I N S T I T U TF E U E R V E R Z I N K E N

Korrosionsschutz durch Feuerverzinken

INSTITUT FEUERVERZINKEN GMBH

Das Institut Feuerverzinken GmbH ist die Serviceorganisation des Industrieverbandes Feuerverzinken e.V. Zu seinen Aufgaben gehört die firmenneutrale, problemlösungsbezogene Beratung von Anwendern.

Eine breite Palette an Informationen steht interessierten Anwendernzur Verfügung. Eine Übersicht des Informationsangebotes gibt das Korrosionsschutz-Portal www.feuerverzinken.com. Individuelle, projekt-bezogene Beratung kann über die Infohotline (0211 690765-0) sowievor Ort über die Beratungsingenieure der drei Regionalbüros erfolgen.

Arbeitsblätter FeuerverzinkenDie Arbeitsblätter Feuerverzinken unterstützen Architekten, Ingenieure,Stahl- und Metallbauer sowie Hersteller bei planerischen und konstruk-tiven Fragen rund um den Korrosionsschutz durch Feuerverzinken so-wie bei Aspekten der Fertigung und Weiterverarbeitung. Die Arbeits-blätter sind online unter www.fv.lc verfügbar sowie als Smartphone-und Tablet-PC-App für Apple und Android-Geräte.

Zeitschrift FeuerverzinkenArchitekten, Ingenieure, Stahl- und Metallbauer sowie Hersteller er -halten auf Wunsch ein kostenloses Abonnement für die Zeitschrift Feuerverzinken, die als Printausgabe, iPad-App sowie als Online-Ver-sion zur Verfügung steht: www.fv.lc/zeitschrift

Impressum

„Korrosionsschutz durch Feuerverzinken“

Herausgeber:Institut Feuerverzinken GmbHPostfach 14 04 51 40074 Düsseldorf

Ein Nachdruck dieser Veröffent -lichung ist – auch auszugs weise –nur mit schriftlicher Genehmigungdes Herausgebers und mit Quel-lenangabe gestattet. Die zugrundeliegenden Informationen wurdenmit größter Sorgfalt recherchiertund redaktionell be arbeitet. EineHaftung ist jedoch ausgeschlossen.

Umschlagbilder:Titel: Aufstockung eines Wohn-hauses in Stuttgart (Architekten:Hartwig Schneider Architekten,Stuttgart)

Rückseite: Nordsternschule, Fre-derikshavn (Architekten: ArkinordA/S und Arkitema Architects; Loch-bleche/Foto: RMIG)

2

Inhalt

1 Stahl und Zink – die glorreichen Zwei ................... 4

2 Korrosionsschutz mit Zink ............................................. 6

3 Anwendungsbereiche der Feuerverzinkung ........ 10

4 Dauerhaftigkeit von Korrosionsschutzsystemen ............................................ 14

5 Wirtschaftlichkeit von Korrosionsschutzsystemen ............................................ 16

6 Nachhaltigkeit von Korrosionsschutzsystemen .. 18

7 Feuerverzinken ..................................................................... 20

8 Eigenschaften der Stückverzinkung ........................... 22

9 Zinküberzüge ........................................................................ 24

10 Korrosionsverhalten von Zinküberzügen .............. 26

11 Ausschreibung und feuerverzinkungs- gerechtes Konstruieren und Fertigen ..................... 30

12 Die wichtigsten Regelwerke ......................................... 38

3Antennenempfangsmast, Leipzig

(Architekten: Schulitz Architects, Braunschweig)

1 Stahl und Zink – die glorreichen Zwei

1.1 Stahl

Stahl ist der bedeutendste metalli-sche Werkstoff. Seine herausragen-den technischen Eigenschaften er-öffnen ihm nahezu unbegrenzteBe- und Verarbeitungsmöglich -keiten und eine Vielzahl von An-wendungsfeldern. Wie jeder Werk-stoff unterliegt Stahl korrosivenBe anspruchungen. Er muss ge-schützt werden. Durch die konse-quente Anwendung entsprechen-der Schutzmaßnahmen könnenKorrosionsschäden an Stahlkon-struktionen zuverlässig verhindertwerden.

1.2 Zink

Zink ist ein in der Natur vorkom-mendes Element und wird tech-nisch vielfältig verwendet. Es istBestandteil von Legierungen wieMessing, in Blechform wird es bei-spielsweise als Dachrinne einge-setzt und als Zinkdruckguss wirdes für Maschinenteile und Gehäuseverwendet. Zink wird zudem fürKorrosionsschutzzwecke genutzt.Darüber hinaus ist Zink ein lebens-wichtiges Spurenelement für Men-schen, Tiere und Pflanzen. Es aktiviert beispielsweise das Körper-wachstum und ist unerlässlich fürdie körperliche und neurologischeEntwicklung von Kindern.

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Neue Gaislachkoglbahn, Sölden (Seilbahntechnik/Foto: Doppelmayr)

5

2 Korrosionsschutz mit Zink

Zink besitzt hervorragende Kor-rosionsschutzeigenschaften. Zink-anoden schützen auf elektroche-mischem Wege vor Korrosion. AlsPigment in Beschichtungsstoffenträgt es zur Verbesserung des Kor-rosionsschutzes durch Beschichtenbei. Beim Verzinken werden metal-lische Überzüge mit Zink herge-stellt.

2.1 Verzinken ist nicht Verzinken

Das Aufbringen eines metallischenÜberzugs aus Zink auf Stahl wirdüblicherweise als Verzinken be-zeichnet. Das Verzinken von Stahlerfolgt durch unterschiedliche Ver-fahren mit unterschiedlichen Eigen-schaften – Verzinken ist also nichtgleich Verzinken. Die Verzinkungs-verfahren unterscheiden sich durchdie Schichtdicke und die Herstel-lung des Zinküberzugs und denhierdurch bedingten Einfluss aufdie Schutzdauer und mechanischeBelastbarkeit. Die bedeutendstenVerfahren sind das kontinuierliche

und das diskontinuierliche Feuer-verzinken, das galvanische Verzinkensowie das Thermische Spritzen mitZink. Nicht zu den Verzinkungsver-fahren zählen zinkhaltige Beschich-tungssysteme wie Zinkstaub- undZinklamellenbeschichtungen, auchwenn sie umgangssprachlich oftfälschlicherweise mit dem Begriff„Verzinken“ in Verbindung gebrachtwerden.

Das Eintauchen von Stahl in eineflüssige Zinkschmelze wird alsFeuerverzinken bezeichnet. Unterdem Begriff Feuerverzinken wer-den das Stückverzinken nach DINEN ISO 1461 (diskontinuierlichesFeuerverzinken) und das Band-verzinken verstanden, das auchals kontinuierliches Feuerverzinkenoder Sendzimir-Verzinken bekanntist. Beim galvanischen Verzinkenwird mit Hilfe von elektrischemStrom Zink auf Stahlteile abge-schieden. Beim Thermischen Sprit-zen mit Zink, auch Spritzverzinkengenannt, wird Zink in einer Spritz-pistole aufgeschmolzen und aufdie Oberfläche des Stahlteils aufge-

spritzt. Das Spritzverzinken kommtnicht selten als Korrosionsschutzfür Stahlteile zum Einsatz, die bau-artbedingt nicht stückverzinkt wer-den können.

Abb. 1: Verzinkungsverfahren (von links): Stückverzinken, Bandverzinken, Spritzverzinken und galvanisches Verzinken.

Zinkstaub- und Zink lamellenbeschichtungen sind keine Verzinkungsverfahren.

6

Lesetipp:

Special „Verzinken ist nicht Verzinken“Kurzlink: www.feuerverzinken.com/special-verzinken

Stückverzinktes Forschungsgewächshaus Campus Riedberg, Frankfurt (Architekten: Königs Architekten, Köln)

Tabelle 1:

Übersicht Verzin kungs -

verfahren

(1 µm = 1/1.000 mm)

7

Metallische Überzüge Übliche Dicke Legierung mit Typische Anwendungendes Überzugs [µm] dem Untergrund

Feuerverzinken (diskontinuierlich) 50–150 ja Konstruktionen im Bereich Stahl- und – Stückverzinken DIN EN ISO 1461 Metallbau bis zu Kleinteilen, z.B.Träger,

Balkonkonstruktionen, Schrauben

Feuerverzinken (kontinuierlich)– Bandverzinken 7–25 ja Bleche für Innenbereiche, DIN EN 10143 bzw. z.B. KlimakanäleDIN EN 10346

– Drahtverzinken 5–30 ja Produkte aus Draht,DIN EN 10244-1 bzw. z.B. DrahtseileDIN EN 10244-2

Thermisches Spritzen mit Zink 80–150 nein Konstruktionen im Bereich– Spritzverzinken DIN EN 2063 Stahlbau

Galvanisches bzw. 2,5–25 nein Kleinteile für Innenbereiche,elektrolytisches Verzinken z.B. Schrauben– Einzelbäder DIN 50979– Durchlaufverfahren DIN EN 10152, DIN EN 10244-2

2.2 Bandverzinken

Das Bandverzinken ist ein kontinu-ierliches Verfahren, bei dem Stahl-band in die Zinkschmelze getauchtund anschließend weiterverarbei-tet wird. Bandverzinkter Stahl istsomit ein Vorprodukt (Halbzeug).Nach dem Verzinken wird es durchUmformen, Stanzen und Zuschnei-den weiterverarbeitet. Hierdurchwird an den Schnitt- und Stanz-kanten die schützende Zinkschichtzerstört. Bandverzinkte Stähle wer-den zumeist in schwach korrosions -belasteten Innenbereichen ein ge -setzt. Kabelkanäle oder Klimatech-nik-Elemente sind typische Bei-spiele hierfür.

