Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische ... · DIN EN ISO 2813 Beschichtungsstoffe - Bestimmung des Glanzwertes unter 20°, 60° und 85° DIN EN 14879 Beschichtungen und

HandbuchdesKorrosionsschutzes

durchorganischeBeschichtungen

fürStahlimWasserbau

Hafentechnische

Gesellschafte.V.,Hamburg

Fachausschussfür

Korrosionsfragen

1.Auflage2015

HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 1

Praktischer WegweiserHandbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen

für Stahl im Wasserbau„Der kleine Hiller“

0. EINFÜHRUNG .......................................................................................................... 6

1. LITERATUR ............................................................................................................. 9

1.1 Korrosionsschutz durch Beschichtung........................................................................................ 9

1.2 Kathodischer Korrosionsschutz ................................................................................................. 12

1.3 Korrosionsschutz Offshore ......................................................................................................... 12

1.4 Korrosionsschutz durch Feuerverzinken ................................................................................... 13

1.5 Korrosionsschutz durch thermisches Spritzen ......................................................................... 14

1.6 Stahlbau, Schweißen und Schneiden ......................................................................................... 15

1.7 Oberflächenvorbereitung ............................................................................................................ 16

1.8 Allgemeine Normen und Regelwerke bezogen auf den Korrosionsschutz............................... 18

2. KORROSIONSMECHANISMEN UND SCHUTZ .................................................... 19

2.1 Korrosionsprinzip ........................................................................................................................ 19

2.2 Metallpaarungen .......................................................................................................................... 20

2.3 Beanspruchungen im Wasser - Korrosionsgefährdung von Stahlwasserbauten .................... 27

3. KONSTRUKTIVER SCHUTZ ................................................................................. 32

3.1 Allgemeines ................................................................................................................................. 32

3.2 Grundregeln zur korrosionsschutzgerechten Gestaltung ......................................................... 35


3.3 Zugänglichkeit und Erreichbarkeit ............................................................................................. 36

3.4 Spalten ......................................................................................................................................... 41

3.5 Vorkehrungen gegen Ablagerungen und Wasseransammlungen ............................................ 42

3.6 Kanten .......................................................................................................................................... 42

3.7 Oberflächenfehler an Schweißstellen ......................................................................................... 44

3.8 Schraubenverbindungen ............................................................................................................. 483.8.1 Gleitfeste Verbindungen mit hochfesten Schrauben (GV, GVP) ........................................ 48

3.8.2 Vorgespannte Verbindungen (SLV, SLVP) .......................................................................... 49

3.8.3 Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben ......................................................................... 49

3.8.4 Pulverbeschichtung ............................................................................................................. 50

3.8.5 Oberflächenvergütung von Baustählen............................................................................... 51

3.8.6 Hohlkästen und Hohlbauteile ............................................................................................... 52

3.8.7 Aussparungen ...................................................................................................................... 53

3.8.8 Aussteifungen....................................................................................................................... 54

3.8.9 Vermeiden von Bimetallkorrosion ....................................................................................... 55

3.9 Handhabung, Transport und Montage ........................................................................................ 61

3.10 Oberflächenbeschaffenheit des Grundmaterials .................................................................... 62

3.11 Schutz der Beschichtung durch Gestaltung ........................................................................... 633.11.1 Grundsatz ............................................................................................................................. 63

3.11.2 Schutzorientierte Gestaltung von Brustdichtungssystemen an Segmentwehren ............. 63

3.12 Literaturverzeichnis ................................................................................................................. 73

4. KORROSIONSSCHUTZSYSTEME FÜR DEN „SCHWERENKORROSIONSSCHUTZ“ ................................................................................................ 75

4.1 Stoffentwicklung der letzten hundert Jahre ............................................................................... 75

4.2 Stoffgruppen ................................................................................................................................ 77

4.3 Schutzsysteme – Systemaufbau ................................................................................................. 78

4.4 Zulassungsprüfung und Systemauswahl in der Praxis ............................................................. 82

4.5 Literatur ....................................................................................................................................... 85


5. OBERFLÄCHENVORBEREITUNG ....................................................................... 85

6. APPLIKATION ....................................................................................................... 92

7. ENTSCHICHTUNG KONTAMINIERTER FLÄCHEN ............................................. 96

8. ÜBERWACHUNG BEI DER AUSFÜHRUNG......................................................... 96

8.1 Normen und Regelwerke ............................................................................................................. 96

8.2 Überwachung vor der Applikation .............................................................................................. 968.2.1 Allgemeines .......................................................................................................................... 96

8.2.2 Vertragliche Vereinbarungen ............................................................................................... 98

8.2.3 Erarbeiten von Spezifikationen ............................................................................................ 99

8.2.4 Qualifikationen des ausführenden und überwachenden Personals .................................. 99

8.2.5 Kontrolle des Oberflächenvorbereitungsgrades ................................................................. 99

8.2.6 Kontrolle des Rauheitsgrades ........................................................................................... 100

8.2.7 Prüfung auf nicht sichtbare Verunreinigungen (i. W. Salze, Staub) ................................. 103

8.2.8 Anlegen von Kontrollflächen ............................................................................................. 105

8.2.9 Beschichtungsstoffe .......................................................................................................... 106

8.2.10 Besonders zu beachtende Bereiche des zu beschichtenden Objekts ............................. 107

8.2.11 Allgemeine Hinweise zur Überwachung vor Beginn der Applikation ............................... 107

8.3 Überwachung während der Applikation ................................................................................... 1088.3.1 Eigenüberwachung der ausführenden Firma .................................................................... 108

8.3.2 Fremdüberwachung durch den Auftraggeber (Kontrollprüfung) ..................................... 109

8.3.3 Schutzmaßnahmen bei der Ausführung ............................................................................ 110

8.3.4 Verarbeitung der Beschichtungsstoffe.............................................................................. 110

8.3.5 Bestimmung der klimatischen Bedingungen .................................................................... 111

8.3.6 Bestimmung der Nassfilmdicke ......................................................................................... 114

8.4 Überwachung nach der Applikation ......................................................................................... 1158.4.1 Bestimmung der Trockenschichtdicke .............................................................................. 115

8.4.2 Prüfung der Haftung ........................................................................................................... 122

8.4.3 Porenprüfung ...................................................................................................................... 125

8.4.4 Sichtprüfung ....................................................................................................................... 126

8.4.5 Bauwerksdokumentation ................................................................................................... 126

8.5 Ausbesserung von (mechanischen) Schäden bzw. Teilflächen .............................................. 127


8.5.1 Allgemeines ........................................................................................................................ 127

8.5.2 Schäden bis zum Stahl ....................................................................................................... 131

8.5.3 Schäden innerhalb der Beschichtung ............................................................................... 135

8.5.4 Schäden an Duplex-Systemen (Kombination Feuerverzinkung und Beschichtung)....... 135

8.5.5 Ausbesserung von Altbeschichtungen ............................................................................. 136

9. SCHÄDEN ............................................................................................................ 141

9.1 Schadenssystematik und Schadensbeispiele .......................................................................... 141

9.2 Korrosionsschutzschäden ........................................................................................................ 142

9.2.1 Fehler in der Planung und der korrosionsschutzgerechten Gestaltung ............................. 142

9.2.2 Ausführungs- und Verarbeitungsfehler ................................................................................ 142

9.2.3 Osmose .................................................................................................................................. 143

9.2.4 Stoffmängel ............................................................................................................................ 143

9.2.5 Nutzung und Verschleiß ........................................................................................................ 143

9.2.6 Optische Erscheinung ........................................................................................................... 144

9.2.7 Kathodenschutz Anlagen (KKS) ............................................................................................ 144

9.3 Korrosionsschäden ................................................................................................................... 144

9.3.1 Spalt- und Kontaktkorrosion; Spannungsrißkorrosion ........................................................ 145

9.3.2 Atmosphäre ............................................................................................................................ 146

9.3.3 Immersionsmedien ................................................................................................................ 146

9.3.4 Mikrobiell induzierte Korrosion (MIC (engl.)) ........................................................................ 147

9.3.5 Sonderfälle der Korrosion ..................................................................................................... 147

9.4 Ausgewählte Schadensfälle ...................................................................................................... 147

9.4.1 Schadensfall Blasenbildung und Entschichtung ................................................................. 147

9.4.2 Enthaftung der Beschichtung ............................................................................................... 148


9.4.3 Entschichtung an einem Sektorwehr .................................................................................... 150

9.4.4 Korrosion an Ankerstählen ................................................................................................... 150

9.5 Literaturverzeichnis................................................................................................................... 151


0. Einführung

Die Verwendung von Stahl ist aus vielerlei Hinsicht eine der günstigsten Konstruktions-

möglichkeiten im Wasserbau. Sie erfüllt z.B. die statischen und rammtechnischen Bedin-

gungen sowie die möglichen mechanischen Angriffe, insbesondere in Häfen, optimal.

Auch bei Betrachtung weiterer Anforderungen, wie der Dichtigkeit von Spundwänden,

dem Auftreten von Überlastungen oder der Abtragung sehr hoher Belastungen (bes. Bie-

ge- und Zuglasten) erweist sich das Baumaterial oftmals als wirtschaftlichste technische

Lösung.

Da aber Stahl dem chemischen Zerfall, bzw. der elektrochemischen Reaktion mit ande-

ren Metallen unterliegt, ist er nicht beständig. Der natürlichen Korrosion des Stahls sollte -

insbesondere beim Einsatz im Salz- und Brackwasserbereich - durch Korrosionsschutz-

maßnahmen Einhalt geboten werden.

Neben den sachlichen und technischen Begründungen überzeugen die volkswirtschaftli-

chen und Nachhaltigkeitsgründe:

· Volkswirtschaftlicher Schaden in Milliardenhöhe: > 1 % des BSP der BRD; (3,3 Bil-lionen € (2013),

· Korrosionsschutz sorgt für langfristige Sicherheit und Gebrauchstauglichkeit einesBauwerkes,

· Ressourcen- und Umweltschutz durch lange Standzeiten

„Man kann sich gar nicht genug das Prinzip einprägen, dass der Farbanstrich das

Grundelement des Haltbarmachens einer Metallkonstruktion ist und dass die Sorgfalt,

die darauf verwandt wird, die einzige Haltbarkeitsgarantie ist!“

(Gustav Eiffel, Paris 1900)

Eine Standard-Korrosionsschutzmaßnahme ist die Beschichtung der Oberfläche. Da es je

nach Anforderung des Korrosionsschutzes bzw. der Art der Beschichtung unterschiedli-

che Materialien, Schichtdicken sowie Schichtaufbauten und daraus erforderliche Ver- und

Bearbeitungsverfahren gibt, wird mit diesem Handbuch dem interessierten Leser eine

Broschüre an die Hand gegeben, die eingeht auf:


· die Grundlagen sowie die Schutzmechanismen,

· mögliche Korrosionsschutzsysteme mit Anwendungsbeispielen,

· die Oberflächenvorbereitung der Stahlbaustoffe,

· die Applikation und die Verarbeitung von Beschichtungsstoffen,

· die Ausführung und Überwachung,

· sowie den Arbeits- und Umweltschutz beim Umgang mit Beschichtungsstoffen und

bei der Durchführung von Beschichtungsmaßnahmen.

· Schadensfälle, Untersuchungen und Hinweise zu deren Vermeidung

Zum Stahlwasserbau werden Anlagen gerechnet, welche sich einerseits grundsätzlich in

wasserberührter Umgebung befinden und gleichzeitig eine Verschlussfunktion erfüllen.

Hierzu zählen zunächst Schleusentore, Wehrverschlüsse, Kanalbrücken, Hafenanlagen

und Sperrwerke. Daneben sind sinngemäß auch Spundwandbauwerke, Offshore-

Anlagen, wasserführende Stahlrohre und Stahlbehälter zur Wasseraufbereitung dazuzu-

zählen. Diese Bauwerke und Bauteile können nahezu unterschiedslos mit den dafür ge-

testeten Beschichtungssystemen des Stahlwasserbaus geschützt werden. Spezifische,

vom Bauwerk und Einsatzort abhängige Eignungsparameter können bei der Auswahl der

Schutzsysteme eine entscheidende Rolle spielen.

Die Broschüre wendet sich an Einsteiger in diese Thematik und möchte planende Ingeni-

eure, Architekten, Bauaufseher, Ausführende und Betreiber von korrosionsgefährdeten

Anlagen ansprechen.

Die Beschichtungsstoffe, sowie die damit verbundene Technik, haben sich in den letzten

Jahrzehnten stark geändert und speziell weiter entwickelt, so dass dies noch nicht zum

„Schulwissen“ werden konnte. Besonders die Entwicklung zu umweltschonenden Be-

schichtungsstoffen sowie deren Chemismus und Verarbeitungsverfahren führte zu erheb-

lichem Fortbildungsbedarf und erfordert Spezialwissen und Erfahrungen bei der Durch-

führung von Beschichtungsarbeiten.

Die Broschüre ist von ihrem Ansatz als Fibel aufgebaut, um sie möglichst leicht lesbar zu

machen und schnell Antworten auf praktische Fragen zu erhalten.


Sie stellt die Vielfalt der praktischen Anwendungsbreite von Beschichtungsstoffen und –

verfahren dar und gibt Hilfestellung bei Problemen auf der Baustelle. Sie soll Wissenslü-

cken zwischen Theorie und Praxis schließen.

Erarbeitet wurde die Broschüre von dem Fachausschuss der hafentechnischen Gesell-

schaft für Korrosionsfragen (HTG-FA KOR), der sich aus Fachleuten verschiedener Fach-

richtungen sowie Hersteller, Prüfer, Verarbeiter und Anwender zusammensetzt.

Im Einzelnen haben mitgearbeitet:

Dr.rer.nat. Günter Binder (Vorsitzender) Karlsruhe

Dr.-Ing. Christoph Bosch Duisburg

Dr.rer.nat. Matthias Graff Flensburg

Dipl.-Ing. Oliver Heins Hamburg

Dipl.-Ing. Bernhard Hiller Asberg

Dipl.-Ing. Hermann Jonetzki Hamburg

Dipl.-Ing. Ole Kiegeland Hamburg

Dipl.-Ing. Torsten Krebs Essen

Dipl.-Ing. Joachim Pflugfelder Stuttgart

Dipl.-Ing. Hans-Joachim Uhlendorf Oldenburg

Dipl.-Ing. Norbert Fischer Trier

Dipl.-Ing. Andreas Wachholz Hamburg

Mit dieser Broschüre trägt der FA-KOR der Arbeitsweise Rechnung, Schwerpunktthemen

aufzubereiten, mögliche Fehlerquellen und kostspielige Schäden vermeiden zu helfen. Er

schöpft dabei auch aus den Erfahrungen, die er aus der Schadensanalyse einschlägiger

Korrosionsschäden bzw. Korrosionsschutzschäden zieht. Dabei ist eine häufig auftreten-

de Schadensursache die unzureichende Qualität der Beschichtungen hinsichtlich ihrer

Ausführung (z.B. Oberflächenvorbereitung, Sauberkeit und Geschlossenheit der Be-

schichtung, Haftung) bzw. in der falschen Auswahl (Schichtdicke, Härte, Abriebfestigkeit,

Farbbeständigkeit). Die Qualität zu sichern hängt wesentlich vom Wissen und der Erfah-

rung im Umgang mit den Beschichtungsstoffen und dem Verarbeitungsverfahren ab.


Hinweis: Der FA KOR hat bereits zu anderen Schwerpunktthemen Broschü-

ren/Handbücher erarbeitet:

· Handbuch für den kathodischen Korrosionsschutz von Stahlbeton (KKSB), 2004· Handbuch für den kathodischen Korrosionsschutz (KKS), 3.Auflage, 2009

Außerdem hat der FA KOR mehr oder weniger regelmäßig über neue Entwicklungen im

Korrosionsschutz sowie über die Analyse von Schadensereignissen in Fachartikeln be-

richtet.

Darüber hinaus führt er regelmäßige Workshops mit Vorträgen zum Korrosionsschutz für

die Fachwelt durch.

1. Literatur

Nachfolgend weiterführende Literatur, Normen und Regelwerke jeweils gültig in der aktu-

ellsten Fassung oder Revision

1.1 Korrosionsschutz durch Beschichtung

DIN EN ISO 2808 Beschichtungsstoffe - Bestimmung der Schichtdicke

DIN EN ISO 2178 Nichtmagnetische Überzüge auf magnetischen Grundmetallen -

Messen der Schichtdicke – Magnetverfahren

DIN EN ISO 4624 Beschichtungsstoffe - Abreißversuch zur Beurteilung der Haftfestig-

keit

DIN EN ISO 4628 Beschichtungsstoffe - Beurteilung von Beschichtungsschäden - Be-

wertung der Menge und der Größe von Schäden und der Intensität

von gleichmäßigen Veränderungen im Aussehen

Teil 1: Allgemeine Einführung und Bewertungssystem

Teil 2: Bewertung des Blasengrades

Teil 3: Bewertung des Rostgrades


Teil 4: Bewertung des Rissgrades

Teil 5: Bewertung des Abblätterungsgrades

Teil 6: Bewertung des Kreidungsgrades nach dem Klebebandverfahren

Teil 7: Bewertung des Kreidungsgrades nach dem Samtverfahren

Teil 8: Bewertung der von einem Ritz oder einer anderen künstlichen Verletzung

ausgehenden Enthaftung und Korrosion

Teil 10: Bewertung der Filiformkorrosion

DIN EN ISO 12944 Beschichtungsstoffe - Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Be-

schichtungssysteme

Teil 1 Allgemeine Einleitung

Teil 2: Einteilung der Umgebungsbedingungen

Teil 3: Grundregeln zur Gestaltung

Teil 4: Arten von Oberflächen und Oberflächenvorbereitung

Teil 5: Beschichtungssysteme

Teil 6: Laborprüfungen zur Bewertung von Beschichtungssystemen

Teil 7: Ausführung und Überwachung der Beschichtungsarbeiten

Teil 8: Erarbeiten von Spezifikationen für Erstschutz und Instandsetzung

DIN EN ISO 15711 Beschichtungsstoffe - Bestimmung des Widerstandes gegen kathodi-

sche Enthaftung von Beschichtungen in Meerwasser

ISO 20340 Beschichtungsstoffe - Leistungsanforderungen an Beschichtungssys-

teme für Bauwerke im Offshorebereich

DIN EN ISO 2813 Beschichtungsstoffe - Bestimmung des Glanzwertes unter 20°, 60°

und 85°

DIN EN 14879 Beschichtungen und Auskleidungen aus organischen Werkstoffen

zum Schutz von industriellen Anlagen gegen Korrosion durch ag-

gressive Medien

Teil 1: Terminologie, Konstruktion und Vorbereitung des Untergrundes


Teil 2: Beschichtungen für Bauteile aus metallischen Werkstoffen

DIN 55670 Beschichtungsstoffe - Prüfung von Beschichtungen auf Poren und

Risse mit Hochspannung

DIN EN ISO 2409 Beschichtungsstoffe - Gitterschnittprüfung

DIN EN ISO 16276 Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme -

Beurteilung der Adhäsion/Kohäsion (Haftfestigkeit) einer Beschich-

tung und Kriterien für deren Annahme

Teil 1: Abreißversuch

Teil 2: Gitterschnitt- und Kreuzschnittprüfung

DIN Fachbericht 28 Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen - Prüfung

von Oberflächen auf visuell nicht feststellbare Verunreinigungen vor

dem Beschichten

STG- Richtlinie 2215 Korrosionsschutz für Schiffe und Seebauwerke

Teil 1: Schiff, Seebauwerk und Ausrüstung - Neubau

STG –Richtlinie 2220 Prüfung und Beurteilung der Verträglichkeit von Unterwasserbe-

schichtungssystemen für Schiffe und Seebauwerke mit dem kathodischen Korrosions-

schutzverfahren

BGR 181 DGUV Regel 108-003 BG-Regel - Fußböden in Arbeitsräumen und Arbeitsbe-

reichen mit Rutschgefahr

BAW Liste der zugelassenen Systeme,

http://www.baw.de/de/die_baw/publikationen/qualitaetsbewertung/index.php.html

BAW RPB Richtlinie für die Prüfung von Beschichtungssystemen für den Korro-

sionsschutz im Stahlwasserbau

ZTV-W LB 218 Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen – Wasserbau – für

Korrosionsschutz im Stahlwasserbau (Leistungsbereich 218)

ZTV-W LB 216/1 Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen - Wasserbau (ZTV-W)

für Stahlwasserbau (Leistungsbereich 216/1)

TL/TP-KOR Stahlbauten Technische Lieferbedingungen und Technische Prüfvorschrif-


ten für Beschichtungsstoffe für den Korrosionsschutz von Stahlbau-

ten (TL/TP-KOR-Stahlbauten)

1.2 Kathodischer Korrosionsschutz

DIN EN 12473 Allgemeine Grundsätze des kathodischen Korrosionsschutzes in

Meerwasser

DIN EN 13174 Kathodischer Korrosionsschutz für Hafenbauten

DIN EN 12496 Galvanische Anoden für den kathodischen Schutz in Seewasser und

salzhaltigem Schlamm

DIN EN 15257 Kathodischer Korrosionsschutz - Qualifikationsgrade und Zertifizie-

rung von für den kathodischen Korrosionsschutz geschultem Perso-

nal

NACE CP 4 Cathodic Protection Specialist Marine

Handbuch des kathodischen Korrosionsschutzes, Wiley-VCH Verlag, Weinheim

VG 81257 Kathodischer Korrosionsschutz von Schiffen - Galvanische Anoden -

Maße, Massen, Kennwerte und Werkstoffe

HTG FAKOR Kathodischer Korrosionsschutz im Wasserbau

1.3 Korrosionsschutz Offshore

BSH-Standard: Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen, ein-

schließlich Anwendungshinweise

BSH Mindestanforderungen für den Korrosionsschutz an Offshore-

Anlagen in der ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) von Nord-

und Ostsee, dated 09.08.2013

DNVGL Guidelines for the certification of offshore wind turbines

DNVGL Rules for Classification and Construction, IV Industrial Services, Part

6, Section 6, Corrosion Protection


DNV–OS–J101 Design of offshore wind turbine structures

DNV–RP–B401 Cathodic protection design

DIN EN 12495 Kathodischer Korrosionsschutz von ortsfesten Offshore-Anlagen aus

Stahl

DIN EN 12954 Kathodischer Korrosionsschutz von metallischen Anlagen in Böden

und Wässern - Grundlagen und Anwendung für Rohrleitungen

NORSOK M-501 Surface preparation and protective coating

NORSOK M–503 Cathodic protection

NACE SP0176 Corrosion control of submerged areas of permanently installed steel

offshore structures associated with petroleum production

NACE SP0178 Design, Fabrication, and Surface Finish Practices for Tanks and Ves-

sels to Be Lined for Immersion Service

GDWS Rahmenvorgaben zur Gewährleistung der fachgerechten Umsetzung

verkehrstechnischer Auflagen im Umfeld von Offshore-Anlagen hier:

Kennzeichnung

GDWS Richtlinie „Offshore-Anlagen“ zur Gewährleistung der Sicherheit und

Leichtigkeit des Schiffsverkehrs, Version 2.0, Stand 01.07.2014

IMO/MSC/82/24 PERFORMANCE STANDARD FOR PROTECTIVE COATINGS FOR

DEDICATED SEAWATER BALLAST TANKS IN ALL TYPES OF

SHIPS AND DOUBLE-SIDE SKIN SPACES OF BULK CARRIERS

1.4 Korrosionsschutz durch Feuerverzinken

DIN EN ISO 1461 Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge (Stück-

verzinken) - Anforderungen und Prüfungen

DIN EN ISO 14713 Zinküberzüge - Leitfäden und Empfehlungen zum Schutz von Eisen-

und Stahlkonstruktionen vor Korrosion

Teil 1: Allgemeine Konstruktionsgrundsätze und Korrosionsbeständigkeit


Teil 2: Feuerverzinken

Verbände Richtlinie Duplex-Systeme Feuerverzinkung plus Beschichtung, Auswahl,

Ausführung, Anwendung

DASt 022 DASt-Richtlinie - Feuerverzinken von tragenden Stahlbauteilen

1.5 Korrosionsschutz durch thermisches Spritzen

DIN EN ISO 12690 Metallische und andere anorganische Überzüge - Aufsicht für das

thermische Spritzen - Aufgaben und Verantwortung

DIN EN 657 Thermisches Spritzen - Begriffe, Einteilung

DIN EN ISO 14918 Thermisches Spritzen - Prüfung von thermischen Spritzern

DIN EN ISO 14919 Thermisches Spritzen - Drähte, Stäbe und Schnüre zum Flammsprit-

zen und Lichtbogenspritzen - Einteilung - Technische Lieferbedin-

gungen

DIN EN ISO 14921 Thermisches Spritzen - Vorgehen für das Anwenden thermischer

Spritzschichten für Bauteile im Maschinenbau

DIN EN ISO 14922 Thermisches Spritzen - Qualitätsanforderungen an thermisch ge-

spritzte Bauteile

Teil 1: Richtlinien zur Auswahl und Verwendung

Teil 2: Umfassende Qualitätsanforderungen

Teil 3: Standard-Qualitätsanforderungen

Teil 4: Elementar-Qualitätsanforderungen

DIN EN ISO 14923 Thermisches Spritzen - Merkmale und Prüfung von thermisch ge-

spritzten Schichten

DIN EN ISO 14924 Nachbehandeln und Nachbearbeiten von thermisch gespritzten

Schichten

DIN EN ISO 2063 Thermisches Spritzen - Metallische und andere anorganische Schich-

ten - Zink, Aluminium und ihre Legierungen


DIN EN 1395 Thermisches Spritzen - Abnahmeprüfungen für Anlagen zum thermi-

schen Spritzen

Teil 1: Allgemeine Anforderungen

Teil 2: Flammspritzen einschließlich HVOF

Teil 3: Lichtbogenspritzen

Teil 4: Plasmaspritzen

Teil 5: Plasmaspritzen in Kammern

Teil 6: Handhabungssysteme

Teil 7: Pulverfördersysteme

DIN EN 13507 Thermisches Spritzen - Vorbehandlung von Oberflächen metallischer

Werkstücke und Bauteile für das thermische Spritzen

1.6 Stahlbau, Schweißen und Schneiden

DIN EN 14399 Hochfeste planmäßig vorspannbare Schraubenverbindungen für den

Metallbau


Teil 2: Eignung zum Vorspannen

Teil 3: System HR

Teil 4: System HV - Garnituren aus Sechskantschrauben und –muttern

DIN 19704 Stahlwasserbauten

Teil 2: Bauliche Durchbildung und Herstellung

BAW Merkblatt MNIS Einsatz von nichtrostendem Stahl im Stahlwasserbau

Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z-30.3-6 „Erzeugnisse, Verbindungsmittel

und Bauteile aus nichtrosten den Stählen“

DIN EN 1090 Ausführung von Stahltragwerken und Aluminiumtragwerken


Teil 1: Konformitätsnachweisverfahren für tragende Bauteile

Teil 2: Technische Regeln für die Ausführung von Stahltragwerken

Teil 3: Technische Regeln für die Ausführung von Aluminiumtragwerken

Teil 4: Technische Anforderungen an tragende, dünnwandige, kaltgeformte Bau-

elemente und Bauteile für Dach-, Decken-, Boden- und Wandanwendungen aus

Stahl

Teil 5: Technische Anforderungen an tragende, dünnwandige, kaltgeformte Bau-

elemente und Bauteile für Dach-, Decken-, Boden- und Wandanwendungen aus

Aluminium

1.7 Oberflächenvorbereitung

DIN EN ISO 5817 Schweißen - Schmelzschweißverbindungen an Stahl, Nickel, Titan

und deren Legierungen (ohne Strahlschweißen) - Bewertungsgruppen von Unregelmä-

ßigkeiten

DIN EN ISO 8501 Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschich-

tungsstoffen - Visuelle Beurteilung der Oberflächenreinheit

Teil 1: Rostgrade und Oberflächenvorbereitungsgrade von unbeschichteten Stahl-

oberflächen und Stahloberflächen nach ganzflächigem Entfernen vorhande-

ner Beschichtungen

Teil 2: Oberflächenvorbereitungsgrade von beschichteten Oberflächen nach örtli-

chem Entfernen der vorhandenen Beschichtungen

Teil 3: Vorbereitungsgrade von Schweißnähten, Kanten und anderen Flächen mit

Oberflächenunregelmäßigkeiten


tungsstoffen - Prüfungen zum Beurteilen der Oberflächenreinheit

Teil 3: Beurteilung von Staub auf für das Beschichten vorbereiteten Stahloberflä-

chen (Klebeband-Verfahren)

Teil 6: Lösen von wasserlöslichen Verunreinigungen zur Analyse - Bresle-


Verfahren

Teil 9: Feldverfahren zum Bestimmen von wasserlöslichen Salzen durch Leitfähig-

keitsmessung


tungsstoffen - Rauheitskenngrößen von gestrahlten Stahloberflächen

Teil 1: Anforderungen und Begriffe für ISO-Rauheitsvergleichsmuster zur Beurtei-

lung gestrahlter Oberflächen

Teil 2: Verfahren zur Prüfung der Rauheit von gestrahltem Stahl – Vergleichsmus-

terverfahren

Teil 4: Verfahren zur Kalibrierung von ISO-Rauheitsvergleichsmustern und zur Be-

stimmung der Rauheit – Tastschnittverfahren


tungsstoffen - Verfahren für die Oberflächenvorbereitung

Teil 1: Allgemeine Grundsätze

Teil 2: Strahlen

Teil 3: Reinigen mit Handwerkzeugen und mit maschinell angetriebenen Werkzeu-

gen


tungsstoffen - Anforderungen an metallische Strahlmittel

Teil 1: Allgemeine Einleitung und Einteilung


tungsstoffen - Prüfverfahren für metallische Strahlmittel

Teil 6: Bestimmung der Fremdbestandteile

Teil 7: Bestimmung der Feuchte


tungsstoffen - Anforderungen an nichtmetallische Strahlmittel

Teil 1: Allgemeine Einleitung und Einteilung



tungsstoffen - Prüfverfahren für nichtmetallische Strahlmittel

Teil 6: Bestimmung der wasserlöslichen Verunreinigungen durch

Messung der Leitfähigkeit

DIN EN 10029 Warmgewalztes Stahlblech von 3 mm Dicke an - Grenzabmaße und

Formtoleranzen

DIN EN 10163-1 Lieferbedingungen für die Oberflächenbeschaffenheit von warmge-

walzten Stahlerzeugnissen (Blech, Breitflachstahl und Profile)


ASTM D 4285 Standard test method for indicating oil or water in compressed air

ASTM D 7393 Standard practice for indicating oil in abrasives

SSPC–SP 1 Solvent cleaning

SSPC-PA 2 Measurement of Dry Coating Thickness with Magnetic Gages

DIN-Fachbericht 28 Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen - Prüfung

von Oberflächen auf visuell nicht feststellbare Verunreinigungen vor dem Beschichten

1.8 Allgemeine Normen und Regelwerke bezogen auf den Korrosionsschutz

DIN EN ISO 9001 Qualitätsmanagementsysteme - Anforderungen

DIN EN ISO 14001 Umweltmanagementsysteme - Anforderungen mit Anleitung zur An-

wendung

DIN EN 573 Aluminium und Aluminiumlegierungen - Chemische Zusammenset-

zung und Form von Halbzeug

Teil 1: Numerisches Bezeichnungssystem

Teil 2: Bezeichnungssystem mit chemischen Symbolen

Teil 3: Chemische Zusammensetzung und Erzeugnisformen

Teil 5: Bezeichnung von genormten Kneterzeugnissen


DIN EN 10204 Metallische Erzeugnisse - Arten von Prüfbescheinigungen

DIN 81249 Korrosion von Metallen in Seewasser und Seeatmosphäre

Teil 1: Begriffe, Grundlagen

Teil 2: Freie Korrosion in Seewasser

Teil 3: Kontaktkorrosion in Seewasser

Teil 4: Korrosion in Seeatmosphäre

ZTV-ING Teil 4, Stahlbau und Stahlverbundbau, Abschnitt 3 Korrosionsschutz von

Stahlbauten, KOR-Schein

FROSIO NS 476 Inspector Level III- Certified

NACE SP 0108 Corrosion control of offshore structures by protective coatings, coat-

ing inspector level 3

BS-OHSAS 18001 Arbeitsschutzmanagementsysteme. Forderungen

Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, Abteilung Wasserstra-ßen, Schifffahrt Merkblatt Kontrollprüfungen bei Stahlwasserbauten (MeKS)

2. Korrosionsmechanismen und Schutz

Zur Auswahl der passenden Schutzmethode ist es wichtig, bereits im Vorfeld die Gefahrbzw. Ursache der Korrosion für ein Bauwerk zu erfassen. Einige Grundsätze dazu wer-den im Folgenden beschrieben.

