Stahlbau Nachrichten - Verlagsgruppe Wiederspahn

Stahlbau-Nachrichten Editorial 5
Dr.-Ing. Volker Adam
© DSTV
Ursache der Verzinkungsrissbildung geklärt
Die Feuerverzinkung von Stahlkonstruktionen hat
sich über viele Jahrzehnte als zuverlässiger und
langlebiger Korrosionsschutz bewährt. In jüngster
Zeit geben Schadensmeldungen über Risse in feuerverzinkten
Stahlbauten Anlass zur Besorgnis und
werfen Fragen nach den Ursachen auf.
Seit Anfang der 2000er-Jahre wurde in einigen
Großteil-Verzinkereien eine vom Hersteller empfohlene
und vertriebene Zinkschmelze eingesetzt,
die auch bei Stählen mit hohem SI-Gehalt eine
technisch und wirtschaftlich vertretbare Schichtdicke
gewährleisten und eine glänzende Oberfl äche
erzeugen sollte. Diese neue Zinkschmelze besaß
höhere Legierungsanteile der Elemente Zinn und
Bismut und kam häufi g bei weiterhin voller Bleisättigung
zur Anwendung.
Neuere Untersuchungen bestätigen die Vermutung,
dass diese höher legierten Zinkschmelzen die
dominierende Rolle als Schadensursache für die
fl üssig metallinduzierte Spannungsrisskorrosion
(engl.: Liquid Metal Embrittlement LME) spielen.
Der stahlschädigende Einfl uss durch höhere Legierungsanteile
in Zinkschmelzen ist seit Jahrzehnten
bekannt und erstmals 1930 beschrieben worden.
Seit Ende des letzten Jahrzehnts wurden vermehrt
Risse in Stegen von verzinkten Deckenträgern mit
halben Kopfplatten festgestellt, deren Ursache
hauptsächlich dieser seitdem als nicht feuerverzinkungsgerecht
entworfenen Konstruktion
zugeschrieben wurde. Weil die Stahlbaufachwelt
über den Einsatz hoch legierter Zinkschmelzen
nicht informiert worden war und Verzinkungsrisse
normalerweise optisch nicht sichtbar sind, wurde
der Blick auf die gleichzeitig und zusätzlich von den
geänderten Zinkbädern ausgehende LME-Gefahr
verschleiert. Außerdem lenkte der Sonderfall »Halbe
Kopfplatte« die Aufmerksamkeit der Fachleute vom
eigentlichen LME-Phänomen ab.
Erst als die Risse in der Stahlkonstruktion des Stadions
Kaiserslautern Ende 2005 entdeckt wurden und
der Schadensfall in der Fachwelt publik wurde, begannen
umfangreiche Recherchen nach Ursachen
und dem Befall anderer in dieser Zeit feuerverzinkter
Bauwerke.
Nach eineinhalb Jahren Untersuchung liegt nunmehr
das Gutachten von Prof. Dr.-Ing. Markus
Feldmann, RWTH Aachen, vor, der vom Landgericht
Kaiserslautern zur Durchführung des derzeit noch
nicht abgeschlossenen Selbstständigen Beweisverfahrens
bestellt worden war. Ausschlaggebende
Ursache der Rissbildung ist demnach die fl üssigmetallinduzierte
Spannungs risskorrosion, die von
der extrem hoch legierten Zinkschmelze während
des Verzinkungsvorgangs ausgelöst wurde. Mit
einem Anteil der Zusatzelemente von bis zu 2,5 %
überschritt das verwendete Zinkbad sogar die nach
heutigen Erkenntnissen viel zu hohen Grenzwerte
der Norm deutlich. Die besonders schädigend wirkenden
Zinnanteile lagen sogar bei bis zu 1,28 %.
Das Deutsche Institut für Bautechnik DIBt empfi ehlt
zurzeit eine Begrenzung auf 0,3 % Zinn, für die neuerdings
ein Wert von 0,05 % im Gespräch ist.
Feldmann beschreibt in seinem Bericht die Rissbildung
wie folgt:
»Flüssigmetallversprödung beim Feuerverzinken
tritt auf, wenn fl üssig heiße Zinkschmelze die
Stahloberfl äche zunächst benetzt und dann, mikroskopisch
gesehen, Elemente der Zinklegierung die
Korngrenzen des Stahls angreifen und durch Diffusion
und Kapillarwirkung zwischen sie gelangen. Je
nach Aggressivität der Zinkschmelzenlegierung, der
Inkubationszeit und der Widerstandsfähigkeit des
Baustahls bedarf es dabei gleichzeitig mehr oder
weniger starker mechanischer Belastungen in Form
von Spannungen und Dehnungen, um einen Riss
initiieren zu lassen.«
Die von Seiten der betroffenen Verzinkerei vermuteten
Ursachen wie Materialfehler, nicht verzinkungsgerechte
Konstruktion, fehlerhafte Verarbeitung
oder Montage scheiden laut Gutachter als Schadensgründe
unzweifelhaft aus.
Nach heutigem Kenntnisstand haben die Verzinkungsbetriebe
mittlerweile überwiegend ihre Bäder
umgestellt, einzelne Firmen werben sogar mit zinn-
und bleifreien Schmelzen. Der Deutsche Ausschuß
für Stahlbau DASt erarbeitet zurzeit eine Richtlinie
über das Feuerverzinken von Stahlbauteilen, der die
neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse zugrunde
liegen werden. Sie wird voraussichtlich Anfang
2008 erscheinen und den Status einer Norm haben.
Unter diesen Voraussetzungen kann die Feuerverzinkung
wieder als zuverlässiges Verfahren zum
Korrosionsschutz von Stahlkonstruktionen eingesetzt
werden. Trotzdem müssen alle in den Jahren
2000 bis 2006 feuerverzinkten Stahlbauten hinsichtlich
der oben genannten Phänomene überprüft
und ggf. saniert werden.
Volker Adam