Stückverzinkte

Balkone der VM

Houses, Kopenhagen

(Architekten: Bjarke

Ingels Group,

Kopenhagen)

8

Bandverzinkte Entlüftungsrohre

2.3 Stückverzinken

Im Gegensatz zum Bandverzinkenwerden beim Stückverzinken Stahl-bauteile wie zum Beispiel Treppen-konstruktionen zuerst gefertigtund erst danach feuerverzinkt.Nach entsprechender Vorbehand-lung werden die gefertigten Bau-teile in eine flüssige Zinkschmelzeam Stück eingetaucht. Hierdurchsind die Bauteile rundum vor Kor-rosion geschützt. Auch die Schnitt-kanten der Bauteile werden ver-zinkt. Hohlprofile werden durch dasTauchverfahren außen wie innengleichermaßen geschützt. Stück-verzinkte Bauteile zeichnen sichzudem durch höhere Zinkschicht-dicken aus. Während die Zink-schichtdicke von bandverzinkten

Blechen zumeist zwischen 7 und25 Mikrometern liegt, erreichengemäß DIN EN ISO 1461 stück-verzinkte Stahlteile deutlich höhereSchichtdicken, die üblicherweisezwischen 50 und 150 Mikrome-tern betragen und bei massivenStahlbauteilen auch weit über 200Mikrometern liegen können. DasHaupteinsatzgebiet von stückver-zinktem Stahl sind Anwendungenim Außenbereich, da hier in derRegel Schutzzeiträume von Jahr-zehnten erreicht werden müssen.Das Stückverzinken hat sich hierals extrem langlebiger, robuster undwartungsfreier Korrosionsschutzbewährt.

Zinkbad einer

Stückverzinkungsanlage

9

3 Anwendungsbereiche der Feuerverzinkung

Im Bereich des Stahl- und Metall-baus wird der Korrosionsschutzdurch Feuerverzinken seit Jahr-zehnten erfolgreich eingesetzt. Diesgilt im Baubereich für kleine Bau-teile wie Balkongeländer, aber auchfür große Konstruktionen wie Park -häuser. Noch junge Anwendungs-felder für das Feuerverzinken sindder Fassadenbau und der Beton-stahl. Im Maschinen- und Fahrzeug-bau hat sich die robuste Stückver-zinkung ebenso durchgesetzt wiein der Landwirtschaft und in derVerkehrstechnik.

Feuerverzinktes

Gewächshaus

(Architektur: BLB

NRW, Düsseldorf)

10

Brommy-Balkon,

Berlin (Architekten:

Herwarth + Holz,

Berlin)

Stückverzinktes

„Schlüsselkreuz“, Friesoythe

(Gestaltung: Alfred Bullermann,

Friesoythe)

Tor Mariengymnasium,

Essen (Gestaltung: Michael

Stratmann, Essen)

Fassade der Werner-von-

Siemens-Schule, Bochum

(Architekten: Reiser + Partner

Architekten BDA, Bochum)

AWD-Arena,

Hannover

(Architekten:

Schulitz Architects,

Braunschweig)

11

Stoneham-Brücke, Quebec (Architekten: Lemay & Associés; Ingenieure CIMA+/Foto: American Galvanizers)

Milchviehstall

des Instituts für öko -

logischen Landbau,

Wulmenau

(Architekten: Dannien,

Voßgrag + Pantzen,

Lübeck)

12

Feuerverzinkter

Lkw-Trailer (Hersteller :

Fliegl Trailer)

13Google Rechenzentrum, St Ghislain (Foto: Google)

Feuerverzinkte Bewehrung einer Brückenkappe an der A99 Feuerverzinkte Schutzplanken (Foto: H. E. Balling/PIXELIO)

ERCO Hoch -

regallager, Lüden-

scheid (Architekten:

Schneider + Schu-

macher, Frankfurt am

Main)

4 Dauerhaftigkeitvon Korrosionsschutzsystemen

„Nutzungsdauern von Bauteilenzur Lebenszyklusanalyse des Bewer-tungssystems Nachhaltiges Bauenfür Bundesgebäude (BNB)“ desBun desbauministeriums (Tabelle 2)sowie unzählbare Praxisbeispiele.

Casehistories –Dauerhaftigkeit in der Praxis

Vogelvoliere Hellabrunn, München (Baujahr 1980)1980 entstand auf einer Fläche von5.000 m2 die Vogelvoliere des Tier-parks Hellabrunn. Die von Pritzker-preisträger Frei Otto mit Jörg Griblund Ted Happold geplante Volierewurde im Juli 2015 durch das Insti-tut Feuerverzinken inspiziert. Nach35 Jahren zeigten sich die feuerver-zinkten Pylone der Voliere in einemsehr guten Zustand und wiesennoch immer Zinkschichtdicken vonmehr als 220 Mikrometern auf.Damit ist ein Schutz für viele wei-tere Jahrzehnte gewährleistet.

Tabelle 2:

Nutzungsdauer

von Bauteilen zur

Lebenszyklusanalyse

des Bewertungs -

systems Nachhaltiges

Bauen

14

Lesetipp:

Special „Dauerhaftigkeit“ mit weiteren Casehistories.Kurzlink: www.feuerverzinken.com/dauerhaftigkeit

Bauteil Material Nutzungsdauer

Balkon als freistehende Stahl feuerverzinkt ≥ 50 Jahre Konstruktion (stückverzinkt)

Balkonbrüstung Stahlgitterkonstruktion ≥ 50 Jahre feuerverzinkt(stückverzinkt)

Dachausstiege und Luken Stahl feuerverzinkt ≥ 40 Jahre(stückverzinkt)

Dächer: Geländer, Gitter, Roste, Stahl feuerverzinkt ≥ 50 JahreLeitern (stückverzinkt)

Dächer: Absturzsicherungen, Stahl feuerverzinkt ≥ 50 JahreTrittstufen, Laufflächen, (stückverzinkt)Blitzschutzanlagen, Laub- und Schneefangvorrichtungen

Die Dauerhaftigkeit von Korro-sionsschutzsystemen hat einenelementaren Einfluss auf die Nut-zungsdauer von Stahlkonstruktio-nen und beeinflusst in hohemMaße deren Wirtschaftlichkeit undNachhaltigkeit. Für den Korrosions-schutz von Stahl kommen in derRegel das Feuerverzinken, Beschich-tungen und sogenannte Duplex-Systeme zum Einsatz, die eineFeuerverzinkung mit einer anschlie-ßenden Beschichtung kombinieren.Während reine Beschichtungenje nach System nach 5 bis 25 Jah-ren erneuert werden müssen, be-trägt die Schutzdauer einer Feuer-verzinkung unter den in Deutsch-land vorherrschenden atmosphä-rischen Bedingungen zumeist weitüber 50 Jahre, ohne dass es einerWartung oder Instandhaltung be-darf. Dies belegen beispielsweiseNormen wie DIN EN ISO 14713-1, die vom Umweltbundesamtherausgegebene Zinkkorrosions-karte (S. 27, Abb. 9), die Tabelle

Solarhaus Schille, Spessart (Baujahr 1986)1986 baute der Architekt: Hans-Jürgen Steuber ein Solarhaus als„Haus-im-Haus-Lösung“, das heißtein Massivhaus mit einer Hülle inForm einer feuerverzinkten Stahl-Glas-Konstruktion. Der Bauherrist auch nach 30 Jahren mit derArchitektur und der energiespa-renden Bauweise des Hauses sehrzufrieden. Bei einer Inspektion imApril 2014 zeigte sich die feuerver-zinkte Gewächshauskonstruktionin einem sehr guten Zustand. Dieermittelten Zinkschichtdicken zwi-schen 60 und 120 Mikrometernlassen eine weitere Korrosions-schutzdauer von 50 Jahren undmehr als realistisch erscheinen.

Lydlinch-Brücke, Dorset (Baujahr 1942)Im Jahr 1942 errichteten kanadi-sche Truppen in Vorbereitung desD-Days im britischen Lydlinch eineMobil-Brücke, die in feuerverzink-tem Stahl ausgeführt wurde. EineInspektion im Oktober 2014 kamzu dem Ergebnis, dass sich diefeuerverzinkte Stahlkonstruktionder Brücke noch immer in einemsehr guten Zustand befindet. Mes-sungen an den Stahlprofilen er -gaben Zinkschichtdicken zwischen126 und 167 Mikrometern. An denSchraubenköpfen wurden Zink-schichten zwischen 55 und 91Mikrometern festgestellt. Aufgrundder gemessenen Zinkschichtdickenwird die Lydlinch-Brücke weitere50 Jahre korrosionsfrei sein undschon bald 100 Jahre alt werden.

Baujahr 1980:

Vogelvoliere Hellabrunn, München

(Architekten: Otto, Gribl, Happold /

Foto: Frei Otto)

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Baujahr 1986: Solarhaus Schille, Westerwald

(Architekt: Hans-Jürgen Steuber)

Baujahr 1942: Lydlinch-Brücke, Dorset, England

(Foto: Iqbal Johal)

5 Wirtschaftlichkeit von Korrosionsschutzsystemen

Die Schutzdauer eines Korrosions-schutzsystems beeinflusst in hohemMaße die Wirtschaftlichkeit einerStahlkonstruktion. Unterschreitetdie Schutzdauer die geplante Nut-zungsdauer, so fallen zumeist hoheInstandhaltungsaufwände an oderes kommt zu einem vorzeitigenAusfall der Konstruktion. Für at -mosphärisch beanspruchte Stahl-bauteile ist der Korrosionsschutzdurch Feuerverzinken auch unterwirtschaftlichen Aspekten in derRegel die erste Wahl, da er zumeistbereits bei den Erstkosten günsti-ger ist und während der Nutzungs-zeit keiner weiteren Wartung undInstandhaltung bedarf und somitkeine Folgekosten entstehen.