2.1 KorrosionsprinzipDie elektrochemische Reaktion ist die häufigste Ursache der Korrosion von Metallen.Kennzeichnend sind einerseits die Bewegung bzw. der Transport von elektrischer La-dung und andererseits die chemische Umsetzung zwischen den beteiligten Phasen bzw.Elementen am Bauteil. Grundsätzlich spricht man von anodischer Eisenauflösung (Gl. 1)und kathodischem Elektronenverbrauch bzw. Sauerstoffreduktion (Gl. 2). NeugebildeteEisenverbindungen (Hydroxide bzw. Oxide; z.B. Fe3O4) vermindern auf der Metalloberflä-che die Reaktionsgeschwindigkeit wiederum erheblich, wobei im Extremfällen die Korro-sion sogar zum Stillstand kommen kann.


Anodische Reaktion: Meoà Me++ + 2e- Gl. 1Kathodische Reaktion: 1/2 O2 + H2O +2e- à 2(OH)- Gl. 2

2.2 MetallpaarungenDie Korrosion wird im Wesentlichen von physiko-chemischen Reaktionen in Grenzflä-chenbereichen bestimmt. Häufig stehen Erscheinungsform und Ursache im Zusammen-hang, wodurch sich die verschiedenen Korrosionstypen ableiten lassen:Die Flächenkorrosion erstreckt sich über große Areale und ist relativ gut in der Vorher-sage bestimmbar. Der Abtrag erfolgt flächig und gleichmäßig. Indem Anode und Kathoderäumlich eng miteinander verknüpft sind (z.B. Korngrenzen des Baustahlgefüges), unddiese Beziehung zudem eine ständige Platzänderung mit sich zieht, wird die korrodierteFläche gleichmäßig abgetragen.Bei der Lochkorrosion liegen Anode und Kathode mehr (Makroelement) oder wenigerweit (Mikroelement) voneinander getrennt. Die Ursachen der Entstehung von so genann-ten Lokalelementen können einerseits in der unterschiedlichen Beschaffenheit der vorlie-genden Oberfläche liegen. Aufzuzählen sind hierzu- Verunreinigungen und Oxidation,- heterogene Legierung (Zementit: elektropositiv, Ferrit: elektronegativ) und- homogene Legierung mit unterschiedlicher Kristallkorngröße- Deformationen durch Schweißen und mechanische Bearbeitung.Andererseits treten Konzentrationsgefälle durch das korrodierende Medium auf, was z.B.zu einem Belüftungselement (sauerstoffreiches Areal wird Kathode) führt.Die Spaltkorrosion hat als Ursache ein Konzentrationsgefälle im Sauerstoffgehalt an

den betreffenden Metallteilen. Der meist relativ sauerstoffreiche Metallrandbereich ist

prädestiniert Ort der kathodischen Reaktion zu sein. Zugleich ist der sauerstoffarme Be-

reich der benetzten Metalloberfläche Ort der Metallauflösung. Im Handbuch „Kathodi-

scher Korrosionsschutz im Wasserbau“ (HTG 2009) sind in Abschnitt 5.4 weitere Erklä-

rungen und Bebilderungen z.B. zur Spaltkorrosion zu finden.

Einflussgrößen für den Ablauf der KorrosionDie Korrosionserscheinung und das Maß des korrosiven Abtrages an einem Metallteil(Elektrode) hängen von verschiedenen Randbedingungen ab. Die Hauptursachen liegenzunächst im Baumaterial selbst, wie auch in dem umgebenden Elektrolyten begründet.Unter Passivität versteht man einen Zustand der Metalloberfläche, bei dem die Auflö-


sungsgeschwindigkeit sehr gering ist. Sie wird durch Passivschichten bewirkt, die sehrdicht und edler als das Metall selbst sein können (Beispiele: Al2O3, Fe3O4). Insgesamtbetrachtet wirkt daher eine Passivschicht dem zu erwartenden korrosiven Abtrag an ei-nem Metall entgegen. Die Passivierung kann als Konkurrenzreaktion zur (aktiven) anodi-schen Auflösungsreaktion verstanden werden (Gl. 3). Die Passivierung des Metalls ge-schieht durch die Entstehung dünner, festhaftender Oxid- bzw. Salzschichten, welchedas Metall porenfrei bedecken. Die oftmals gewünschte spontane Passivierung kann z.B.durch gezieltes Legieren von Metallen hervorgerufen werden. Damit ist kein Durchtritt vonMetallionen in den Elektrolyten mehr möglich.

Me + xH2Oà MeOx + H2 Gl. 3

Dabei bilden sich, je nach Metall und Wertigkeit der Oxidation, unterschiedlich dichte Fil-me (siehe oben) mit entsprechend unterschiedlicher Schutzwirkung aus. Die Passivie-rungsschichten haben gewöhnlich einen begrenzten Stabilitätsbereich und sind häufiggegen chemische Einflüsse (spezifische Anionen, pH-Wert-Änderungen) äußert labil. Be-kanntestes Beispiel ist der Zusammenbruch der Fe3O4-Passivierungsschicht (Magnetit)am Bewehrungsstahl bei der pH-Wert-Absenkung (z.B. durch Karbonatisierung) im Be-ton. Zusätzlich sind selbstverständlich die Leitfähigkeit des Elektrolyten, wie auch dieKonzentration der unmittelbar angreifenden Ionen (Chlorid, Sulfat), von maßgeblicherBedeutung für die Korrosionsgeschwindigkeit.

Elektrochemische Spannungsreihe - Metalle und MetallpaarungenDen Vorgang der elektrochemischen Korrosion hat W. Nernst mit der Wechselbeziehungdes Lösungsdruckes des eingetauchten Metalls und dem osmotischen Druck des Elektro-lyten erklärt. Ist der Lösungsdruck des Metalls größer als der konkurrierende osmotischeDruck löst sich das Metall; andernfalls kommt es zur Metallabscheidung. Damit ergibt sichein Zusammenhang von Metall und Elektrolyt (ionenleitende Phase) der sich in einer Po-tentialdifferenz äußert.Elektrochemische Spannungsreihen werden vor allem für reine Metalle erstellt. Die Stel-lung eines Elements bzw. Metalls in der Spannungsreihe gibt Auskunft darüber, wie ihrerelative Stabilität jeweils zueinander liegt. Bei der Erstellung von (theoretischen) elektro-chemischen Spannungsreihen sind folgende Einschränkungen für die praktische An-wendbarkeit zu berücksichtigen: Zunächst wurden diese für reine Metalle in bestimmten


Elektrolytlösungen erstellt. Metalle bzw. Legierungen bilden jedoch häufig Oxidschichten,welche passivierend wirken und eine Verschiebung in Richtung positiveren Potentials zurFolge haben. Deshalb haben Elze & Oelsner [1] eine praktische Spannungsreihe aufge-stellt, in der diese Faktoren berücksichtigt sind. In Tabelle 3.1 sind die Potentialwerte vonmetallischen Werkstoffen mit zwei unterschiedlichen Elektrolyten aufgelistet.

Tabelle 2.2.-1: Praktische Spannungsreihe (Ruhepotentiale) gegen SWE [mV]Metall Phtalatpuffer (pH=6) MeerwasserTitan (+ 181) (- 111)Messing Ms63 + 145 + 130Kupfer + 140 + 100Nickel 99,6 + 118 + 460X12CrNi 18 9 („V2A“; 1.4301) (- 84) - 45Aluminium 99,5 (-169) - 667Hartchromüberzug auf Stahl (- 249) - 291GG 22 - 346 - 347Stahl St 38 - 350 - 335Stahl 1,26 M% C - 377Zink 98,5 - 823 - 28425oC, luftgesättigt; ( ) = Tendenz zu positiveren Werten

Als Bezugselektrode wird häufig die Standardwasserstoffelektrode (SWE) eingesetzt,welche praktisch identisch mit einer Platinelektrode ist. Weitere oftmals genutzte Halbzel-len sind die Cu/CuSO4 -, Ag/AgCl - und Kalomel (Hg) - Elektroden, wobei bei der Interpre-tation von Potentialmesswerten die Verschiebung der Potentiale zu berücksichtigen ist.Der korrosive Abtrag des betreffenden Metalls im Elektrolyten ist umso geringer, je positi-ver der Potentialwert (Ruhepotential, bzw. freies Korrosionspotential) ist. Aus den Wertender Tabelle 2.2.-1 ist deutlich erkennbar, dass die Potentiale im Meerwasser meist nega-tivere Werte annehmen. Gleichzeitig zeigen die Werte, dass die Ruhepotentiale der prak-tischen Spannungsreihe von denen der reinen Metalle der elektrochemischen Span-nungsreihen oftmals deutlich abweichen (vergleiche reines Eisen (Literaturwert: -440 mV)mit Stahl (-350 mV) bzw. reines Al (Literaturwert: -1660 mV) zu Al 99,5 (-169 mV) in jew.chemische neutralem Medium).


Bei Werkstoff- bzw. Metallpaarungen kann die Lage der Potentialwerte über die Gefahreiner Kontaktkorrosion bzw. galvanischen Elementbildung informieren. Dabei wird häufigauch das edlere Metall von der Auflösung im Elektrolyten (hier: 1%ige NaCl-Lösung) be-troffen (s. Tab. 2.2.-2). Zudem ist zu bedenken, dass es in seltenen Fällen zur Potenti-alumkehr kommen kann. Z.B. wird das Ruhepotential von Zink in neutralem Medium beica. 63oC auf über -440 mV angehoben, womit Zink z.B. edler als Stahl wird. Dies ist vorallem bei feuerverzinkten Stahlrohren für Warmwasserleitungen zu beachten. WeitereVeränderungen treten z.B. bei Deckschichtenbildung (Passivierung) ein, wie es typi-scherweise bei Aluminium der Fall ist.

Einfluss des ElektrolytenDas Immersionsmedium (Elektrolyt) beeinflusst das Korrosionsverhalten von Stahl aufvielfältigste Weise. Zunächst wirken darin vorkommende Anionen (Chlorid, Sulfat) direktkorrosiv, indem sie dieRostschicht angreifen bzw. Eisen in leicht lösliche Verbindungen überführen. Mit Zunah-me der elektrischen Leitfähigkeit aufgrund der Ionenkonzentration der wässrigen Lösungnimmt auch die Leitfähigkeit zu, bzw. der elektrische Widerstand ab. Damit ist ein höhererStromfluss zwischen Kathode und Anode und somit ein erhöhter Abtrag an der Anodemöglich. Maßgeblich ist selbstverständlich auch der Sauerstoffgehalt des Elektrolyten.Bei zonierten O2-Konzentrationen treten Belüftungselemente auf (s. oben). Erhöhte Ge-halte an Alkalien tragen zur Schutzschichtbildung am Stahl und zur Erhöhung des pH-Wertes und der Säurekapazität und somit insgesamt zur höheren Stabilität des Stahlbau-teiles bei. Daneben sind noch Gewässertyp (fließend, stehend etc.) bzw. Erdreich, Lagedes Bauteils (eingetaucht, Wechselzone) und elektrochemische Einflüsse der Umgebung(s. Fremdkathoden) von Bedeutung.Eine Möglichkeit der vorhersagenden Berechnung für Immersionsmedien bietet die DIN50929, Teil 3, für Erdböden bzw. Wässer an. Aufgrund von Algorithmen kann sogar Flä-chen- und Lochfraßpotential für Stahl- und feuerverzinkte Oberflächen abgeschätzt wer-den. Im Beiblatt dieser Norm kann mit Hilfe der chemischen Zusammensetzung (Kennzif-fer W0; Anmerkung: der Sauerstoffgehalt geht hierbei ebenso ein!) des Immersionsmedi-ums die Abrostungsrate (in µm/Jahr) für Baustahl vorhergesagt werden.Eine exakte Berechnung des Abtrages bietet die Anwendung des Faraday'schen Geset-zes, wobei die abgeschiedene Masse an Metall proportional zum Unterschied des Ruhe-potentials zwei Metalle, zur Einwirkungsdauer und zur Leitfähigkeit steht. Dieser berech-nete Metallabtrag im "kurzgeschlossenen Kontaktkorrosionselement" gilt bei etwa gleich


großen Anoden- und Kathodenflächen. Zur Berücksichtigung der Flächenverhältnisse istdie Flächenregel (i = Stromdichte, a = Fläche) anzusetzen:

iAnode · aAnode = iKathode · aKathode Gl. 4

Wird die Fläche der Kathode gegenüber jener der Anode (z.B. durch Beschichten) auf1/10 reduziert, verkleinert sich die Anodenstromdichte und letztlich der Materialabtrag ander Anode auf 1/10.

Bei der Kombination von zwei verschiedenen Metallen, z.B. aus konstruktiven Gründen,stehen diese gewöhnlich in elektrisch leitenden Kontakt zueinander. Der Stromkreis wirdbeim Eintauchen in einen Elektrolyten geschlossen, wodurch Kontaktkorrosion (galva-nisches Element) entsteht. Da zwei Metalle meist auch unterschiedliche Korrosionspoten-tiale besitzen, ist die Korrosion des unedleren Metalls vorhersehbar. Die Stromdichte istdabei unmittelbar an der Kontaktstelle am größten. In Tabelle 2.2.-2 sind Massenverlustevon Metallen im Kontakt mit Eisen in Kochsalzlösung aufgelistet (Bauer & Vogel in [2]).


Zweites Metall Korrodiertes Fe [mg] Korrodiertes zweites Metall [mg]Magnesium 0,0 3104,3Zink 0,4 688,0Aluminium 9,8 105,9Blei 183,2 3,6Nickel 180 1,6Kupfer 183,1 0,0Tabelle 2.2.-2: Massenverluste von Metallen im Kontakt mit Eisen (in 1%iger NaCl-Lösung)

Die korrosive Zersetzung kann durch elektrische Isolierung der beiden Metalle oder durchKleinhalten der Kathodenfläche unter Beachtung der Flächenregel vermieden, bzw. redu-ziert werden. Durch „Abdichten“ wird andererseits der für die Korrosion notwendige Aus-tausch unterbunden.

Beschichtungen und Zusammenwirken mit dem Kathodischen KorrosionsschutzMit Beschichtungen wird der von Korrosion betroffene (aktive) Stahl derart isoliert, sodass Bereiche der Eisenauflösung (Anode) und des Elektronenverbrauchs (Kathode)elektrochemisch betrachtet getrennt werden. Ein Ionentransport ist grundsätzlich ehernicht zu erwarten, da Ionen eine so genannte Hydrathülle bilden, welche dann durch ihreGröße gewöhnlich die (immanenten) Strukturporen der Beschichtung nicht durchdringenkönnen. Ein Transport von Wasser und Sauerstoff ist andererseits nicht gänzlich auszu-schließen, vor allem wenn eine starke Kathode (CrNi-Stahl z.B.) anliegt und die Be-schichtung hinsichtlich ihrer Struktur einen Ionentransport ermöglicht. Als vereinfachtesModell, bei Vordringen von Wasser und Sauerstoff, kann Abbildung 2.2.-1 dienen, wel-chem eine Umsetzung gemäß Gleichung 1 bzw. 4 zu Grunde liegt. Das an der Stahlober-fläche gebildete OH- bedeutet für die Grenzfläche bzw. Beschichtung eine zusätzlichestarke alkalische Beanspruchung.Mit dem elektrochemischen Schutz stellen sich ähnliche Verhältnisse ein:Auf der Stahlsubstratseite wird durch Elektronenzufuhr eine elektrisch negative Span-nung aufgebaut, die eine Oxidation des Eisens und damit Korrosion verhindert. Das Bau-teil wird sozusagen kathodisch geschaltet (daher der Begriff Kathodischer Korrosions-schutz). Gleichzeitig wird nach obigem Muster an der Grenzfläche zur BeschichtungWasser und Sauerstoff in Hydroxyl umgesetzt, was eine Gefährdung der Stabilität des


Polymers der Beschichtung darstellt. Aus diesem Grund sind bei kombiniertem Schutz(passiv und aktiv) Beschichtungsstoffe einzusetzen, welche hinsichtlich dieser Belastunggeeignet und entsprechend getestet sind (Liste der zugelassenen Systeme [3];www.baw.de).Offene Poren lassen Wasser an den Stahl herantreten wodurch das Korrosionsselementaktiviert wird und in der Praxis deutliche Auswirkungen zeigt (Abbildung 2.2.-2).

Abbildung 2.2.-1: Korrosion durch Porenbildung - Theorie

Abbildung 2.2.-2: Korrosion durch Porenbildung der Beschichtung [4]


2.3 Beanspruchungen im Wasser - Korrosionsgefährdung von Stahlwasser-bauten

Die korrosive Belastung von Stahlbauteilen im eingetauchten Zustand ist u.a. abhängigvon der Lage zum Wasserspiegel. Ein typisches Beispiel hierfür sind die oftmals unter-suchten Stahlspundwände hinsichtlich ihrer Restwanddicken nach längerer Standzeit imWasser: Mit dem Tiefenverlauf bilden sich verschieden starke Korrosionszonen aus, dieu.a. vom Sauerstoffgehalt abhängen. Am ausgeprägtesten ist dabei die Zone der Nied-rigwasserkorrosion, knapp unter dem Wasserspiegel bzw. unter dem Niedrigwasserspie-gel tidebeeinflusster Gewässer (siehe Abb. 2.3.-1). Sieht man von mikrobiellen Belastun-gen ab, so ist im Bereich der tiefsten und saustoffärmsten Bereiche eine deutliche Ab-nahme der Korrosion zu erwarten.Stahlwasserbauten sind aufgrund ihrer komplexen Gestaltung, Exposition und Beanspru-chung extrem anfällig für korrosiven Angriff. Der Korrosionsschutz im Stahlbau wird ge-meinhin als „schwerer Korrosionsschutz“ bezeichnet. Dies liegt zum einen an den gene-rell hohen Belastungen und zum anderenan den hohen Filmdicken der eingesetzten Korrosionsschutzstoffe, die sich bereitsdadurch von sonstigen Anstrichen und Lacken unterscheiden. Man spricht hier deshalbauch von Beschichtungsstoffen. Diese sind im Stahlwasserbau grundsätzlich vielfältigenund oftmals speziellen Belastungen ausgesetzt. An zu schützenden Bauwerken sindSchleusen- und Wehranlagen, Sperrwerke wie auch Bauwerke im Offshore-Bereich mitoftmals erheblichen Investitionswerten zu nennen. Diese sind sowohl in der Unterwasser-und in der Wasserwechselzone als auch im atmosphärischen Bereich mit einem Korrosi-onsschutz zu versehen. Neben dem ständigen Wechsel nass/trocken ist dadurch u.a.auch ein erheblicher Temperaturwechsel gegeben. Die Korrosionsschutzstoffe werdenzudem im Küsten- wie im Binnenbereich eingesetzt und sind somit einerseits dem Salz-wasser, andererseits dem Süßwasser ausgesetzt. Gemeinsam ist allen konserviertenBauteilen eine mehr oder weniger ausgeprägte mechanische Belastung, sei es z. B.durch Schiffsstoß oder Abrasion durch Sandschliff und Geschiebetransport der Wässer.


Abbildung 2.3.-1: Korrosionszonen entlang einer Spundwandbohle im Wasser

Das Schutzbedürfnis ist darüber hinaus wesentlich vom Immersionsmedium bestimmt.Dabei sind einige Beschichtungen durchaus verschiedenen Medien und Angriffen gleich-zeitig ausgesetzt, wenn man z.B. an Bauwerken im Tidebereich bzw. an Bauwerke wieSchleusen denkt, die ständigen Wasserspiegelschwankungen ausgesetzt sind. Kenn-zeichnend ist darüber hinaus auch die Widerstandsfähigkeit bzw. das mehr oder mindergleichzeitige Einwirken von Atmosphäre, (UV-)Licht und Immersionsmedium. Über diegenerelle Wasserbeständigkeit (u.a. gegen Osmose und Transport von Korrosionsstimu-latoren) hinaus ist eine Resistenz gegen Bewuchs (Mikroorganismen, Schwämme, Pflan-zen) erforderlich. Gerade Bewuchs und mikrobielle Aktivität (Mikrobiell Induzierte Korro-sion; englisch: MIC) haben in letzter Zeit an Bedeutung gewonnen [5].Die Form der Konstruktion und der Materialkombinationen (z.B. Baustahl/Cr-Ni-Stahl)bestimmen die Korrosionsschutzdauer entscheidend mit. Wegen der Aufrechterhaltungdes Schiffsverkehrs, oder auch durch schwere Zugänglichkeit der Bauwerke, ist eineausgeprägte Langzeitbeständigkeit des Korrosionsschutzes notwendig. Nicht ungewöhn-lich sind Standzeiten von über 15 Jahren. Optional, bei Einsatz von ElektrochemischenKorrosionsschutz (EKS bzw. KKS) ist optimaler Weise die Beständigkeit gegen die Wir-kung von elektrischen Strömen erforderlich. Die Schutzdauer für das Bauteil insgesamtkann durch EKS allerdings beträchtlich erhöht werden.Darüber hinaus stellen sich generell Anforderungen an die Robustheit der Verarbeitbar-keit unter den rauen Bedingungen eines Baustellenbetriebes. Lediglich beim Erstschutzkann der überwiegende Teil der Beschichtungsarbeiten unter günstigen Werksbedingun-gen durchgeführt werden.


Spezielle Belastungen durch Immersionsmedien - Übersicht

In Tabelle 2.3.-1 sind häufig Belastungen, die oftmals gleichzeitig vorkommen, und derenUrsachen aufgelistet. Wie die Auflistung zeigt, sind die Ursachen der Belastung unter denEinsatzbedingungen prinzipiell nicht zu vermeiden. Daher werden Beschichtungsstoffemit dementsprechenden Eigenschaften bevorzugt eingesetzt. In der dritten Spalte derTabelle 2.3.-1 sind verschiedene, zumeist genormte Prüfverfahren aufgeführt, die einenGroßteil der Belastungen im Test simulieren. Im Teil 6 der DIN EN ISO 12944 sind fürdie Beanspruchung in Immersionsmedien (Im1: Binnenwasser, Im3: Meerwasser) dieTestverfahren nach ISO 2812-2 und ISO 6270 bzw. ISO 2812-2 und ISO 9227 bzw.

ISO 20340 verlangt. Verschiedene weitere Testverfahren, welche Wechselklimata (Zyk-lustest nach ISO 20340 oder Langzeitauslagerung in der Natur), mechanische Belastung(Abriebwiderstandsbestimmung) undStrombelastung (KKS-Test) beinhalten sind letztlich erforderlich, um den Umfang der vor-kommenden Belastungen für das Produkt nahezu lückenlos abzusichern.Bei der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) wird jährlich eine „Liste der zugelassenenSysteme für den Korrosionsschutz im Stahlwasserbau“ [4] herausgegeben(www.baw.de). Die aufgelisteten Produkte der Herstellerfirmen wurden dabei nach den„Richtlinien zur Prüfung von Beschichtungsstoffen – RPB“ der BAW [6] geprüft und habendabei im Testverfahren positiv abgeschnitten. Damit werden diese aufgeführtenSchutzsysteme für den Schutz von Stahlwasserbauten als geeignet eingestuft. SolltenBeschichtungen mit einer KKS-Anlage kombiniert werden (siehe [7]) so sind gemäß [6]spezielle Eignungsprüfungen erforderlich.


Tabelle 2.3.-1: Belastungen, verursacht durch Umwelt oder Betrieb, mit entsprechenden

Prüfverfahren

Wesentliche Belas-tungen

Ursache der Belastung Prüfverfahren

Mechanische Belas-

tung I

Treibgut, Eisgang Taber abraser, Abriebwiderstand*

Mechanische Belas-

tung II

Schiffsstoß, mechanische

Beschädigungen

Impakt Test (ISO 6272) mit Unter-

rostung der Verletzung

Umgebung (Feuchtig-

keit)

Unterschiedliche Eintauch-

zonen bzw. Atmosphäre

Kondensatwasserwechsellage-

rung*

Kontinuierliche Kondensation

(ISO 6270)

Neutraler Salzsprühnebel

(ISO 7253)

Atmosphäre Temperatur- und Klima-

wechsel


rung*

Wechselbeanspru-

chung

Eintauchen, Trockenfallen,

Temperatur

Zyklustest (EN ISO 20340; ISO

11997); Langzeitauslagerung*

Wasserwechsel Salzanreicherung durch Be-

netzung und Trocknung


rung*

Langzeitauslagerung*

Lange Nutzungsdauer,

u. Reparaturintervalle

Standzeit des Bauwerks,

vor-Ort Reparatur

Langzeitauslagerungstest*

Testflächen am Objekt*

Chemikalieneintrag Salze, SO2, Öl, organische

Lösemittel

Eintauchen in Wasser

(ISO 2128-2)

Biologische Aktivität Stoffwechselprodukte von

Tieren und Pflanzen

Langzeitauslagerungstest*

Elektrische Ströme

Potentialabsenkung

Kathodenschutzanlage,

galvanische Elemente

Entschichtungstest

Kathodischer Korrosionsschutz

unter simulierten Bedingungen*

Delaminationtest (ASTM G8)

* Prüfverfahren gemäß [6]

Literatur:


[1] Elze, J. & Oelsner, G: Metalloberfläche 5 (1958) 129-133[2] Evans: Einführung in die Korrosion der Metalle, Weinheim 1965; Bauer & Vogel[3] Liste der zugelassenen Systeme für den Korrosionsschutz im Stahlwasserbau,www.baw.de[4] Binder, G.: Korrosionsschäden an Spundwandankern, HANSA, 141, 2004, Nr. 4, 56-57[5] Binder, G. & Graff, M.: Mikrobiell verursachte Korrosion an Stahlbauteilen, 46 Materialand Corrosion (1995) 639-648

[6] Richtlinie zur Prüfung von Beschichtungsstoffen für den Stahlwasserbau (RPB);www.baw.de

[7] Kathodischer Korrosionsschutz im Wasserbau; Handbuch des FA für Korrosionsfra-gen der HTG, dritte Auflage, Hamburg (2009)


3. Konstruktiver Schutz

Anforderungen/Gestaltungsregeln nach DIN EN ISO 12944-3:1998-07

Hinweis: die nachfolgenden Texte sind größtenteils Zitate aus der DIN EN ISO

12944-3:1998-07. Der besseren Übersichtlichkeit halber werden sie nicht geson-

dert gekennzeichnet.

3.1 Allgemeines

Die konstruktive Gestaltung eines Bauwerks soll sicherstellen, dass das Bauwerk

funktionsgerecht ist, eine ausreichende Standsicherheit und Dauerhaftigkeit be-

sitzt, zu annehmbaren Kosten hergestellt wird und in ästhetischer Hinsicht befrie-

digt.

Die Gestaltung muss insgesamt so geplant werden, dass Oberflächenvorberei-

tung, Beschichten, Überwachen und Instandsetzen erleichtert werden.

Die Form eines Bauwerks kann seine Korrosionsanfälligkeit beeinflussen. Stahl-

bauten sollten deshalb so gestaltet werden, dass Stellen, an denen Korrosion

leicht entstehen und sich ausbreiten kann, vermieden werden. Der Konstrukteur

sollte deshalb unbedingt schon in einem sehr frühen Entwurfsstadium einen

Sachkundigen für Korrosionsschutz hinzuziehen. Im Idealfall sollte bereits zu die-

sem Zeitpunkt das Korrosionsschutzsystem ausgewählt werden, wobei Nut-

zungsart des Bauwerks, Nutzungsdauer, Umgebungsbedingungen und Anforde-

rungen hinsichtlich der Instandsetzung angemessen zu berücksichtigen sind.

Die Formen der Bauteile und die Verfahren zum Verbinden der Bauteile sollten

so sein, dass Herstellung, Montage und nachfolgende Behandlungen die Korro-

sion nicht fördern. Ebenfalls sollte bei der Festlegung eines Beschichtungssys-

tems die Form des Bauwerks und seiner Bauteile neben den Umgebungsbedin-

gungen (siehe ISO 12944-2) berücksichtigt werden.

Die Konstruktionen sollten einfach sein, eine übermäßige Gliederung sollte ver-

mieden werden. Werden Stahlteile von anderen Baustoffen, z. B. Mauerwerk, be-


rührt oder so eingebettet oder eingeschlossen, dass sie nicht mehr zugänglich

sind, müssen die Korrosionsschutzmaßnahmen über die Nutzungsdauer des

Bauwerks wirksam bleiben.

Zum Feuerverzinken vorgesehene Stahlteile müssen entsprechend den Anforde-

rungen in ISO 1461, ISO 14713 sowie der DASt-Richtline 022 gestaltet sein. Im

Wesentlichen gelten beim Feuerverzinken die gleichen konstruktiven Gestal-

tungsregeln wie bei Beschichtungssystemen. Zusätzlich ist jedoch zu beachten,

dass z.B.

– die Bauteilabmessungen aufgrund der Größe der Zinkbäder begrenzt sind

– die Bauteile im Zinkbad einer Temperatur von ca. 450°C ausgesetzt wer-

den

– Eigenspannungen zu Bauteilverzug oder Rissen führen können

– Be- und Entlüftungslöcher in Hohlprofilen vorzusehen sind

– Ablauföffnungen in Ecken und Kehlen vorzusehen sind.

Der Einsatz eines Duplexsystems muss im Bestell- und Herstellungsprozess be-

reits von Beginn an bekannt sein, da z.B. bereits in der Feuerverzinkerei eine

entsprechende Oberflächenvorbereitung für die weitere Beschichtung durchge-

führt werden muss.

Ergänzende Bestimmungen zur Ausführung und Gestaltung sind auch der EN

1090-2 zu entnehmen. So wird dort in Kap. 4.3.1 für den Oberflächenvorberei-

tungsgrad von Bauwerken und Bauteilen eine Einstufung in P1, P2 oder P3 nach

ISO 8501-3 gefordert, wobei die Auswahl in Abhängigkeit der Schutzdauer und

der Korrosivitätskategorie zu treffen ist (EN 1090-2 Kap. 10.2 bzw. Tab. 22). So-

fern nichts anderes festgelegt wird, gilt P1 für EXC2, EXC3, EXC4. Die Anforde-

rungen an den Oberflächenvorbereitungsgrad nach ISO 8501-3 beziehen sich auf

die Ausführung von Kanten (Kapitel 3.6) und Schweißnähten (Kapitel 3.7) sowie

andere Flächen mit Oberflächenunregelmäßigkeiten (Kapitel 3.10).

Des Weiteren gibt die EN 1090-2 auch Ausführungsregeln für Bimetallkorrosion

(Kapitel 0) und Oberflächen in Kontakt mit Beton (Kapitel 3.3) vor.


Wenn Bauteile so groß sind, dass sie nicht mehr in die Verzinkungsbäder passen

oder ihre Formgebung einen unzulässigen Verzug beim Verzinken befürchten

lässt, bietet sich die Spritzverzinkung nach EN ISO 2063 an. Bei der Spritzverzin-

kung wird im Allgemeinen ein Zinkdraht mittels Autogenflamme oder Lichtbogen

aufgeschmolzen und mit einem Druckluftstrahl auf die Oberfläche des Bauteils

gespritzt. Das Lichtbogenspritzen ist erheblich leistungsfähiger als das mit Auto-

genflamme. Im Gegensatz zur Feuerverzinkung entsteht an der Stahloberfläche

keine Eisen-Zink-Mischschicht. Zur Verankerung der gespritzten Zinktröpfchen ist

daher ein möglichst reines und raues Oberflächenprofil mit gerundeten Kanten

notwendig.

Im Allgemeinen wird ein Oberflächenvorbereitungsgrad P3 nach DIN EN ISO

8501-3 benötigt. Die Oberflächenreinheit nach DIN EN ISO 8501-1 soll dem

Strahlgrad Sa 3 (grob, G) entsprechen. Zwischen Oberflächenvorbereitung und

Zinkspritzen sollen maximal 4 Stunden liegen. Die Konstruktion soll zusätzlich

möglichst keine taschenförmigen Versprünge aufweisen, da es in derartigen Be-

reichen zu Verwirbelungen des Spritzstrahls und in Folge dessen zu Störungen

im Schichtaufbau kommen kann.

Die spritzverzinkten Flächen sind aus aneinander haftenden Zinktröpfchen auf-

gebaut, die man sich nicht als massive Schicht denken darf, da die dabei verblie-

benen Hohlräume in den Zwickeln der Tröpfchen bis zu 15% betragen können.

Diese hohlraumreiche, frisch gespritzte Oberfläche ist hoch reaktiv mit dem Um-

gebungsmedium. Es kann in kurzer Zeit zur Bildung von Zinkkorrosionsprodukten

kommen. Es ist daher erforderlich, möglichst bald, spätestens jedoch nach 4

Stunden eine für diesen Zweck nachweislich geeignete, penetrierende Versiege-

lung in ausreichender Menge zu applizieren.

Wenn Spritzverzinkungen im Zuge des Korrosionsschutzes an Bauteilen einge-

setzt werden, die nach DIN EN 1090 ausgeführt werden, ist der verantwortliche

Stahlbauer verpflichtet, nicht nur den Subunternehmer für den passiven Korrosi-

onsschutz auf seine Eignung und Konformität zu überprüfen, sondern auch den

Sub-Subunternehmer für das Zinkspritzen. Hierbei sind folgende Punkte im

Rahmen eines Audits zu überprüfen:


• Arbeitsplatzsicherheit, geeignete Hebezeuge, Arbeitshygiene, Lüf-

tung/Filterung

• Qualifikation des Personals, Allgemeiner Qualitätssicherungsplan

• Vorliegen der einschlägigen Vorschriften für das Spritzverzinken

• Detaillierte Eigenüberwachung und Dokumentation der Arbeitsschritte

Strahlen, Spritzen und Versiegeln.

