Stahlbauteile: So verzinken Sie richtig!

Oberflächentechnik
15.10.2019

Von: Redaktion Metall
Aktualisiert am 10.08.2020

Um Stahlbauteile vor Korrosion zu schützen, wird seit vielen Jahren auf Verzinkungsverfahren gesetzt. Oft kommt es dabei jedoch auch zu Schadensfällen. Um Schadensursachen zu vermeiden, sollten die Richtlinien zum Stückverzinken also genau beachtet werden.

Das Verzinken ist eine seit Langem bewährte und wirtschaftlich effiziente Möglichkeit zur Herstellung eines langlebigen und wartungsarmen Korrosionsschutzes von Stahlbauteilen. In den vergangenen Jahren kam es aber zu einigen Schadensfällen beim bzw. nach dem Verzinken von Konstruktionsteilen. In vielen Fällen lag die Ursache darin, dass schlichtweg lang bekannte und bewährte Konstruktionsregeln missachtet wurden. "Speziell beim Verzinken von Feinkornstählen ist penibel auf die Einhaltung der Verarbeitungsrichtlinien zu achten", sagt NÖ Landesinnungsmeister KommR Harald Schinnerl. Er verweist dazu auf die Richtlinien zum Stückverzinken des Österreichischen Stahlbauverbandes, die als Quelle für diesen Artikel herangezogen wurde.

Feuerverzinken: So funktioniert’s!

Das Feuerverzinken beruht auf einer Reaktion der Stahloberfläche mit der Zinkschmelze. Dabei bilden sich durch Diffusionsprozesse Eisen-Zink-Legierungsschichten, über die sich beim Herausziehen aus der Zinkschmelze eine Reinzinkschicht legt.

Das Resultat des Feuerverzinkens wird beeinflusst von

1. den mechanischen und chemischen Eigenschaftes des Werkstoffs Stahl (Streckgrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Sprödbruchfestigkeit, Kohlenstoffäquivalent, Korngröße, chemische Zusammensetzung (vor allem Schwefel- und Phosphorgehalt), Mikrostruktur, Einschlüsse, (Walz-)Eigenspannungen usw.),

2. den Spannungs- und Gefügeänderungen im Stahlbauteil (Schweißeigenspannungen, Aufhärtungen durch Schneiden, Trennen, Bohren, Schleifen, Strahlen),

3. der Oberflächenbeschaffenheit des Stahlbauteils (Unebenheiten und Unregelmäßigkeiten der Stahloberfläche z. B. durch Walzen, Richten, Schleifen, fetthaltige Verunreinigungen aus der Fertigung usw.), und 4. von verschiedenen Einflüssen beim Feuerverzinken (chemische Zusammensetzung der Vorbehandlungsbäder und des Zinkbades, Temperatur des Stahlbauteils und des Bades, Art und Geschwindigkeit des Eintauchens, Temperaturgradient im Stahlbauteil während der Eintauchphase in die ca. 450 °C heiße Zinkschmelze, die Verweildauer im Zinkbad-Tauchzeit-, Abkühlprozess usw.).

Darauf sollten Sie bei Verzink-Verfahren achten

Der auf die hohe Standzeit gerechneten Wirtschaftlichkeit des Verzinkens als Korrosionsschutz von Stahlbauteilen stehen daher verfahrensbedingt vergleichsweise höhere Anforderungen an die

  • Stahlgüte und Materialeigenschaften
  • Planung und konstruktive Gestaltung
  • Fertigung der Stahlkonstruktionen

gegenüber. Für die konstruktive und insbesondere feuerverzinkungsgerechte Gestaltung der Bauteile aus Stahl ist die Kenntnis der Eigenschaften der Stähle - vor allem hinsichtlich Festigkeit, Zähigkeit und Schweißeignung - unerlässlich.

Welche Ursachen haben Schadensfälle bei Verzinkungsverfahren?

In vielen Schadensfällen stellte sich als Ursache ein überaus komplexes Zusammenwirken ungünstiger Parameter heraus:

  • Badzusammensetzung und Prozessführung beim Feuerverzinken - konstruktive Lösungen
  • fertigungsbedingte Materialaufhärtungen, und
  • Werkstoffauswahl

Dem Zusammenspiel der erwähnten Einflussparameter gehen oft Kundenwünsche voraus, die ein bestimmtes Erscheinungsbild (z.B. glänzende Zinkblume) erwarten. In bestem Glauben, sich an alle Richtlinien zu halten, wird eine Komponente geändert - negative Auswirkungen auf die chemisch-metallurgischen Vorgänge sind die Folge.
In diesem Bereich wird rege geforscht, um vertiefende Erkenntnisse der chemisch-metallurgischen Abläufe beim Verzinkungsprozess zu gewinnen; die Richtlinien werden laufend adaptiert. Trotz des profundesten Wissens, so der Hinweis der Ersteller der Richtlinie, ist darauf zu achten, dass als Ergebnis eine sichere Konstruktion nur dann zu erwarten ist, wenn alle am Planungs-, Herstellungs- und Verzinkungsprozess beteiligten Mitarbeiter dieses Wissen auch in entsprechenden Schulungen vermittelt bekommen.

Text: D. Bracher

[Quelle: METALL 10/2019]

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