5.1 Erstkosten

Von der unabhängigen Stahlbau -organisation bauforumstahl (www.bauforumstahl.de) wird regelmäßigin Zusammenarbeit mit dem Insti-tut für Bauökonomie der Universi -tät Stuttgart (www.bauoekonomie.uni-stuttgart.de) und dem ConseilEuropéen des Economistes de laConstruction (www.ceecorg.eu)eine Übersicht der Kosten imStahlbau herausgegeben. Die in derAusgabe 2013 gemachten Angabenzum Korrosionsschutz (Tabelle 3)zeigen, dass eine Feuerverzinkungim Vergleich zu Beschichtungssyste-men in der Regel schon bei denErstkosten günstiger ist.

5.2 Wartungs- und Instandhaltungskosten

Aufgrund ihrer langen Schutzdauer,die in der Regel 50 Jahre und mehrbeträgt, verursacht eine Feuerver-zinkung im Gegensatz zu anderenKorrosionsschutzsystemen zumeistkeine Folge- und Instandhaltungs-kosten, da die Schutzdauer üblicher-weise die Nutzungsdauer abdeckt.

5.3 Externe Kosten

Durch Wartungs- und Instandhal-tungsarbeiten entstehen oft als„Nebeneffekt“ nicht nur Störungender betrieblichen Abläufe, sondernauch Behinderungen von unbe-teiligten Dritten, beispielsweise anVerkehrsbauten in Form von Staus.Diese stellen sogenannte „externeKosten“ dar. Durch den Einsatzder wartungsfreien Feuerverzin-kung können korrosionsschutzbe-dingte externe Kosten vermiedenwerden.

Feuerverzinkte Brücken

sind wirtschaftlicher.

(Foto: DEGES)16

Tabelle 3: „Kosten für Korrosionsschutz“ aus dem Leitfaden „Kosten im Stahlbau 2013“ (Herausgeber: bauforumstahl et al.)

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Abb. 2:

Summierte Lebens -

zykluskosten

beschichteter und

feuerverzinkter

Brücken

Eine Studie der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt),die eine feuerverzinkte mit einer beschichteten Stahl-Ver-bundbrücke verglichen hat, kommt zu dem Ergebnis, dassdie Feuerverzinkung bereits bei den Erstkosten günstigerist und die Gesamtkosten (summierte Lebenszykluskosten)der feuerverzinkten Brücke rund 10 Prozent niedriger sindals bei der betrachteten beschichteten Brücke (Abb. 2).Die ermittelten externen Kosten der feuerverzinkten Brücke lagen um 20 Prozent niedriger als bei der beschich-teten Brücke. Zwar entstehen an der verzinkten Brückeebenfalls externe Kosten; diese werden jedoch nicht durchKorrosionsschutzarbeiten, sondern durch andere Instand-haltungsmaßnahmen wie Betonbauarbeiten verursacht.

BASt-Vergleich: Feuerverzinken vs. Beschichten

Systeme werkseitig baustellenseitig

Spezifische Preisindikation PreisindikationOberfläche

m2/t Euro/t Euro/m2 Euro/t Euro/m2

Konstruktionsart:Schwere Profile (HEB 600) 10-15 210-430 16,5-34,5 400-820 32-65,5Mittelschwere Profile (< IPE 750 / HEB 300) 15-20 235-520 13,5-30,0 530-1.170 30,0-67,0Mittlere Profile (< IPE 450) 20-25 290-620 13,0-27,5 670-1.450 30,0-65,0Mittelleichte Profile /< IPE 330) 25-30 310-710 11,0-26,0 825-1,850 30,0-67,5Leichte Profile (< IPE 240) 30-40 400-1.000 11,5-28,5 980-2.200 28,0-63,0Leichte Schlosserarbeiten (Geländer, Zäune) mit geringer Massivität (< IPE 160) 40-50 500-1.200 11,0-26,5 1.250-2.880 28,0-64,0

Konstruktionsart:Schwere Profile (HEB 600) 10-15 230-290 18,5-23,0Mittelschwere Profile (< IPE 750 / HEB 300) 15-20 255-305 14,5-17,5Mittlere Profile (< IPE 450) 20-25 280-320 12,5-14,5Mittelleichte Profile /< IPE 330) 25-30 330-380 12,0-14,0Leichte Profile (< IPE 240) 30-40 385-440 11,0-12,5Leichte Schlosserarbeiten (Geländer, Zäune) mit geringer Massivität (< IPE 160) 40-50 490-560 10,9-12,4

Pulverbeschichtung 40-50 720-990 16,0-22,0Pulverbeschichtung + Zinkgrundierung 45-50 900-1.300 20,0-29,0

Nass-Beschichten (Rostschutzgrundierung und 2 Deckschichten inklusive vorheriges Strahlen)

Verzinken/Feuerverzinken (inklusive Entfetten, Beizen und Fluxen, ggf. vorheriges Strahlen)

Einbrennlackierung von Metallbauelementen aus Stahl

6 Nachhaltigkeit von Korrosionsschutzsystemen

Der Korrosionsschutz durch Feuer-verzinken ist ein sogenanntes Lon-ger-Life-Produkt. Er hat nur einengeringen Anteil an den Umwelt-auswirkungen, die durch die Her-stellung von feuerverzinktem Stahlentstehen, verlängert aber gleich-zeitig die Lebensdauer des Stahlsund schafft somit unter Nachhaltig-keitsaspekten einen hohen Nutzen.

6.1 Umweltproduktdekla -ration (EPD) „Feuer -verzinkte Baustähle“

Für feuerverzinkte Baustähle gibtes eine drittgeprüfte Umweltpro-duktdeklaration (EPD). EPDs lie-fern die Grundlage, um Umwelt -eigenschaften wie beispielsweiseden CO2-Verbrauch eines Produk-tes darzustellen, und die Datenbasisfür eine ökologische Gebäudebe-wertung. Die EPD für feuerver-zinkte Baustähle wurde als soge-nannte „Typ III-Deklaration“ nachISO 14025 und EN 15804 unterEinbeziehung unabhängiger Dritterentwickelt und geprüft. Sie ent-spricht den internationalen Nor-men zur Ökobilanzierung. Sie zeigtunter anderem, dass der Anteilder Feuerverzinkung am Gesamt-produkt „Feuerverzinkter Baustahl“in den meisten Umweltwirkungs-kategorien unter 10 Prozent liegt.Die EPD „Feuerverzinkte Bau-

stähle“ gilt nur für Mitglieder desIndustrieverbandes Feuerverzinken.Download: www.fv.lc/epd

6.2 Nachhaltigkeits-vergleich Feuerverzinkenvs. Beschichten

Die Technische Universität Berlinhat in einer Nachhaltigkeitsstudieden Korrosionsschutz durch Feuer-verzinken gemäß DIN EN ISO1461 mit einer Beschichtung ge-mäß DIN EN ISO 12944 Teil 5 amBeispiel eines Parkhauses in Stahl-bauweise verglichen. Als Grund -lage wurde eine Nutzungsdauerdes Bauwerkes von 60 Jahren inder Korrosivitätskategorie C3 an-genommen. Für die Beschichtungwurde eine zweimalige Instandset-zung angesetzt. Die Feuerverzin-kung bedarf während der gesamtenNutzungsdauer keiner Wartung.Die Studie belegt, dass der Korro-

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Abb. 3:

Umweltbelastung

in verschiedenen

Wirkungskategorien:

Vergleich Feuer -

verzinken und

Beschichten

LCA-Studie Methode a S S

1. TU Darmstadt GWP 100 [kg CO2]

2. Universidade do Minho Eco-Indicator 99 Escola de Engenharia [Pt]

3. Stichting Eco Cost Bouwkwaliteit [Euro]

4a. Search ReCiPe Ecopoints Consultancy B.V. [Pt]

4b. Search ReCiPe Ecopoints Consultancy B.V. [Pt]

Tabelle 4:

Nachhaltigkeits -

vergleiche Feuer -

verzinkter Stahl und

Alu minium am

Beispiel von Licht-

maste

sionsschutz durch Feuerverzinkenin allen untersuchten Umweltwir-kungskategorien niedrigere Werteaufweist (Abb. 3) als das Beschich-tungssystem und unter Nachhaltig-keitsaspekten überlegen ist. Sospart der Einsatz einer Feuerver-zinkung über die gesamte Nut-zungsdauer bis zu 114 kg CO2

pro Tonne Stahl im Vergleich mitBeschichtungssystemen.

6.3 NachhaltigkeitsvergleichFeuerverzinkter Stahlvs.Aluminium

Mehrere unabhängige Studienhaben Lichtmaste aus feuerver-zinktem Stahl mit Lichtmaste ausAluminium unter Nachhaltigkeits-aspekten verglichen (Tabelle 4). Inder Mehrheit der Studien schnit-ten Maste aus feuerverzinktemStahl erheblich besser ab als Alu-miniummaste. Das schlechtereErgebnis in der Studie der Uni -versidade do Minho Escola de Engenharia liegt darin begründet,

dass diese einen Recyclinganteilvon 100% annimmt und damit einpraxisfernes, unrealistisches Szena-rio darstellt.