• Ausbessern von Fehlstellen im Werk und später auf der Baustelle

• Lagern und Bereitstellen der fertigen Bauteile

• Transport der versiegelten Bauteile zum Beschichtungswerk ohne Kontami-

nation der Oberflächen.

• Übergabe der Dokumentation an den Beschichter/Stahlbauunternehmer

Abbildung 3.1.-1: Gespritzte, unversiegelte Zinkoberfläche 10-fach vergrößert

3.2 Grundregeln zur korrosionsschutzgerechten Gestaltung

Die Oberflächen von Stahlbauten, welche Korrosionsbelastungen ausgesetzt

sind, sollten möglichst klein sein. Das Bauwerk sollte möglichst wenige Unregel-

mäßigkeiten (z. B. Überlappungen, Ecken, Kanten) aufweisen. Um eine ebenere

Gesamtoberfläche zu erreichen, sollten Schweißverbindungen den Schrauben-


oder Nietverbindungen vorgezogen werden. Unterbrochene Schweißnähte und

Punktschweißen sollten nur ausgeführt werden, wenn die Korrosionsgefahr un-

bedeutend ist. Eine Verfugung der unterbrochenen Bereiche sollte vermieden

werden, da die Dauerhaftigkeit des Fugenmaterials begrenzt ist und mögliche

Schäden verdeckt werden.

Abbildung 3.2,-1: Rost an unterbro-

chener Schweißnaht

Abbildung 3.2.-2: Verfugung unter-

brochener Schweißnähte

3.3 Zugänglichkeit und Erreichbarkeit

Stahlbauteile sollten zugänglich oder erreichbar gestaltet sein, damit das Be-

schichtungssystem aufgetragen, überwacht und instandgesetzt werden kann.

Dies kann z. B. durch feste Stege, bewegliche Arbeitsbühnen oder andere Hilfs-

einrichtungen erleichtert werden. Die für eine sichere Durchführung von Instand-

setzungsarbeiten notwendigen Hilfsmittel (z. B. Haken, Ösen und Verankerungen

für Einrüstungen, Laufschienen für Strahl- und Spritzwagen) sollten schon im

Entwurfsstadium vorgesehen werden.

Zu einem späteren Zeitpunkt den Zugang für Instandsetzungen herzustellen, ist

schwierig. Sind in der Entwurfsplanung keine Angaben enthalten, sollte der Kon-

strukteur angeben, wie für die Zukunft der Zugang sichergestellt wird.

Alle zu beschichtenden Oberflächen des Bauwerks sollten einsehbar sein und

vom Ausführenden sicher erreicht werden können. Strahl-, Beschichtungs- und

Überwachungspersonal sollte sich auf allen Teilen des Bauwerks sicher und


leicht bei guter Beleuchtung bewegen können. Die Ausführenden sollten über ei-

nen angemessenen Platz zum Arbeiten verfügen. Angaben über typische Ab-

stände und Winkel von Werkzeugen, die bei der Ausführung von Korrosions-

schutzarbeiten eingesetzt werden, sind dem Anhang A der ISO 12944-3 zu ent-

nehmen.

Besonderes Augenmerk sollte auf Öffnungen als Zugang zu Hohlkästen und

Tanks gerichtet werden. Die Öffnungen müssen ausreichend groß sein, damit ein

sicherer Zugang für die Ausführenden mit ihren Geräten und Sicherheitseinrich-

tungen gegeben ist. Ferner sollten zusätzliche Öffnungen so angeordnet und di-

mensioniert sein, dass sie eine ausreichende Belüftung während des Beschich-

tens ermöglichen. Empfehlungen über Mindestgrößen von Öffnungen sind dem

Anhang B der ISO 12944-3, zu entnehmen.

Abbildung 3.3.-1: Zugänglichkeit der Innenräume mittels Mannlöchern

Enge Abstände zwischen Bauteilen sollten möglichst vermieden werden. Wenn

dies aus konstruktiven und praktischen Gründen nicht möglich ist, sind im An-

hang C der ISO 12944-3 Mindestmaße für enge Abstände, angegeben. Alternativ

können enge Bereiche mit Futter- oder Abdeckblechen umlaufend verschlossen

werden, soweit dies konstruktionsbedingt möglich ist.


Abbildung 3.3-2: Schwer erreichbarer

Zwischenraum

Abbildung 3.3.-3: Schwer erreichba-

rer Spalt

Abbildung 3.3.-4: Nicht erreichbarer

Bereich (Anschluss Treppenwange –

Podest)

Abbildung 3.3.-5: Nicht erreichbarer

Spalt

Abbildung 3.3.-6: Schwer erreichba-

rer Spalt

Abbildung 3.3.-7: Schwer erreichbare

L-Winkel auf Unterseite


Grundsätzlich führen Dauerbelastungen an Stahlbauwerken u.a. zur Ermüdung,

so dass ein Ermüdungsfestigkeitsnachweiß (Verhältnis Festigkeit/Lastspielzahl,

entsprechend Wöhlerlinien) zu führen ist. Kerbfälle durch Korrosion (Abb. 4.5)

führen generell zur deutlichen Abminderung der Ermüdungsfestigkeit und somit

zur kürzeren Nutzungsdauer eines Stahlbauwerks oder insbesondere eines Ver-

schlussorgans des Stahlwasserbaus.

Abbildung 3.3.-8: Kerbfall durch Korrosion

Bereiche, die korrosionsgefährdet, nach der Montage aber unzugänglich sind,

sollten aus korrosionsbeständigem Werkstoff hergestellt oder so gegen Korrosion

geschützt werden, dass der Korrosionsschutz während der gesamten Nutzungs-

dauer des Bauwerks wirksam bleibt. Anderenfalls sollten Abrostungszuschläge

(Stahl mit größerer Wanddicke) vorgesehen werden.

Unzugängliche Bereiche bzw. Hohlkastenbereiche sollten luftdicht (keine Sauer-

stoffzufuhr) abgeschlossen werden (siehe Kapitel 3.8.6).

Bei Oberflächen, die mit Beton in Kontakt stehen, ist gemäß EN 1090-2 Kap. 10.7

die Beschichtung auf mind. 50 mm der eingebetteten Länge fortzuführen.

Ein Beitrag zum konstruktiven Korrosionsschutz stellt das sog. Faltwerkstor dar,

in welchem die Aussteifungen in Form von Trapezprofilen anstelle von Doppel-T-

Trägern ausgeführt wird (vergl. Bild 3.3.-9, 3.3.-10 und 3.3.-11). Damit ist zu-


nächst ein Wasserablauf gesichert. Ferner werden Einträge und Festsetzen von

korrosionsfördernden Ablagerungen und Bewuchs verhindert.

Abbildung 3.3.-9 Einbau eines Faltwerkstors in einen Massivbauschleuse

Abbildung 3.3.-10: Hubtor mit glatten Flächen

Abbildung 3.3.-11: Verschlussorgan in Riegelbauweise


3.4 Spalten

Spalten, Fugen und sich überlappende Verbindungen sind bevorzugte Stellen für

Korrosionsangriffe, weil sich Feuchte, Schmutz und gegebenenfalls Strahlmittel-

rückstände aus der Oberflächenvorbereitung darin sammeln können. Dies kann

im Allgemeinen durch Abdichten vermieden werden. An Stellen besonderer Kor-

rosionsbelastung sollten enge Profilzwischenräume mit Stahlblech ausgefüttert

werden, das über die Profile hinaussteht und verschweißt wird. Berührungsflä-

chen sollten mit durchgehenden Schweißnähten abgedichtet werden, um Ein-

schluss von Strahlmittel und Zutritt von Feuchte zu vermeiden. Beispiele sind im

Anhang D, Bild D.2 und D.3 der ISO 12944-3, angegeben. Übergangsstellen zwi-

schen Beton und Stahl, auch bei Verbundkonstruktionen, die hohen Korrosions-

belastungen ausgesetzt sind, erfordern besondere Aufmerksamkeit. Ein Beispiel

ist im Anhang D, Bild D.4 der ISO 12944-3, angegeben.

Abbildung 3.4.-1: Rost in unver-

schlossenem Spalt (Geländeran-

schluss Fachwerkbrücke)

Abbildung 3.4.-2: Rost in unver-

schlossenem Spalt (Untergurt Fach-

werkbrücke)


3.5 Vorkehrungen gegen Ablagerungen und Wasseransammlungen

Oberflächenformen, auf denen sich Wasser ansammeln kann und die in Verbin-

dung mit Fremdstoffen die Korrosionsbelastung verstärken, sollten vermieden

werden. Der Konstrukteur sollte auch mögliche Effekte durch Ablaufen von Was-

ser bedenken, z. B. von unlegiertem Stahl auf austenitische oder ferritische nicht-

rostende Stähle mit den sich daraus ergebenden Korrosionsprodukten am nicht-

rostenden Stahl. Geeignete Maßnahmen, die diesen Gesichtspunkten Rechnung

tragen, sind:

– Konstruktionen mit geneigten oder abgeschrägten Oberflächen vorsehen;

– oben offene Profile vermeiden oder in Schräglage anordnen;

– keine Taschen und Vertiefungen vorsehen, in denen sich Wasser oder

Schmutz sammeln kann;

– Wasser und korrosive Flüssigkeiten vom Bauwerk ableiten.

Geeignete Gestaltungsbeispiele zum Vermeiden von Ablagerungen und Ansam-

meln von Wasser sind im Anhang D, Bild D.1 der ISO 12944-3, dargestellt.

3.6 Kanten

Um die Beschichtung gleichmäßig auftragen zu können und ausreichende

Schichtdicken an Kanten zu erreichen, sind nach ISO 12944-3 gerundete Kanten

mit einem Mindestradius von r ³ 2 mm wünschenswert. Die EN 1090-2 legt in

Tabelle 22 die Vorbereitungsgrade P1, P2 und P3 für Stahloberflächen nach ISO

8501-3 fest, wobei für den Vorbereitungsgrad P3 ebenfalls r ³ 2 mm als Min-

destradius gefordert wird (in Anlehnung an ISO 12944-3). Darauf Bezug neh-

mend schreibt die ZTV-ING Teil 4, Abschnitt 3 für Kanten, Schweißnähte und an-

dere Bereiche mit Oberflächenunregelmäßigkeiten den Ausführungsgrad P3 mit r

³ 2 mm vor, wobei alternativ die Kanten 3-fach gebrochen werden dürfen (siehe

dort Abschnitt 1.4 (5) sowie A.4.3.8). Der NORSOK STANDARD M 501 (Edition

6, February 2012) fordert ebenfalls P3 mit r ³ 2 mm (siehe dort Chapter 6.1 Pre-

blasting preparations). Im industriellen Anlagenbau richten sich die Mindestradien

gemäß DIN EN 14879-1 Tabelle 1 nach der Art des Oberflächenschutzes, wobei

für Spritz- oder Streichbeschichtungen ein Kantenradius von r ³ 3 mm angege-


ben wird (vergl. Tabelle 4.x). Als Mindestanforderung gemäß der alten DIN 18800

Teil 7, El. (603) sind Kanten in jedem Fall zu entgraten (Achtung: Ein Entgraten

(Kanten brechen) ist nicht gleichzusetzen mit einer Rundung).

Hintergrund hierfür ist das Kantenfluchtverhalten der Beschichtungsstoffe, wel-

ches z.B. bereits bei einer Soll-Trockenschichtdicke von 320 µm und mit einer

Kantenrundung von r = 2 mm eine Minderung auf ca. 210 µm verursacht. Die

ZTV-ING Teil 4, Abschnitt 3 geht davon aus, dass bei r > 4 mm keine maßgebli-

che Kantenflucht mehr auftritt (siehe dort Anhang C, C 1 (6)).

Beschichtungen an scharfen Kanten können zudem leichter beschädigt werden.

Alle Kanten aus dem Fertigungsprozess sollten deshalb gerundet oder müssen

zumindest gebrochen werden. Grate an Löchern und entlang von Schnittkanten

müssen entfernt werden.

Trennschnitte verursachen in einer Tiefe von ca. 0,2 mm im Grundmaterial eine

Aufhärtung. In diesen aufgehärteten Bereichen ist das Erreichen der erforderli-

chen Rauheit für die Oberflächenvorbereitung erschwert, so dass es zu Haftprob-

lemen zwischen Grundbeschichtung und Grundmaterial führen kann. Gemäß ISO

8501-3, Tabelle 1, Zeile 2.3, ist für den Vorbereitungsgrad P3 das Entfernen der

Schnittflächen obligatorisch. Die EN 1090-2 gibt in Abschnitt 6.4.4 Tabelle 10 ei-

ne zulässige Härte in Abhängigkeit der Stahlgüte an. Bis z. B. zu einer Stahlgüte

von S460 ist eine Oberflächenhärte von 380 HV10 erlaubt.

Abbildung 3.6.-1: Aufgehärtete Abbildung 3.6.-2: Brennriefen

Schnittkante


Abbildung 3.6.-3: Aufhärtung und

gewellte Schnittkante

Abbildung 3.6.-4: Aufhärtung mit re-

duzierter Rauheit

Die normgerechte Messung der Oberflächenhärte führt zu erheblichen Konflikten:

Besonders zur Messung der Vickershärte (HV) ist das feinschleifen der Stahl-

oberfläche Voraussetzung, um den Eindruck des Diamanten überhaupt messen

zu können. Ein Feinschliff an einem Brennschnitt, wie in Abb. 3.6.-2 dargestellt,

muss, um die Riefen zu entfernen ca. 0,3 mm tief ausfallen. Bei dieser Schleiftie-

fe ist die Aufhärtung natürlich auch mit abgeschliffen worden. Ohne durch Schlei-

fen die tatsächliche Härte zu verfälschen, ist vermutlich in der Praxis nur die Ver-

wendung eines Poldi-Hammers, und die Umrechnung der ermittelten Brinellhärte

in die Vickershärte möglich. Auch beim Poldi-Hammer ist die Messung des Ku-

geleindruckes mit der Messlupe durch die nicht sauber begrenzten Ränder häufig

nicht ganz eindeutig. Es wird daher empfohlen alle Brennkanten grundsätzlich

nach P3 vorbereiten zu lassen und dies im Bauvertrag festzuschreiben.

3.7 Oberflächenfehler an Schweißstellen

Schweißnähte sollten frei sein von Fehlern und Unregelmäßigkeiten wie z. B.

Rauhigkeiten, Einbränden, Poren, Kratern, Spritzern, die mit einem Beschich-

tungssystem nur schwer wirksam abzudecken sind. Solche Stellen sind durch

Schweißen, Schleifen und/oder Strahlen mechanisch nachzuarbeiten. Beispiele

finden sich im Anhang D, Bild D.6 der ISO 12944-3.

Genauere Anforderungen hierzu werden durch die Festlegung des Oberflächen-

vorbereitungsgrades P1, P2 oder P3 gemäß ISO 8501-3 getroffen. Die Kriterien

betreffen Schweißspritzer, Nahtoberfläche, Schlackeeinschlüsse, Einbrandker-


ben, Oberflächenporen sowie Endkrater.

Bei der Verwendung von hersteller-applizierten, überschweißbaren Shop-Primern

(Fertigungsbeschichtungen) zum temporären Schutz bis zur Weiterverarbeitung

ist die Gefahr von Porenbildung beim Überschweißen verhältnismäßig hoch. Als

Empfehlung sollte der Shop-Primer in den zu schweißenden Bereichen vor dem

Schweißen abgeschliffen werden, in der ZTV-ING Teil 3 Abschnitt 3 ist dies sogar

vorgeschrieben (siehe dort Abschnitt 4.3.2 (1) und (2)).

Vor der Applikation der Beschichtung ist der gesamte Shop-Primer im Rahmen

der eigentlichen Oberflächenvorbereitung zu entfernen.

Abbildung 3.7.-1: Poren bei über-

schweißtem Shop-Primer

Abbildung 3.7.-2: Poren bei über-

schweißtem Shop-Primer


Abbildung.3.7.-3: Typischer Einsatz eines Shopprimers im Schiffbau (Schweiß-

nahteinflussbereich bleibt unbeschichtet!)

Abbildung 3.7.-4: Nahtwulst/-

überhöhung

Abbildung 3.7.-5: Einbrandkerbe am

Grundmaterial


Abbildung 3.7.-6: Oberflächenporen Abbildung 3.7.-7: Bindefehler

Abbildung 3.7.-8: Nahtwulst (Kerbe),

Spritzer

Abbildung 3.7.-9: Nicht erfasste Wur-

zellage

Abbildung 3.7.-10: Poren, Draht-

rückstand, Kerbe, Spritzer

Abbildung 3.7.-11: Unsaubere Stirn-

seite Stumpfnaht mit nicht erfassten

Nahtflanken


Abbildung 3.7.-12: Endkraterlunker

mit Pore

Abbildung 3.7.-13: Nicht erfasste

Nahtflanken

Abbildung 3.7.-14: Einbrandkerben in

Schweißnaht

Abbildung 3.7.-15: Scharfkantiger

Nahteinbrand, Spritzer

3.8 Schraubenverbindungen

3.8.1 Gleitfeste Verbindungen mit hochfesten Schrauben (GV, GVP)

Die Reibflächen von gleitfesten Verbindungen müssen vor der Montage bis zu ei-

nem Oberflächenvorbereitungsgrad von mindestens Sa 2½ nach ISO 8501-1 mit

einer zu vereinbarenden Rauheit gestrahlt werden. Ein Beschichtungsstoff

(Schichtdicke ca. 50 µm) mit einem geeigneten Reibbeiwert darf auf die Reibflä-

che aufgetragen werden. Dieser muss die Reibscherkräfte aus der Verbindung

kriechfrei und druckfest übertragen können. Hierfür eignet sich z.B. ein Beschich-

tungsstoff nach Blatt 85 (Alkalisilikat-Grundlage mit Zinkstaub).


Nach DIN 19704-2, Abschnitt 4.3.1, sind gleitfeste Verbindungen im Stahlwas-

serbau nicht zulässig.

3.8.2 Vorgespannte Verbindungen (SLV, SLVP)

Besondere Sorgfalt ist bei der Festlegung von Beschichtungen für Kontaktflächen

von vorgespannten Schraubenverbindungen anzuwenden. Siehe ISO 12944-5:

2008, Abschnitt 5.6.

Die Ausführung kann nach Blatt 85 (Alkalisilikat-Grundlage mit Zinkstaub) erfol-

gen (Schichtdicke ca. 50 µm).

3.8.3 Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben

Sonstige Schrauben (nicht gleitfeste), Muttern und Unterlegscheiben sind so ge-

gen Korrosion zu schützen, dass die Schutzdauer der des Korrosionsschutzes für

das Bauwerk entspricht. Dies beginnt mit einer sorgfältigen Oberflächenvorberei-

tung (vergl. Abbildung 3.8.3.-1). Die Beschichtung auf der Kontaktfläche wird me-

chanisch beansprucht. Gemäß ZTV-W LB 218 sind diese Bereiche im Korrosi-

onsschutzplan explizit zu kennzeichnen. Die Kontaktflächen sind mit einer für

Schraubverbindung zulässigen Grundierung zu versehen. Werden die Kontaktflä-

chen mit einer Deckbeschichtung versehen, so ist sicherzustellen, dass Reste

der noch nassen Beschichtung bei der Verschraubung aus den Spalten gedrückt

werden.

Nicht geeignete Beschichtungsstoffe oder eine übermäßig dicke Beschichtung

(z.B. durch lokales Auftragen mit dem Pinsel) können ein „Schwimmen“ der

Schraubverbindung verursachen, d.h. Gleitfestigkeit und Vorspannung werden

aufgehoben.

Als weitere nicht geeignete Beschichtung hat sich bei industriell hergestellten

Verankerungsteilen und Verbindungsmitteln statt der feuerverzinkten Ausführung

ein Beschichtungssystem auf organischer Bindemittelbasis unter dem Namen

„Geometisierung“ herausgestellt. Bei der Werbung wurde die Wirksamkeit und

Dauerhaftigkeit annähernd mit der Feuerverzinkung gleichgestellt. Die in einer


Trockenschichtdicke von ca. 17µm vorliegende Beschichtung ist mechanisch so

wenig widerstandsfähig, dass bereits das kräftige aneinander reiben beim Trans-

port für eine Zerstörung des Korrosionsschutzes sorgt. Ein weiter Nachteil ist,

dass die beschädigten, geometisierten Oberflächen mit herkömmlichen Beschich-

tungssystemen nicht zu reparieren sind. Derartig unrobuste Bauteile können al-

lenfalls in geschützten Innenräumen unter besonderen Montagebedingungen

eingesetzt werde; sie sind für den Einsatz im Stahlwasserbau völlig ungeeignet.

Abbildung 3.8: Fehlende Beschichtung im „Strahlschatten“

3.8.4 Pulverbeschichtung

Durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen Bauteil und Spritzpistole entsteht

ein gerichteter Stromkreis, in den sich die Pulverpartikel gerichtet auf die Oberflä-

che bewegen. Damit lässt sich feingemahlenes Pulver (Epoxid, Polyester, Po-

lyurethan) mit Hilfe einer Luftdruckpistole aufbringen (s. Abbildung 3.8.4.-1). An-

schließend wird in einer Wärmekammer das Bauteil erhitzt, so dass das Pulver

aufschmilzt und einen geschlossen Film bildet. Durch Wiederholung dieses Vor-

gangs können mehrere Lagen (u.a. auch Zn-Staub-gefülltes Pulver) aufgebracht

werden. Ein weiterer Vorteil besteht in der glatten Oberfläche, die sich dadurch

leichter reinigen lässt.


Abbildung 3.8.4.-1: Auftragen von Pulver auf eine Tonne (Seezeichen)

3.8.5 Oberflächenvergütung von Baustählen

Eine mögliche Alternative zu den nichtrostenden Stählen und um resultierenden

Korrosionsschäden generell entgegenzuwirken, ist der Einsatz nitrierter- oder nit-

rocarburierter Stähle. Bei diesem Oberflächenveredelungsverfahren diffundieren

Stickstoff- und Kohlenstoffatome temperaturgesteuert (Plasmanitrieren oder

Plasmanitrocarburieren; s. Abbildung 3.8.5.-1) von der Oberfläche aus in das

Bauteil ein, bilden dort ein verändertes Schichtgefüge (Oberflächenschicht: 1-3

µm, Verbindungsschicht: 15-30 µm und Diffusionsschicht: 200-500 µm), wodurch

das Werkstück (Bauteil) neue Materialeigenschaften erreicht. Die positiven Werk-

stoffeigenschaften dieser randschichtveredelten Baustähle, unter anderem in Be-

zug auf das abrasive Verschleißverhalten in Kombination mit einer erhöhten Kor-

rosionsbeständigkeit, könnte man sich im Stahlwasserbau zu Nutze machen. Die

Resultate einer Diplomarbeit (Mrachatz, 2012) zeigen einerseits, dass ein nitrier-

ter Stahl eine Mittelstellung zwischen CrNi- und Baustahl hinsichtlich des freien

Korrosionspotentials einnimmt andererseits ein Einsatz in salinaren Gewässern

nicht zu empfehlen ist.


Abbildung 3.8.5.-1: Plasmanitrieren von Werkstücken

3.8.6 Hohlkästen und Hohlbauteile

Hohlkästen (innen zugänglich) und Hohlbauteile (innen unzugänglich) sind –

wenn die nachstehenden Anforderungen erfüllt werden – eine aus der Sicht des

Korrosionsschutzes besonders vorteilhafte Querschnittsform, weil sie die der at-

mosphärischen Einwirkung ausgesetzten Oberflächen auf ein Minimum reduzie-

ren.

Offene Hohlkästen und offene Hohlbauteile, die der Einwirkung von Oberflächen-

feuchte ausgesetzt sind, müssen mit Umluft- und Entwässerungsöffnungen ver-

sehen werden und innen wirksam gegen Korrosion geschützt werden.

Geschlossene Hohlkästen und geschlossene Hohlbauteile sind zu schützen und

dürfen weder Luft noch Feuchtigkeit eindringen lassen. Deshalb sind sie durch

umlaufende Schweißnähte abzudichten. Öffnungen sind mit Dichtschotten zu

versehen. Bei der Montage solcher Bauteile ist darauf zu achten, dass keine ho-

he Luftfeuchtigkeit vorliegt und kein Wasser eingeschlossen wird. Gegebenen-

falls ist eine Dichtheitsprüfung gemäß DIN 19704-2, durchzuführen. Gemäß ZTV-

ING Teil 4 Abschnitt 3 ist dazu an tiefster Stelle ein Schraubstopfen vorzusehen

(siehe dort Abschnitt 1.4 (2)).


Wenn Bauteile vor dem Beschichten feuerverzinkt werden sollen, müssen die

hierfür festgelegten Anforderungen an die Gestaltung gemäß ISO 1461, ISO

14713 und DASt-Richtlinie 022 erfüllt werden. Eine Feuerverzinkung sollte nur an

offenen Hohlkästen erfolgen, um die Gefahr von Explosionen beim Feuerverzin-

ken dicht geschweißter Bauteile durch die Erhitzung der eingeschlossenen Luft

abzuwenden und um Fehlstellen im Zinküberzug zu vermeiden. In diesem Fall

sollten die Bauteile auch innen feuerverzinkt werden.

3.8.7 Aussparungen

Aussparungen in Aussteifungsrippen, Stegen oder ähnlichen Bauteilen sollten ei-

nen Radius von mindestens 50 mm besitzen, um eine angemessene Oberflä-

chenvorbereitung und ein Beschichten zu ermöglichen. Eine Beispieldarstellung

hierzu findet sich in ISO 12944-3, Anhang D, Bild D.7. Es empfiehlt sich, dickere

Bleche zur besseren Zugänglichkeit und Umschweißbarkeit anzufasen.

Abbildung 3.8.7.-1: Zu kleiner Frei-

schnitt für fachgerechte Beschichtung


schnitt und Spalt für fachgerechte

Beschichtung






3.8.8 Aussteifungen

Bei erforderlichen Aussteifungen, z. B. zwischen einem Steg und einem Flansch,

sind die Übergänge zwischen der Aussteifung und den angrenzenden Bauteilen

ringsum zu verschweißen, um Spalten zu vermeiden. Eine Beispieldarstellung

hierzu findet sich in ISO 12944-3, Anhang D, Bild D.7. Die Aussteifungen sollten

so gestaltet sein, dass das Ansammeln von Ablagerungen oder Wasser ausge-

schlossen ist (siehe Kapitel 3.5). Außerdem muss die für die Oberflächenvorbe-

reitung und das Beschichten notwendige Erreichbarkeit vorhanden sein (siehe

Kapitel 3.3).

Abbildung 3.8.8.-1: Wasser kann

sich ablagern

Abbildung 3.8.8.-2: Faltwerkaus-

steifung


Abbildung 3.8.8.-3: Feingliedrige Aussteifungen eines Walzenwehres

3.8.9 Vermeiden von Bimetallkorrosion

Besteht zwischen zwei Metallen mit unterschiedlichem elektrochemischem Po-

tential eine elektrisch leitende Verbindung, führt dies bei kontinuierlicher oder pe-

riodischer Belastung durch Feuchte (Elektrolyt) zu einer Korrosion des weniger

edlen Metalls. Die Bildung dieses galvanischen Elementes steigert somit die Kor-

rosionsrate des weniger edlen der beiden Metalle. Die Korrosionsrate hängt u. a.

von der Potentialdifferenz zwischen den beiden Metallen, dem Flächenverhältnis

der Flächen der Bauteile und der Art (el. Leitfähigkeit) und Einwirkdauer des

Elektrolyten ab.

Die Spannungsreihe verschiedener metallischer Werkstoffe in Meerwasserumge-

bung ist in Abbildung 3.8.9.-3 dargestellt.


Abbildung 3.8.9.-1:Voraussetzungen

für das Auftreten von Bimetallkorrosion

(Quelle: Merkblatt 829)

Abbildung 3.8.9.-2:Darstellungen von

Bedingungen ohne Gefährdung hin-

sichtlich Bimetallkorrosion (Quelle:

Merkblatt 829)

Abbildung 3.8.9.-3: Spannungsreihe verschiedener metallischer Werkstoffe in

Meerwasser (Quelle: Merkblatt 829)

Beim Verbinden von Bauteilen aus weniger edlen Metallen (d. h. solchen mit nega-

tiverem elektrochemischen Potential) mit Bauteilen aus edleren Metallen ist des-


halb Vorsicht geboten. Kritisch sind insbesondere Verbindungen, bei denen das

weniger edle Metall im Vergleich zum edleren Metall eine kleine Oberfläche auf-

weist. Dagegen bestehen keine Bedenken, unter weniger kritischen Bedingungen

Verbindungsmittel aus nichtrostendem Stahl mit kleiner Oberfläche in Bauteilen

aus weniger edlen Metallen zu verwenden (z.B. mit Edelstahlschrauben ange-

schlossene verzinkte Schwarzstahl-Geländer, siehe Abbildung 3.8.9.-6). Mitver-

spannte federnde Elemente (z. B. Federringe, Sicherungsscheiben oder gezahnte

Scheiben) dürfen in solchen Fällen jedoch nicht verwendet werden, da sie anfällig

gegen Spannungsrisskorrosion sind und die Langzeitfestigkeit der Verbindung be-

einträchtigen.

Beachtet werden müssen auch nicht sichtbare Verbindungen unterschiedlicher

Metalle, z.B. bei Verbindungen von Einbauteilen mit der Bewehrung. Durch das

alkalische Milieu im Beton wird das elektrochemische Potential des Betonstahls

verändert, so dass es auch bei eigentlichen schwarz-schwarz-Verbindungen zu

Korrosion kommen kann.

Abbildung 3.8.9.-4: Keine Schäden

infolge Bimetallkorrosion bei kleiner

Kathode (Metall 2) und großer Anode

(Metall 1) (Quelle: Merkblatt 829)

Abbildung 3.8.9.-5: Bimetallkorrosion

bei kleiner Anode (Metall 1) und gro-

ßer Kathode (Metall 2) (Quelle: Merk-

blatt 829)


Abbildung 3.8.9.-6: Praktische An-

wendungen der Abbildung 3.8.9.-4











Abbildung 3.8.9.-10: Ovalisierung der

Achslagerung durch ungeeignete

Werkstoffkombination (Betriebsdauer

ca. 4 Jahre; Quelle: Merkblatt MNIS)

Abbildung 3.8.9.-11: Abrostung von

Schraubenköpfen infolge ungeeigneter

Werkstoffkombination (Einsatzdauer 1

Jahr; Quelle: Merkblatt MNIS)


Abbildung 3.8.9.-12: Beschichtungs-

und Korrosionsschaden an einer Stau-

klappe (Quelle: Merkblatt MNIS)

Abbildung 3.8.9.-13: Korrosion am

unlegierten Stahl infolge einer Aufplat-

tierung aus nichtrostendem Stahl

(Quelle: Merkblatt MNIS)

Die Abbildungen 3.8.9.-10 bis 3.8.9.-13 zeigen Beispiele, in denen durch Verbin-

dungen aus Baustahl mit CrNi-Stahl irreparable Schäden im Baustahl entstehen.

Meist ist das Flächenverhältnis in CrNi-Stahl-Umgebung zudem recht ungünstig

für den unedleren Baustahl, so dass hier ein weiterer Faktor der Beschleunigung,

neben dem Potenzialunterschied, hinzukommt. Gemäß dem Schaden in Abbil-

dung 3.8.9.-12 wurde der nichtrostende CrNi-Stahl nachträglich beschichtet, um

so seine kathodische Wirkung einzuschränken. Zudem wurden sog. Opferanoden

angebracht, welche bei einem Beschichtungsabtrag zusätzlich schützen (Binder,

2005).

Als Entscheidungshilfe für den Einsatz unterschiedlicher Werkstoffkombinationen

in Bezug auf Bimetallkorrosion kann Abbildung 3.8.9.-14 herangezogen werden.


Abbildung 3.8.9.-14: Kompatibilitätstabelle für atmosphärische Beanspru-

chung (Quelle: Merkblatt 829)

Sind Paarungen zwischen Metallen mit galvanischer Elementbildung konstruktiv

nicht vermeidbar, sollten die Kontaktflächen elektrisch isoliert werden, z. B. durch

Beschichten der Oberflächen beider Metalle oder den Einsatz von Isolierhülsen.

Wenn nur eines der zur Verbindung gehörenden Metalle beschichtet werden

kann, ist möglichst das edlere Metall zu beschichten (siehe Abbildung 3.8.9.-2).

Zitat [Quelle: Merkblatt 829]: „Eine alleinige Beschichtung der Anode ist keine

geeignete Maßnahme zur Vermeidung von Bimetallkorrosion. Fehler oder Be-

schädigungen an der Beschichtung, die in der Praxis immer anzunehmen sind,

schaffen ein kritisches Korrosionselement. Die Beschädigungen in der Beschich-

tung führen zu kleinflächigen Anoden, die dann mit hoher Abtragungsrate korro-

dieren können.“ Auch kathodischer Korrosionsschutz kann in Betracht gezogen

werden. Genaueres zu dieser Thematik ist im Handbuch „Kathodischer Korrosi-

onsschutz im Stahlwasserbau“ beschrieben.

