – unter Beibehaltung der Konstruktion – ohne großen Aufwand beschichtet werden können. Da in die Wahl des Schichtwerkstoffs allerdings sowohl tribologische und mechanische als auch korrosionstechnische und thermische Parameter mit einfl ießen, lassen sich die wirtschaftlich und technisch besten Ergebnisse meist dann erzielen, wenn die keramische Beschichtung schon bei der Bauteileentwicklung berücksichtigt wird. Das Werkstoffzentrum Rheinbach bietet über die technische Dienstleistung des Flammspritzens hinaus bereits in der ersten Planungsphase einen fundierten Beratungs- und Entwicklungsservice. Dabei gehören die Beschreibung von Einsatzbedingungen, das Erstellen konkreter Anforderungsprofi le und die daraus abgeleitete Wahl des Werkstoffs zu den Basisleistungen. Weitere Informationen Werkstoffzentrum Rheinbach GmbH www.werkstoffzentrum.de
Stahlbau-Nachrichten Korrosionsschutz 27 »Überfl ieger« Neefestraße in Chemnitz Praxiserfahrungen mit 2K-PUR-Zwischenbeschichtungen Beschichtungen auf der Basis von 2K-Epoxiden bilden bereits nach kurzer Bewitterungsdauer unter dem Einfl uss von UV-Strahlung und Feuchtigkeit an der Oberfl äche haftungsmindernde Reaktionsprodukte. In einer bislang einmaligen wissenschaftlichen Untersuchung wurde am Forschungsinstitut für Pigmente und Lacke (FPL) festgestellt, dass Zwischenbeschichtungen auf Epoxidharzbasis bereits nach 30 Tagen Freibewitterung so stark verändert werden, dass die Haftung nachfolgender 2K-PUR- Deckbeschichtungen unter Nässebelastung nicht mehr gegeben ist. Neben Modellsystemen, die in der Zusammensetzung den aktuell gültigen Blättern 87 und 94 der TL/TP-KOR-Stahlbauten entsprechen, wurden auch von der BASt zertifi zierte Beschichtungssysteme geprüft – mit den gleichen Ergebnissen. Die bislang übliche Praxis – Applikation der 2K- EP-Grund- und -Zwischenbeschichtungen im Werk und Auftrag der 2K-PUR-Deckbeschichtung auf der Baustelle – ist nach diesen Erkenntnissen technisch nicht mehr sinnvoll. Die Verarbeiter von Korrosionsschutz-Beschichtungsstoffen möchten diese Praxis beibehalten. Auch deshalb müssen alternative Lösungswege gesucht und in der Praxis getestet werden. Dieser Erfahrungsbericht soll zeigen, dass der Einsatz von 2K-PUR-Zwischen beschichtung im Brückenbau eine bessere technische Lösung darstellt. Katzung, Gelhaar et al. berichten von einzelnen Schadensfällen an Objekten, die mit einer selbstständigen Ablösung der 2K-PUR-Deckbeschichtung von der EP-Zwischen beschichtung verbunden sind. Mit den üblichen Untersuchungsmethoden am Objekt, z. B. DIN-Fachbericht 28 etc., konnten die Ursachen für das Versagen der Beschichtungssysteme nicht festgestellt werden. Zur Aufklärung der Zusammenhänge wurde ein Forschungsvorhaben am FPL durchgeführt. Sowohl an Modellsystemen als auch an zertifi zierten Beschichtungsstoffen wurde dabei festgestellt, dass bereits nach sehr kurzer Bewitterungsdauer (30 Tage) die Haftung der Polyurethan-Deckbeschichtung unter Nässebelastung vollkommen verloren gehen kann. Beschichtungssystem in Anlehnung an Blatt 87 der TL/TP-KOR-Stahlbauten mit 2K-PUR-Zwischenbeschichtung © Geholit + Wiemer Lack- und Kunststoff-Chemie GmbH Nur nach einer mechanischen Vorbereitung der bewitterten EP-Zwischenbeschichtungen durch Sweep-Strahlen war