Korrosion an beschichteten Stahlträgern eines Parkhauses

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Wartungsfrei: Feuerverzinkter Stahl im Parkhausbau

Feuerverzinkte Lichtmaste sind nachhaltiger

(Foto: Olaf Burmeister ; Fotolia)

Recycling- Feuer- Aluminium Unterschied anteil verzinkter zu feuer- Stahl verzinktem Stahl

keine 59 kg 93 kg 56% Angabe

100% 14,7 Pt 8,2 Pt –79%

47% Al. Euro 50,4 Euro 166,5 230% 30% Stahl

47% Al. 21,1 Pt 48,6 Pt 130% 30% Stahl

95% 12,2 Pt 19,7 Pt 60%

7 Feuerverzinken

Das Feuerverzinken ist das bedeu-tendste Korrosionsschutzverfahren.Das Grundprinzip des Feuerver-zinkens, das heißt das Eintauchenvon Stahl in flüssiges Zink, wurde1742 durch den französischen Che-miker Paul-Jacques Malouin ent-deckt. Mitte des 19. Jahrhundertsentstanden erste Verzinkereien,die leichte Blechwaren und Ge-schirre durch rein handwerklicheTätigkeit verzinkten. In der zweitenHälfte des 20. Jahrhunderts erfuhrdas Feuerverzinken eine dynami-sche Weiterentwicklung. Zahlrei-che forschungsbasierte Innovatio-nen führten zu der heute vorherr-schenden modernen Verfahrens-technik, die nur noch das Grund-prinzip mit dem Feuerverzinkenvon gestern gemein hat. Durchdie Vergrößerung der Verzinkungs-bäder erschloss sich das Feuer-verzinken vielfältige neue Anwen-dungsbereiche. Derzeit werden inDeutschland pro Jahr ca. 5 Mio.Tonnen Stahl durch Feuerverzinkenvor Korrosion geschützt. 1,8 Mio.Tonnen davon werden durch dasin dieser Broschüre beschriebeneVerfahren nach DIN EN ISO 1461stückverzinkt.

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Durch Stückverzinken werden Stahlteile

dauerhaft geschützt.

Abb. 4:

Verfahrensablauf

des Stück-

verzinkens

(schematisch

dargestellt)

Entfettungsbad Spülbad Spülbad Flussmittelbad Trockenofen Zinkbad WasserbadBeizbad

7.1 Das Stückverzinkungs-verfahren

Stückverzinken heißt, vorgefertigteStahlteile nach entsprechender Vor-behandlung durch Tauchen in eineflüssige Zinkschmelze an der Ober-fläche zu legieren und mit Zink zuüberziehen.

7.2 Die Verfahrensschritte

Nach Anlieferung und Eingangs-prüfung der zu verzinkenden Teilewerden diese zu möglichst bau -teilähnlichen Chargen zusammen -gestellt und an Traversen aufgehan-gen bzw. in Gestelle geladen. Da-nach erfolgt eine Oberflächenvor-behandlung und das eigentlicheVerzinken durch Eintauchen inBäder mit entsprechenden flüssigenMedien.

Im Rahmen der Vorbehandlungwird das Verzinkungsgut in ein Ent-fettungsbad getaucht. Hierbei wer-den Öle und Fette, die dem Stahlaus dem Herstellungs- und Weiter-verarbeitungsprozess anhaften, ent-fernt. Im Anschluss werden die

Stahlteile in einem Wasserbad ge-spült. Dann folgen Beizbäder, dieRost und Zunder von der Ober-fläche lösen. Ein anschließendesSpülbad verhindert die Verschlep-pung von Beizflüssigkeit. Im Fluss-mittelbad erhält die Oberflächeeinen dünnen Film, der später diemetallurgische Reaktion zwischenStahloberfläche und Zinkschmelzeunterstützt. Im Anschluss wird dasVerzinkungsgut zumeist in einemTrockenofen getrocknet. Nach demTrocknen wird das Verzinkungsgutin die flüssige Zinkschmelze ge-taucht.

Zink hat eine Schmelztemperaturvon 419 °C; die Betriebstempera-tur eines Verzinkungsbades liegtzumeist zwischen 440 °C und 460°C, in besonderen Fällen auch hö-her (Hochtemperaturverzinkung).Während des Verzinkungsvorgangesbildet sich als Folge einer wechsel-seitigen Diffusion des flüssigenZinks mit der Stahloberfläche aufdem Stahlteil ein Überzug verschie-denartig zusammengesetzter Eisen-Zink-Legierungsschichten. BeimHerausziehen der feuerverzinktenGegenstände bleibt auf der obers -ten Legierungsschicht zumeist nocheine Schicht aus Zink, Reinzink-schicht genannt, haften. Je nachArt der Eisen- und Stahlteile undihrer Werkstoffzusammensetzungwerden die Werkstücke abschlie-ßend in einem Wasserbad oder ander Luft abgekühlt.

7.3 Spezielle Formen des Stückverzinkens

Feuerverzinken von Kleinteilen Prinzipiell können Kleinteile nachdem klassischen Verfahren feuer-verzinkt werden. In der Praxiswurden für das Feuerverzinkenvon Kleinteilen (Schrauben, Mut-tern, Nägel bzw. Stifte und ähn -liche Schüttgüter) jedoch speziellautomatisierte oder teilautoma -tisierte Verfahrensvarianten ent -wickelt. Unmittelbar nach demFeuerverzinken ist ein Zentrifu-gieren (Schleudern) der Teile vor-gesehen, wodurch „überflüssiges“Zink von den Teilen abgeschleu-

dert wird. Das Zentrifugieren ver-bessert das Passvermögen unddie Gleichmäßigkeit der verzink-ten Bauteiloberflächen. Um einZusammenkleben der feuerver-zinkten Teile zu verhindern, werdendie Kleinteile in der Regel in einemWasserbad abgekühlt.

HochtemperaturverzinkenBeim Hochtemperaturverzinkenhat das Zinkbad eine höhere Tem-peratur, die über 530 °C liegt. Eskommt sowohl für das Feuerver-zinken von Kleinteilen als auch fürdas Feuerverzinken größerer Bau-teile zur Anwendung.

Kleinteile wie

Schrauben können

ebenfalls feuer-

verzinkt werden.

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Der Korrosionsschutz durch Feuer-verzinken weist einige positiveBesonderheiten auf, die ihn imVergleich mit anderen Korrosions-schutzsystemen bevorzugt zur An-wendung kommen lassen.

8 Eigenschaften der Stückverzinkung

8.1 Eine Feuerverzinkung ist dauerhaft.

Unter normalen Bedingungenschützt sie mehr als 50 Jahre vorKorrosion und selbst bei höhererBelastung (z. B. an der Meeres -küste) beträgt die Schutzdauer inder Regel mehr als 30 Jahre.

8.2 Das Feuerverzinken ist prozesssicher.

Als rein industrieller Korrosions-schutz ab Werk wird das Feuerver-zinken unter standardisierten unddefinierten Bedingungen gemäß

DIN EN ISO 1461 in zertifiziertenUnternehmen durchgeführt. Witte-rungs- und Temperatureinflüssewie bei anderen Verfahren spielenkeine Rolle.

8.3 Der Zinküberzug ist per Legierung mitdem Stahl verbunden.

Der Zinküberzug ist unlösbar mitdem Stahl verbunden. Unterros-tungen, die bei anderen Korrosions-schutzsystemen auftreten können,sind ausgeschlossen.

Strommaste –

als Kunstwerk und

in üblichem Einsatz,

Oberhausen.

(Foto: Inges Idee)

22

8.4 Ein Zinküberzug ist robust.

Zinküberzüge sind mechanischhoch belastbar. Beanspruchungen,die bei Transport, Aufbau undNutzung von Stahlkonstruktionenauftreten, hinterlassen keine Be-schädigungen an der Zinkschicht.Nicht zufällig werden feuerver-zinkte Gitterroste auch als Fußab-treter eingesetzt.

8.5 Eine Feuerverzinkung ist wartungsfrei.

Instandhaltungsarbeiten, die zusätz-liche Kosten und Betriebsstörun-gen verursachen, fallen bei einerFeuerverzinkung in der Regel wäh-rend der gesamten Nutzungsdauernicht an.

8.6 Eine Feuerverzinkung ist wirtschaftlich.

Die Wirtschaftlichkeit eines Kor-rosionsschutzsystems wird durchdie Erstkosten sowie durch even-tuell anfallende Wartungs- undInstandhaltungskosten bestimmt.Bei der Betrachtung der Erstkostenist eine Feuerverzinkung zumeistgünstiger als andere Schutzsystemefür Stahl. Im Hinblick auf die lang-fristigen Kosten wirken sich Lang-lebigkeit und Wartungsfreiheit derfeuerverzinkten Oberfläche be-sonders positiv aus und machendie Feuerverzinkung unschlagbarwirtschaftlich.

8.7 Eine Feuerverzinkung ist nachhaltig.

Durch Feuerverzinken werdenRessourcen gespart. Zahlreichewissenschaftliche Studien belegen,dass Zinküberzüge deutlich nach-haltiger sind als andere Korrosions-schutzverfahren und dass feuerver-zinkter Stahl nachhaltiger ist alsandere Werkstoffe. Sowohl derZinküberzug als auch der Stahlkönnen unendlich oft ohne Quali-tätsverlust recycelt werden.