Gemäß EN 1090-2 Kap. 10.4 ist bei einer Verbindung von nichtrostendem Stahl

mit Baustahl eine Beschichtung des Baustahls mindestens 20 mm auf den nicht-

rostenden Stahl weiterzuführen.


Die Bundesanstalt für Wasserbau BAW empfiehlt in ihrem Merkblatt „Einsatz von

nichtrostendem Stahl im Stahlwasserbau MNIS“ aufgrund von in der Vergangen-

heit aufgetretenen Schäden, den Einsatz von nichtrostenden Stählen generell zu

minimieren bzw. zu vermeiden (eine Ausnahme bilden Lauf-, Schleif- und Dich-

tungsflächen). Der direkte Kontakt von unlegiertem und nichtrostendem Stahl ist

in jedem Fall zu vermeiden. Ebenfalls wird empfohlen, Schrauben aus nichtros-

tendem Stahl nicht mehr einzusetzen und Schrauben aus unlegiertem Stahl

grundsätzlich fachgerecht zu beschichten. Es wird explizit darauf hingewiesen,

dass der Forderung aus der DIN 19704-2, Abschnitt 4.3.1, 4. Absatz, nicht zu fol-

gen ist.

3.9 Handhabung, Transport und Montage

Bereits im Entwurfsstadium sollten Handhabung, Transport und Montage eines

Bauwerks berücksichtigt werden. Beachtet werden sollte das Verfahren des An-

schlagens und Sicherns der Bauteile und, soweit erforderlich, die Anordnung von

Anhängeösen. Außerdem sollten geeignete Vorkehrungen getroffen werden, um

Beschädigungen des Beschichtungssystems beim Heben, beim Transport und

bei Vorgängen auf der Baustelle, z. B. beim Schweißen, Schneiden und Schlei-

fen, zu verhindern. Sowohl temporärer als auch dauerhafter Korrosionsschutz

von Verbindungsstellen zwischen vorgefertigten Bauteilen sollte gleichfalls be-

reits bei der Gestaltung berücksichtigt werden.

Für Baustellenschweißstöße sind die Beschichtungsregeln der ZTV-ING Teil 4,

Abschnitt 3, Anhang A zu berücksichtigen (siehe Abbildung 3.9.-1 und 3.9.-2)


Abbildung 3.9.-1: Gestaltung der Korrosionsschutzbeschichtung im Bereich

von Baustellenschweißstößen (Quelle: ZTV-ING Teil 4, Abschnitt 3)

Abbildung 3.9.-2: Ausführungsbeispiel für Baustellenschweißstöße

3.10 Oberflächenbeschaffenheit des Grundmaterials

Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit des Grundmaterials werden

durch die Festlegung des Oberflächenvorbereitungsgrades P1, P2 oder P3 ge-

mäß ISO 8501-3 getroffen. Die Kriterien betreffen Löcher und Krater, scheib-

chenartige Oberflächenstrukturen, Überlappungen und Materialeinschlüsse aus

dem Walzprozess sowie Einkerbungen und Furchen.


3.11 Schutz der Beschichtung durch Gestaltung

3.11.1 Grundsatz

Neben den grundsätzlichen Anforderungen der ISO 12944-3 "Korrosionsschutz

von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme- Grundregeln zur Gestaltung" soll-

te das Augenmerk des Planers auch die konstruktive Gestaltung eines Bauwerks

im Betrieb berücksichtigen.

Hier geht es also nicht um die konstruktive Gestaltung zur Herstellung eines dau-

erhaften Korrosionsschutzsystems, sondern vielmehr um die konstruktive Gestal-

tung im Hinblick auf die Vermeidung mechanischer Beschädigungen des Be-

schichtungssystems im Betrieb bzw. in der Nutzungsphase.

Exemplarisch soll dies anhand von Einzelbeispielen im Bereich Stahlwasserbau

an Sektorwehren dargestellt werden.

3.11.2 Schutzorientierte Gestaltung von Brustdichtungssystemen an Segment-wehren

Negativ-Fallbeispiel 1: Brustdichtung mit Doppellippendichtung und Abdeckung


Im Zuge des langjährigen Betriebes von Segmentwehrkörpern sind – nicht zuletzt

wegen stetig abnehmender Personalressourcen – die Anforderungen an die Re-

duzierung des Unterhaltungsaufwands stetig gestiegen. Im Fallbeispiel 1 sollte

dies an einer Vielzahl von Anlagen mit einer zusätzlichen Abdeckung des Brust-

dichtungssystems ermöglicht werden, da man hiermit eine starke Reduzierung

des Geschiebe- und Feinsedimenteintrages in die Sektorgruben erwartet hat.

Zwar kam es hierdurch teilweise zu einem geringeren Eintrag von Grobgeschie-

be, jedoch haben sich auch folgende gravierende Nebeneffekte eingestellt:

a) Bedingt durch den (auf ca. 10 mm) reduzierten Abstand zwischen Abdeckung

und Stauwand kommt es beim Einzug von Geschiebe öfter und schneller zu

Hartlage. Das Geschiebe wird -bauartbedingt- durch die vertikale Flanke des

Abdeckbleches und der radialen Stauwand in eine "Trichteröffnung" gezogen.

Bei radialem Verfall der Stauwand zieht sich das Gesteinskorn durch den

Trichterspalt und beschädigt hierbei die Beschichtung. Zieht sich das Ge-

steinskorn nicht durch den Trichterspalt, kommt es zu Zwängungen; in Folge

daraus bilden sich in lange, radial verlaufende Riefen an der Stauwand. In

beiden Fällen, insbesondere beim Durchzug von Geschiebe, führt dies zu par-

tiellen Bruch der Beschichtung, zu anschließender Unterwanderung der intak-

ten Beschichtung und letzten Endes zu großflächigen Schäden an der Stau-

wand. Scharfe Bruchkanten der partiell zerstörten Dickbeschichtung können

im Betrieb bzw. beim Fahren des Sektorkörpers zudem zu einer kurzfristigen

Zerstörung der Dichtungsprofile führen.

b) Um die Leckagerate beim Hochfahren des Sektorkörpers zu reduzieren, hat

man die ursprünglich einwinkeligen Lippendichtungen durch doppelwinklige

Dichtungsprofile ersetzt. Das Feingeschiebe setzt sich im Betrieb in den ge-

schlossenen Raum zwischen Stauwand und Dichtung. Bedingt durch die Vor-

spannung der Doppelwinkellippendichtung kann das Feingeschiebe nicht in

die Sektorgrube durchfallen und reibt so flächig auf der Stauwand. Die Ge-

steinskörnung wirkt hier wie ein Schleifpapier und führt teilweise zu Abrieb bis

auf das Substrat. Weiterhin verliert die Dichtung ihre Wirkung, da durch die


Gesteinfüllung ein Anlegen durch hydrostatischen Wasserdruck nur noch be-

dingt oder gar nicht mehr stattfinden kann.

c) Bedingt durch die Abdeckung entsteht ein geschlossener Raum zwischen der

oberwasserseitigen Armierung und der Stauwand. Dieser setzt sich analog

den Ausführungen unter b) zu. Um die Funktion der in diesem Bereich liegen-

den Luftsprudelleitung zur Eisfreihaltung der Stauwand zu gewährleisten, ist

ein aufwendiger Ausbau der Abdeckungen auf ganze Länge und ein komplet-

tes Räumen und Spülen des Zwischenraumes erforderlich. Abgesehen vom

hohen zeitlichen, logistischen und finanziellen Aufwand (Setzen des Revisi-

onsverschlusses) führt dies zur partiellen Zerstörung des Korrosionsschutzes

im Bereich der Verbindungsmittel, so dass von diesen Bereichen (auch bei

anschließender Ausbesserung des Korrosionsschutzsystems) Initialkorrosion

ausgeht.

Negativ-Fallbeispiel 2: Brustdichtung mit Winkellippenprofil, Federblechen und

Abdeckung


Das dargestellte Brustdichtungssystem stellt ein einlippiges Dichtungssystem dar.

Analog der vorgenannten Ausführungen zum doppelwinkligen Dichtungssystem

liegt hier lediglich der Vorteil darin, dass sich nicht dauerhaft Feingeschiebe zwi-

schen Dichtungsprofil und Stauwand festsetzen kann. Um ein Flattern der Win-

kellippe zu vermeiden und die Leckagerate beim Befüllen zu reduzieren, wurden

diese Dichtungssysteme mittels Federblech aus NIRO- Stahl vorgespannt.

Der Einsatz von Dünnblechen aus Schwarzstahl kann im Unterwasserbereich auf

Grund der Korrosionsanfälligkeit hier nicht erfolgen.

Hierbei kommt es, bedingt durch die insgesamt große Masse der Federbleche zu

starker elektrochemischer Korrosion im Umfeld der Brustdichtung sowohl am

Dichtungssystem als auch am Sektorkörper.

Bedingt durch die flächige Auflage bei Wasserdruck und die indifferente Vor-

spannung der Federbleche ist dieses System sehr anfällig gegen Einzug der

Winkellippendichtung im Betrieb und weist zudem einen nur unzufrieden stellen-

den Dichtungsgrad auf.

Positiv-Fallbeispiel 3: Brustdichtung mit Winkellippenprofil ohne Abdeckung


Betrachtet man die Fallbeispiele 1 und 2 resultieren die Probleme der vorgenann-

ten Dichtungssysteme aus der komplexen und feingliedrigen Bauweise. Die damit

einhergehenden Schäden an den Beschichtungssystemen der Stauwand, der

aufwendige Unterhaltungsaufwand und nicht zuletzt die hohen Herstellungskos-

ten dieser Dichtungssysteme geben Anlass zu konstruktiver Umgestaltung, Das

Ziel der konstruktiven Modifizierung basiert somit auf einer Abwägung zwischen

zwingend erforderlichen Betriebseigenschaften der Sektorkörper, einem wirt-

schaftlich vertretbaren Unterhaltungsaufwand mit möglichst langen Austauschin-

tervallen der Dichtungen und der gestalterische Schutz des applizierten Korrosi-

onsschutzsystems.

Dies konnte im Fallbeispiel der Brustdichtung an Sektorwehren wie folgt umge-

setzt werden:

a) Abdeckung der Brustdichtung:

Die Abdeckungsbleche werden gänzlich entfernt. Dies hat den Vorteil, dass

sich der Bereich der Oberwasserlängsarmierung "automatisch" im Betrieb (bei

abgesenktem Sektorkörper) freispült, so dass das Versotten der Luftsprudellei-

tung zur Eisfreihaltung der Stauwand nicht mehr gegeben ist.

Durch die Beseitigung des reduzierten Abstandes (von ca. 10 mm auf ca. 30

mm) zwischen Stauwand und Abdeckung kann eine zwängungsbedingte Be-

schädigung der Stauwandbeschichtung ausgeschlossen werden.

Nachteilhaft mag sich hier ein erhöhter Eintrag von Feingeschiebe in die Sek-

torgrube auswirken, was jedoch verglichen mit dem Wartungsaufwand zum

Rückbau der Abdeckung, anschließendem Freispülen der Luftsprudelleitung

und erneuter Montage der Abdeckbleche nur einen geringen Aufwand dar-

stellt.

b) Wechsel des Dichtungsprofils an der Brustdichtung:

Als Dichtungsprofil wird eine Winkellippendichtung mit "Nase" eingesetzt. Die-

se entspricht der Winkellippendichtung aus Fallbeispiel 2 mit Ausnahme der


Kopfgestaltung der Profilgummidichtung. Diese Dichtung ermöglicht eine defi-

nierte, lineare Abdichtung auf eine Auflagebreite von ca. 6 mm (Stärke der

"Nase"). Die Möglichkeit, vorhandene radiale und lineare Abweichungen auf-

zunehmen ist hier – im Vergleich der Winkellippendichtung ohne "Nase" –

deutlich höher. Wichtig in diesem Zusammenhang ist die orthogonale Anstel-

lung der Dichtungsnase an die Stauwand. Diese wird, bei gleichzeitiger Erhö-

hung der Vorspannung, am besten durch einen durchgehenden Anstellwinkel

erzeugt. Der Anstellwinkel führt bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten zum

Schutz des Dichtungsprofils und vermeidet das sogenannte "Flattern" des

Dichtungsgummis. Der entscheidende Vorteil, welcher zum Schutz des Korro-

sionsschutzsystems führt, liegt darin, dass sich Geschiebe im Falle des Einzu-

ges in die Dichtung nicht zwischen Dichtungslippe und Stauwand halten kann,

sondern nach unten (in die Sektorgrube) durchfällt. Dies vermeidet Hartlage

und den vorgestellt beschriebenen "Schleifeffekt".

c) Anfasen des Dichtungsträgers:

Kommt es (z.B. auf Grund mechanischer Beschädigung) zu partiellem Einzug

von Gesteinskörnung aus Geschiebe, trägt der Abstand des Dichtungsträgers

von der Stauwand von ca.30 mm zur Vermeidung von Hartlage bei. Ein weite-

res, konstruktiv entscheidendes Detail am Dichtungsträger ist das Anfasen und

die radiale Ausbildung an der Spitze des Trägerbleches. Die radiale Ausbil-

dung der Spitze sorgt für einen konstruktiv bedingt guten Oberflächenschutz

und bietet Gesteinkörnungen (>30 mm) im Falle eines Einzuges keine Angriffs-

fläche zum Festsetzen des Kornes. Kombiniert mit der nach unten geöffneten

Anfasung, wird die oben erwähnte "Trichteröffnung" beseitigt, so dass das

Korn ohne anhaltende Zwängung zwischen Trägerblech und Stauwand nach

unten (in die Sektorgrube) durchgezogen wird. So wird die Beschädigung der

Stauwandbeschichtung auf ein mögliches Minimum reduziert.

Zusammenfassung zum Vergleich der Fallbeispiele:

Mit der aufwendigen Gestaltung der Dichtungssysteme aus den Fallbeispielen 1


und 2 hat man versucht den Geschiebeeintrag in die Sektorgrube zu reduzieren

und die Betriebseigenschaften bei Fahren der Sektoren durch zusätzliche Dich-

tungsprofile (z.B. Doppellippe) zu optimieren. Wenngleich dies z.T. gelungen ist,

hat man in der Gesamtbilanz gravierend nachteilhafte Randerscheinungen in

Kauf genommen. Zudem wurde und wird der Modifizierung der Beschichtungs-

systeme in den letzten Jahrzehnten nicht Rechnung getragen. So wurden epo-

xidharzgebundene Beschichtungsstoffe bis Ende der 70 er Jahre in hohem Um-

fang mineralisch gefüllt. Dies bedeutete -im Vergleich zu modernen Beschich-

tungsstoffen- neben einem meist höheren Schichtauftrag auch die Möglichkeit,

dass die Beschichtungsstoffe mittels mineralischem Stellmittel so thixotrop und

niedrig viskos eingestellt wurden, dass ein Auftrag mittels Spachtel möglich war.

So hat man z.B. fertigungsbedingte radiale Abweichungen an der Stauwand mit-

tels gespachteltem Korrosionsschutzstoffen egalisiert bzw. ausgeglichen. Moder-

ne, airlessapplizierte Beschichtungssysteme können bei Sanierung dieser Bau-

werke gar nicht oder nur noch bedingt großflächigen Verfall ausgleichen, so dass

die Dichtungsprofile bei instandgesetzten Sektorkörpern in der Lage sein müs-

sen, größere Toleranzen aufnehmen zu können. Bedingt durch Verfall an den

Stauwänden kann es weiterhin zu höherer Anfälligkeit gegen Geschiebeeinzug

kommen. Den neuen Randbedingungen muss spätestens bei der Sanierung die-

ser Bauwerke Rechnung getragen werden.


Zusammenfassend wurde dies in den vorgenannten Fallbeispielen so umgesetzt:

Nr. Veranlassung Resultat

1) Rückbau bzw. Verzicht

auf

Abdeckbleche

Keine Hartlage bei Geschiebeeinzug am Mini-

malabstand von 10 mm, zur Vermeidung von Be-

schichtungsschäden an der Stauwand.

Minimaler Unterhaltungsaufwand durch eigen-

ständiges Freispülen der Brustdichtung. Für Un-

terhaltungsarbeiten u. die Bauwerksinspektion ist

ein aufwendiger Rückbau der Abdeckung zur

Wartung u. Sichtung der Brustdichtung nicht mehr

erforderlich.

2) Austausch der Doppel-

winkellippendichtungen

durch einfache Winkel-

lippendichtung mit Nase

Keine Festsetzung von Feingeschiebe zwischen

Dichtungsrücken und Stauwand, dadurch Ver-

meidung von ständiger Reibung ("Schleifpapieref-

fekt") an der Beschichtung. Weiterhin bleibt (im

Gegensatz zu einer zugesottenen Doppelwinkel-

lippendichtung) die Funktionalität der einfachen

Winkellippendichtung langfristig bestehen.

Die Leckagerate ist - bedingt durch die nur einfa-

che Winkellippe - beim Füllen bzw. Hochfahren

der Sektoren höher, was zu minimal längeren

Bewegungsintervallen führen kann. Für den Be-

triebszustand spielt dies aber keine funktionale

Rolle.


Nr. Veranlassung Resultat

3) Ersatz der der Winkel-

lippendichtung ohne

Nase (mit NIRO- Feder-

blechen) durch einfache

Winkellippendichtung

mit Nase

Die Auflageflächen von einfachen Winkellippen-

dichtungen sind bauartbedingt breiter bzw. größer

als diejenigen mit Nase. Auch hier kommt es zu

Festsetzung von Feingeschiebe zwischen Dich-

tung und Stauwand, was durch ständiger Reibung

("Schleifpapiereffekt") zu Schäden an der Be-

schichtung führten kann und zum partiellen Ver-

lust der Dichtungsfunktion führt. Ein weiteres be-

kanntes Problem der vorgenannten Dichtung liegt

im häufigen, partiellen Umschlagen bzw. Einzug

der Dichtung. Dadurch kommt es zur Hartlage der

dahinterliegenden NIRO-Federbleche mit gravie-

renden Folgeschäden an der Stauwandbeschich-

tung.

Nicht zuletzt das erhebliche elektrochemische

Potential der NIRO- Federbleche führt zu ent-

sprechender Kontaktkorrosion im Umfeld der

Dichtung.

Die Substitution von Edelstahl im Unterwasserbe-

reich (mit permanenter Wasserbenetzung) sollte

nach wie vor im Blickfeld des Planers liegen, so-

fern dies technisch möglich ist. Korrosionsschä-

den aus elektrochemischen Reaktionen durch

den unnötigen Einsatz von Edelstahlprodukten im

Stahlwasserbau führen anhaltend zu hohen wirt-

schaftlichen Schäden.

Einfache Winkellippendichtungen ohne Nase

können zudem nur unzureichend höhere, stahl-


baulich bedingte Toleranzabweichungen aufneh-

men. Bei partiellen Leckagen kommt es dann

schnell zum o.g. Umschlagen oder sog. "Flattern"

der Dichtung.

Winkellippendichtungen mit Nase sind in der La-

ge höhere Toleranzabweichungen aufzunehmen.

Sie dichten linear und hochwirksam gegen Auf-

stau ab.

4) Anfasen der Dichtungs-

träger mit Abrundung

der vorderen Blechkante

Primär stellt die Abrundung der Blechkante eine

ohnehin bestehende Forderung zur korrosions-

schutzgerechten Gestaltung dar. An diesen be-

lasteten Stellen ist somit ein besonderes Augen-

merk auf diese Details zu richten, um einen dau-

erhaften Korrosionsschutz an den schwer zu-

gänglichen Stellen zu gewährleisten.

Die Abrundung stellt zudem mit der nach unten

gerichteten Anfasung einen höheren Schutz ge-

gen mechanische Beschädigung dar. Durch die

geringe Angriffsfläche und durch Vermeidung der

"Trichterwirkung" zw. Stauwand und Dichtungs-

träger kommt es im Falle eines Korndurchzuges

zu einer kurzmöglichsten Hartlage; das Korn kann

unten durchfallen. Mechanische Beschädigungen

an der Stauwand werden somit auf ein mögliches

Maß reduziert.


3.12 Literaturverzeichnis

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Ausgabedatum 2008-11

DIN 19704-2: Stahlwasserbauten – Teil 2: Bauliche Durchbildung und Her-

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DIN EN 1090-2: Ausführung von Stahltragwerken und Aluminiumtragwerken –

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Beschichtungsstoffen – Visuelle Beurteilung der Oberflächen-

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DIN EN ISO 8501-3: Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von

Beschichtungsstoffen – Visuelle Beurteilungen der Oberflä-

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durch Beschichtungssysteme – Teil 2: Einteilung der Umge-

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DIN EN ISO 12944-3: Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbau-

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Schutz von Eisen- und Stahlkonstruktionen vor Korrosion –

Teil 1: Allgemeine Konstruktionsgrundsätze und Korrosionsbe-

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Teil 2: Feuerverzinken, Ausgabedatum 2010-05

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stoffen zum Schutz von industriellen Anlagen gegen Korrosion

durch aggressive Medien – Teile 1 Terminologie, Konstruktion

und Vorbereitung des Untergrundes; Ausgabedatum 2005-12

DASt-Richtlinie 022: Feuerverzinken von tragenden Stahlbauteilen, 2009-08

ZTV-ING Teil 4 Abs. 3: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richt-

linien für Ingenieurbauten – Teil 4: Stahlbau, Stahlverbundbau

– Abschnitt 3: Korrosionsschutz von Stahlbauten, 2012-12

ZTV-W LB 218: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen – Wasserbau –

für Korrosionsschutz im Stahlwasserbau (Leistungsbereich

218), Ausgabe 2009

Stahl-Merkblatt 829: Edelstahl Rostfrei in Kontakt mit anderen Werkstoffen,

Informationsstelle Edelstahl Rostfrei, 4. Auflage 2005

BAW-Merkblatt MNIS: Einsatz von nichtrostendem Stahl im Stahlwasserbau,

Bundesanstalt für Wasserbau, November 2005

Binder, Günter: Korrosionsschaden durch Elementbildung – Fallbeispiel aus dem

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HTG-Handbuch: Kathodischer Korrosionsschutz im Wasserbau, Hafentechni-

sche Gesellschaft e.V., Hamburg, Fachausschuss für Korrosi-

onsfragen, 3. Auflage 2009

NORSOK M 501 NORSOK STANDARD, Edition 6, Februar 2012


4. Korrosionsschutzsysteme für den „schweren Korrosionsschutz“

4.1 Stoffentwicklung der letzten hundert Jahre

Bereits im 19. Jahrhundert wurden Stahlbauten und Schiffe mit Teerpechanstrichen ver-

sehen. Eine gravierende Neuerung der Korrosionsschutzstoffe wurde ab 1960 durch die

Kombination zwischen Teer und Polymeren - zunächst Epoxidharze, später auch Po-

lyurethan - erzielt. Hierdurch wurden die positiven Eigenschaften des Teeres, z.B. die

Hydrophobie mit den sehr guten Eigenschaften der Polymeren wie z. B. die mechanische

Festigkeit kombiniert. Sie werden als Stoffe der 2. Generation eingestuft. Abbildung 4.1.-

1 zeigt die für den Stahlwasserbau wesentliche Stoffentwicklung der letzten hundert Jah-

re. Insbesondere die letzten beiden Jahrzehnte sind davon geprägt gewesen, die Ver-

wendung von Teer einzuschränken und zu vermeiden. Diese Entwicklung ist durch statis-

tische Auswertungen belegt: In der Abbildung 4.1.-2 ist die Entwicklung des Einsatzes

von Beschichtungsstoffen in der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes für die

letzten drei Dekaden in Form von Kurvenverläufen eingezeichnet. Anforderungen des

Arbeits- und Umweltschutzes haben dabei im besonderen Maße zur Weiterentwicklung

der Korrosionsschutzstoffe im Stahlwasserbau beigetragen. Mittlerweile ist Teer aufgrund

der Anteile an Polyzyklischen Aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) als cancerogen

eingestuft. Hierdurch ergeben sich erhöhte Sicherheitsbedürfnisse beim Neuanstrich wie

auch insbesondere beim Entschichten. Steinkohleteerpeche werden dabei durch so ge-

nannte Teerersatzstoffe (TE, gereinigte Teerpeche mit reduziertem Gehalt an cancero-

genen PAKs), bzw. durch Kohlenwasserstoffharze (CH) ersetzt (3. Generation). Auf Tee-

rersatzstoffe wurde zuletzt, auf Grund eines gewissen Restgefährdungspotentials, im Be-

reich der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung verzichtet. Asbestfasern, welche bis 1980

als Füllstoff zugesetzt wurden, sind wegen der Asbestose- und Tumorgefahr verboten.


Abb. 4.1.-1: Übersichtsgraphik Stoffentwicklung der letzten hundert Jahre (aus [1])

Abbildung 4.1.-2: Entwicklung der Beschichtungsstoffe für den Schutz von Stahlwasser-bauten, Quelle: Korrosionsschutzdatenbank der BAW (Schleusentore)

Beschichtungsstoffe an Schleusentoren

0

25

50

75

100

1970

- 197

9

1980

- 198

9

1990

- 199

9

2000

- 2008

Zeit

Ant

eile

in%

Teer / EPT EP

PUR


4.2 Stoffgruppen

Wurde bis 1990 eine Vielzahl unterschiedlichster Bindemittel (Chlorkautschuk, Teer,

PVC, Bitumen, etc.) für den so genannten schweren Korrosionsschutz eingesetzt, so

konzentriert sich inzwischen die Auswahl an Bindemittel auf Epoxid- und Polyurethanhar-

zen. Aus den Resultaten früherer Versuchsserien, insbesondere durch Langzeitauslage-

rungen in der Natur, kristallisierten sich bereits frühzeitig diejenigen Polymere, welche

sich für diesen Einsatz besonders bewährten, heraus. Die Eigenschaften sind durch

chemische Reaktionen der Duroplaste geprägt, wobei Härte einerseits und Elastizität an-

dererseits einen breiten Spielraum einnehmen. Die Verarbeitung geschieht meist im Air-

less-Spritzverfahren. Je nach Viskosität und Topfzeit werden leistungsfähige, großvolu-

mige Airlessanlagen oder spezielle 2K-Anlagen – mit und ohne Beheizung -verwendet.

Die wichtigsten Bindemittel werden im Folgenden kurz gekennzeichnet:

Ein Epoxidharz (Kurzzeichen EP) besteht aus Polymeren (Polyether), die je nach Reak-

tionsführung unter Zugabe geeigneter Härter einen duroplastischen Kunststoff von hoher

Festigkeit und chemischer Beständigkeit ergeben. Werden Epoxidharz und Härter ge-

mischt, erfolgt je nach Zusammensetzung und Temperatur üblicherweise innerhalb von

wenigen Minuten bis einigen Stunden die Aushärtung des ursprünglich viskosen Gemi-

sches. Epoxide können lösemittelarm bis lösemittelfrei eingestellt werden, wenn auf klei-

nere Molekülmassen (< 700 g/mol) zurückgegriffen wird. Dabei können sie dementspre-

chend als Mehrschichtsysteme wie auch als Einschichtsysteme Verwendung finden.

Polyurethane (PU, DIN-Kurzzeichen: PUR) sind Kunststoffe, welche aus der Polyadditi-

onsreaktion von Polyisocyanaten mit mehrwertigen Alkoholen, den Polyolen entstehen.

Die Verknüpfung erfolgt durch die Reaktion einer Isocyanatgruppe (–N=C=O) eines Mo-

leküls mit einer Hydroxylgruppe (-OH) eines anderen Moleküls unter Bildung einer Ureth-

angruppe .

Polyurethane können je nach Herstellung hart und spröde, aber auch weich und elastisch

sein. Besonders die Elastomere weisen eine vergleichsweise hohe Reißfestigkeit auf.


Feuchtigkeitshärtende bzw. 1komponentige Polyurethane reagieren mit der Feuchtigkeit

der Luft, Die relative Feuchte muss mindestens bei 30 % liegen. Dabei erfolgt eine Ab-

spaltung von CO2, dessen Freisetzung ermöglicht werden muss. 1K-PUR-Stoffe werden

als Mehrschichtsysteme mit jeweils weniger als 150 µm Schicht dicke eingesetzt.

2komponentige Polyurethane werden meist im 2K Heißspritzverfahren bis zu Schichtdi-

cken von 5mm verarbeitet. Wegen einer gewissen Porenbildung beim Aushärteprozess

sind, zum Erreichen der Korrosionsschutzwirkung, höhere Schichtdicken (> 1000µm) er-

forderlich.

Polyesterharze sind Kondensationsprodukte aus zwei- oder mehrwertigen Alkoholen

(z. B. Glykolen oder Glycerin) und Dicarbonsäuren. Im Gegensatz zu den chemisch ver-

wandten Alkydharzen werden bei der Herstellung keine langkettigen Fettsäuren verwen-

det. UP ist die Abkürzung für ungesättigte Polyesterharze, die zur Herstellung faserver-

stärkter Kunststoffe, Spachtelmassen oder Gießharzen eingesetzt werden. Diese Stoffe

reagieren wie Polyadditive und können für den schweren Korrosionsschutz verwendet

werden. Ungesättigte Polyesterharze enthalten Doppelbindungen, die mit Styrol oder an-

deren Reaktivverdünnern unter Zuhilfenahme von Peroxiden ((z. B. Dicumylperoxid, Di-

benzoylperoxid oder Methylethylketonperoxid) ausgehärtet werden. Sie reagieren sehr

schnell (“Polymerisation”), wodurch sehr kurze Aushärtezeiten realisiert werden und da-

mit eine schnelle Belastbarkeit möglich ist.

4.3 Schutzsysteme – Systemaufbau

Stahl lässt sich durch Beschichtungen optimal gegen Korrosion schützen. Beschich-

tungssysteme bestehen aus mehreren Schichten, die unterschiedliche Funktionen als

Grund-, Zwischen- oder Deckbeschichtung erfüllen.

Die Grundbeschichtung stellt zunächst ein Bindeglied zwischen dem Stahlsubstrat und

den nachfolgenden Beschichtungslagen dar. Hier sind Eigenschaften wie z.B. die Haft-

vermittlung (Adhäsion) gefordert. Daneben kann eine Grundbeschichtung zum aktiven

Korrosionsschutz beitragen und korrosionsrelevante, aggressive Stoffe von der Stahl-

oberfläche fernhalten bzw. „puffern“. Ein typisches Beispiel für diese mannigfaltigen Ei-

genschaften ist die mit Zinkstaub gefüllte Grundbeschichtung. Weitere Füllungen oder


Pigmentierungen können z.B. so genannte Eisenglimmer oder Aluminiumplättchen sein,

welche eine Abdichtung bzw. Verlagerung der Wegsamkeit von korrosionsfördernden

Substanzen in den Schichten erwirken. Neben dem Pigment bzw. Füllstoff wird die

Grundbeschichtung, aber auch die Zwischen- und Deckbeschichtung, durch den Binde-

mitteltyp charakterisiert. Im Bereich des Stahlwasserbaus unterscheiden sich die Funkti-

onen der Zwischen- und Deckbeschichtung kaum. Beide dienen grundsätzlich der Barrie-

rewirkung, bedingen aber auch maßgebliche Eigenschaften des ganzen Beschichtungs-

systems, wie z.B. über ihre Schichtdicke und ihr Abriebverhalten.

Die Farbgebung der Deckbeschichtung spielt, im Unterschied zum Stahlhochbau, eine

untergeordnete Rolle. Unter Umständen ist eine helle Farbe vorteilhaft, um z.B. bei der

Trockenlegungsphase eines Bauwerkes ein störendes Aufheizen zu vermeiden und fer-

ner als sogenannte (helle) Inspektionsbeschichtung. Die dekorative Farbgebung wird

grundsätzlich durch eine zusätzliche Deckbeschichtung, die keine Funktion hinsichtlich

des Korrosionsschutzes beinhaltet, aus dem Bereich des Stahlhochbaus, meist zwei-

komponentiges Polyurethan, wie es entsprechend dem Blatt 87 und 94 eingesetzt wird.

Korrosionsschutzsysteme nach DIN EN ISO 12944

Im Teil 5 der DIN EN ISO 12994 sind die Stoffe und Begriffe der Schutzsysteme erläutert

und definiert. Zudem ist die Zuordnung zu den Korrosivitätsklassen (Kategorien) und die

gewünschte Schutzdauer (nicht mit Gewährleistung zu verwechseln!) geregelt. Darüber

hinaus ist u.a. in Tabelle A.6 eine Auflistung von Beschichtungssystemen für die Katego-

rien Im1 (Süßwasser), Im2 (Meer- und Brackwasser) und Im3 (Erdreich) in Abhängigkeit

von der Schutzdauer (kurz: 5 Jahre; mittel: 5 bis 15 Jahre; lang: mehr als 15 Jahre) ge-

geben. In der genannten Tabelle sind Systeme mit Gesamtschichtdicken von 360 bis

1.000 µm, mit und ohne Grundbeschichtung gelistet. Auf die Einzelheiten der aufgeliste-

ten acht Systeme wird allerdings hier nicht weiter eingegangen, da diese Systemvor-

schläge in der Praxis in Deutschland kaum Widerhall gefunden haben.