eine einwandfreie Haftung der PU-Deckbeschichtung auch nach Nässebelastung festzustellen. Eine einfache Reinigung durch Abwaschen mit Wasser oder eine Druckwasserwäsche führte bei zwei 2K-PUR-Zwischenbeschichtungen, unabhängig von der Dauer der Freibewitterung, zu einer einwandfreien Zwischenhaftung. Diese Ergebnisse und die vereinzelten Schadensfälle in der Praxis stellen eine bisher gängige Arbeitsweise im Korrosionsschutz von Stahlbauten in Frage: Gerade im Brückenbau und im Stahlhochbau war und ist es üblich, im Werk eine Teilbeschichtung bis zur 2K-EP-Zwischenbeschichtung auszuführen und die Deckbeschichtung nach der bauzeitbedingten Freibewitterung auf der Baustelle aufzubringen. Dabei sind weder die Dauer noch die Intensität der Bewitterung der beschichteten Oberfl ächen absehbar. Wenn diese Praxis beibehalten werden soll, müssen also Beschichtungsstoffe gefunden werden, die, ohne aufwändige Oberfl ächenvorbereitung z. B. durch Sweep-Strahlen, für diese Praxis geeignet sind. Prinzipiell lassen sich aus den vorgestellten Ergebnissen und praktischen Überlegungen folgende Lösungsmöglichkeiten ableiten: Zwischenhaftfestigkeit von 30 Tage bewitterten EP- sowie PUR-Zwischenbeschichtung und PUR-Deckbeschichtung © Geholit + Wiemer Lack- und Kunststoff-Chemie GmbH a) Bewitterung der EP-Zwischenbeschichtung vermeiden. Aufbringen aller Schichten im Werk oder innerhalb einer Einhausung am Objekt. Diese Variante wird in der neuen Ausgabe der ZTV-ING, Teil 4 (vorher ZTV-KOR-Stahlbauten) als Empfehlung enthalten sein. b) Teilung der 2K-PUR-Deckbeschichtung in zwei Schichten. Eine weitere, prinzipielle Möglichkeit zur Lösung der Problematik ist die Teilung der 2K-PUR-Deckbeschichtung in zwei Teilbeschichtungen – eine Beschichtung wird im Werk, die zweite auf der Baustelle appliziert. c) Einsatz von Zwischenbeschichtungen auf Basis 2K-PUR. Zwei Modellbeschichtungen auf der Basis von 2K-PUR zeigten innerhalb der Untersuchungen am FPL, unabhängig von der Dauer der Bewitterung, sehr gute Haftfestigkeiten zur nachfolgenden Deckbeschichtung auch bei normaler Reinigung mit Wasser oder durch Druckwasserwäsche. Diese Stoffklasse wurde auch von den Autoren als interessante Alternative zu 2K-EP-Zwischenbeschichtungen in Beschichtungssystemen nach Blatt 87 der TL/TP-KOR-Stahlbauten beschrieben. Seit über 20 Jahren gibt es sehr gute Erfahrungen mit Zwischenbeschichtungen auf der Basis 2K-PUR z. B. als Teil des Korrosionsschutz-Beschichtungssystems auf Rohrbrücken und Anlagenkonstruktionen in der chemischen Industrie. Um diese guten Erfahrungen auch auf Brückenobjekte im Leistungsbereich der ZTV-KOR-Stahlbauten übertragen zu können, wurde mit der BASt ein Referenzobjekt vereinbart. Voraus gingen die korrosionsschutztechnischen Prüfungen der 2K-PUR-Zwischenbeschichtung nach den (Grund-)Prüfbedingungen der TL/TP-KOR-Stahlbauten, Blatt 87 an einem von der BASt zertifi zierten Prüfi nstitut. In Anlehnung an die Grundprüfungen der TL/TP- KOR-Stahlbauten, Blatt 87 wurden insgesamt drei Beschichtungssysteme den jeweiligen Korrosionsschutz-Kurzprüfungen unterzogen. Dabei wurde die Zwischenbeschichtung auf 2K-EP-Basis durch die 2K-PUR-Zwischenbeschichtung in gleicher Schichtdicke ersetzt.
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