8.8 Eine Feuerverzinkungbietet einen Rundum-Schutz.

Da bei der Feuerverzinkung dieBauteile im Tauchverfahren verzinktwerden, sind korrosionsgefährdeteBereiche wie Hohlräume, Winkelund schlecht zugängliche Stellengut geschützt. Verfahrensbedingtweisen Ecken und Kanten gleicheoder sogar größere Schichtdickenals die Bauteiloberfläche auf (Abb.6). Die sogenannte Kantenflucht,

die bei anderen Korrosionsschutz-systemen auftreten kann, gibt eshier nicht.

8.9 Kathodischer Schutz

Zwar ist eine Feuerverzinkungweitgehend beständig gegen me-chanische Belastungen, doch kön-nen bei sehr extremer Beanspru-chung Kratzer und Schrammenauftreten. Bei derartigen Beschä-digungen wirkt der sogenanntekathodische Schutz, der auf elektro-chemischem Wege Schadstellenvor Korrosion schützt.

8.10 Metallische Oberfläche

Eine Feuerverzinkung ist ein metal-lisches Korrosionsschutzsystem undbewahrt den metallischen Charak-ter und die Oberflächenstrukturdes Stahls. Architekten setzenfeuerverzinkten Stahl deshalb bei-spielsweise zunehmend zur Ge-staltung von Fassadenoberflächenein.

Feuerverzinkter

Stahl wird zuneh-

mend als Fassaden -

element verwendet.

23

9 Zinküberzüge

Da die metallurgischen Reaktionenzwischen Eisen und flüssigem Zinksehr kompliziert verlaufen, werdenin diesem Kapitel nur die wesent-lichen technologischen Vorgängein vereinfachter Form erläutert.Details können der einschlägigenLiteratur entnommen werden.

Während des Verzinkungsvorgangsbilden sich auf der Oberfläche derStahlteile Eisen-Zink-Legierungs-schichten. Beim Herausziehen ausdem Zinkbad überziehen sichdiese zumeist mit einer Reinzink-schicht. Hierdurch entsteht einglänzender Überzug – häufig mitausgeprägtem Zinkblumenmuster.Abb. 7 zeigt das Schliffbild einessolchen Überzugs.

Die Schutzdauer eines Zinküber-zugs wird primär durch seineSchichtdicke bestimmt. Mindest-schichtdicken für Zinküberzüge sindin der Norm DIN EN ISO 1461festgelegt (Abb. 5), wobei in derPraxis zumeist Schichtdicken ober-halb dieser Mindest anforderungenerreicht werden, die abhängig von

der Bauteildicke zwischen 60 undmehr als 200 Mikrometern liegenkönnen (Abb. 8).

Durch Stückverzinken hergestellteZinküberzüge sind im Regelfall anEcken und Kanten mindestens

Abb. 6:

Zinküberzug an einer

Werkstückkante

24

Abb. 7:

Schliffbild eines

typischen Zinküber-

zuges

Abb. 8: Praxisübliche ZinkschichtdickenAbb. 5: Mindestzinkschichtdicken in

Mikrometer nach DIN EN ISO 1461

Eisen-Zink-Legierungsschichten

Stahl

Zink

ebenso dick wie auf den angren-zenden Flächen; bei reaktions-freudigen Stahlsorten sogar häufig dicker. Der Grund hierfür ist, dassdie einzelnen Kristalle der Eisen-Zink-Legierungsschichten senkrechtzur Stahloberfläche wachsen. AnEcken und Kanten öffnen sich dieLegierungsschichten deshalb fächer-förmig und die Zwischenräumefüllen sich mit Zink (Abb. 6).

Fassade der

Salvatorgarage,

München

(Architekten: Studio

für Architektur Peter

Haimerl, München)

25

Feuerverzinktes Bauteil mit ausgeprägtem Zinkblumenmuster

10 Korrosionsverhalten von Zinküberzügen

10.1 Schutzdauer

Neben Kostenerwägungen spieltdie Schutzdauer bei der Entschei-dung für ein Korrosionsschutz -system eine zentrale Rolle. Diesesetzt sich aus der Summe der Be-ständigkeiten gegen bestimmte ge-forderte bzw. zu erfüllende Belas-tungsarten zusammen, die atmos-phärischer, mechanischer, chemi-scher und thermischer Natur seinkönnen. Da in der Praxis bei derMehrzahl der Anwendungen che-mische und thermische Belastun-gen keine große Bedeutung haben,wird an dieser Stelle schwerpunkt-mäßig auf die atmosphärische undmechanische Beständigkeit einge-gangen. Dennoch sei erwähnt, dass

eine Feuerverzinkung ausgezeich-nete chemische und auch thermi-sche Eigenschaften besitzt. Zink-überzüge zeigen bei pH-Wertenzwischen 5,5 und 12,5 ein stabi-les Verhalten und sind bei atmos-phärischer Belastung temperatur-beständig bis 200 °C.

10.2 Atmosphärische Beständigkeit

Zink ist ein nicht sehr beständigesMetall. Es hat jedoch eine positiveEigenschaft: Es bildet infolge derBewitterung Deckschichten. Diesevorwiegend basischen Zinkverbin-dungen übernehmen den Schutzdes Zinks und damit der Stahlober-

fläche. Die Deckschichten werdenzwar im Laufe der Zeit durch Windund Wetter abgetragen, erneuernsich jedoch ständig durch das dar-unter befindliche Zink. Das bedeu-tet, dass Zinküberzüge im Laufeder Zeit langsam dünner werden,wobei der Einfluss der Atmosphärehinsichtlich der jährlich zu erwar-tenden Zinkkorrosion einen ent-scheidenden Einfluss ausübt. Solässt sich aus der Kenntnis der zuerwartenden Korrosionsbelastungdes Zinküberzugs, die primär vonden Bedingungen am Standortdes Objektes abhängig ist, und derDicke des vorhandenen Zinküber-zugs die zu erwartende Dauerder Korrosionsschutzwirkung ab-schätzen.

Tabelle 5:

Korrosionsbelastung

und Korrosionsraten

von Zinküberzügen

in verschiedenen

Atmosphärentypen

nach DIN EN ISO

14713-1

26

Korrosivitäts- Korrosions- Durchschnittlicher Beispielekategorie belastung Zink-Abtrag pro Jahr

C 1 sehr niedrig < 0,1 µm Innen: beheizte Räume, z.B. Büros, Schulen

C 2 gering 0,1 bis 0,7 µm Innen: nicht beheizte Räume, z.B. Lagerräume, Sporthallen Außen: ländliche Bereiche

C 3 mittel 0,7 bis 2,0 µm Innen: Lebensmittelverarbeitung, Brauereien, Wäschereien, Molkereien, leitungswasserbetriebene Schwimmbäder Außen: städtische Bereiche, Küstenbereiche

C 4 hoch 2,0 bis 4,0 µm Innen: Schwimmbäder, Industrieanlagen, Außen: stark verunreinigte städtische Bereiche, industrielle Bereiche, Küstenbereiche (ohne Versprühen von Salzwasser), starke Tausalzbelastung

C 5 sehr hoch 4,0 bis 8,0 µm Innen: Bergwerke, industriell genutzte Kavernen Außen: industrielle Bereiche, Küstenbereiche (mit Versprühen von Salzwasser), Schutzhütten an der Küste

C X extrem 8,0 bis 25 µm Extrem hochkorrosive Atmosphäre, Industrieanlagen in subtropischem und tropischem Klima

Durch Umweltschutzmaßnahmenhat sich die Belastung der Atmo-sphäre mit korrosiven Verunreini-gungen in den vergangenen Jahr-zehnten deutlich verringert. So istdie SO2-Konzentration, die densogenannte „sauren Regen“ ver-ursacht, erheblich zurückgegangen.Hierdurch hat sich die Schutzdauervon Zinküberzügen erhöht. Heutebeträgt die mittlere Korrosionsge-schwindigkeit von Zink in Deutsch-land ca. 1 µm pro Jahr.

Abb. 9:

Modifizierte Zink -

korrosionskarte

der Bundesrepublik

Deutschland

(Quelle: Umwelt -

bundesamt)

27

Beispiel: Abschätzung der Schutzdauer eines Zinküberzugs: Ein Zinküberzug mit einerZinkschichtdicke von 85Mikrometer erreicht bei einem Zinkabtrag von 1,7Mikrometern pro Jahr eineSchutzdauer von 50 Jahren. 85 Mikrometer Zinkschicht -dicke/1,7 Mikrometer Zink -abtrag pro Jahr = 50 Jahre

Vergleich der Korrosionsbeständigkeit: Stückverzinken nach DIN EN ISO 1461 und LegierungsüberzügeDurch Feuerverzinken nach DIN EN ISO 1461 hergestellte Zink-überzüge sind sogenannte Reinzink-Überzüge, die sich in der Praxis und in zahlreichen Langzeittests als dauerhaft bewährt haben. Seit einiger Zeit werden schmelztauchveredelte Legie-rungsüberzüge auf Zink-Aluminium- und Zink-Aluminium-Mag -nesium-Basis am Markt angeboten, die mit vollmundigen Ver -sprechen wie „Weniger ist mehr“ oder gar „10 Mal besser alsStückver zinken“ seitens ihrer Hersteller propagiert werden undihre Aussagen aus fragwürdigen Kurzzeittests wie beispielsweisedem Salzsprühtest ableiten. Bei einem seriösen, faktenbasiertenVergleich dieser Legierungsüberzüge mit dem Stückverzinkennach DIN EN ISO 1461 zeigt sich, dass diese bei der in Deutsch-land vorherrschenden atmosphärischen Korrosivität ähnliche Korrosionsraten (pro Jahr) aufweisen. Da Zinküberzüge nach DIN EN ISO 1461 jedoch deutlich höhere Schichtdicken besitzenals die genannten Legierungsüberzüge, erreichen sie auch eine deut-lich längere Schutzdauer. Mehr hierzu im Special „Verzinken ist nichtVerzinken“ unter www.feuerverzinken.com/special-verzinken.