Korrosionsschutzsysteme nach ZTW-W 218 – Stahlwasserbau [2]

Die Korrosionsschutzwirkung von Polymeren ist nur z.T. an die Stoffqualität gebunden.


Der Aufbau von Beschichtungen als System ist mindestens im gleichen Maße von Ein-

fluss.

Mehrschichtige Systeme können Schwächen von Einzellagen durch darauf folgende bzw.

darunter liegende Schichten ausgleichen. Zudem bietet der Aufbau mit speziell formulier-

ten Grundbeschichtungstypen verschiedene Vorteile: Zum einen können diese die Ober-

fläche - Vorbereitung entsprechend Vorbereitungsgrad Sa 2 ½ ist nach wie vor Standard

- gut penetrieren und zusätzlich mit Barrierepigmenten (Eisenglimmer) abdichten. Zum

anderen können aktive Korrosionsschutzpigmente (Zinkstaub, Aluminium-Plättchen) zu-

gesetzt werden, die an der Grenzfläche zum Stahl korrosionshemmend wirken. Hinsicht-

lich der Durchführung von Korrosionsschutzarbeiten sind diese Systeme zeitaufwendig

und damit kostenintensiv. Dabei müssen die äußeren (klimatischen) Bedingungen zur

Verarbeitung mehrmals, je Schicht, gegeben sein. Die Einhaltung von Überarbeitungszei-

ten birgt zusätzliche Fehlermöglichkeiten.

Einschichtige Systeme werden in einem Arbeitsgang, häufig auch im Airlessverfahren,

auf die erforderlichen Schichtdicken gebracht werden. Dadurch können sich erhebliche

Zeiteinsparungen ergeben; der Aufwand für kostenintensive 2K (Heiß-) Spritzanlagen ist

allerdings zu berücksichtigen. Gewöhnlich sind zum Erreichen eines gleichwertigen Kor-

rosionsschutzes höhere Gesamtschichtdicken als bei den mehrschichtigen Systemen

nötig. Trotz der teilweise guten Haftung auf dem Stahlsubstrat sind diese Systeme in der

Vergangenheit anfälliger für Unterwanderung bzw. Unterrostung bei auftretenden Verlet-

zungen gewesen. Aktuelle Entwicklungen deuten an, dass dieser Nachteil überwunden

werden könnte.

Eine statistische Auswertung der Korrosionsschutzdatenbank bei der BAW hat die Ent-

wicklung der letzten Dekaden aufgezeigt (Abb. 4.3.-1):


Abbildung 4.3.-1: Entwicklung der Schutzsysteme mit besonderem Augenmerk auf die

Grundbeschichtung (GB); Quelle: Korrosionsschutzdatenbank der BAW

(Wehre)

Demnach sind seit Beginn der Erfassung die Schutzsysteme im zunehmenden Maße mit

einer Grundbeschichtung (GB) mit Eisenglimmer bzw. Zink-Staub-Füllung ausgeführt

worden. Die Einschichtsysteme (meist Teerpechanstiche oder EP-Teer-Mischungen) sind

demzufolge zunehmend abgelöst worden. Insbesondere die Zinkstaubgrundbeschichtun-

gen, welche zeitweise abgelehnt worden sind, haben sich letztlich durchgesetzt. Aus-

nahmen (< 5% Anteil) stellen Abfallflächen von Wehren dar. Inzwischen werden neu ent-

wickelte Einschichtsysteme im Stahlwasserbau wieder häufiger eingesetzt.

In Tabelle 5.1 sind Beschichtungssysteme auf Basis der Praxis-Erfahrungen und dem

Stand der Entwicklung aufgelistet, wie sie z.B. Eingang in die überarbeitete Regelwerke

zum Korrosionsschutz von Stahlwasserbauten gefunden haben. Der Tabellenaufbau folgt

der Logik des Schichtaufbaus mit jeweiliger Trockenfilmdicke (DFT = dry film thickness)

und Schichtanzahl (Nr). Daneben sind die Systeme im Wechsel mit/ohne Grundbeschich-

tung sowie in (einfachen) Gesamtschichtdickenschritten eingegliedert. Eine Präferenz

gewisser Systeme hinsichtlich der Korrosionsschutztauglichkeit gibt es generell nicht.

Vielfach hängt die Entscheidung vom Bauwerkstyp, dessen Nutzungsbeanspruchung o-

der den Ausführungsumständen ab.

Beschichtungsstoffe an Wehrverschlüssen mit/ohne Grundbeschichtung

0

25

50

75

100

1970

- 1979

1980 - 19

89

1990 - 199

9

2000

- 2008

Zeit

Ante

ilein

%

mit GBohne GB


Tabelle 4.3.-1: Empfohlene Korrosionsschutzsysteme für den Stahlwasserbau [3]

Syst.

Nr.

Oberflächen-

vorbereitung

Grundbeschichtung Zwischen- und Deck-

Beschichtung

Gesamt-

schichtdicke

³ Sa

2½

P

Sa

2½

Bindemit-

tel

Pig-

ment

Nr DFT

[µm]

Bindemittel Nr DFT

[µm]

Nr DFT

[µm]

1-2 X EP,PUR1k Zn(R) 1 50 Ep1,PUR 1k1 2 300 3 350

3-5 X EP,PUR1k Zn(R) 1 50 EP1,PUR 1k1 1-3 450 2-4 500

6-8 X EP1,PUR 1k1 1-3 500 1-3 500

9 X X EP,PUR1k Fe-Gl 1 100 EP1,PUR 1k1 1-3 400 2-4 500

10-11 X EP, PUR Zn(R) 1 50 EP1, PUR 1-2 950 1-3 1000

12- 13 X EP, PUR Zn(R) 1 50 EP1, PUR 1-2 1950 2-3 2000

14-17 X EP1,UP,PUR 1-2 1000 1-2 1000

18-22 X EP1,UP,PUR 1-2 2000 2 2000

EP=Epoxid 1 auch in Kombination mit CH

PUR=Polyurethan, 2-komponentig

PUR 1k=Polyurethan, 1-komponentig

UP=Polyester, ungesättigt

CH=Kohlenwasserstoff

Zn/Fe-Gl=Zink bzw. Eisen-Glimmer

DFT-Angabe entsprechend DIN EN ISO 12944 bzw. ISO 19840

4.4 Zulassungsprüfung und Systemauswahl in der Praxis

Grundsätzlich wird derzeit auf (Gesamt-)Schichtdicken von mindestens 500 µm zum Er-

reichen der obligatorisch vorgesehenen Schutzdauer von mindestens 15 Jahren gesetzt.

Lediglich kürzere Schutzdauer bzw. abgesenkte Beanspruchung erlauben hier Ausnah-

men wie sie die Systeme 1 und 2 in Tabelle 4.3.-1darstellen. Ein klassisches System mit

mehrschichtigem Aufbau befindet sich in den Systemnummern 3 bis 5: Zinkstaub-

Grundbeschichtung (50 µm Schichtdicke) und drei weitere Zwischen- und Deckbeschich-


tungen (jeweils 150 µm Trockenfilmdicke; DFT) zum Erreichen der geforderte 500 µm

Gesamtschichtdicke. Dieser Aufbau hat den Vorteil, dass über mehrfaches Beschichten

Fehler einzelner Lagen beim darauf folgenden Arbeitsgang „ausgebügelt“ werden kön-

nen. Dieses Vorgehen wird besonders bei verwinkelten bzw. feingliedrigen Konstruktio-

nen empfohlen. Hingegen kann man zwei Arbeitsgänge einsparen, wenn man lösungs-

mittelfreie Stoffe mit einer Schichtdicke von 450 µm als einzige Deck- bzw. Zwischenbe-

schichtung auf die vorgelegte Grundbeschichtung appliziert (s. Systeme 3 bis 9). Diese

Vorgehensweise empfiehlt sich vor allem bei ebenen, glatten Flächen. Grundbeschich-

tungen auf Basis von Zinkstaubfüllungen sind besonders für hohe korrosive Belastungen,

z.B. im Meer- oder Brackwasser bzw. in der Wasserwechselzone, geeignet auch um den

Schutz über 20 Jahre sicherzustellen.

Die Vorteile von Einschicht- bzw. Dickschichtsystemen sind bereits oben beschrieben

worden. Unter anderem können hierdurch Gefahren wie Überschreiten des Klimafensters

bzw. auch (schädliche) Karbamatbildung weitestgehend minimiert werden.

Die Unterschiede zwischen (einkomponentigem) Polyurethan und (zweikomponentigem)

Epoxid sind hinsichtlich der eigentlichen Schutzwirkung grundsätzlich zu vernachlässi-

gen. Gleichermaßen können die Stoffe dieser Serien unterschiedlich zur mechanischen

Belastung, wie z.B. Abrieb, ausgerichtet sein. System Nr. 9 hat praktisch ähnlichen Auf-

bau wie die Systeme Nr. 3 bis 5. Der Unterschied besteht in der Formulierung der Grund-

beschichtung: Diese ist hierbei mit Eisenglimmer in der Epoxidmatrix gefüllt. Im Vergleich

mit den üblichen Anforderungen an den Oberflächenreinheitsgrad (Sa 2 ½) kann dieses

Material auch besonders für Flächen mit geringem Oberflächenvorbereitungsgrad (MPa,

St 2/3), wie sie häufig bei der Ausbesserung und Reparatur vorliegen, eingesetzt werden.

Die Systeme 10 bis 13 sind wie die Systeme Nr. 3 bis 5 zu betrachten, insbesondere hin-

sichtlich der Grundbeschichtung mit Zinkstaubfüllung. Die hierbei vorgesehenen verdop-

pelten Schichtdicken sind für Bauwerke mit erhöhter Abrasionsbelastung gedacht. Die

Materialeigenschaften (z.B. E-Modul) müssen allerdings so ausformuliert sein, dass inne-

re Spannungen zu keinerlei Enthaftungen führen. Bei Einsatzgebieten bzw. Bauwerken

mit geringer Aggressivität des umgebenden Wassers und demzufolge geringerer Gefahr

der Unterrostung, kann auf die Grundbeschichtung mit Zinkstaubfüllung vollkommen ver-

zichtet werden (Systeme 6 bis 8, sowie 14 bis 22). Unbenommen der Systemnummer

können weitere charakteristische Eigenschaften wie z.B. Kathodenschutztauglichkeit und


Abriebwert vorgesehen bzw. gefordert werden. In diesem Zusammenhang sei noch be-

merkt, dass eine erhöhte Abrasionsbeständigkeit der Beschichtung bzw. ein Schutz des

Stahlbauteils vor Abrieb auch durch die Erhöhung der Schichtdicke, proportional zum er-

warteten Abriebwiderstand, bewirkt werden kann. Höherer Abriebwiderstand ist durch

entsprechende abrasive Belastung wie z.B. an Abfallwänden von Sektorenwehren erfor-

derlich, aber auch bei Trogböden von Kanalbrücken, an denen sich gleichzeitig die Repa-

raturintervalle, wegen der seltenen Trockenlegungsphasen, extrem lang hinziehen kön-

nen.

Die in der Ausführung eingesetzten Beschichtungsysteme sind bereits im Vorfeld durch

Labortestverfahren (z.B. [4.]) aber auch durch Freibewitterung zu testen und die Taug-

lichkeit durch Zulassungszeugnisse zu belegen. Dadurch ergibt sich eine Auswahl von

geprüften und zugelassenen Schutzsystemen verschiedener Hersteller, die in der „Liste

der zugelassenen Systeme“ [5] der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) geführt werden.

Die Liste zeigt den Systemaufbau mit den Produkten der Grund-, Zwischen- und Deckbe-

schichtung entsprechend der Gliederung der Tabelle 4.3.-1. Weitere Hinweise zur Ein-

satzmöglichkeit entsprechend den Immersionsmedien (Süßwasser, Im1 und Meerwasser,

Im2) sowie zur Kathodenschutztauglichkeit und zum Abriebverhalten sind zu beachten.

Die Gültigkeitsdauer der Zulassung für ein Schutzsystem ist ebenso aufgelistet. Zur Er-

gänzung sind noch die Lösemittelgehalte der nicht ausgehärteten Beschichtungsstoffe

angeführt. Diese tragen zunächst dem Umweltschutzgedanken Rechnung und können im

gegebenen Fall hilfreich zur Kalkulation der Lösemittelemission entsprechend der VOC-

Richtlinie sein.


4.5 Literatur

[1] Binder, G.: High performed coatings for corrosion protection of hydraulic steel struc-

tures; in proceedings Eurocorr ’99, Aachen 1999, p 288

[2] Zusätzliche technische Vertragsbedingungen (ZTV-W 218); www.baw.de

[3] Liste der empfohlenen Systeme für den Einsatz im Stahlwasserbau.(www.baw.de)

[4] Richtlinie zur Prüfung von Beschichtungsstoffen für den Stahlwasserbau (RPB);

www.baw.de

[5] Liste der zugelassenen Systeme für den Korrosionsschutz im Stahlwasserbau

(www.baw.de)

5. Oberflächenvorbereitung

Die richtige Oberflächenvorbereitung ist die notwendige Voraussetzung für ein langlebi-

ges Korrosionsschutzsystem. Das hochwertigste Beschichtungssystem versagt auf unzu-

reichend gereinigten oder vorbereiteten Oberflächen.

Art und Intensität der Oberflächenvorbereitung müssen dem Ausgangszustand und der

zu erwartenden Belastung angepasst werden.

Grundlage für einen langlebigen, qualitativ hochwertigen Korrosionsschutz ist die richtige

Wahl des geeigneten Oberflächenvorbereitungsverfahrens. Die Art der Oberflächenvor-

bereitung ist unter Berücksichtigung des vorgesehenen Beschichtungssystems, der Ar-

beits- und Umweltschutzanforderungen, Wirtschaftlichkeitsgesichtspunkten und vorgese-

hener Nutzungsdauer für das geplante Bauvorhaben individuell auszuwählen.

Wesentliche Regelungen zur Oberflächenvorbereitung sind in der DIN EN ISO 12944-4,

der ZTV-W LB 218 und der ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 enthalten.

In Abhängigkeit von Geometrie des Bauwerkes und Ausgangszustand der Oberfläche

stehen verschiedenen Oberflächenvorbereitungsverfahren zur Verfügung.


Tabelle 5.-1: Oberflächenvorbereitungsverfahren

Ausgangszustandder Oberfläche

Oberflächenvorberei-tungsverfahren

Anmerkungen

Walzhaut Trockenstrahlen Geeignete Strahlmittel verwenden; Staub durch

Absaugen entfernen.

Rost Trockenstrahlen Gleiche Verfahren wie für Walzhaut.

Nassstrahlen Verschiedene Verfahren; Nachreinigen mit

sauberem Wasser.

Druckwasserstrahlen Hochdruckwasserstrahlen (700 bis 1700 bar),

Ultrahochdruck-Wasserstrahlen (> 1700 bar)

Entrosten mit maschinell

angetriebenen Werkzeu-

gen

Entfernen von losem Rost ohne Aufrauhung der

Stahloberfläche.

Maschinelles Bürsten bei losem Rost, Klopfen

oder Schleifen bei fest haftendem Rost. Staub

und lose Ablagerungen entfernen

Alt-Beschichtungen Abbeizen Lösemittelhaltige oder alkalische Pasten;

gründlich nachreinigen mit sauberem Wasser

Trockenstrahlen Gleiche Verfahren wie für Rost

Nassstrahlen Hochdruckwasserstrahlen bei schlecht haften-

den Beschichtungen, Ultrahochdruckwasser-

strahlen bei fest haftenden Beschichtungen.

Druckwasserstrahlen Nachstrahlen durch Trockenstrahlen erforder-

lich

Induktives Entlacken Magnetinduktives Entlacken von Dickbeschich-

tungen. Nachstrahlen durch Trockenstrahlen

erforderlich

Entlacken mit maschinell

angetriebenen Werkzeu-

gen

Gleiche Verfahren wie für Rost

Fett und Öl;Bewuchs;wasserlösliche Ver-unreinigungen wiez.B. Salze

Dampfstrahlen ggf. mit

Zusatz von Reinigungs-

mitteln

Sauberes Wasser mit oder ohne Zusatz von

Reinigungsmitteln. Üblicherweise mit Drücken

kleiner 500 bar. Bei Verwendung von Reini-

gungsmitteln ist ein Nachreinigen mit sauberem

Wasser erforderlich.

Um einen gemäß ZTV-W oder ZTV-ING erforderlichen Oberflächenvorbereitungsgrad zu


erreichen, ist bei Anwendung von Nassstrahlen, Druckwasserstrahlen, Abbeizen und in-

duktivem Entlacken eine Nachbehandlung durch Druckluftstrahlen oder maschinell ange-

triebenen Werkzeugen erforderlich.

Von den in der Tabelle 5.-1 angeführten Verfahren haben folgende Vorgehensweisen

baupraktisch lediglich eine untergeordnete Bedeutung:

Maschinell angetriebene Werkzeuge

Durch mechanische Verfahren werden die arteigenen Verunreinigungen wie Rost, aber

auch Schmutz und Staub entfernt. Bei Teil- oder Vollerneuerungsmaßnahmen können so

auch Oberflächen mit Altbeschichtungen vorbereitet werden.

Typische maschinell angetriebene Werkzeuge sind z.B. Maschinen mit rotierenden

Drahtbürsten, verschiedene Arten von Schleifern und Nadelpistolen. Einzelheiten zu die-

sen Verfahren sind in ISO 8504-3 aufgeführt.

Induktives Entlacken

Durch Einbringen von induktivem Strom mittels beweglicher Induktionsspule werden Wir-

belströme erzeugt, welche die Stahloberfläche und damit den Beschichtungsstoff erwär-

men (ca. 150 °C). Mittels Spachtel können so die plastisch gewordenen Beschichtungs-

stoffe abgehoben werden.

Abbeizen

Es werden zum Abbeizen lösemittelhaltige oder alkalische Pasten auf die Altbeschich-

tung aufgebracht und über einen längeren Zeitraum einwirken lassen. Die Beschichtung

wird dadurch aufgequollen und kann mittels mechanischer Werkzeuge oder Wasserstrah-

len entfernt werden. Für gründliches Nachreinigen mit sauberem Wasser, sowie Auffan-

gen des verschmutzen Wassers ist Sorge zu tragen.

Von den in der Tabelle 5.-1 angeführten Verfahren haben die Strahlverfahren die höchste

Bedeutung.


Tabelle 5.-2: Charakterisierung der Strahlverfahren

VerfahrenBeschreibung Vorteile Nachteile

TrockenstrahlenDruckluftstrahlen

(Freistrahlen)

Einweg- oder Mehrweg-

strahlmittel werden mittels

eines Druckluftstromes zur

Strahldüse geführt, dort

beschleunigt und auf die

vorzubereitende Oberflä-

che geschleudert.

- Hoher Reinheitsgrad

- Gewünschte Rauheit

wird erreicht

- kaum Einschränkungen

durch die Geometrie des

Bauwerkes

- hohe Flächenleistung

- starke Staubbildung

erfordert z. T. aufwän-

dige Maßnahmen hin-

sichtlich Arbeits- und

Umweltschutz.

TrockenstrahlenSchleuderstrahlen

Mehrwegstrahlmittel wer-

den über rotierende

Schaufelräder beschleu-

nigt und auf die vorzube-

reitende Oberfläche ge-

schleudert

- hoher Reinheitsgrad


wird erreicht

- wirtschaftlich

- staubemissionsarm

- vorwiegend stationä-

rer Einsatz

- vor Ort nur für Boden-

flächen

TrockenstrahlenSaugkopfstrahlen

Im Prinzip wie bei Druck-

luftstrahlen. Strahldüse ist

im Saugkopf eingebunden.

- hoher Reinheitsgrad


wird erreicht

- staubfrei

- niedrige Flächenleis-

tung

- Einsatz begrenzt bei

filigranen Bauteilen

- kostenintensiv

Nassstrahlen/Feuchtstrahlen

Druckluftstrahlen mit

Frischwasserzusatz


wird erreicht

- staubfrei

- Bildung von Flugrost

- Schlämme ist auf-

wändig zu entfernen

Heißwasser-/Dampfstrahlen

Übliche Temperatur des

Wassers: 40°C bis 160°C

Übliche Wasserdrücke: 80

bis 500 bar

- Hohe Flächenleistung

bei Entfernung von Ver-

unreinigungen wie Sal-

zen, Fett, Bewuchs,

Schmutz etc.

- lediglich zur Entfer-

nung von Verunreini-

gung und nicht zur

Erreichung eines Vor-

bereitungsgrades ge-

eignet

Hochdruckwasser-strahlen

Wasserdrücke:700 bis

2500 bar

- hohe Flächenleistung

bei Entfernung von Rost

und Altbeschichtung

- es wird keine Rauheit

erzeugt

- große Wassermen-

gen zu entsorgen

- Bildung von Flugrost


Oberflächenvorbereitung durch Druckluftstrahlen

Im Korrosionsschutz von Stahlwasserbauten ist das Druckluftstrahlen die mit Abstand

wichtigste Form der Oberflächenvorbereitung. Durch die Wahl der Strahlanlage und des

Strahlmittels, sowie der Modifizierung der Druckluft kann das Strahlen für den jeweiligen

Anwendungsfall optimiert werden. Auf der Baustelle gibt es keine wirkungsvolleren Alter-

nativen.

Unter Druckluftstrahlen versteht man das Auftreffen eines Strahlmittels mit hoher kineti-

scher Energie auf die vorzubereitende Oberfläche. Das Strahlmittel ist der feste Stoff, der

zum Strahlen benutzt wird. Das zu strahlende Objekt ist das Strahlgut. Mit Strahlschutt

bzw. Strahlmittelabfällen bezeichnet man das verbrauchte, zu entsorgende Strahlmittel.

Die durch das Druckluftstrahlen zu erreichenden Effekte werden durch die in der Norm

DIN EN ISO 12944-4 beschriebenen Oberflächenvorbereitungsgrade definiert.

Sa 2 ½, P Sa 2 ½ sind die Vorbereitungsgrade, die i.d.R. gefordert werden.

Tabelle 5.-3: Oberflächenvorbereitungsgrade

Oberflächenvorbereitungsgrad Zustand der vorbereiteten Oberflächen

Sa 2 ½ Walzhaut/Zunder, Rost, Beschichtungen und artfremde

Verunreinigungen sind entfernt. Verbleibende Spuren

sind allenfalls noch als leichte, fleckige oder streifige

Schattierungen zu erkennen.

P Sa 2 ½ Festhaftende Beschichtungen müssen intakt sein. Von

der Oberfläche der anderen Bereiche sind lose Be-

schichtungen und Walzhaut/Zunder, Rost und artfrem-

de Verunreinigungen entfernt. Verbleibende Spuren

sind allenfalls noch als leichte, fleckige oder streifige

Schattierungen zu erkennen.

In ISO 8501-1 sind für den Oberflächenvorbereitungsgrade repräsentative photographi-

sche Beispiele (Vergleichsnormale) in Abhängigkeit vom jeweiligen Ausgangszustand


enthalten. Das Erscheinungsbild der Stahloberfläche nach der Oberflächenvorbereitung

hängt stark vom ursprünglichen Rostgrad und dem verwendeten Strahlmittel ab. Der Ein-

satz von Stahlguss als Strahlmittel ergibt beispielsweise hellere Oberflächen als Kupfer-

hüttenschlacke.

Sweep-Strahlen ist eine besondere Form der abrasiven Oberflächenvorbereitung mittels

Druckluftstrahlen. Ziel des Sweep-Strahlens ist es, Altbeschichtungen nur an ihrer Ober-

fläche zu reinigen oder anzurauen, bzw. schlecht haftende Schichten des Beschich-

tungssystems zu entfernen. Beim Druckluftstrahlen zur Erreichung eines genormten

Oberflächenvorbereitungsgrades werden üblicherweise Strahldrücke von 6-12 bar und

grobkörniges Strahlmittel verwendet. Beim Sweep-Strahlen werden geringere Strahldrü-

cke (ca. 2-5 bar) und feinkörniges Strahlmittel eingesetzt, um die gut haftende, verblei-

bende Altbeschichtung nicht zu zerstören.

Prinzipiell wird beim Druckluftstrahlen unterschieden in Strahlen mit Einweg- und Strahlen

mit Mehrwegstrahlmittel ( effektive sind kantige Strahlmittel ). Erstere können nur einmal

verwendet werden, sind in der Regel nichtmetallischer Natur und gelangen fast aus-

schließlich beim Freistrahlen zum Einsatz. Beim Feucht-/ Nassstrahlen werden ebenfalls

ausschließlich Einwegstrahlmittel eingesetzt.

Mehrwegstrahlmittel werden im Kreislauf geführt, sind meist entweder aus Guss oder Ko-

rund. Der Einsatz von Mehrwegstrahlmitteln in stationären Betrieben oder auf Baustellen

erfordert eine zusätzliche Strahlmittelaufbereitungsanlage. Hierbei wird das Strahlmittel

aufgefangen, gereinigt und der Strahlanlage wieder zugeführt.

Durch den mehrfachen Einsatz verändert sich die Sieblinie des Strahlmittels in der Korn-

größe und Form. Dies muss bei der regelmäßigen ergänzenden Zuführung von neuem

Strahlmittel beachtet werden.

Wesentliche Kriterien bei der Auswahl des Strahlmittels zum Erreichen des gewünschten

Oberflächenvorbereitungsgrades und der Rauheit sind Kornform, Korngröße und Härte.

Beim Strahlen fällt Strahlschutt an, der aus benutztem Strahlmittel, Rost und Zunder so-


wie - beim Abstrahlen von Altbeschichtungen - Beschichtungsresten bestehen kann. Da

die Komponenten der abgestrahlten Beschichtungsstoffe nicht immer bekannt sind, muss

der Strahlschutt analysiert werden, um zu entscheiden, ob er als Wirtschaftsgut einer wei-

teren Verwendung zugeführt werden kann – somit kein Abfall – oder als Sonderabfall be-

handelt und entsprechend deponiert werden muss oder ob er der Hausmülldeponie zuge-

führt werden kann.

Tabelle 6-4: Einteilung der geläufigsten Strahlmittel

Einwegstrahlmittel Mehrwegstrahlmittel

Kupferhüttenschlacke Hartguss, kantig

Schmelzkammerschlacke Stahlguss

kugelig oder kantig

Hochofenschlacke Elektrokorund

(Normalkorund, Edelkorund)

Granatsand Granatsand

Olivinsand

Werden Edelstähle gestrahlt, so dürfen nur ferritfreie Strahlmittel (Edelkorund, Granats-

and, Olivinsand) eingesetzt werden.

Rauheit

Die Rauheit der vorbereiteten Oberfläche beeinflusst die Haftfestigkeit der Beschichtung.

Am besten geeignet für Beschichtungssysteme im Stahlwasserbau sind mittlere Rau-

heitsgrade – Rz 50 bis 110 µm mit kantigen Strahlmitteln (Grit).

ISO 8503-1 legt die Anforderungen an Rauheitsvergleichsmuster fest, die zum Sicht- und

Tastvergleich von Stahloberflächen vorgesehen sind, die mit rundem oder kantigem

Strahlmittel gestrahlt wurden.

Daneben gibt es die Möglichkeit die Rauheit mittels Gleitkufenmessgerät zu ermitteln.


Schutzmaßnahmen bei Strahlarbeiten

Die Oberflächenvorbereitung umfasst Reinigungs- und Entrostungsarbeiten, sowie die

Entschichtung von Stahlbauwerken. Hierbei treten vor allem bei Druckluftstrahlen Stäube

auf, die z. T. auch Gefahrstoffe enthalten können.

Das Auftreten von diesen Stäuben erfordert besondere Schutzmaßnahmen für die arbei-

tenden Personen und für die Umwelt. Die Beschäftigten, die solche Arbeiten ausführen,

unterliegen arbeitsmedizinischer Überwachung und müssen eine persönliche Schutzaus-

rüstung tragen, welche den vorliegenden Arbeiten angepasst ist.

Um das unkontrollierte Entweichen von Stäuben an die Umwelt zu verhindern, sind, vor

allem beim Druckluftstrahlen, die zu bearbeitenden Bauteile einzuhausen. Die in der Ein-

hausung befindlichen Stäube werden hierbei durch technische Luftführung und Entstau-

bungsanlagen entfernt. Die in der Abluft enthaltenden Reststäube müssen den Grenz-

werten der TA Luft entsprechen. Sind in den Stäuben Gefahrstoffe enthalten, die als

krebserzeugend eingestuft sind, erfordert dies zusätzliche Maßnahmen.

Generell muss beachtet werden, dass alle von der Oberfläche zu entfernenden Substan-

zen, wie z.B. Schmutz, Rost, Altbeschichtung sowie Strahlmittelabfälle in flüssiger oder

fester Form aufgefangen und gemäß den geltenden Vorschriften entsorgt oder aufberei-

tet werden.

6. Applikation

Beschichtungsstoffe lassen sich prinzipiell als Nassbeschichtung oder als Pulverbeschich-

tung auf die zu schützende Stahlfläche applizieren. Im Stahlwasserbau spielt die Pulverbe-

schichtung lediglich eine untergeordnete Rolle und wird daher nicht weiter betrachtet.

Unter Nassbeschichtungen versteht man das Aufbringen von flüssigen Beschichtungsstof-

fen, die nach dem Applizieren auf die Stahlfläche trocknen bzw. erhärten und damit den ge-

wünschten Korrosionsschutz erbringen.


Üblicherweise werden die Beschichtungsstoffe vom Lackhersteller in gebrauchsfertiger

Form geliefert. Bei mehrkomponentigen Produkten müssen die Komponenten kurz vor der

Applikation im vorgegebenen Mischungsverhältnis vermischt werden. Kommen einkompo-

nentigen Beschichtungsstoffe zum Einsatz, genügt ein Aufrühren und damit verbunden ein

Homogenisieren des Gebindeinhaltes vor der Verarbeitung.

Bei der Verarbeitung der angelieferten Beschichtungsstoffe sind folgende Punkte zu beach-

ten:

· Prüfung der Gebinde auf Übereinstimmung von Beschriftung und Inhalt sowie auf un-

zulässige Hautbildung, Verunreinigungen, Bodensatz und Haltbarkeitsdatum.

· Trockene, kühle und frostfreie Lagerung.

· Beschichtungsstoffe müssen mit einem elektrischen oder pneumatischen Rührgerät

gründlich ausreichend lange aufgerührt und gegebenenfalls gemischt werden. Boden

und Gebindewand müssen hierbei mit erfasst werden.

· Die verarbeiteten Chargen sollten so dokumentiert werden, dass sie nach Verarbei-

tungsdatum und Bauteilfläche nachvollzogen werden können.

Zur Verarbeitung der Beschichtungsstoffe gibt es in Abhängigkeit von der Geometrie der zu

beschichtenden Fläche und der Art der Beschichtungsmaterialien verschiedene Verfahren.

Streichen:

Das Streichverfahren wird vorzugsweise bei kleinen Flächen sowie zum Vorlegen von

Ecken, Kanten und Schrauben bzw. Nieten eingesetzt. Die Forderung mancher Bauherren,

beim Applizieren der Grundierung auch bei großen Flächen ausschließlich das Pinselverfah-

ren zu verwenden, ist aus technischer Sicht nicht nachvollziehbar.

Rollen:

Das Rollverfahren wird ebenfalls vorzugsweise bei kleineren Flächen eingesetzt. Gemäß

ZTV-W LB-218 ist das Rollen zum Aufbringen der Grundierung nicht zulässig. Wie beim

Streichverfahren ist auch beim Rollen zu beachten, dass es in Abhängigkeit von der gefor-

derten Schichtdicke erforderlich sein kann, eine oder mehrere zusätzliche Arbeitsgänge vor-


zusehen.

Spritzen:

Im Stahlwasserbau kommt ausschließlich das Airlessverfahren zum Einsatz, da auf Grund

der Viskosität der Beschichtungsstoffe das Luftdruckspritzen technisch nicht möglich ist.

Das Airlessverfahren arbeitet luftlos. Dabei wird der Beschichtungsstoff durch eine elektri-

sche oder pneumatische Pumpe unter hohen Druck gesetzt (bis zu ca. 500 bar). Mit diesem

hohen Druck tritt das Material durch die Düsenbohrung aus. Die hohe Geschwindigkeit in

der Düse und die Entspannung beim Düsenaustritt haben zur Folge, dass der Beschich-

tungsstrahl beim Verlassen der Düse zerrissen und zerstäubt wird. Düsenquerschnittsform

und Düsengröße sowie der Pumpendruck werden in Abhängigkeit von dem zu applizieren-

den Beschichtungsstoff und der Geometrie des zu beschichtenden Bauteiles so gewählt,

dass ein möglichst gleichmäßiges Spritzbild erreicht wird. Die wesentlichen Vorteile des Air-

lessverfahrens gegenüber dem Streich- und Rollverfahren sind höher applizierbare Schicht-

dicken, gleichmäßigere Schichtdickenverteilung, höhere Flächenleistung und besseres opti-

sches Erscheinungsbild. Nachteilig ist der auftretende Spritznebel.