Infobox:

Korrosionsrate in µm/Jahr2,5 1,7 1,3 0,8 0,5

34 50 65 106 170Schutzdauer Zinküberzug 85 µm in Jahren

10.3 Mechanische Beständigkeit

Korrosionsschutzsysteme sind oftvielfältigen mechanischen Belastun-gen ausgesetzt. Ein Zinküberzuggeht in Form einer Legierung einefeste, unlösbare Verbindung mitdem Stahl ein. Die Härte der Eisen-Zink-Legierungsschichten (Abb. 10)liegt erheblich über der Härte nor-

maler Baustähle. Dies gewährleis-tet eine hohe Verschleiß- und Ab-riebbeständigkeit von Zinküber -zügen und bietet einen zuverlässi -gen Schutz bei mechanischen Be-lastungen.

Mechanische Belastungen tretenwährend der Bauphase bei Trans-port, Handling und Montage aufsowie während der Betriebs- und

Nutzungsphase, beispielsweise inForm von Steinschlag, Sandabriebund Stößen. Derartige mechani-sche Einwirkungen können Kratzer,Schrammen und andere Beschädi-gungen verursachen, die die Funk-tionsfähigkeit eines Korrosions-schutzsystems reduzieren oder garaufheben und die Schutzdauer er-heblich verkürzen. Durch wissen-schaftliche Untersuchungen konnte

Busbahnhof, Aarau, mit feuerverzinktem und beschichtetem Tragwerk (Architekten: Vehovar Jauslin; Ingenieure: formTL; Foto: Niklaus Spoerri)

28

die mechanische Belastbarkeit derFeuerverzinkung im Vergleich mitorganischen Beschichtungssyste-men quantifiziert werden (Abb. 11).Eine Feuerverzinkung – ist bis zu 20 Mal härter als einedurchschnittliche Farbbeschich-tung,

– hat eine drei- bis vierfach höhereHaftfestigkeit,

– ist etwa zehn Mal abriebbestän-diger,

– hat eine ca. achtfach höhereSteinschlagbeständigkeit und

– besitzt einen ca. 20-fach besserenKantenschutz.

10.4 Duplex-Systeme

Duplex-Systeme kombinieren eineFeuerverzinkung mit einer anschlie-ßenden Beschichtung. Sie werdenbei extrem hoher Korrosionsbe-lastung eingesetzt sowie da, woFarbgebung eine Rolle spielt. Dieskann aus gestalterischen Gründengeschehen, zur Signalgebung oderaber zur Tarnung von Objekten.

Die Korrosionsbeständigkeit feuer-verzinkten Stahls ist bei normaleratmosphärischer Beanspruchungauf Jahrzehnte sichergestellt. Beisehr extremer Beanspruchung bie-tet ein Duplex-System einen Kor-rosionsschutz, dessen Schutzdauerim Regelfall länger ist als die Sum-me der jeweiligen Einzelschutz-dauer der Feuerverzinkung undder Beschichtung. Man spricht hiervon einem Synergie-Effekt. Der sicheinstellende Verlängerungsfaktorliegt je nach System zwischen 1,2und 2,5.

Die Beschichtung eines Duplex-Systems kann als Flüssig- oder Pul-verbeschichtung ausgeführt werden.Ausführungen zu Duplex-Systemenmit Flüssigbeschichtungen machtdie DIN EN ISO 12944 („Korro-sionsschutz von Stahlbauten durchBeschichtungssysteme“), Teile 1–8.Besonders wichtig sind die Emp-fehlungen zu geeigneten Schutz-systemen im Teil 5 der Norm. Sollein Duplex-System mit einer Pul-verbeschichtung ausgeführt wer-den, so liefert DIN 55633 Emp-fehlungen und Hinweise. Die inDIN EN ISO 12944-5 und in DIN55633 dargestellte Schutzdauer be-trifft jeweils nur die Farbbeschich-tung und nicht das Gesamtsystemaus Feuerverzinkung und Beschich-tung, das eine deutlich höhereSchutzdauer besitzt. Wichtige In-formationen zur Auswahl, Ausfüh-rung und Anwendung von Duplex-Systemen können der Broschüre„Korrosionsschutz durch Duplex-Systeme“ des Instituts Feuerver-zinken entnommen werden.

29

Härte HV 0,050 50 100 150 200

Zn

Fe + Zn

Fe

Abb. 10: Härteverlauf in einem Zinküberzug (Schematische Darstellung)

Abb. 11: Eigenschaftsvergleich Feuerverzinken und Beschichten:

Faktor, um den die Feuerverzinkung überlegen ist.

11 Ausschreibung und feuerverzinkungs-gerechtes Konstruieren und Fertigen

Sollen Stahlteile durch Feuerver-zinken gegen Korrosion geschütztwerden, müssen wie auch bei an-deren Verfahren bei der Planungund Konstruktion einige Beson -derheiten berücksichtigt werden.Nachfolgend sind die wichtigstenAspekte des feuerverzinkungsge -rechten Konstruierens und Ferti-gens dargestellt. Detailliertere Infor-mationen hierzu können den Ar-beitsblättern Feuerverzinken ent-nommen werden unter : www.fv.lc

11.1 Ausschreibung/ Auftragsvergabe

Feuerverzinkungsbetriebe veredelnin der Regel Stahlteile im Auftragihrer Kunden. Grundlage derarti-ger Aufträge ist die DIN EN ISO1461 („Durch Feuerverzinken aufStahl aufgebrachte Zinküberzüge[Stückverzinken]“) (siehe S. 38).

Da es unter dem Oberbegriff „Ver-zinkung“ verschiedene Verfahren(siehe S. 6) mit unterschiedlichenSchutzwirkungen gibt, ist es wich-tig, bei Ausschreibungstexten prä-zise zu formulieren. Es sollte Bezugauf die DIN EN ISO1461 genom-men werden, denn nur sie ge-währleistet einen Korrosionsschutzdurch Stückverzinken. Bei der Auf -tragserteilung empfiehlt es sich, dieoben genannte Norm als Grund-lage heranzuziehen. Sind beson-dere, nicht von der Norm abge-deckte, Anforderungen vorhanden,so sind hierüber individuelle Verein-barungen zu treffen. Für tragendeStahlbauteile im Bauwesen, diefeuerverzinkt werden sollen, istdie DASt-Richtlinie 022 verbind-lich zu berücksichtigen (siehe S.38). Um mögliche Probleme vonvornherein auszuschließen, ist zubeachten, dass – für die betreffende Konstruk-tion ein Stahlwerkstoff einge-

setzt wird, der für das Feuer-verzinken geeignet ist, und

– die gesamte Konstruktion feuer-verzinkungsgerecht zu konstru-ieren und zu fertigen ist.

11.2 Anforderungen an den Werkstoff Stahl

Grundsätzlich lassen sich alle gän-gigen Baustahlsorten feuerverzin-ken, allerdings können Aussehenund Dicke des Zinküberzugs diffe-rieren. Beim Feuerverzinken findeteine Reaktion der Stahloberflächemit der Zinkschmelze statt. DasErgebnis dieser Reaktion, der Zink-überzug bzw. die Zink-Eisen-Legie-rung, ist in entscheidendem Maßeabhängig von der chemischen Zu-sammensetzung – insbesonderedem Silizium- und Phosphor-Ge-halt – der Stähle, der Topografieder Stahloberfläche und von denVerzinkungsbedingungen (Schmelz-temperatur, Tauchdauer).

In bestimmten Gehalten könnenSilizium und Phosphor die Eisen-Zink-Reaktion derart beschleuni-gen, dass dickere Zinküberzüge ent-stehen (Abb. 12). Diese Zinküber-züge haben meist ein mattes odergraues Aussehen und eine raueOberfläche. Die Gehalte an Siliziumund Phosphor im Stahl können sichzudem in ihrer Wirkung addieren.Die verschiedenen praxisüblichenGehalte an Silizium (Si) und Phos-phor (P) in allgemeinen Baustählenund ihre Auswirkungen auf denZinküberzug sind in Tabelle 6 be-schrieben.

30

Beispielhafter Ausschreibungstext für eine feuerverzinkte Stahlkonstruktion:1. Stahlbauteil mit Korrosionsschutz durch Feuerverzinken (Stückverzinken) gemäß DIN EN ISO 1461. 2. Für tragende feuerverzinkte Metall- und Stahlbauteile nach Bauregelliste A, Teil 1, Lfd. Nr. 4.9.15 ist die DASt-Richtlinie 022 „Feuerverzinken von tragenden Stahlbauteilen“ zusätzlich anzuwenden.3. Bei der Stahlbestellung ist die Option „Feuerverzinken“ nach der jeweiligen Erzeugnisnorm zu wählen. 4. Die gesamte Konstruktion ist feuerverzinkungsgerecht zu konstruieren und zu fertigen. 5. Alle Verbindungsmittel (Schrauben, Muttern usw.) feuerverzinkt gemäß DIN EN ISO 10684.Aktuelle Ausschreibungstexte zum Feuerverzinken: www.feuerverzinken.com/ausschreibungstexte

Infobox:

Die Übergänge zwischen den Kate -gorien sind fließend und abhängigvon der Art der Konstruktion, derTauchdauer und der Temperaturder Zinkschmelze. Werden Stählemit unterschiedlichem Si- und P-Gehalt innerhalb eines Bauwerkesoder Bauteiles verwendet, ist einunterschiedliches Aussehen desZinküberzugs möglich. Die Feuer-verzinkerei hat keine Möglichkeit,das durch die Stahlzusammenset-zung bedingte Verzinkungsverhal-ten der Stähle und damit auch dasAussehen der Zinküberzüge nen-nenswert zu beeinflussen. Aus die-sem Grund kommt der Auswahlvon Stählen für das Feuerverzinkenfür manche Bereiche eine beson-dere Bedeutung zu. Mehr Informa-tionen zur Stahlbestellung enthältdas Arbeitsblatt Feuerverzinken B.2(www.fv.lc/ab-b2).