Eine Sonderform des Airlessverfahrens ist das 2-K-Spritzen für die Verarbeitung von zwei-

komponentigen Beschichtungsmaterialien. Hierbei werden die beiden Komponenten des

Beschichtungsstoffes getrennt in die Zweikomponentenspritzanlage eingegeben, von der

Anlage erwärmt und getrennt im vorgegebenen Mischungsverhältnis zur Spritzdüse geför-

dert. Die Vermischung der beiden Komponenten erfolgt entweder in einer der Spritzpistole

vorgeschalteten „Mischstation“ oder durch einen Statikmischer an der Pistole. Der Einsatz

solcher Anlagen wird erforderlich bei Beschichtungsmaterialen mit sehr kurzen Topfzeiten

von wenigen Minuten oder sogar lediglich Sekunden.


Bei allen Applikationsverfahren ist auf die verarbeitungsgerechte Viskositätseinstellung der

zu verarbeitenden Materialien besonderes Augenmerk zu richten. Die Viskosität kann prin-

zipiell durch zwei Möglichkeiten zur Verarbeitung eingestellt werden:

1. Durch Lösemittelzugabe

Hierbei sind die Grenzen der Lösemittelzugabe sowie die Art des Lösemittels, die von

dem Materialhersteller vorgegeben werden, zu beachten. Lösemittelzugabe reduziert die

Standfestigkeit des applizierten Beschichtungsstoffes. Lösemittelfreie Produkte sollten

nicht verdünnt werden, da hierbei die Gefahr der Lösemittelretention besteht.

2. Durch Temperaturerhöhung des Beschichtungsstoffes

Bei höheren Temperaturen der Beschichtungsstoffe reduziert sich deren Viskosität. So

kann zum Beispiel eine Erhöhung der Temperatur von 20°C auf 30°C eine Viskositäts-

verminderung von ca. 50% zur Folge haben und damit die Verarbeitung deutlich verbes-

sern. Bei Applikation durch Airlesspritzen hat sich die Verwendung von Materialdurch-

flusserhitzern zur Temperierung der Beschichtungsstoffe bewährt. Hierbei wird das Ma-

terial auf dem Weg zwischen der Pumpe und der Spritzpistole erwärmt. Die Schlauch-

länge zwischen Materialdurchlauferhitzer und Spritzpistole sollte möglichst gering gehal-

ten werden oder beheizbare Spritzschläuche eingesetzt werden.

Besonderes Augenmerk bei der Applikation ist auf den Oberflächenzustand und die Umge-

bungsbedingungen zu richten. Die zu beschichtende Oberfläche muss frei von Schmutz,

Salz, Öl, Fett und Korrosionsprodukten sein. Um das Risiko von Kondensatbildung auf der

zu beschichtenden Oberfläche zu vermeiden, sollte die Temperatur der Oberfläche mindes-

tens 3°K über dem Taupunkt der Umgebungsluft liegen. Die Mindesttemperatur der Oberflä-

che ist abhängig von dem verwendeten Beschichtungsstoff, wobei in der Regel 5°C als

Temperaturuntergrenze zu beachten ist. Epoxidharz als Bindemittel erfordert meistens hö-

here Temperaturen. Die Umgebungstemperatur sollte ebenfalls nicht unter 5°C liegen und

eine maximale relative Luftfeuchte von ca. 80% aufweisen. Bei feuchtigkeitshärtenden Be-

schichtungsstoffen gilt diese Beschränkung der relativen Luftfeuchtigkeit nicht.


7. Entschichtung kontaminierter Flächen

Das Kapitel wird noch erarbeitet und zu einem späteren Zeitpunkt eingefügt wer-

den.

8. Überwachung bei der Ausführung

8.1 Normen und Regelwerke

Die grundsätzlichen Anforderungen an die Überwachung bei der Ausführung von

Korrosionsschutzarbeiten sind der ISO 12944, Teile 1 bis 5 sowie 7 und 8 zu ent-

nehmen.

Weitergehende Anforderungen ergeben sich z.B. aus den Zusätzlichen techni-

schen Vertragsbedingungen des Stahlwasserbaus (ZTV-W LB 216/1 – Stahlwas-

serbau, ZTV-W LB 218 – Korrosionsschutz im Stahlwasserbau), BAW Richtlinien

(RPB: 2001 – Richtlinien für die Prüfung von Beschichtungssystemen für den

Korrosionsschutz im Stahlwasserbau) oder den Zusätzlichen technischen Ver-

tragsbedingungen des Ingenieurbaus (ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 Korrosions-

schutz von Stahlbauten, RKK – Richtlinien für Kontrollprüfungen bei Korrosions-

schutzarbeiten (ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 Anhang E)).

8.2 Überwachung vor der Applikation

8.2.1 Allgemeines

Grundvoraussetzung vor Beginn von Korrosionsschutzarbeiten an einem Bau-

werk ist, dass eine entsprechende Spezifikation des Korrosionsschutzsystems

vorliegt. Nach ISO 12944-8 ist eine Spezifikation ein “technisches Dokument, das

alle Anforderungen an den Korrosionsschutz enthält, wenn ein Bauwerk aus

Stahl durch Beschichtungssysteme zu schützen ist“. Ein solches Dokument be-

steht aus verschiedenen Teilen:

§ Projekt- Spezifikation (vom Auftraggeber)

§ Spezifikation für Beschichtungssysteme (vom Farbenlieferanten)


§ Spezifikation für die Ausführung der Beschichtungsarbeiten (von der aus-

führenden Firma)

§ Spezifikation für die Überwachung (von der überwachenden Instanz)

Spezifikationen beschreiben, was in welcher Qualität gewünscht wird und welche

grundsätzlichen Schritte dazu nötig sind. Sie müssen alles enthalten, was für die

Erreichung der gewünschten Qualität nötig ist.

In der Regel sind folgende Angaben erforderlich:

§ Mitgeltende Vorschriften (Normen, Regelwerke, ZTV etc.)

§ Art der Oberflächenvorbereitung (Oberflächenvorbereitungsgrad, Rauheits-grad etc.)

§ Aufbau und Applikation des Beschichtungssystems

§ Erforderliche Nachweise zur Güteüberwachung (Rauhigkeitsmessung,Überwachungsprotokolle)

§ Sonstige Angaben (Qualifikation des Personals, Ort der Beschichtungsar-beiten (Werk / Baustelle), etc.)

Um Überwachungstätigkeiten von Korrosionsschutzarbeiten durchführen zu kön-

nen, sind mindestens entsprechende Mess- und Hilfsmittel erforderlich, wie z.B.

§ Schichtdickenmessgerät („nass“ und „trocken“)§ Hygrometer / Thermometer§ Rauhigkeitsmessgerät§ Taschenlampe§ Messer§ Lupe§ Spiegel§ Fotoapparat§ Klebeband§ Markierungsmittel§ Farbtonkarten


Ergänzend zu dieser Grundausstattung können folgende Prüfgeräte für weiterge-

hende Untersuchungen erforderlich werden:

§ Leitfähigkeitsmessgerät§ Gitterschnittprüfgerät§ Haftzugprüfgerät§ Porenprüfgerät

Zu Beginn der Applikationsarbeiten erfolgt die Oberflächenvorbereitung der Kon-

struktion. Hinsichtlich der verschiedenen Oberflächenvorbereitungsgrade wird auf

Kapitel 5 des Handbuches verwiesen. In der Regel ist bei Neubauten der Ober-

flächenvorbereitungsgrad SA 2½ gemäß ISO 12944-4 und ISO 8501 erforderlich,

wobei die Datenblätter der Beschichtungshersteller zusätzlich zu beachten sind.

Nach erfolgter Oberflächenvorbereitung sind Kontrollen erforderlich, welche in

den nachfolgenden Kapiteln beschrieben werden.

8.2.2 Vertragliche Vereinbarungen

Nicht alles ist in den Regelwerken verbindlich vorgeschrieben. Diverse Dinge sind

objektabhängig zwischen den Vertragspartnern zu vereinbaren. So ist z.B. ge-

mäß ISO 12944-7 das Verfahren zur Bewertung der Beschichtung zu vereinba-

ren, welches vorzugsweise nach nationalen oder internationalen Normen erfolgen

sollte.

Bei Messung der Trockenschichtdicke müssen gemäß ISO 12944-7 und ISO

19840 folgende Absprachen getroffen werden:

§ anzuwendendes Verfahren und Messgerät, Kalibrierung, Berücksichtigung

der Rauheit auf die Messergebnisse

§ Messplan (Art und Anzahl der Messungen für jede Oberflächenart)

§ Dokumentation der Ergebnisse und Vergleich mit Abnahmekriterien


8.2.3 Erarbeiten von Spezifikationen

Eine Spezifikation gemäß ISO 12944-8 ist ein technisches Dokument, das alle

Anforderungen für ein durch Beschichtungen zu schützendes Bauwerk an den

Korrosionsschutz enthält. Sie wird i.d.R. vom AN erarbeitet, wobei Vorgaben

durch den AG möglich sind oder Inhalte in Absprache mit dem AG erfolgen. Es

besteht aus verschiedenen Teilen:

§ Projekt-Spezifikation

§ Spezifikation für Beschichtungssysteme

§ Spezifikation für die Ausführung der Beschichtungsarbeiten

§ Spezifikation für die Überwachung

Ein vorgesehenes Beschichtungsverfahren muss gemäß ISO 12944-7 mit den

festgelegten Beschichtungsstoffen erprobt sein. Anderenfalls ist eine Änderung

der Spezifikation durch die Vertragspartner erforderlich.

Der Planungsablauf von Erstschutzarbeiten oder Instandsetzungsarbeiten kann

anhand eines Schemas gemäß ISO 12944-8 Anhang C oder D erfolgen.

8.2.4 Qualifikationen des ausführenden und überwachenden Personals

Gemäß ZTV-W LB 218 müssen die Arbeiten zur Durchführung von Korrosions-

schutzarbeiten durch qualifiziertes Personal erfolgen (z.B. Referenzen, Beschei-

nigungen). Der Kolonnenführer muss seine Qualifikation durch den „KOR-Schein“

nachweisen, wobei alle 3 Jahre eine Nachschulung erforderlich ist.

8.2.5 Kontrolle des Oberflächenvorbereitungsgrades

Für die Kontrolle des Oberflächenvorbereitungsgrades können die Vergleichs-

muster gem. ISO 8501-1 herangezogen werden. Zu beachten ist, dass bei den

Vergleichsfotos Quarzsand als Strahlmittel verwendet wurde, so dass bei ande-

ren Strahlmitteln, z.B. Kupferschlacke, farbliche Abweichungen zu diesen Fotos

resultieren können (Abb. 8.2.5.-1). Ob die gestrahlte Oberfläche frei von Zunder

etc. ist, sollte mittels Lupe zusätzlich stichprobenartig begutachtet werden. Ist der

geforderte Oberflächenvorbereitungsgrad nicht erreicht, ist ein Nacharbeiten er-

forderlich.


Abbildung 8.2.5.-1: Vergleichsmus-

ter zur Sichtprüfung der Oberflächen-

rauheit

Abbildung 8.2.5.-2: Zunderrückstän-

de auf gestrahlter Oberfläche SA 2½

Gemäß ZTV-W LB 218 muss der Oberflächenvorbereitungsgrad mindestens Sa

2½ bzw. PSa 2½ bzw. St 3 entsprechen. Dies gilt auch für das Nachbehandeln

von Schweißnähten. Eine mechanische OFV (per Hand oder maschinell) ist nur

ausnahmsweise mit Zustimmung des AG zulässig.

Feuerverzinkte Oberflächen eines Duplex-Systems müssen Gemäß ZTV-W LB

218 den Anforderungen einer optisch und technisch einwandfreien Beschichtung

entsprechen, damit eine optimale Haftung des Beschichtungsstoffes gewährleis-

tet werden kann. Die Feuerverzinkerei muss im Vorwege darüber informiert wer-

den, dass das feuerzuverzinkende Produkt Teil eines Duplex-Systems ist.

8.2.6 Kontrolle des Rauheitsgrades

Neben dem Oberflächenvorbereitungsgrad ist auch der Rauheitsgrad von ent-

scheidender Bedeutung. Zwischen Rauheit und Haftung der Beschichtung be-

steht ein direkter Zusammenhang, da eine ausreichende Rauheit zu einer Ver-

größerung der Oberfläche und somit zu einer besseren Verklammerung, d.h. Haf-

tung des Beschichtungsstoffes zum Untergrund, führt. Sofern hinsichtlich der

Rauheit keine anderweitigen Forderungen bestehen, sollte der Rauheitsgrad „mit-

tel“ ausgeführt werden, was einer Rauheit von ca. 25 – 40 µm entspricht. Die

vorhandene Rautiefe kann mittels Messgeräten direkt bestimmt werden oder aber

mittels Tastvergleich unter Zuhilfenahme des ISO-Comparators (Unterscheidung


zwischen kantigem Strahlmittel „grit“ und kugeligem Strahlmittel „shot“ beachten).

Der Tastvergleich sollte nur mit einem Stäbchen oder Stift oder mit den Finger-

nägeln, besser noch mit Handschuhen erfolgen, um keine Fettrückstände auf der

Oberfläche zu erzeugen. Die ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 schreibt die Verwen-

dung von „Grit“-Strahlmittel vor (siehe dort Kapitel 3.4 (1))

Abbildung 8.2.6.-1: Messgerät und Vergleichsmuster zur Bestimmung der

Oberflächenrauheit

Abbildung 8.2.6.-2: ISO-Comperator zur Bestimmung der Oberflächenrauheit

mittels Tastvergleichs

fein Rauheiten wie Segment 1 und gröber,aber weniger grob als Segment 2

mittel Rauheiten wie Segment 2 und gröber,aber weniger grob als Segment 3

grob Rauheiten wie Segment 3 und gröber,aber weniger grob als Segment 4


Bei einer zu hohen Rauheit ist die Spitzenabdeckung zu beachten und entspre-

chend die Schichtdicke zu erhöhen, was zu einem Mehrverbrauch des Beschich-

tungsstoffes führt. Bei einer zu geringen Rauheit sind die Sieblinie des Strahlmit-

telgemisches sowie die Druckluftversorgung zu überprüfen. Ein erneutes Strahlen

mit veränderten Parametern ist erforderlich.

In der Praxis stellen oftmals Brennkanten von dicken Blechen ein Problem dar,

da der thermische Brennvorgang zu einer Aufhärtung der Oberfläche führt und

somit die geforderte Rauheit nur schwer oder gar nicht mittels Strahlen erreicht

wird. Abhilfe kann ggf. durch ein Beschleifen der Brennkanten vor dem Strahlen

erfolgen. Dies stellt - je nach Konstruktion - einen signifikanten Mehraufwand dar

und sollte somit von den Vertragsparteien im Vorfeld vereinbart werden. Gemäß

ISO 8501-3, Tabelle 1, Zeile 2.3, ist für den Vorbereitungsgrad P3 das Entfernen

der Schnittflächen obligatorisch. Die ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 schreibt für Kan-

ten den Vorbereitungsgrad P3 vor (siehe dort Kapitel 1.4 (5)).

Die Oberflächenvorbereitung der Feuerverzinkung bei Duplex-Systemen muss

gemäß EN 1090-2 die Oberflächenrauigkeit „fein“ gemäß DIN EN ISO 8503-2

durch z.B. Sweep-Strahlen erreichen.

Abbildung 8.2.6.-3: Brennkante mit Aufhärtung eines dicken Bleches (gestrahlte

Oberfläche SA 2½)


8.2.7 Prüfung auf nicht sichtbare Verunreinigungen (i. W. Salze, Staub)

Auch gestrahlte Flächen können noch mit nicht sichtbaren, aber gefährlichen

Salzkonzentrationen belegt sein. Ein typisches Zeichen der Präsenz solcher Sal-

ze ist das oft unregelmäßige Anlaufen von Flächen kurz nach ihrer Strahlreini-

gung, auch bei moderaten Luftfeuchtigkeiten. Ein gleichmäßiges Anlaufen ist da-

hin eher ein Indiz für zu lange Wartezeiten und/oder zu hohe Luftfeuchtigkeit.

In der Regel wird zur Bestimmung von Salzen vor Ort das Bresle-Verfahren ein-

gesetzt, welches in der ISO 8502-6 beschrieben ist. Dabei erfolgt die Umrech-

nung der Leitfähigkeit (µS/cm oder mS/m) in Salzkonzentrationen. Ein gängiger

Grenzwert für Offshore ist max. 20 mg/m2 NaCl Äquivalent (Forderung gem.

Norsok M 501). Dieser kann i.d.R. nicht allein durch den Oberflächenvorberei-

tungsgrad Sa 2½ erreicht werden, daher ist ein zusätzliches Abwaschen erforder-

lich, das ein maßgeblich erhöhten Aufwand darstellt, der bauvertraglich zu regeln

ist!

Abbildung 8.2.7.-1: Bresle-Verfahren

Neben Salzen sind Verunreinigungen von Staub von besonderer Bedeutung.

Staub ist immer vorhanden, wobei die höchste Staubentwicklung in der Regel

nach dem Strahlen auftritt. Staub ist besonders kritisch bei Grundbeschichtun-

gen, da diese einen geringen Bindemittelgehalt sowie geringe Penetration auf-

weisen. Staub ist daher grundsätzlich mit geeigneten Mittel vor der Applikation zu

entfernen, wobei beim Abblasen mittels Pressluft auf die Qualität der Pressluft


geachtet werden muss. Diese muss zwingend wasser- und fettfrei sein, was sich

relativ einfach mit einem Blatt Papier überprüfen lässt.

Die Überprüfung der Oberfläche in Bezug auf die Staubreinheit erfolgt gem. ISO

8502-3. Hinsichtlich Partikelverteilung und -größe sollten für die Anwendung im

Stahlwasserbau die Klassen 2 eingehalten werden. Klasse 3 kann in Einzelfall-

entscheidung akzeptiert werden, bei allen schlechten Klassen ist eine Nachreini-

gung erforderlich.

ISO 8502-3: Beurteilung von Staub auf für das Beschichten vorbereitetenStahloberflächen

Klassen für die Partikelverteilung

Die jeweiligen Vergleichsbilder sindder Norm zu entnehmen;die Klassen 4 u. 5 sind für Stahlwas-serbauten nicht akzeptabel

Tank-Innenbeschichtung 1

allgemein empfohlen 2

Einzelfallentscheidung 3

Abbildung 8.2.7.-2: Klassenzuordnung für Staubreinheit

ISO 8502-3: Beurteilung von Staub auf für das Beschichten vorbereitetet Stahl-oberflächen

Klassen für die Partikelgröße

Klasse Beschreibung der Staubpartikel

0 Partikel nicht sichtbar bei 10-facher Vergrößerung1 Partikel sichtbar bei 10-facher Vergrößerung, aber nicht mit normalem

oder korrigiertem Sehvermögen (i.d.R. <50µm Durchmesser)2 Partikel gerade sichtbar mit normalem oder korrigiertem Sehvermögen

(i.d.R. 50 µm – 100 µm Durchmesser)3 Partikel deutlich sichtbar mit normalem oder korrigiertem Seh-

vermögen (i.d.R. bis 500 µm Durchmesser)4 Partikel zwischen 500 µm bis 2,5 mm Durchmesser

5 Partikel größer als 2,5 mm Durchmesser

Abbildung 8.2.7-3: Beschreibung der Klassen für Staubreinheit

Allgemein geben die Normen ISO 8502-1 bis 6, -8, und -9 sowie DIN Fachbericht

28 „Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen – Prüfung von


Oberflächen auf visuell nicht sichtbare Verunreinigungen vor dem Beschichten“

über die Prüfung von Verunreinigungen Auskunft.

Die ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 schreibt vor, dass der AN sicherstellen muss,

dass vor der Applikation von Folgebeschichtungen die Oberfläche frei von Verun-

reinigungen sein muss. Mögliche Salzablagerungen sind durch Druckwasser-

strahlen zu entfernen.

8.2.8 Anlegen von Kontrollflächen

Wenn vertraglich vereinbart, sind Kontrollflächen gemäß ISO 12944-7 Abschnitt

7.1 und ISO 12944-8 Anhang B an für Korrosionsbelastungen repräsentativen

und auch später zugänglichen Teilflächen anzulegen. Sie

§ definieren den Ausführungsstandard der Arbeiten

§ dienen zur Bestätigung der Angaben des Herstellers oder ANs

§ dienen zur Beurteilung des Verhaltens der Beschichtung zu jedem Zeitpunkt

nach Fertigstellung einzelner Arbeitsgänge

§ müssen in Gegenwart der Beauftragten aller Vertragspartner (AN und AG

bzw. Prüfstelle) ausgeführt werden und die Einhaltung der Spezifikation

muss von ihnen schriftlich bestätigt werden

§ müssen dokumentiert werden

§ können dauerhaft am Bauwerk gekennzeichnet werden

Die Größe und Anzahl der Kontrollflächen muss in angemessenem Verhältnis

(technisch und wirtschaftlich) zur Art des Bauwerks stehen. Die Anzahl kann

nach Anhang A der ISO 12944-7 ermittelt werden. Kontrollflächen werden i.d.R.

nicht zu Gewährleistungszwecken herangezogen. Dies kann jedoch vertraglich

vereinbart werden. Ausgebesserte Kontrollflächen gelten nicht länger als Kontroll-

flächen.

Beim Anlegen von Kontrollflächen muss der AN Aufzeichnungen mit allen wichti-

gen Daten über jeden Arbeitsgang machen (Muster gemäß ISO 12944-8 Anhang

B). Diese sind von allen Vertragspartnern anzuerkennen.


Bei Kontrollflächen stehen Theorie und Praxis häufig im Widerspruch. Das Anle-

gen von Kontrollflächen sind gestellte Situationen, die nicht den tatsächlichen

Bedingungen der späteren Gesamtbeschichtung entsprechen. Oftmals sind es

Witterung und/oder Arbeitsablauf, die zu Unterbrechungen bei Kontrollflächen

führen. Sicherlich können Kontrollflächen zur Schadensdiagnose beitragen, wenn

denn die Dokumentation vollständig ist, man die Flächen wiederfindet und was

am wichtigsten ist, die Zugänglichkeit kostengünstig ist und man diese auswerten

kann. Kontrollflächen dienen bei Gewährleistungsvereinbarungen als Beweis-

lastumkehr. Der Materialhersteller hat dann bei schadhaften Kontrollflächen die

Beweislast. Er ist aber nicht automatisch Schadensverursacher.

In den letzten 30 Jahren haben sich in der Chemie die Analysemethoden und

damit die Schadensdiagnostik deutlich verbessert, so dass für eine Schadensbe-

urteilung keine Kontrollflächen mehr nötig sind. Mehrschichtige Beschichtungs-

systeme bedeuten mehrtägige Anwesenheit von Auftraggeber und Auftragneh-

mer. Werden zusätzlich auch der Stoffhersteller bestellt, so ist in der VdL-

Richtlinie 17 der Umgang mit Kontrollflächen festgelegt. Für die Begleitung sei-

tens der Stoffhersteller entstehen pro Tag erhebliche Kosten. Die Praxis zeigt,

dass der Aufwand in keinem Verhältnis zum Nutzen steht.

Festzuhalten ist, dass das Anlegen ein ausgesprochen kostspieliges Unterfangen

ist, dass noch dazu nicht unbedingt durch Realitätsnähe glänzt. Es gibt andere

Möglichkeiten, um die Korrosionsschutzarbeiten zu kontrollieren, beispielsweise

Verfahrensprüfungen und Stichproben, die praxistauglicher sind. Das Geld ist

besser angelegt, eine gute Bauüberwachung zu beauftragen als xfache Kontroll-

flächen anzulegen.

Eine weitere sinnvolle Alternative ist das Herstellen von Prüfplatten, die parallel

zu den Beschichtungsarbeiten erstellt werden. Diese kann man dann zu einem

späteren Zeitpunkt auf Haftung, Abriebverhalten, Korrosionsschutz etc. prüfen.

Generell gilt hier der Leitspruch: Qualität kann nicht erprüft, sie muss erzeugt

werden.

8.2.9 Beschichtungsstoffe

Die ZTV-W LB 218 fordert, dass die Tauglichkeit der Beschichtungsstoffe für den


anzuwendenden Fall vom AN durch ein entsprechendes Zulassungszeugnis

nachzuweisen ist. Bei Beschichtungssystemen, welche in der Liste der zugelas-

senen Systeme des BAW (Stahlwasserbau) oder in den TL/TP-KOR Stahlbauten

(z.B. Brückenbauwerke) gelistet sind, gilt dieser Nachweis grundsätzlich als er-

bracht (siehe auch Kapitel 8.3.4).

I.d.R. werden für Beschichtungsstoffe ein Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach EN

10204 sowie ein Übereinstimmungsnachweis für jede Charge gefordert. Ein Ab-

nahmeprüfzeugnis 3.2 nach EN 10204 ist nur für besonders ausgewiesene Bau-

werke, Bauteile oder Flächen (z.B. schwer zugängliche Bereiche, oder problema-

tische Außerbetriebnahme) erforderlich.

8.2.10 Besonders zu beachtende Bereiche des zu beschichtenden Objekts

Der AN muss gemäß ISO 12944-7 die Bereiche kennzeichnen, in denen auf-

grund von Schweißarbeiten oder sonstigen Gründen keine Beschichtung oder nur

mit geringer Dicke aufgetragen werden soll.

Beschichtungen auf Kontaktflächen von vorgespannten Schraubverbindungen

müssen auf Übereinstimmung mit dem Vertrag geprüft werden und eine Zulas-

sung gemäß TL/TP-KOR Stahlbauten besitzen (z.B. nach Blatt 85).

Gemäß EN 1090-2 muss die Trockenschichtdicke von Kontaktflächen bei plan-

mäßig vorgespannten, nicht gleitfesten Verbindungen zwischen 75-100 µm liegen

(siehe dort Anhang F.4). Wird die ZTV-W LB 216/1 zugrunde gelegt, dürfen Kon-

taktflächen von zulässigen Schraubenverbindungen nur mit einer Grundbeschich-

tung von ca. 50 mm versehen werden (siehe dort Abschnitt 5 (62)).

8.2.11 Allgemeine Hinweise zur Überwachung vor Beginn der Applikation

Vor Beginn der Applikation sollte generell auf folgende Punkte geachtet werden:

§ Art und Menge der Produkte, Gebindezustand, Temperatur, Lagerung

§ Vorhandensein der Abnahmeprüfzeugnisse (APZ gem. EN 10204, i.d.R.

3.1)


§ Vorhandensein der Produktdatenblätter

§ Vorhandensein eines freigegebene Korrosionsschutzplanes

§ Kenntnis der Produktdaten (Nass- / Trockenschicht, Topfzeit, Überarbei-

tungsintervalle, Mischungsverhältnis etc.)

§ Abklebung von Aussparungen und späteren Baustellenschweißnähten

(Freihaltung der Baustellennähte siehe auch Kapitel 4.13)

8.3 Überwachung während der Applikation

8.3.1 Eigenüberwachung der ausführenden Firma

Die Aufzeichnungen und Auswertungen für die Eigenüberwachung müssen auf

der Baustelle vorliegen und sind bis zur Verjährungsfrist aufzubewahren. Sie

müssen folgende Angaben enthalten:

§ Abnahmeprüfzeugnis

§ Lieferwerk und Lieferscheine

§ Bezeichnung der Beschichtungsstoffe

§ Chargennummern mit Bauteilzuordnung, Datum der Herstellung

§ Zeitabschnitte der einzelnen Arbeiten

§ Verarbeitungsbedingungen (Klimadaten)

§ besondere Vorkommnisse

§ Art und Datum der Prüfungen

§ verwendete Messgeräte

§ Ergebnisse der Prüfungen und Vergleich mit den Anforderungen

§ Unterschrift des für die Eigenüberwachung Verantwortlichen

Die Messwerte der Eigenüberwachung des AN sind in Prüfprotokollen festzuhal-

ten. Hierbei ist die Oberflächenvorbereitung, die Applikationsbedingungen und

die Schichtdicken zu prüfen und zu protokollieren. Dazu kann das Formblatt in

Anhang I der ISO 12944-8 genutzt werden.

Die Ausführung muss in allen Arbeitsgängen durch erfahrenes und qualifiziertes

Personal durch den AN überwacht werden. Eine zusätzliche Kontrolle durch den

AG wird empfohlen. Für die Fertigstellung von Teilleistungen und der Abnahme


ist für den AG die Zugänglichkeit durch den AN zu gewährleisten.

Der AN hat darauf zu achten, dass schwer erreichbare Oberflächen besonders

sorgfältig zu beschichten sind. Mängel, welche die Schutzwirkung verringern

können oder das Aussehen wesentlich beeinflussen, sind vor Auftragung der

Folgeschicht auszubessern.

8.3.2 Fremdüberwachung durch den Auftraggeber (Kontrollprüfung)

Der Auftragnehmer hat seine Ausführungen zu überwachen und zu protokollieren

(Eigenüberwachung). Der Auftraggeber bzw. sein beauftragtes Unternehmen ist

berechtigt, die sog. Fremdüberwachung bzw. Kontrollprüfung durchzuführen. Die

ZTV-W LB 218 (36) fordert eine Abnahme jeder einzelnen Schicht durch den AG

oder den beauftragten Dritten. Dies schließt die unten aufgelisteten Untersu-

chungen mit ein. Eine Abweichung hiervon bedarf der schriftlichen Zustimmung

des AG.

In der Praxis werden die Überwachungsleistungen durch den AG des Öfteren

fremd an eine Prüfstelle vergeben. Wird hier nur eine stichprobenartige Überwa-

chung vertraglich vereinbart, wird sich normalerweise auf folgendes Vorgehen

verständigt:

§ Abnahme der Oberflächenvorbereitung

§ Stichprobenartige Abnahme der Grund- und Zwischenbeschichtungen

§ Abnahme der Deckbeschichtungen

Liegen unterschiedliche bzw. widersprüchliche Ergebnisse bzw. Interpretationen

der Ausführungsüberwachung von AN und AG vor, kann eine Schiedsuntersu-

chung von einem neutralen Dritten vereinbart werden.

Der Anhang E der ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 regelt als einheitliche Grundlage

die Richtlinien für Kontrollprüfungen bei Korrosionsschutzarbeiten und stellt mit

den Tabellen 4.3.1 bis 4.3.3 sinnvolle Checklisten für die Überwachung. Die Kon-

trollen dürfen nur von Prüfstellen durchgeführt werden, die den Anforderungen

nach E 4.2 und E 4.3 genügen. Die Eigenüberwachung des AN bleibt hiervon un-

berührt. Die Prüfstelle kann für ihre Protokolle der Prüfung ebenfalls die Form-


blätter des Anhangs B der ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 nutzen.

8.3.3 Schutzmaßnahmen bei der Ausführung

Für Oberflächenvorbereitungs- und Beschichtungsarbeiten sind Schutzmaßnah-

men auszuführen, um Schädigungen von Personen, Umwelt, Verkehrsanlagen,

Anlagen Dritter, etc. zu vermeiden und um den Schutz der Korrosionsschutzar-

beiten selbst sicherzustellen. Dabei bedürfen Einhausungen und Abplanungen

z.B. einer Luftkonditionierung und sie dürfen die Standsicherheit des Bauwerks

weder beeinträchtigen noch beschädigen.

Weitergehende Erläuterungen sind in Kapitel 5 und 6 aufgeführt.

8.3.4 Verarbeitung der Beschichtungsstoffe

In der ISO 12944-5 werden geeignete Beschichtungssysteme unter Berücksichti-

gung der auftretenden Umgebungsbedingen (Korrosivitätskategorien für atmo-

sphärische Bedingungen (C1, C2, C3, C4, C5-I, C5-M) bzw. Wasser/Erdreich

(Im1, Im2, Im3)) und der erwarteten Schutzdauer (niedrig (L) £ 5 Jahre, mittel (M)

£ 15 Jahre, hoch(H) > 15 Jahre) vorgeschlagen.

Im Wasserbau (Grundlage: ZTV-W) dürfen nur Stoffe verwendet werden, die

nach den „Richtlinien für die Prüfung von Beschichtungssystemen für den Korro-

sionsschutz im Wasserbau“ (RPB) geprüft und zugelassen sind. Die Prüfung er-

folgt durch die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) oder eine andere vom AG

anerkannte Prüfstelle. Das BAW führt eine „Liste der zugelassenen Systeme für

den Korrosionsschutz im Stahlwasserbau“, welche regelmäßig aktualisiert und

veröffentlicht wird.

Im Ingenieurbau (Grundlage: ZTV-ING, z.B. atmosphärisch beanspruchte Stahl-

bauten oberhalb des Wasserspiegels) sind grundsätzlich nur die Beschichtungs-

systeme nach Anhang A der ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 zu verwenden. Die von

der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) zugelassenen Beschichtungsstoffe

sind in den TL/TP-KOR-Stahlbauten geregelt.

Die technischen Datenblätter (Ausführungsanweisungen) müssen für alle Stoffe


am Ausführungsort vorliegen. Die Verarbeitungsangaben, wie z.B. die Zeitdauer

zwischen den einzelnen Beschichtungen sowie zwischen Endbeschichtung und

Erstbelastung, sind einzuhalten.