11.3 Vorbereitung der Stahloberfläche

Für ein optimales Verzinkungser-gebnis sind die chemische Zu-sammensetzung und die Ober -flächenbeschaffenheit des Grund-werkstoffes von entscheidenderBedeutung. Eine metallisch blankeStahloberfläche ist die Grundvor-aussetzung. Jede Stahloberfläche istmit arteigenen oder artfremdenSchichten bedeckt. Zu den arteige-nen Schichten gehören Rost undZunder. Diese werden prozessbe-dingt im Rahmen der Vorbehand-lung in der Feuerverzinkerei ent-fernt. Zu den artfremden Schichtengehören u. a. Metallseifen, Fette undÖle, Staub, alte Korrosionsschutz-beschichtungen und Rückständevon Fertigungshilfsmitteln. Diesesind durch das Metallbauunter-

Feuerverzinkte

Brücke, Königgrätz

(Architekten: baum

& baroš Architekten,

Roetgen/Aachen)

31

Tabelle 6:

Differenzierung nach

Silizium und Phos-

phor in Kategorien

in Anlehnung an DIN

EN ISO 14713-2

Abb. 12

Schliffbild eines

Zinküberzugs mit

durchgewachsener

Legierungsschicht

Kategorie Bezeichnung und Gehalte von Silizium Reaktion und Bezugseigenschaftenund Phosphor im Stahl [Gewichts-%]

A Niedrigsiliziumbereich: Normale Eisen-Zink-Reaktion, ≤ 0,04% Si und < 0,02% P silbriges, glänzendes Aussehen, niedrige Schichtdicke

B Sebistybereich: Normale Eisen-Zink-Reaktion, silbriges, glänzendes > 0,14% bis 0,25% Si bis mattes Aussehen, mittlere Schichtdicke

C Sandelinbereich: Beschleunigte Eisen-Zink-Reaktion, graues, mattes zum Teil> 0,04% bis ≤ 0,14% Si grießiges Aussehen, sehr hohe Schichtdicke

D Hochsiliziumbereich: Beschleunigte Eisen-Zink-Reaktion, graues mattes Aussehen,> 0,25% Si hohe Schichtdicke, ab 0,35% Si sehr hohe Schichtdicke

Eisen-Zink-Legierungsschichten

Stahl

nehmen zu entfernen, wenn sienicht im Rahmen der Vorbehand-lung in der Feuerverzinkerei ent-fernt werden können.

11.4 Abmessungen, Gewichte und kon- struktive Gestaltung des Verzinkungsgutes

11.4.1 Badabmessungen, Stückgewichte

Verzinkungsbäder haben unter-schiedliche Größen. Die zur Ver -fügung stehende Größe des Ver-zinkungsbades sollte bereits beiFestlegung der Konstruktion undihrer Details bekannt sein. Die inFeuerverzinkereien in der Bundes-republik Deutschland vorhandenenVerzinkungskessel haben maximaleAbmessungen bis ca. 19,5 m Länge,bis ca. 2,0 m Breite und ca. 3,5 mTiefe. Ein weiterer zentraler Aspektist das Gewicht des zu verzinken-den Bauteils. Hierbei müssen dieHublasten der Kräne in der Feuer-verzinkerei berücksichtigt werden.Es ist deshalb erforderlich, sowohldie maximalen Abmessungen derEinzelteile als auch deren maxi -males Gewicht mit der Feuerver-zinkerei frühzeitig abzustimmen.

11.4.2 Sperrige Teile

Sperrige Bauteile verhindern eineoptimale Beladung der Gestelleund Traversen in der Verzinkereiund verursachen somit höhereKosten. Konstruktionen sollten da-her möglichst glatt und ebenflächig(zweidimensional) geplant sein,auch auf die Gefahr hin, dass da-durch der spätere Montageauf-wand steigt (Abb. 13). DerartigeStahlteile lassen sich einfacher undrationeller transportieren sowiekostengünstiger und qualitativ bes-ser feuerverzinken.

11.4.3 Aufhängungepunkte

Die Aufhängung von Stahlteilensollte an Stellen möglich sein, diesicherstellen, dass das flüssige Zinkbeim Herausziehen der Stahlteileaus dem Zinkbad problemlos ab-laufen kann. Aus diesem Grundsollten die Aufhängepunkte auchgegebenenfalls die vorhandeneAnordnung der Zulauf- und Ent-lüftungsöffnungen berücksichtigen.Durch die richtige Anordnung derAufhängung und der Entlüftungsöff-nungen wird vermieden, dass Zink

unbeabsichtigt aus der Schmelzeausgeschleppt wird und dadurchzu einer hohen Gewichtsbelastungdes Bauteils führen kann.

Bei hohen Stückgewichten, sehrgroßen oder auch weichen Stahl-konstruktionen sollte genau fest-gelegt sein, wo die Stahlteile auf-gehängt werden können, ohne dasssie beschädigt werden. Bei Groß-konstruktionen muss die Tragfähig-keit derartiger Aufhängepunktegegebenenfalls berechnet werden.

11.4.4 Werkstoffdicken

Optimal sind Werkstücke mitmöglichst gleichen oder nahezugleichen Werkstoffdicken. Da die-ses im Regelfall nicht sichergestelltist, sollte darauf geachtet werden,dass das Verhältnis von maximalerzu minimaler Werkstoffdicke mög-lichst 1:5 nicht überschreitet.

11.4.5 Überlappungen

Überlappungsflächen sind ausGründen des Korrosionsschutzesnach Möglichkeit zu vermeiden

Abb. 13: Sperrige Bauteile möglichst vermeiden.

32Abb. 14: Großflächige Überlappungen möglichst vermeiden.

ungünstig

günstig ungünstig

günstig

(Abb. 14). In die entstehendenSpalte kann Flüssigkeit aus den Vor-behandlungsbädern eindringen, diebeim Tauchen in die Zinkschmelzeexplosionsartig verdampft. Über-lappungsflächen bis ca. 100 cm2

sind möglichst ringsum dicht zuverschweißen. Größere Überlap-pungen sind mit Entlastungsöffnun-gen zu versehen (Abb. 15).

11.4.6 Freischnitte und Durchflussöffnungen

Um Konstruktionen aus Profilstahlin guter Qualität feuerverzinkenzu können, sind Verstärkungen,Schottbleche oder Ähnliches mitFreischnitten zu versehen. Da dieStahlteile beim Tauchen in die ver-schiedenen Behandlungsbäder inder Feuerverzinkerei stets schräggetaucht werden, muss die Anord-nung der Öffnungen so erfolgen,dass das Zink ohne Behinderungaus Ecken und Winkeln einer Kon-struktion ein- und ablaufen kann(Abb. 15). Andernfalls wird Zinkmit ausgeschleppt oder Luftein-schlüsse führen zu unverzinktenStellen (Fehlstellen).

Öffnungen zum Durchfluss derVorbehandlungsmittel und des flüs-sigen Zinks in Hohlkörpern müs-sen entsprechend der jeweiligenDurchflussmenge ausgeführt wer-den. Tabelle 7 gibt Hinweise aufdie Anzahl und Größe (Mindest-Loch-Durchmesser) der Öffnun-gen abhängig von den Hohlprofil-abmessungen.

11.4.7 Bohrungen/Passungen

Um Stahlteile auch nach demFeuerverzinken ohne Problemezusammenfügen oder montierenzu können, ist es erforderlich, soviel Spiel vorzusehen, dass ausrei-chend Platz für den Zinküberzugim Passungsbereich zur Verfügungsteht. Zwar sind Zinküberzüge imMittel nur etwa 0,1 mm dick, diehohe Oberflächenspannung desschmelzflüssigen Zinks führt aber

stets dazu, dass sich in Bohrungen,Durchbrüchen und ähnlichen Be-reichen immer wieder wesentlichmehr Zink ansammelt als auf denebenen, glatten Flächen. Falls mög-lich, sollten daher ca. 1 bis 2 mmMontagespiel vorgesehen werden.

11.4.8 Hohlprofile und Hohlbauteile

Das Feuerverzinken bietet dieMöglichkeit, Behälter und Rohr-konstruktionen in einem Arbeits-gang innen und außen mit einemZinküberzug zu überziehen. Dafürmüssen die Bauteile so konstru-iert sein, dass einerseits beim Ein-tauchen in das Zinkbad das Zinkungehindert und schnell in dasInnere der Stahlprofile eindringenkann (dadurch wird die in denHohlräumen vorhandene Luft ver-drängt) und dass andererseits beim

Tabelle 7:

Empfohlene Durch-

messer für Entlüftungs-

bohrungen an Kon-

struktionen mit einer

Länge ≤ 6 m

33Abb. 15: Große Überlappungsflächen mit Entlastungs-

öffnungen versehen; Freischnitte in den Ecken vorsehen.