Vorbereitete Oberflächen sind umgehend mit der Grundbeschichtung zu verse-

hen. Ausgehärtete Schichten sind unverzüglich nach der Mindestwartezeit mit der

nächsten Schicht zu versehen, anderenfalls muss eine Zwischenreinigung erfol-

gen.

Die Beschichtungsstoffe sind vor und während der Verarbeitung auf folgende

Punkte zu prüfen:

§ Übereinstimmung der Gebindeaufschrift mit festgelegter Produktbeschrei-

bung

§ Hautbildung

§ Bodensatz

§ Verarbeitbarkeit unter gegebenen Baustellenbedingungen

Mögliche Applikationsverfahren sind Streichen, Rollen und Spritzen, wobei Rollen

zur Applikation der Grundbeschichtung nicht zugelassen ist.

Alle Kanten sowie Schrauben und werkseitige Schweißnähte erhalten nach der

Grundbeschichtung einen Kantenschutz. Hierzu wird händisch mit dem Pinsel ei-

ne weitere Lage des Beschichtungsstoffs in ausreichender Breite ³25 mm beid-

seitig der Kante aufgetragen.

8.3.5 Bestimmung der klimatischen Bedingungen

Vor Aufnahme der Applikationsarbeiten sind die klimatischen Bedingungen (Luft-

temperatur, Untergrundtemperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Taupunkt) unter

Zuhilfenahme kalibrierter Geräte zu messen. Die Messung mittels Hydrometer

sollte dabei stets an der Stelle ausgeführt werden, an der die Arbeiten erfolgen,

da insbesondere bei Baustellenbedingungen oder großen Bauwerken Mikroklima-

ta vorhanden sein können. Insbesondere bei Arbeiten auf der Baustelle, sind die

Klimadaten regelmäßig, d.h. mind. 2-mal, besser 3-mal täglich zu kontrollieren

und entsprechend zu protokollieren. Werden die Beschichtungsarbeiten in meh-


reren Arbeitsschichten durchgeführt, so sind jeweils pro Arbeitsschicht die Klima-

daten 2- bis 3-mal zu kontrollieren und protokollieren.

In der Regel sind keine Beschichtungsarbeiten auszuführen bei

§ > 80/85% relativer Luftfeuchte§ < 3°C Differenz der Oberflächentemperatur zur Taupunkttemperatur

Abbildung 8.3.5.-1: Taupunktmessgeräte


Abbildung 8.3.5.-2: Mittlere klimatische Bedingungen in Deutschland (blau: Ge-fahr der Taupunktunterschreitung)

In den Produktdatenblättern von Beschichtungsstoffen sind in der Regel Angaben

zu den zulässigen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten enthalten. Neben Tau-

punkthinweisen sind dort oft auch Minimumtemperaturen für die chemische Här-

tung genannt. Überarbeitungsintervalle und Trockenzeiten sind neben der Dicke

der Beschichtung ebenfalls von der Temperatur abhängig. Die Topfzeit ist direkt

mit der Temperatur verbunden.

Akute Temperatur- oder Feuchtigkeitsprobleme sind i.d.R. nur über externe

Heizmöglichkeiten und ggf. Einhausung von kleineren Arbeitsbereichen zu behe-

ben. Diese Punkte sind bei der organisatorischen Planung der Ausführung und

bei der Produktauswahl zu berücksichtigen.


8.3.6 Bestimmung der Nassfilmdicke

Die Kontrolle der Nassfilmdicke während des Applikationsvorganges erfolgt in der

Regel mit einem Nassschichtkamm und erleichtert das Erreichen der Sollschicht-

dicke. Bei der Messung sind folgende Punkte zu beachten:

§ Hochviskose, lösemittelarme Produkte haben oft ein welliges Aussehen im

nassen Zustand

§ Zinkstaubfarben, insbesondere Zinksilikatfarben sind aufgrund ihrer schnel-

len Trocknung und ihrer meist niedrigen Schichtdicke schwer bzw. nur un-

genau zu messen

§ Physikalisch trocknende Farben (z.B. PVC, Acryl, Bitumen) lösen sich bei

der Überarbeitung mit sich selbst stark an. D.H. nur die erste Schicht ist ge-

nau messbar, die folgenden Schichten nur bedingt

§ Nach erfolgter Messung der Nassfilmdicke sind die Abdrücke vom Mess-

kamm bzw. Messrad durch Überspritzen nachzuarbeiten

Abbildung 8.3.6.-1: Messkämme zur Bestimmung der Nassfilmdicke


8.4 Überwachung nach der Applikation

8.4.1 Bestimmung der Trockenschichtdicke

Die Messung der Trockenschichtdicke kann zerstörungsfrei mittels des magnet-

induktiven Messverfahrens auf einem ferromagnetischen Untergrund (z.B. Stahl)

oder mittels des Wirbelstromverfahrens auf nicht ferromagnetischen, jedoch me-

tallisch leitenden Untergründen (z.B. Verzinkung, Edelstahl) bestimmt werden,

wobei das eingesetzte Gerät vor jedem Messeinsatz zu kalibrieren ist. Die Geräte

müssen regelmäßig geprüft, kalibriert und gewartet werden und die Ergebnisse

sind im Rahmen der Eigenüberwachung zu protokollieren. Die Messung der Tro-

ckenschichtdicke ist in der ISO 2808 genormt. Ferner besteht die Möglichkeit ei-

ner zerstörenden Messung mit Hilfe einer Messuhr bzw. mittels eines Keilschnitt-

gerätes. Während man mit der Messuhr die Dicke direkt feststellen kann, benutzt

das Keilschnittgerät (PIG = Paint Inspection Gauge) ein Messer, das unter einem

bestimmten Winkel den ausgehärteten Beschichtungsstoff bis zum Substrat ein-

schneidet. Die waagerechte Projektion dieses Schnittes wird mit einem Messmik-

roskop ausgemessen und die Schichtdicke über die Winkelfunktion errechnet. Da

es sich bei der zerstörenden Messung lediglich um eine punktuelle Messung

handelt, wird diese in der Regel nur angewendet, wenn die einzelnen Schichtdi-

cken eines vorhandenen Beschichtungssystems ermittelt werden sollen.


Abbildung 8.4.1.-1: Zerstörungsfreie Schichtdickenmessgeräte

Abbildung 8.4.1.-2: Zerstörende Schichtdickenmessgeräte; links, Keilschnittge-

rät; Mitte Schneiden des Gerätes; rechts, Messuhr zur direkten Messung

Die ISO 12944 unterscheidet zwischen folgenden Schichtdicken:

§ Trockenschichtdicke: gemessene Schichtdicke nach Trocknung / Härtung

§ Sollschichtdicke: vorgegebene Schichtdicke gem. Spezifikation, um die ge-

forderte Schutzdauer zu erzielen

§ Höchstschichtdicke: höchste zulässige Trockenschichtdicke, oberhalb derer

die Eigenschaften der Beschichtung beeinträchtigt werden können


Sofern keine anderen Vereinbarungen gelten, müssen gem. ISO 12944 folgende

Randbedingungen erfüllt sein:

§ Einzelwerte müssen mind. 80% der Sollschichtdicke betragen

§ Der Mittelwert aller Messungen muss mindestens der Sollschichtdicke ent-

sprechen

§ Nach DIN EN ISO soll die gemessene Höchstschichtdicke die Sollschichtdi-

cke nicht um das Dreifache überschreiten. Die ZTV-W 218 wie die ZTV-ING

erlauben lediglich das Doppelte der ausgeschriebenen Sollschichtdicke. Die

einfließende Größe der Rautiefe ist zu berücksichtigen. Falls diese Werte

überschritten werden, muss zwischen den Vertragspartnern eine Überein-

kunft auf fachlicher Basis gefunden werden

Beispiel: Sollschichtdicke: NDFT = 500 µm Messreihe: 20 Werte

Þ Mittelwert der Messreihe: DFTmittel, 20 Werte = (åDFTEinzelwert / 20) ³ 500 µm

Þ Maximaler Einzelwert: DFTmax, Einzelwert £ 3 x 500 = 1500 µm

Þ Minimaler Einzelwert: DFTmin, Einzelwert ³ 0,80 x 500 = 400 µm

Die ZTV-W LB 218 sieht ferner vor, dass auch die Filmdicke der Grundbeschich-

tung nicht um das Zweifache der Sollschichtdicke überschritten werden darf (s.

Abbildung 4.8.1-4).

Die ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 fordert außerdem. dass höchstens 20% der Ein-

zelwerte die Sollschichtdicke um nicht mehr als 20% unterschreiten dürfen.

Bei der Messung der Schichtdicken ist auch darauf zu achten, dass die vorhan-

dene Rauheit bei den Messwerten zu berücksichtigen ist. Die ISO 19840 legt

hierfür – in Abhängigkeit von dem Oberflächenprofil – entsprechende Korrek-

turfaktoren fest, welche von den Messwerten abzuziehen sind. Dies gilt sowohl

für Einzel- als auch für Mehrschichtenaufbauten.


Abbildung 8.4.1.-3: Rauheitsabhängige Korrekturfaktoren für Schichtdicken-

messung

Beispiel:

Ermittelte Rauheit: 60 µm Rz bzw. „mittel“: Korrekturwert 25 µm

Die Messwerte müssen gemäß ZTV-W LB 218 und unter Berücksichtigung des

Korrekturwertes folgende Grenzwerte einhalten:

Grundbeschichtung mit Sollschichtdicke: NDFT = 50 µm

Þ Mittelwert: DFT = 50 + 25 = 75 µm

Þ Maximaler Einzelwert: DFT = (2 x 50) +25 = 125 µm

Þ Minimaler Einzelwert: DFT = (0,80 x 50) +25 = 65 µm

Deckbeschichtung mit Sollschichtdicke: NDFT = 500 µm

Þ Mittelwert: DFT = 500 + 25 = 525 µm

Þ Maximaler Einzelwert: DFT = (2 x 500) +25 = 1025 µm

Þ Minimaler Einzelwert: DFT = (0,80 x 500) +25 = 425 µm

Abbildung 8.4.1.-4: Beispiel-Darstellung der Rauheit im Beschichtungssystem

Ist die Rauheit nicht bekannt, z.B. bei angelieferten und bereits beschichteten

Bauteilen, so sollte das Segment „Mittel“ für die Festlegung des Korrekturfaktors

angesetzt werden (d.h. 25 µm vom Messwert abziehen).

Oberflächenprofil gem. ISO 8503-1 Korrekturfaktor in µm

fein 10

mittel 25

grob 40


Grundsätzlich sind bei der Schichtdickenmessung alle Bereiche gleichmäßig zu

erfassen. Die Mindestanzahl der Messwerte richtet sich dabei nach der Objekt-

größe. Sind kleinflächige Bereiche (z.B. Steifen) systematisch nur mit 80% der

Sollschichtdicke beschichtet, sollte eine Nacharbeit erfolgen, auch wenn das Kri-

terium des Mittelwerts gesamtheitlich eingehalten ist. Ferner sollten Schichtdi-

ckenmessungen mit einem Abstand von ca. 15 mm an Ecken und Kanten durch-

geführt werden, da andernfalls aufgrund der Feldstörung Fehlmessungen nicht

auszuschließen sind. Streng genommen müssen die Kanten in einer eigenen

Messreihe erfasst werden, da hier oft eine zusätzliche Lage von 50-100 µm als

Kantenschutz ausgeführt wird (gemäß ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 obligatorisch)

und somit eine zum regulären Bereich größere Sollschichtdicke vorliegt.

Festgestellte Minderschichtdicken sind entweder durch eine erhöhte Deckbe-

schichtung oder eine weitere Zwischenschicht auszugleichen.

Bei zu geringer Schichtstärke ist in der Regel ein zusätzliches Applizieren der

letzten Beschichtungslage erforderlich. Bei einer zu hohen Schichtdicke ist es

grundsätzlich eine Einzelfallentscheidung, wie weiter verfahren wird (z.B. Ab-

schleifen oder Abstrahlen). Äußerst kritisch sind Überschichtdicken bei Zink-

staub-Grundbeschichtung anzusehen, da dort die Gefahr von Zinkbruch besteht.

Hier gibt die ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 vor, dass Zinkstaub-

Grundbeschichtungen eine Trockenschichtdicke von 120 µm nicht überschreiten

dürfen (Abschnitt 4.3.1 (5)).


Abbildung 8.4.1.-5: Zinkbruch in Grundbeschichtung

Empfehlung: bei großflächig auftretenden Schichtdickenüberschreitungen sollte

Rücksprache mit dem Beschichtungsstofflieferanten gehalten werden.

Trockenschichtdicken sind zu jedem kritischen Zeitpunkt, z.B. bei der Änderung

der Verantwortlichkeit der Arbeiten oder bei einer großen Zeitspanne zwischen

den Beschichtungsprozessen einzelner Teilschichten und nach Herstellung des

gesamten Beschichtungssystems zu prüfen. Im Rahmen der Eigenüberwachung

sind die Schichtdicken des Gesamtsystems und der fertig gestellten Teilbeschich-

tungen im vorgegebenen Messumfang vom AN zu protokollieren. Protokoll-

Vorlagen können z.B. dem Anhang B der ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 entnommen

werden.

Der Überwacher von Korrosionsschutzarbeiten wird mit zwei Problematiken kon-

frontiert, welche sich aus der Normen-/Regelwerkkonformität und der tatsächli-

chen praktischen Durchführung der Messungen ergeben.

1. Einhaltung der Mindestwerte („80%“-Kriterium) und Maximalwerte (2-3-fache Sollschichtdicke): Gemäß der ISO 12944 und ZTV-W LB 218 müs-

sen bei den Messreihen der Schichtdickenprüfungen (gilt für die Eigenüber-

wachung wie auch für die Fremdüberwachung durch eine Prüfstelle) die Ein-


zelwerte mindestens 80% der Sollschichtdicke aufweisen und dürfen das

zweifache (gemäß ZTV-W und ZTV-ING) bzw. das dreifache (gemäß ISO

12944) nicht überschreiten, anderenfalls muss nachgearbeitet werden. In der

Praxis gibt es i.d.R. immer einzelne Werte, die geringer oder höher sind. Ur-

sache könnte neben tatsächlichen Abweichungen der Schichtdicke auch z.B.

eine nicht fachgerecht aufgesetzte Messsonde sein, ein zu dicker Pinselauf-

trag in schwer zugänglichen Bereichen oder ein minimal kleiner Bereich mit

abweichender Schichtdicke, welcher bei wiederholender Messung an gleicher

Stelle nicht reproduzierbar ist. Eine Nacharbeitung ist an diesen Stellen i.d.R.

nicht erforderlich. Allerdings sind diese elektronisch gespeicherten Werte im

Messprotokoll festgehalten und bedürfen daher einer Stellungnahme des prü-

fenden Ingenieurs, z.B. durch eine schriftliche Anmerkung, dass es sich um

„Ausreißer“-Werte handelt und als tolerierbare Abweichungen akzeptiert wer-

den. Es empfiehlt sich, dieses Vorgehen mit dem AG und dem Hersteller im

Vorwege zu klären. Dies entbindet den Hersteller jedoch nicht von seiner

Verantwortung, diese Messpunkte kritisch im Zusammenspiel aller Randbe-

dingungen zu betrachten.

2. Messwerte einer Messreihe: Stellt man bei der Schichtdickenmessung in

einer Messreihe mit definierter Anzahl von Einzelwerten eine Abweichung bei

einem der Einzelwerte (Über- oder Unterschreitung) fest, so empfiehlt es

sich, an dieser Stelle sowie in der unmittelbaren Umgebung weitere Messun-

gen durchzuführen, um (a) das Ergebnis zu verifizieren und (b) den Bereich

der Abweichung einzugrenzen. Sind diese ergänzenden Messungen aller-

dings Teil der elektronisch gespeicherten Messreihe, wird hierdurch das Ge-

samtergebnis der Messreihe verfälscht. Zum einen wird der stichprobenartige

Charakter der Messreihe über gesamte Teilfläche durch eine massive Auf-

summierung an einer lokalen Stelle beeinflusst und zum anderen wird Mittel-

wert der Messreihe verfälschend verschoben. Daher sollten Stellen, an de-

nen eine Abweichung festgestellt wurde, außerhalb der zu dokumentierenden

Messreihen durch eine ausreichende Anzahl an Einzelmessungen einge-

grenzt und mit Kreide/Stift zur Nacharbeitung markiert werden.


8.4.2 Prüfung der Haftung

Sofern ein Anlass zum Zweifel bezüglich der Applikation der Beschichtung be-

steht, kann eine Überprüfung der Haftfestigkeit gefordert werden. Hier gibt es un-

terschiedliche Methoden, welche alle zerstörend sind.

Die Gitterschnittprüfung ist in der ISO 2409 genormt, jedoch auf Schichtdicken

bis 250 µm begrenzt. Bei Schichtdicken > 250 µm, wie sie üblicherweise im

Stahlwasserbau vorkommen, wird die Kreuzschnittprüfung gemäß ISO 16276-2

angewendet. Beide Verfahren erlauben eine Beurteilung der Adhäsion / Kohäsion

(Haftfestigkeit) einer Beschichtung. Die Beschädigungen sind entsprechend der

aufgestellten Spezifikation auszubessern.

Abbildung 8.4.2.-1: Beurteilungen für Gitterschnitt und Kreuzschnitt


Abbildung 8.4.2.-2: Kreuzschnitt nach DIN EN ISO 16276-2

Abbildung 8.4.2.-3: Durchführung von Haftprüfungen mittels Abreißtest undKreuzschnitt

Bei Neubeschichtungen liegt ein ausreichendes Haftungsvermögen vor, wenn Gt

1 nicht überschritten wird. Es wird zukünftig GT 2 und X-Schnitt 2 gelten. Bei

Haftzugwerten gilt als Mindestwert 1,5 N/mm², bei Adhäsionsanteilen > 50% gilt 5

N/mm².

Level

0

Level

1

Level2

Level3

Level

4

Level5


Für eine quantitative Beurteilung der Haftfestigkeit kann ergänzend zum Kreuz-

schnitt auch ein Haftzugversuch gemäß ISO 4624 durchgeführt werden. Hierzu

stehen mechanisch, hydraulisch und pneumatisch arbeitende Prüfgeräte zur Ver-

fügung. Neben dem Bruchbild wird bei der Haftzugprüfung auch die Haftfestigkeit

ermittelt. Kritisch sind insbesondere Brüche zwischen Substrat und Beschichtung.

Im Laborversuch beträgt gemäß ISO 12944-4 die Mindesthaftung 5 MPa.

Abbildung 8.4.2.-2: Geräte für den Haftzugversuch

Abbildung 8.4.2.-3: Abreißfestigkeit nach EN 24624


Die richtige Ausführung und Interpretation der Ergebnisse erfordert viel Erfahrung

des Prüfpersonals. Bestimmte Haftzugwerte von Beschichtungssystemen werden

in verschiedenen Normen, Spezifikationen und Firmenstandards beschrieben

bzw. gefordert.

Wird die Haftung an Objekten in der Praxis geprüft, sollte vorher eine Verständi-

gung über die Prüfmethode und die Bewertung der Resultate erfolgen. Die wich-

tigsten Einflussfaktoren sind

§ Art der Beschichtung

§ Bisherige Belastung der Beschichtung

§ Untergrundtemperatur, Substratdicke, Messgerät

8.4.3 Porenprüfung

Neben der ausreichenden Haftung auf entsprechend vorbereiteten Untergrund ist

für eine lange Lebensdauer auch eine gleichmäßige und geschlossene Beschich-

tung wesentlich. Insbesondere dann, wenn dauerhaft mediale Belastungen zu

erwarten sind.

Während der Ausführung der Beschichtungsarbeiten, können Fehler in der Be-

schichtung entstehen. Dies können u.a. sogenannte Pinholes (Nadelstiche, Po-

ren), kleine Bläschen innerhalb der Beschichtung (An der Oberfläche oft als klei-

ne, runde Erhebungen sichtbar) oder Holidays (im Deutschen auch „Feiertage“

genannt = hier wurde die Beschichtung vergessen) sein. Durch diese Schwä-

chungen des Korrosionsschutzsystems kann Feuchtigkeit (auch Taufeuchte) in

die Beschichtung und ggf. bis zum Untergrund diffundieren und so das Korrosi-

onsschutzsystem schädigen bzw. schwächen. Poren und Fehlstellen können am

Bauteil mittels der Porenprüfung gemäß DIN 55670 kontrolliert werden. Während

bei Tankbeschichtungen die Porenprüfung ein fester Bestandteil der Überwa-

chung ist, wird im Stahlwasserbau die Porenprüfung in der Regel nur bei der Be-

gutachtung von Altbeschichtungen verwendet.


Abbildung 8.4.3.-1: Geräte zur Porenprüfung

8.4.4 Sichtprüfung

Es ist eine Sichtprüfung der ausgeführten Beschichtungsarbeiten durchzuführen,

bei der u.a. Gleichmäßigkeit, Farbe, Deckvermögen und Mängel (Fehlstellen,

Runzel, Krater, Luftblasen, Abblätterungen, Risse, Läufer) kontrolliert werden.

8.4.5 Bauwerksdokumentation

Nach Abschluss der Korrosionsschutzarbeiten übergibt der AN eine umfangrei-

che Dokumentation an den AG. Die Inhalte sind i.d.R. durch die Prüfstelle stich-

probenartig zu kontrollieren.

Folgende Dokumente sind u.a. Bestandteil:

§ Qualifikationsnachweis des Unternehmens, dass jeder Verfahrensschritt die

vorgeschriebene Qualität erreicht, z.B. durch Zertifizierung nach DIN EN

ISO 9001

§ Vom AG genehmigter Korrosionsschutzplan

§ Technische Datenblätter, Sicherheitsdatenblätter und Ausführungsanwei-

sungen der Beschichtungsstoffe

§ Übereinstimmungserklärungen oder Konformitätserklärungen der Beschich-

tungsstoffe (CE-Zeichen, etc.)

§ Qualifikationsnachweise der Aufsichtsperson

§ Qualifikationsnachweise des Arbeitspersonals


§ Grund- bzw. Eignungsprüfbericht des gewählten Beschichtungssystems als

Tauglichkeitsnachweis bezogen auf die verwendeten Beschichtungsstoffe

(liegt vor, wenn das System z.B. eine Zulassung nach BAW oder BASt hat)

§ Übereinstimmungsnachweise jeder Charge der Beschichtungsstoffe

§ Abnahmeprüfzeugnisse für jede Charge (3.1 oder 3.2 nach EN 10204)

§ Bestellspezifikationen für Feuerverzinkung

§ Kalibrierungszertifikate für Messgeräte (z.B. Schichtdicken, Taupunkt, etc.)

§ Eigenüberwachungsberichte über Ablauf der Beschichtungsarbeiten und die

Bedingungen beim Beschichten analog zu ISO 12944-8 Anhang I (Inhalte

siehe auch Kapitel 8.3.1)

§ Protokolle gemäß ISO 12944-8 Anhang I der Schichtdickenmessungen des

Gesamtsystems und der fertig gestellten Teilbeschichtungen für Oberflä-

chenvorbereitung, Applikationsbedingungen und Schichtdicken

§ Abnahmeprotokolle der Fremdüberwachung/Prüfstelle

§ Abschlussbericht der Fremdüberwachung/Prüfstelle analog zu ISO 12944-8

Anhang J

§ Konformitätserklärung des Herstellers

8.5 Ausbesserung von (mechanischen) Schäden bzw. Teilflächen

8.5.1 Allgemeines

In der Praxis kommt es bei beschichteten Neubauten aus verschiedensten Grün-

den zu Beschädigungen der Beschichtung. In der Regel lassen sich bei Transport

und Montage Schäden nicht vermeiden. Diese können durch ein vorab durch-

dachtes Transport- und Montagekonzept und sorgfältige Behandlung stark mini-

miert werden. Vor der Ausbesserung der Schäden muss aber zunächst die Ursa-

che und die Art des Schadens festgestellt werden, um wiederum die Maßnahmen

zur Ausbesserung genau zu definieren.

Beschichtungsschäden können außer durch mechanische Beschädigungen beim

Transport auch durch Bohr-, Schleif-, Schweiß-, Schneid-, Strahl- und anderen

Arbeiten entstehen.


Die Beschichtung kann dabei innerhalb des Beschichtungsaufbaus bzw. bis zum

Untergrund zerstört sein. Eine wesentliche Rolle spielt hier die Entfernung vom

Entstehungsort. Z.B. können Schleifspäne und Schweißperlen bei geringer Ent-

fernung glühend sein und sich in die Beschichtung und bis auf die Stahloberflä-

che einbrennen. Demzufolge sind auch die Ausbesserungsmaßnahmen unter-

schiedlich. Mögliche Beschichtungsschäden sind in der folgenden Tabelle zu-

sammengestellt.

Arbeiten Einwirkung aufdie Beschichtung

Erscheinungsform des Mangels1 2 3 4

Transport OptischeBeein-träch-tigung

obersteSchichtbeschä-digt

weitereSchichtenbeschä-digt

alleSchichtenbeschä-digt

Bohren Bohrspäne,ggf. Bohröl

heiß X! X! X? 0kalt Rostfahnen +ggf. verölt 0 0

Schleifen Schleifspäne heiß X! X! X X?kalt Rostfahnen Rostfahnen 0 0

Schwei-ßen

Schweißper-len

heiß X! X! X! X?kalt Rostfahnen X X? 0

Strahlen Strahlmittel kaltRostfahnen X X? X?

Abbildung 8.5.1.-1: Beschichtungsschäden durch Transport-, Bohr-, Schlei-,

Schweiß- und Strahlarbeiten

Der entscheidende Arbeitsgang für die Ausbesserung der Schadstellen ist die

Oberflächenvorbereitung. Eine entsprechend dem Schadensbild sorgfältige Vor-

bereitung der Oberfläche gewährleistet eine sichere Haftung der nachfolgend

aufgebrachten Beschichtung. Für die Oberflächenvorbereitung sind die Norm-

reinheitsgrade nach ISO 8501/2 PSa 2½ (partielles Strahlen), PMa (partielles

maschinelles Schleifen) oder PSt 2 (örtliche maschinelle bzw. Vorbereitung von

Hand) entsprechend den Möglichkeiten auf der Baustelle vorzubereiten. Für die

Bearbeitung der Oberfläche können verschiedene Hilfsmittel eingesetzt werden.


Von Hand:

§ Schwedenschaber

§ Spachtel

§ Drahtbürsten

§ Rostklopfhammer

§ Schleifpapier

Maschinell:§ Rotierende Drahtbürste

§ Schlagkolben- und Schlaglamellengerät

§ Drahtnadelpistole

§ Schleifmittel

§ Rotierende Schleifscheiben

§ Strahlen / Sweep-Strahlen

Abbildung 8.5.1.-2: Nadelpistole rotierende Drahtbürste Meißel

Abbildung 8.5.1.-3: Schleifscheibe Hammer Drahtbürste

Es ist darauf zu achten, dass Oberflächenverletzungen der Stahloberfläche durch

Schlagwerkzeuge wegen ihrer Kerbwirkung vermieden werden.


Abbildung 8.5.1.-4: Verunreinigung der Oberflächen und Verfahren zu deren

Entfernung [ISO 8502-6]

Die Ausbesserungsbeschichtung ist so herzustellen, dass die Gesamtschichtdi-

cke nicht zu hoch wird, da es ggf. durch zu hohe Kohäsionsspannungen (Span-

nungen zwischen den Schichten) zu Haftungsproblemen kommen kann, die in

der Folge zur Rissbildung und Abblätterung führt. Dieses Risiko wird mit der Zu-

nahme der Alterung der Beschichtung erhöht.

Die Ausbesserungsarbeiten sollten, vor allem im Sinne des Beschichters, doku-

mentiert werden (z.B. Protokoll und Fotos), damit bei Folgeschäden nachvollzo-

gen werden kann, wer den Schaden verursacht hat und damit verantwortet.

Grundsätzlich sollte bei Ausbesserungsarbeiten sehr sorgfältig gearbeitet wer-

den, da selbst bei gleichem Farbton die Ausbesserung stets optisch sichtbar ist.

Zur optischen Verbesserung ist es sinnvoll den Ausbesserungsbereich ringsum

abzukleben.

Bei großen und schwer zugänglichen Bauteilen, an den Ausbesserungsarbeiten

erforderlich werden, sind ggf. Gerüste oder andere derartige Hilfsmittel erforder-

lich, die den Zugang zu der Schadstelle ermöglichen. Um nicht weitere Schäden

an dem Bauteil durch die Gerüstarbeiten zu verursachen, sind diese sorgfältig zu

planen und mit der ggf. einbezogenen Gerüstbaufirma abzustimmen.


Nachfolgend werden Abarbeitungsfolgen für die Ausbesserung von Beschich-

tungsschäden dargestellt. Die Ausbesserungsanweisungen unterscheiden sich

nach der Tiefe der Schäden und im weiteren für Duplex-Systeme (Kombination

von Feuerverzinkung und Beschichtung). Die spezifische Ausarbeitung anhand

des jeweils aufgetragenen Beschichtungssystems und den weiteren Randbedin-

gungen ist mit dem Bauherrn und dem Beschichtungshersteller abzustimmen und

eine Freigabe einzufordern.

8.5.2 Schäden bis zum Stahl

1. Lose, blättrige oder rissige Beschichtungsteile restlos entfernen.

2. Flächen von allen Verunreinigungen säubern (Fett, Öl, Schmutz, Salz etc.).

3. Partielles Strahlen bis PSa 2½ (ISO 8501/2) ist die optimale Oberflächenvor-

bereitung OFV (Abbildung 8.5.2-1 und -2). Anderenfalls ist Normreinheitsgrad

PMa (ISO 8501/2) oder PSt 2 (ISO 8501/2) herstellen.

Abbildung 8.5.2.-1: Vor OFV Nach OFV


Abbildung 8.5.2.-2: Nach OFV

1. Blank polierte Metallflächen mit einem 40-er Papier gründlich anrauen (Abbil-

dung 8.5.2.-3).

Abbildung 8.5.2.-3: Blank polierte Oberfläche, Anrauen

nachträglich erforderlich

4. Es ist sicherzustellen, dass optisch intakte aber dennoch schadhafte Be-

schichtung komplett entfernt wird (z.B. an den Rändern). Dabei großzügig in

die gesunde Beschichtung hineinzuarbeiten (Abbildung 8.5.2.-4).


Abbildung 8.5.2.-4: Großzügiges Schleifen der Schadstellen

5. Scharfe Übergänge zu intakten Farbbereichen angleichen (Abbildung 8.5.2.-

5), Überlappungsflächen anrauen.

6. Sorgfältig entstauben, vorzugsweise mit Verdünnung abwischen (Verdün-

nung mit Lieferant abstimmen).

7. Der erste Anstrich ist grundsätzlich mit der Knolle/ Pinsel zuerst intensiv in

den Untergrund einzumassieren, ohne Schichtdicke aufzutragen (Abbildung

8.5.2.-6). Das ist nötig, um bestmögliche Penetration in den Untergrund zu

erreichen, um so ausreichende Haftung der Ausbesserungsmaterialien si-

cherzustellen.


Abbildung 8.5.2.-5: Scharfer Über-

gang an der Schadstelle zur Be-

schichtung – Schleifen erforderlich

Abbildung 8.5.2.-6: Auftrag des ersten

Anstrichs mittels Ringpinsel

8. Danach ist nass in nass die Schichtdicke auftragen. Rollenapplikation ist

nicht gestattet (ISO 12944-7), jedoch können Folgeanstriche mit der Rolle

aufgetragen werden.

9. Kontrolle der Trockenschichtdicke.


8.5.3 Schäden innerhalb der Beschichtung


2. Schichtdicke messen.

3. Die Bereiche sind vor der Beschichtung gründlich zu reinigen (Fett, Öl,

Schmutz, Salz etc.)

4. Nachfolgend durch Schleifen mittels 80-120er Korn vorzubereiten.

5. Flache Übergänge in intakte Bereiche herstellen.

6. Überlappungszonen anrauen.

7. Gründlich entstauben, vorzugsweise abwischen mit Verdünnung (Verdün-

nung mit Lieferant abstimmen).

8. Auch hier ist der erste Anstrich mit dem Pinsel in den Untergrund einzumas-

sieren, ohne Schichtdicke aufzutragen (s. 8.5.2).

9. Danach ist nass in nass die Schichtdicke auftragen. Rollenapplikation ist

nicht gestattet (ISO 12944-7), jedoch können Folgeanstriche mit der Rolle

aufgetragen werden.


8.5.4 Schäden an Duplex-Systemen (Kombination Feuerverzinkung und Be-schichtung)

8.5.4.1 Schäden bis zur Feuerverzinkung


2. Fläche von Verunreinigungen durch gründliches Schleifen mit ca. 60er

Korn säubern.

3. Scharfe Übergänge zu intakten Beschichtungsbereichen angleichen.

4. Überlappungsflächen anrauen. Sorgfältig entstauben, vorzugsweise mit

Verdünnung abwischen (Verdünnung mit Lieferant abstimmen).

5. Auch hier ist der erste Anstrich mit dem Pinsel in den Untergrund einzu-


massieren, ohne Schichtdicke aufzutragen (s. 8.5.2).

6. Danach nass in nass die Schichtdicke auftragen. Rollenapplikation ist nicht

gestattet (ISO 12944-7). Folgeanstriche können mit der Rolle aufgetragen

werden.


8.5.4.2 Lose Abplatzungen von Schichten der Feuerverzinkung

1. blättrige oder rissige Beschichtungsteile restlos entfernen.

2. Schichtdicke messen.

3. Fläche von Verunreinigungen durch gründliches Schleifen mit ca. 60er

Korn säubern.

4. Scharfe Übergänge zu intakten Bereichen angleichen.

5. Überlappungsflächen anrauen. Sorgfältig entstauben. Vorzugsweise mit

Verdünnung abwischen (Verdünnung mit Lieferant abstimmen).

6. Ausflecken mittels Pinsel mit 1-K-Pur Zinkstaub (feuchtigkeitshärtend), bis

die Dicke mind. 100 μm trocken auf den Reparaturstellen beträgt.

7. Danach nass in nass die Schichtdicke auftragen. Rollenapplikation ist nicht

gestattet (ISO 12944-7). Folgeanstriche können mit der Rolle aufgetragen

werden.


Gemäß ZTV-W LB 218 sind zur Ausbesserung von Fehlstellen stückverzinkter

Bauteile Zinklote und Zinksprays nicht zulässig.

8.5.5 Ausbesserung von Altbeschichtungen

Ein sinnvolles und dauerhaftes Ausbesserungskonzept für Altbeschichtungen zu

entwickeln, hängt, im Gegensatz zu der Ausbesserung von Neubeschichtungen,

von einer Vielzahl von Randbedingungen ab.

Für das Konzept sollten umfangreiche Zustandsuntersuchungen an der Altbe-


schichtung erfolgen:

§ Beschichtungsprotokolle, falls vorhanden

§ Visueller Zustand

§ Zustand des Haftverbundes

§ Unterrostungsgrad

§ Grad der Fehlstellen

§ Trockenfilmdicke

§ Stoffbestimmung, chemische Analyse

§ Oberflächenverunreinigung

§ Verträglichkeit mit dem Ausbesserungsmaterial

Weiterhin sind die bauwerksspezifischen Randbedingungen zu klären:

§ Zugänglichkeit des Bauwerks, Gerüst- und Einhausungskosten

§ Klimatische (Verarbeitungs-) Bedingungen ohne Einhausung / Abplanung

§ Aufwand für Trockenlegung bei Unterwasserschäden

§ Behinderung des Schiffsverkehrs bei Uferanlagen

§ Entsorgungskosten für Strahlmittel

§ Arbeits- und Umweltschutzauflagen

§ Abschätzung der Standzeit nach den Ausbesserungsmaßnahmen

Möglicherweise führt die Zusammenstellung aller Randbedingungen dazu, dass

eine Ausbesserung der Beschichtung nicht wirtschaftlich ist und eine Vollerneue-

rung sinnvoller erscheint.

Generell sollten für die Untersuchungen und Beurteilung von Altbeschichtungen

und des Bauwerks erfahrene Fachleute hinzugezogen werden.

Literaturverzeichnis

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DIN EN 10204: metallische Erzeugnisse – Arten von Prüfbescheinigungen,


DIN EN ISO 2409: Beschichtungsstoffe – Gitterschnittprüfung, Ausgabedatum

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DIN EN ISO 2808: Beschichtungsstoffe – Bestimmung der Schichtdicke, Ausga-

bedatum 2007-05

DIN EN ISO 4624: Beschichtungsstoffe – Abreißversuch zur Beurteilung der Haft-

festigkeit, Ausgabedatum 2003-08

DIN EN ISO 8501-1: Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen

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tungsgrade von unbeschichteten Stahloberflächen und Stahl-

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von Beschichtungsstoffen – Visuelle Beurteilungen der Ober-

flächenunreinheit – Teil 3: Vorbereitungsgrade von Schweiß-

nähten, Kanten und anderen Flächen mit Oberflächenunre-

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von Beschichtungsstoffen – Prüfung zum Bewerten der Ober-

flächenreinheit – Teil 2: Beurteilung von Staub auf für das Be-

schichten vorbereiteten Stahloberflächen (Klebebandverfah-

ren), Ausgabedatum 2006-07


von Beschichtungsstoffen – Prüfung zum Bewerten der Ober-


flächenreinheit – Teil 6: Lösen von wasserlöslichen Verunrei-

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2006-10


ten durch Beschichtungssysteme – Teil 1: Allgemeine Einlei-

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ten durch Beschichtungssysteme – Teil 2: Einteilung der Um-

gebungsbedingungen, Ausgabedatum 1998-07





ten durch Beschichtungssysteme – Teil 4: Arten von Oberflä-

chen und Oberflächenvorbereitung, Ausgabedatum 1998-07





ten durch Beschichtungssysteme – Teil 7: Ausführung und

Überwachung der Beschichtungsarbeiten, Ausgabedatum

1998-07


ten durch Beschichtungssysteme – Teil 8: Erarbeiten von Spe-

zifikationen für Erstschutz und Instandsetzung, Ausgabedatum

1998-07

DIN EN ISO 16276-2: Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschich-

tungssysteme - Beurteilung der Adhäsion/Kohäsion (Haftfes-

tigkeit) einer Beschichtung und Kriterien für deren Annahme –

Teil 2: Gitterschnitt- und Kreuzschnittprüfung, Ausgabedatum


2007-08

DIN EN ISO 19840: Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbau-

ten durch Beschichtungssysteme – Messung der Trocken-

schichtdicke auf rauen Substraten und Kriterien für deren An-

nahme, Ausgabedatum 2012-09

DIN Fachbericht 28 Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtun-

gen – Prüfung von Oberflächen auf visuell nicht sichtbare Ver-

unreinigungen vor dem Beschichten, Ausgabedatum 2002

ZTV-ING Teil 4 Abs. 3: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und

Richtlinien für Ingenieurbauten – Teil 4: Stahlbau, Stahlver-

bundbau – Abschnitt 3: Korrosionsschutz von Stahlbauten,

Stand 2012-12

ZTV-W LB 216/1: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen – Was-

serbau – für Stahlwasserbau (Leistungsbereich 216/1), Aus-

gabe 1998

ZTV-W LB 218: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen – Was-

serbau – für Korrosionsschutz im Stahlwasserbau (Leistungs-

bereich 218), Ausgabe 2009

BAW-Richtlinie: Richtlinien für die Prüfung von Beschichtungssystemen für den

Korrosionsschutz im Stahlwasserbau (RPB), Ausgabe 2001

TL/TP-KOR Stahlbauten Zusammenstellung der zertifizierten Beschichtungsstof-

fe für die Anwendung an Bauwerken und Bauteilen der Bun-

desverkehrswege, Bundesamt für Straßenwesen Bergisch

Gladbach, Ausgabedatum 2014-05


9. Schäden

9.1 Schadenssystematik und Schadensbeispiele

Stahlwasserbauwerke unterliegen besonders hohen korrosiven Belastungen und müs-

sen deshalb durch Korrosionsschutzmaßnahmen geschützt werden. Eine übliche Form

des Korrosionsschutzes ist der passive Schutz durch Beschichten. Die Beschichtungs-

stoffe und die Applikationsverfahren haben sich im Laufe der Jahre hin zu nachhaltigeren

und umweltfreundlichen Systemen entwickelt. Die Verarbeitung unter den erschwerten

Baustellenbedingungen ist jedoch nicht einfacher geworden und bedarf besonderer Auf-

merksamkeit. So wichtig spezielles Fachwissen und Sachkompetenz ist, so darf jedoch

der Blick über die Grenzen des eigenen Sachgebietes hinaus nicht vernachlässigt wer-

den. Sicherheit und Qualität wird von einer Vielzahl von Einzeleinflüssen bestimmt, die

miteinander in Wechselwirkung stehen. Schäden haben oft ihre Ursachen durch unzu-

reichende Organisation, aber auch wirtschaftliche Interessen. Einigkeit besteht darüber,

dass ein Großteil der Schäden durch Anwendung vorhandener Erkenntnisse vermieden

werden könnten. Von einem ausgewiesenen Praktiker wird beschrieben, welche Fehler

und Schäden in bestimmten Arbeitsphasen von der Planung bis zur Abnahme auftreten

können, wie sie zu bewerten und zu vermeiden sind [1].

Frühere Untersuchungen zeigen den großen Einfluss der Ausführung der Korrosions-

schutzarbeiten auf die Güte des Korrosionsschutzes. Darüber hinaus wurde durch statis-

tische Auswertung von Schadensfällen herausgefunden, dass ein Großteil der Schäden,

ca. 86 %, bereits in den ersten fünf Jahren nach der Applikation aufgetreten ist. Dieser

Zusammenhang ermöglicht die Schadenserkennung und schließlich -behebung innerhalb

der üblichen Gewährleistungsfrist [von 5 …>2 Jahren].

Besonderer Hinweise und Vorgehensweisen bedarf es, um die Qualität bei Instandset-

zungsarbeiten des Korrosionsschutzes von Stahlbauwerken sicherzustellen [2].

Die Ermittlungsarbeit und –methodik der Untersuchung von Schadensfällen ist mit spezi-

fischem Wissen und umfangreicher Erfahrung mit Labor- und Zulassungstests verbun-

den. Dazu ist eine gute Analytik und Labortechnik erforderlich, um Schadenserscheinun-

gen mit wissenschaftlichen Methoden auf den Grund gehen und auch gerichtsfeste

Nachweise führen zu können [3].

In diesem Kapitel soll anhand häufiger Schadensfälle aufgezeigt werden, welche Ursa-


chen erkannt worden sind und wie solche Fehler in der Planung und bei der Ausführung

vermieden werden können. Hinsichtlich der Schadensart muss zwischen den Schäden

am Korrosionsschutz (z.B. Beschichtung, KKS-Anlage) und Korrosionsschäden (am Stahl

des Bauwerks) unterschieden werden. Häufig gibt es ein Zusammenspiel von verschie-

denen Einwirkungen und Effekten welche zu Schäden führen. In den beiden folgenden

Abschnitten wird eine Übersicht über häufige Fehler und vielfältige Einwirkungen gege-

ben [3]

9.2 Korrosionsschutzschäden

Neben dem altersbedingten Abbau des Korrosionsschutzes sind es häufig Materialfehler

und Ausführungsprobleme wenn der Korrosionsschutz bereits nach kurzer Zeit Mängel

aufweist. Untersuchungen und Maßnahmen hierzu sind insofern wichtig, als man in die-

sem Stadium noch die Möglichkeit hat, Korrosionsschäden zu vermeiden. Die nachfol-

genden Kurzbeschreibungen stellen einen Überblick von verschiedensten Schadenser-

mittlungen dar und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

9.2.1 Fehler in der Planung und der korrosionsschutzgerechten Gestaltung

Für besondere Beanspruchungen sind optimale Stoffkombinationen der Beschichtung

auszuwählen. So sind z.B. chemisch vernetzte Polymere (Polyadditive wie Polyurethan

und Epoxid) pauschal widerstandsfähiger gegenüber aggressiven Medien (Offshore-

Bedingungen) als Polymerisate und Polykondensate. Dagegen kann ein „einfacher

Schutz“ ausreichen, wenn die korrosive Belastung gering ist (Innenraum). Ecken, Kanten

und Durchdringungen sind generell anfällig für Schutzschäden. Flächen, welche keine

Wasserablaufmöglichkeiten bieten, sind z.B. durch konstruktiven Korrosionsschutz zu

vermeiden bzw. bei der Korrosionsschutzausführung besonders zu berücksichtigen [3].

9.2.2 Ausführungs- und Verarbeitungsfehler

Hierunter sind in erster Linie nicht beachtete Verarbeitungsbedingungen zu verstehen.

Dazu gehören Taupunktunterschreitungen, Nichteinhalten der Überarbeitungszeiten,

Stoffveränderungen an der Baustelle (Lagerung, Lösemittelzugabe). Ebenso wird häufig

die stoffspezifische Ausführungsanforderung übersehen. Häufig wird nicht beachtet, dass


»moderne«, d.h. sogenannte umweltfreundliche Stoffe für den Stahlwasserbau sich kriti-

scher verhalten als mittlerweile veraltete und verbotene teerhaltige Stoffe. Bei derartigen

Altbeschichtungen ist wiederum größte Sorgfalt auf Arbeits- und Umweltschutz bei Ent-

schichtungsarbeiten zu legen.

9.2.3 Osmose

Der Zwang von Salzen sich bei Gegenwart von Wasser zu verdünnen, führt zur Was-

seraufnahme und somit zu Volumenvergrößerungen in der Umgebung von eingeschlos-

senen Salzen und letztlich zur Blasenbildung. Ursache sind Salzreste oder Abbauproduk-

te auf Zwischenbeschichtungen bzw. Stoffbeimengungen, welche einen Verdünnungs-

drang ähnlich dem Salz besitzen. Häufig sind derartige Schäden nicht nur an Stahlwas-

serbauwerken sondern auch an Bauteilen über dem Wasserspiegel bzw. an Stahlhoch-

bauten zu beobachten.

9.2.4 Stoffmängel

Mangelnde Qualitätssicherung beim Hersteller kann zum Einsatz untauglicher bzw. stö-

render Rohmaterialien bei der Produktion von Beschichtungsstoffen führen. Wichtig ist

z.B. die Korngröße und Kornverteilung der Pigmente bzw. Füllstoffe, aber auch die Pig-

mentvolumenkonzentration einer Beschichtung. Unter anderem wird die Wasseraufnah-

me und der mögliche Transport von Ionen in Beschichtungsstoffen zum Stahlsubstrat im

Wesentlichen durch die Kornverteilung der Füllstoffe und ebenso durch das Bindemittel-

Füllstoff-Verhältnis gesteuert. Die Formulierung bestimmt letztlich die stoffimmanente

Mikrostruktur und Wasser- bzw. Ionendurchlässigkeit. Grundsätzlich sind auch Stoffver-

änderungen auf der Baustelle nicht erlaubt. So kann Lösemittelzugabe zu Aushärteprob-

lemen oder zur Entmischung des gesamten Gebindes führen. Andere denkbare Vor-

schädigungen können z.B. durch Anreagieren von Harzen in nicht vollends dichten Ge-

binden oder bei falscher Lagerung passieren.

9.2.5 Nutzung und Verschleiß

Die Auswahl des Schutzsystems ist eng mit den Bedingungen vor Ort zu betrachten. Bei

mechanischen Belastungen muss ein entsprechend resistentes, aber auch korrosions-

schutztaugliches Material eingesetzt werden. Abriebbelastungen können auch durch Er-


höhung der Schichtdicke kompensiert werden. Ferner sind Schutzsysteme entsprechend

dem vorliegenden Immersionsmedium – Salz- oder Süßwasser – auszuwählen. Ebenso

sind Belastungen durch elektrische Ströme der galvanischen Elementbildung oder der

Kathodenschutzanlagen zu berücksichtigen.

9.2.6 Optische Erscheinung

Neben dem Korrosionsschutz soll die Beschichtung auch gelegentlich die Funktion als

gestalterisches Element, vorwiegend bei Stahlhochbauten, erfüllen. Farbechtheit und

Farberhaltung stellen dabei einen großen Problemkreis dar. Häufig kommt es zu soge-

nannten Kreidungserscheinungen und Ausbleichen, die ein optisches Handicap darstel-

len und nicht mit Korrosionsschutzschäden verwechselt werden dürfen. Generell ist die

Farbgebung bei Stahlwasserbauten kritisch zu sehen, weil gestalterische Gesichtspunkte

hinter Stoffstabilität, Dauerhaftigkeit und Umweltschutz zurückstehen müssen.

9.2.7 Kathodenschutz Anlagen (KKS)

KKS-Anlagen wirken generell der Korrosion von Stahl in Wasser entgegen. Um vollen

Schutz zu gewähren sind alle Randbedingungen zu berücksichtigen. Gleichzeitig kann

zugeführter Strom Schaden am Bauwerk wie auch am Beschichtungsstoff anrichten. Hier

sind z.B. richtige Potentialeinstellungen und die Auswahl von geeigneten, d.h. geprüften,

Beschichtungssystemen sicherzustellen.

9.3 Korrosionsschäden

Metallische Baustoffe haben das Bedürfnis in den energieärmeren, oxidierten Zustand

überzugehen, d.h. sie rosten. Neben gängigen Schutzmethoden kann auch die Material-

auswahl und Materialkombination der Baustoffe einen Beitrag zur Korrosionsbeständig-

keit liefern. Oftmals, speziell im Stahlwasserbau, wirken verschiedene Einflüsse gleichzei-

tig zusammen (mechanische und hydrolytische), so dass es zu exorbitanten Steigerun-

gen der Korrosion und damit der Schäden kommen kann. So wird häufig unnötigerweise

CrNi-Stahl mit dem Baustahl verbunden bzw. kombiniert, so dass sich infolgedessen gal-

vanische Elemente mit entsprechender Strombelastung für die Beschichtung einstellen.

Immer häufiger sind zudem Korrosionsschäden durch sog. mikrobiell induzierte Korrosion

(MIC, engl.) festzustellen.


9.3.1 Spalt- und Kontaktkorrosion; Spannungsrißkorrosion

Kanten, Ecken und unebene Flächen sind stets die Schwachstellen eines Korrosions-

schutzsystems. Die Korrosionsgefahr wird erhöht, wenn zwei separate Bauteile im

elektrisch leitenden Kontakt zueinander stehen. Grundsätzlich bilden sich an sauerstoff-

reichen Gebieten Kathoden aus. In Abb. 9.3.1.-1 (links) ist dies am linken Ende der ge-

nieteten Bleche gezeigt: Der anodische Bereich der Eisenauflösung wandert daher immer

weiter in die Kontaktflächen hinein (Spaltkorrosion).

Durch die Unterschiede im freien Korrosionspotential der eingesetzten Materialien wird

der Niet zur Anode. Kathodenflächen stellen sich besonders dort ein, wo Wasser längere

Zeit verweilen kann. In Abb. 9.3.1.-1 (rechts) wird dies am Übergang Nietkopf zu Stahl-

blech der Fall sein. Der Niet wird im Querschnitt geschwächt und wird sich mit der Zeit

lockern (Kontaktkorrosion).

Abbildung 9.3.1.-1: Spalt- und Kontaktkorrosion (aus [5])

Spannungsrisskorrosion

In Abbildung 9.3.1.-2 ist das Grundprinzip der Spannungsrisskorrosion dargestellt. Durch

die Kombination Anode-Kathode bei gleichzeitig mechanischer Krafteinwirkung auf das

Bauteil. Die anodische Auflösung des Metalls schreitet dabei voraus und wird durch den

Elektronenverbrauch an der Kathode und der mechanischen Rissöffnung durch äußere


Krafteinwirkung unterstützt.

Abbildung 9.3.1.-2: Prinzip der Spannungsrisskorrosion

9.3.2 Atmosphäre

Hierunter fallen vor allem Bauwerke, welche den Klimaeinflüssen (Land-, Industrie- und

Meeresklima) unterliegen. Neben Luftschadstoffen (Saurer Regen und sonstige Atmo-

sphärilien) ist es vor allem die Feuchtigkeit, welche maßgeblich die Korrosionsgeschwin-

digkeit bestimmt. So ist die Korrosion bei weniger als 50% relativer Luftfeuchtigkeit (r.L.)

praktisch vernachlässigbar, wohingegen Salzbeaufschlagung bereits bei 30% r.L. zur

Korrosion führt. Nicht unbedeutend ist dabei die Kontaktkorrosion an Blechen, Streben

etc. an genieteten und geschraubten Stahlbrücken des Verkehrsbaus.

9.3.3 Immersionsmedien

Im eingetauchten Bereich (Unterwasser-, Wasserwechselzone) wirkt die Zusammenset-

zung des Mediums ganz entscheidend auf die Korrosion ein. Hier ist, neben dem Elektro-

lyt- bzw. Salzgehalt, vor allem die Sauerstoffkonzentration die wesentliche Einflussgröße.

In der besonders korrosiven Niedrigwasserzone (knapp unter dem tiefsten Stand der

Wasserlinie) wirken all diese Einflüsse ein. Indirekt wirkt noch eine Vielzahl von Parame-

tern des Mediums mit (s. u.a. 9.3.4). Die Einflussparameter können auch besonders bei

Bodeneinfluss recht vielfältig sein. (Durch unbedachte Auswahl von Werkstoffen mit un-


terschiedlichen freien Korrosionspotentialen wird der Aufbau sogenannter galvanischer

Elemente gefördert s. oben)

9.3.4 Mikrobiell induzierte Korrosion (MIC (engl.))

Hierbei wirken meist Bakterien mit, die indirekt, durch Stoffwechsel, Baumaterialien wie

Stahl und Beton angreifen. Wesentliche Randbedingungen hierzu sind die Verfügbarkeit

von verwertbaren Kohlenwasserstoffen, das Milieu bezüglich der Sauerstoffarmut bzw. -

verfügbarkeit und der Konzentration gelöster Ionen im Einbettungsmedium [4]. Die Bakte-

rien lösen dabei den Stahl nicht unmittelbar auf, sondern tragen durch Elektronenentzug

oder Phasenneubildungen (z.B. MnO2) entsprechend der kathodischen Wirksamkeit zum

teilweise enormen Eisenabtrag bei. Daneben können spezifische Bakterien auch noch

Säuren entwickeln, die dann den Stahl unmittelbar angreifen.

9.3.5 Sonderfälle der Korrosion

Alle in den obigen Abschnitten nicht dargestellten Schadensfälle sollen hier eingeordnet

werden. Oftmals wird festzustellen sein, dass diese »Sonderfälle« gar nicht so selten

sind. Zur Erläuterung sind zwei Arten der Korrosion angeführt:

Spongiose: Graphit im grauen Gusseisen wirkt als (edlere) Kathode und beschleunigt

durch Elementbildung die Auflösung des perlitisch-ferritischen Gefüges. Es tritt letztlich

ein Festigkeitsmangel im Gusseisen auf.

Filiformkorrosion: Die Korrosionsprodukte zeigen dabei eine eigenwillige, fadenförmige

Struktur. Auffällig ist ferner, dass die Korrosion unter der Beschichtung auf verschiedenen

Substraten (Aluminium, Zink, Stahl) eintritt und eine Wanderungsgeschwindigkeit von bis

zu 0,5 mm/Tag aufweisen kann.

9.4 Ausgewählte Schadensfälle

9.4.1 Schadensfall Blasenbildung und Entschichtung

In einem Fall wird von deutlichen Schäden nach einer Standzeit von ca. 18 Monaten be-

richtet. Das Schadensbild sind Blasen und Enthaftungen einer Polyurethanbeschichtung

gemäß Liste der zugelassenen Stoffe [5]. Der Beschichtungsfilm der betreffenden Flä-


chen wies einen zähelastischen Zustand auf und war weitgehend unterrostet mit erkenn-

baren Korrosionsschäden. Der ermittelte Abriebwert der entnommenen Proben war deut-

lich ungünstiger als in der zugehörigen Zulassungsprüfung. In Teilbereichen sind erhebli-

che Überschichtdicken festgestellt worden. Die Untersuchung der Beschichtungsschäden

zeigten auf mehrerlei Ursachen hin [6]:

- Zu großer Schichtdickenauftrag, so dass das Verdunsten des Lösemittels gestört

war und

- Verwendung eines nicht zugelassenen Verdünnungs-/Lösemittels (Alkohole), das

die Vernetzung gestört hat und durch den erhöhten Gasdruck zur Blasenbildung

beigetragen hat.

Schlussfolgerung: Das Polyurethan muss die Möglichkeit zur chemischen Aushärtung

haben und darf nicht durch Beimengungen von schädlichen Lösungsmitteln (Ethanol, Bu-

tanol, Aceton, …) gestört werden. Die Sollschichtdicke gilt nach DIN EN ISO 12 944 als

erreicht, wenn nicht mehr als 20% der Einzelmesswerte über 80% der Sollschichtdicke

liegen und das Mittel der Messungen gleich oder über 100 % der Sollschichtdicke liegt.

Die obere Begrenzung der Sollschichtdicke darf maximal den Faktor 3 nach DIN EN ISO

12944 erreichen. Hingegen erlaubt die ZTV-W 218 lediglich eine Überschreitung der

Schichtdicke um das Zweifache.

9.4.2 Enthaftung der Beschichtung

In einem anderen Fall wurden nach kurzer Standzeit Schäden am passiven Korrosions-

schutz festgestellt. Das Erscheinungsbild des Schadens zeigt sich in Enthaftungen, wie

sie bei Taupunktunterschreitungen auftreten können (s. Abb. 9.4.2.-1).


Abbildung 9.4.2.-1: Beschichtungsschaden; bis auf die Zinkgrundierung abgeplatzte

Deckbeschichtungen

Aus den Resultaten der Untersuchungen ergibt sich eine Kombination verschiedener Ein-

flüsse. Die wesentlichen Faktoren, welche die Beschichtungsschäden verursachten, wa-

ren die Lösemittelretention und die Überschichtdicken. Eine Überbeanspruchung der Be-

schichtung während der Nutzungsperiode war außerdem festzustellen.

Die Beschichtungsschäden in Form der Enthaftung wurden als so gravierend einstuft,

dass eine Erneuerung der Beschichtung an diesen Stellen vorgeschlagen wurde.

Zur Vorbereitung der Sanierungsarbeiten wurden verschiedene Wasserstrahlverfahren

getestet. Bei einem Wasserstrahldruck ab 200 bar konnten die geschädigten Bereiche

entschichtet und mit einer neuen Deckbeschichtung versehen werden.

Schlussfolgerung: Der untersuchte Schadensfall hat deutlich gemacht, dass zur Scha-

densursachenfindung Aufzeichnungen während der Applikation wichtig sind. In noch

stärkerem Maße würde eine akzeptable Ausführungsüberwachung (Taupunkt-, Schichtdi-

ckenbestimmung, Überarbeitungszeiten) bereits während der Arbeiten eine Qualitätssi-

cherung darstellen und gleichzeitig eine Möglichkeit zur Schadensvermeidung sein. Auf

Grund mangelnder Bauüberwachung ist es daher auch nicht verwunderlich, dass in eini-

gen Bereichen erhebliche Überschichtdicken festzustellen waren, die teilweise die fünffa-

che(!) Sollstärke erreichten [6].


9.4.3 Entschichtung an einem Sektorwehr

An einem Sektorwehr traten bereits nach sechs Monaten Nutzungsdauer Korrosions-

schutzschäden auf. Auffällig waren dabei

- zäh-elastische Konsistenz der Beschichtung- durchgängig Poren- Schichtdicken zum Teil um das Vierfache überhöht; unter anderem auch die

Grundbeschichtung

Analytische Untersuchungen im Labor (Gaschromatographie) zeigten noch deutliche Lö-

semittelgehalte auf. Thermomechanische Untersuchungen ließen erkennen, dass das

Material (2-komponentiges Epoxidharz) nicht vollkommen ausgehärtet war. Es ist anzu-

nehmen, dass die Härterkomponente im deutlichen Überschuss vorlag. Dies, zusammen

mit den hohen Lösemittelrestgehalten wie auch den zu hohen Schichtdicken, ließ das

Material nicht aushärten, so dass kein Haftwiderstand gegen den fälligen Abrieb an einer

Stauwand eines Wehres vorlag [5].

9.4.4 Korrosion an Ankerstählen

Bei Sanierungsarbeiten an einer Doppelschleuse waren gravierende Korrosionsschäden

an Zugankern sichtbar geworden. Die Querschnittsreduzierungen betrugen dabei z.T.

über 50 %. Die Ursachen waren Ausbildungen anodischer Bereiche an Stellen der be-

schädigten Beschichtung. Verstärkt wurde die Lochfraßerscheinung zudem durch im

Wasser vorhandene Chloride sowie den Eintrag von Sauerstoff durch Hebung und Sen-

kung des Wasserstandes (Pumpwirkung) über Schleusungsvorgänge. Die Schadenser-

scheinungen, bzw. insbesondere deren Verteilung folgt nicht dem Korrosionsmuster übli-

cher Belüftungselemente. Hier ist anzunehmen, dass beim Auffüllen der Schleusenzwi-

schenräume die eingebauten, beschichteten Anker durch Grobkies und Bauschutt be-

schädigt worden sind. Damit wurden kleine anodische Bereiche der Eisenauflösung initi-

iert. Die intakte Beschichtung der Anker stellte dabei die Kathodenflächen dar. Aufgrund

der großen kathodischen Fläche zur kleinen anodischen, war der spezifische Anoden-

strom drastisch erhöht und sorgte mit dem verstärkten Sauerstoffdargebot aus den

Schleusenvorgänge für gehörigen Lochfraß.

Schlussfolgerung: Für den notwendigen Wiedereinbau neuer Zuganker wurden auf

Grund der Untersuchungen folgende Empfehlungen ausgesprochen: Vermeidung von


inhomogenem Auffüllmaterial - am besten die Anker in Sand einbetten! Eine Konservie-

rung ist grundsätzlich nicht notwendig; stattdessen kann ein Abrostungszuschlag gewährt

werden. Falls eine Beschichtung vorgesehen ist, so darf diese nicht beschädigt werden.

Resüme:Durch das Sammeln, Auswerten und Veröffentlichen von Schadensfällen aus der Praxis

soll eine breite Sensibilisierung beim Umgang mit Korrosion und Korrosionsschutz er-

reicht werden. Damit können typische Fehler, die dem Korrosionsschutz entgegenstehen,

vermieden werden. Eine Vielzahl von Regelwerken und Vorschriften ist erfahrungsgemäß

nicht ausreichend, wenn den Beteiligten von der Planung bis zur Applikation das mögli-

che Ausmaß ihres Tuns nicht bekannt ist. Im Sinne der Qualitätssicherung ist zu schluss-

folgern, dass Qualität nicht erprüft, wohl aber erzeugt werden kann, wenn entsprechen-

des Wissen und entsprechende Einstellung gegeben ist. In einem Grundsatzartikel [3]

sind verschiedene Schadensursachen und das Vorgehen bei den Untersuchungen dazu

beschreiben.

9.5 Literaturverzeichnis

[1] Jensch, H. Fehler und Fehlervermeidung im Stahlbau; von der Planung

bis zur Applikation; HANSA - Schifffahrt- Schiffbau- Hafen -

134. Jahrgang -1998- Nr.11

[2] Jonetzki, H. Sicherstellung der Qualität von lnstandsetzungsarbeiten;

HANSA - Schifffahrt- Schiffbau- Hafen -134. Jahrgang -2000-

Nr.4

[3] Binder, G. Korrosionsschäden an Stahlwasser- und anderen Ingenieur-

bauten, HANSA Schifffahrt- Schiffbau- Hafen -140.Jahrgang-

2003 - Nr. 1

[4] Binder, G. & Graff M.: Mikrobiell verursachte Korrosion an Stahlbauteilen;

Werkstoffe und Korrosion 46 (1995) 639 - 648

[5] Binder, G. Entschichtungsschäden an einem Sektorwehr, HANSA Schiff-

fahrt- Schiffbau- Hafen -140.Jahrgang- 2003 - Nr. 4

[6] Binder, G. Beschichtungsschaden im Stahlwasserbau, HANSA Internati-


onal Maritime Journal- 142.Jahrgang-2005-Nr. 4

[7] Binder, G. Korrosionsschäden aus der Praxis, HANSA – Schifffahrt –

Schiffbau - Hafen – 134. Jahrgang -1998 – Nr. 11

[8] Binder,G., M. Graff, H.-J. Uhlendorf: Korrosionsschäden an Stahlwasser- und

Ingenieurbauten, HANSA – Schifffahrt – Schiffbau – Hafen –

141.Jahrgang – 2004 –Nr. 3

[9] Binder, G. Korrosionsschäden an Spundwandankern, HANSA – Schiff-

fahrt – Schiffbau – Hafen – 141.Jahrgang – 2004 –Nr. 4

DIN 18800-7: Stahlbauten – Teil 7: Ausführung und Herstellerqualifikation,


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tungsgrade von unbeschichteten Stahloberflächen und Stahl-

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flächenunreinheit – Teil 3: Vorbereitungsgrade von Schweiß-

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ten durch Beschichtungssysteme – Teil 2: Einteilung der Um-

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Teil 1: Allgemeine Konstruktionsgrundsätze und Korrosionsbe-

ständigkeit, Ausgabedatum 2010-05



Teil 2: Feuerverzinken, Ausgabedatum 2010-05

DASt-Richtlinie 022: Feuerverzinken von tragenden Stahlbauteilen, Ausgabe

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ZTV-W LB 218: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen – Was-

serbau – für Korrosionsschutz im Stahlwasserbau (Leistungs-

bereich 218), Ausgabe 2002

Stahl-Merkblatt 829: Edelstahl Rostfrei in Kontakt mit anderen Werkstoffen,

Informationsstelle Edelstahl Rostfrei, 4. Auflage 2005

BAW-Merkblatt MNIS: Einsatz von nichtrostendem Stahl im Stahlwasserbau,


Bundesanstalt für Wasserbau, November 2005

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onsfragen, 3. Auflage 2009

Documents

Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische ... · DIN EN ISO 2813 Beschichtungsstoffe - Bestimmung des Glanzwertes unter 20°, 60° und 85° DIN EN 14879 Beschichtungen und