Hohlprofil-Abmessungen [mm] Mindest-Loch-Ø [mm]bei einer jeweiligen Anzahl

der Öffnungen 1 2 4

15 15 20 x 10 8 – –

20 20 30 x 15 10 – –

30 30 40 x 20 12 10 –

40 40 50 x 30 14 12 –

50 50 60 x 40 16 12 10

60 60 80 x 40 20 12 10

80 80 100 x 60 20 16 12

100 100 120 x 80 25 20 12

120 120 160 x 80 30 25 20

160 160 200 x 120 40 25 20

200 200 260 x 140 50 30 25

Lesebeispiel: Ein Hohlprofil mit einer Abmessung 60 x 40 mm benötigt anjedem Ende entweder– mind. 1 Öffnung mit einem Durchmesser von 16 mm oder– mind. 2 Öffnungen mit einem Durchmesser von 12 mm oder– mind. 4 Öffnungen mit einem Durchmesser von 10 mm

Herausziehen das „überflüssige“Zink restlos auslaufen und die Luftwieder in die Hohlräume einströ-men kann (Abb. 16). Es muss dem-nach bei jedem Einzelprofil einvollständiger Durchfluss aller Be-handlungsmedien gewährleistetsein, der durch fachgerechte Öff-nungen sicherzustellen ist.

Die erforderlichen Öffnungen sindstets so vorzusehen, dass sie derArt der Aufhängung der Teile inder Verzinkerei (meist schräge Auf-hängung) Rechnung tragen. Hier-bei ist darauf zu achten, dass dieÖffnungen soweit wie möglich inder Ecke eines Bauteils angebrachtsind. Zulauf- und Entlüftungsöff-nungen sind aus Sicherheitsgründensichtbar von außen anzubringen,da diese nur so von der Feuerver-zinkerei überprüft werden können.

11.5 Schweißen vor dem Feuerverzinken

11.5.1 Vermeidung von Ver- zug und Rissbildung

Auf eine Stahlkonstruktion wirkenim Zusammenhang mit der Feuer-verzinkung vielfältige Kräfte ein.Dies sind Spannungen durch ther-mische Einflüsse beim Feuerver-zinken, aber auch Spannungen, diedurch den Stahlwerkstoff, die Kon-struktion und ihre Fertigung aus-gelöst werden. Auch die Zink-schmelze spielt im Hinblick aufSpannungen und Widerstand von

Bauteilen gegenüber angreifendenKräften eine Rolle. Die Erwärmungder Stahlteile im Zinkbad führt zueiner Längenausdehnung von ca. 4bis 5 mm pro Meter Bauteillänge.Dies kann zu Zwängungsspan-nungen führen. Die Streckgrenzedes Stahls reduziert sich mit zu-nehmender Erwärmung des Bau-teils. Unter Umständen können dievorhandenen Eigen- und Zwän-gungsspannungen die temporärverringerte Streckgrenze desStahls überschreiten; Verzug odersogar Rissbildung sind dann mög-lich (Abb. 17). Unter der Einwir-kung einer flüssigen Zinkschmelze

MFO Park,

Zürich (Architekten:

Planungsgemein-

schaft Burckhardt +

Partner und Rader-

schall Architekten,

Zürich)

34

Abb. 16:

Möglichkeiten der

Entlüftung von

Rohrkonstruktionen

kann sich dann die Anfälligkeitgegenüber Verzug und auch einermöglichen Rissbildung (Lötbruch)erhöhen. Es ist bekannt, dass fürdas Feuerverzinken eine feuerver-zinkungsgerechte Stahlkonstruktiondie Grundvoraussetzung darstellt.Im Hinblick auf die Ausführung derStahlkonstruktion und zur Ver-meidung des Risikos von Verzugund Rissbildung sollten deshalbauch Details beachtet werden:– Große Kerben und Steifigkeits-sprünge in der Stahlkonstruktionsollten vermieden werden.

– Auf eine spannungsarme Ferti-gung ist zu achten.

– Dehnungen und Schrumpfungender Konstruktion sollten kon-struktiv möglichst wenig behin-dert werden.

– Aufhärtungen im Stahl, wie siez.B. an Brennschnittkanten ent-stehen können, sind nachteilig.Diese Stellen sind entsprechendnachzuarbeiten.

– Bei der Fertigung von Schweiß-konstruktionen sind die ent-sprechenden Regelwerke (z.B.DASt-Richtlinie 009) zu berück-sichtigen. Daraus geht hervor,dass für höhere Beanspruchun-gen auch qualitativ höherwertige

Stahlwerkstoffe eingesetzt wer-den müssen.

– Ist im Rahmen der Fertigungeine Kaltumformung vorgesehen,so ist diese gemäß der in DINEN 10025 angegebenen Grenz-werte auszuführen.

Grundsätzlich lassen sich Schädenan Konstruktionen in Form vonVerzug und Rissbildung durch einevorausschauende Planung, die dieTemperatur- und Ausdehnungsver-hältnisse während des Verzinkungs-vorgangs berücksichtigt, vermeiden.Die DASt-Richtlinie 022 gibt hier-zu entsprechende Hinweise undist für das Feuerverzinken von tra-genden Stahlbauteilen verbindlichanzuwenden.

11.5.2 Schweißtechnische Merkmale

Beim Schweißen vor dem Feuer-verzinken sind fertigungstechnischeAspekte zu berücksichtigen: DieSchweißnähte müssen sauber her-gestellt werden und dürfen keinePoren oder Einbrandkerben auf-weisen. So muss darauf geach-tet werden, dass keine Schweiß-

schlacken auf der Schweißnaht zu-rückbleiben; diese können zu Ver-zinkungsfehlern führen, da der -artige Rückstände im Zuge der üb-lichen Vorbehandlung in der Feuer-verzinkerei nicht beseitigt werden.

Weicht die chemische Zusammen-setzung des Schweißzusatzwerk-stoffes erheblich von derjenigendes Grundwerkstoffs ab, könnensich deutliche Unterschiede im Aus-sehen und in der Dicke des Zink-überzugs im Bereich von Schweiß-nähten ergeben. Vor allem beimSchweißen unter Schutzgas wer-den heute üblicherweise Schweiß-drähte eingesetzt, die einen relativhohen Siliziumgehalt aufweisen; un-günstige Gehalte an Silizium in derSchweißnaht können jedoch dasErgebnis der Feuerverzinkung be-einflussen. Dies wird vor allem beiblecheben bearbeiteten (geschlif-fenen) Schweißnähten deutlich er-kennbar (Abb. 18). An dieser Stellebaut sich infolge eines hohen Sili-ziumgehaltes in der Schweißnahtein erheblich dickerer Zinküberzugauf, der sich optisch deutlich vonseiner Umgebung abhebt.

Abb. 17:

Schematischer Ver-

lauf der Streckgrenze

des Stahls bei Tem-

peraturerhöhung und

Darstellung von

Spannungsanteilen,

die zu Verzug fuhren

können.

35

Abb. 18:

Aufgewachsener

Zinküberzug an

blech eben geschliffener

Schweißnaht

Profile sollten möglichst nicht groß-flächig miteinander verschweißtwerden, weil sich hierdurch großeÜberlappungsflächen und Zwi -schenräume (Spalte) ergeben, indie das Zink nicht eindringen kann.Zwar verlötet in den meisten Fäl-len das schmelzflüssige Zink denÜberlappungsbereich ringsherum,trotzdem kann man nicht ausschlie-ßen, dass z. T. doch kleine Spalteund Poren unverschlossen bleiben.

11.5.3 Auswirkungen von Schweiß- eigenspannungen

Beim Entwurf einer Stahlkonstruk-tion sollte man sich bemühen, dieSpannungen in einer Konstruktionvon vornherein möglichst niedrigzu halten, damit der Stahl trotz vor-übergehend nachlassender Festig-keit die inneren Spannungen voll-ständig aufnehmen kann. Grund-sätzlich ist festzustellen, dass dieVerzugsgefahr bei symmetrisch ge-schweißten Bauteilen gering ist.Bei unsymmetrisch geschweißten

Profilen ist die Verzugsgefahr grö-ßer. Mit Hilfe eines ausgearbeitetenSchweißfolgeplans, der auch beider Ausführung genau einzuhal-ten ist, lässt es sich oftmals errei-chen, dass die Schweißspannun-gen gleichmäßig über den Quer-schnitt verteilt sind und somitder Verzug beim Feuerverzinkenvermieden wird bzw. sich auf einvertretbares Minimum beschränkt.

Die wichtigsten konstruktivenGrundregeln nochmals in Kürzezusammengefasst:1. Durch konstruktive Maßnahmenist der schweißtechnische Auf-wand auf ein Minimum zu re-duzieren, denn je mehr an einerKonstruktion geschweißt wer-den muss, desto mehr zeigendie durch das Schweißen er-zeugten Schrumpfspannungenim Werkstück ihre nachteiligeWirkung.

2. Schweißnähte sind nach Mög-lichkeit so zu legen, dass sie inder Schwereachse des Profilsliegen oder falls dies nichtmöglich ist, symmetrisch zurSchwereachse angeordnet sind.

3. Schweißnähte, die die Konstruk-tion stark versteifen, möglichsterst zum Schluss schweißen.

4. Die Konstruktion „von innennach außen“ schweißen, damitsich keine hohen Schrumpfspan-nungen beim Schweißen auf-bauen können.

5. Gegebenenfalls einen Schweiß-folgeplan erarbeiten, der die zu-vor genannten Punkte berück-sichtigt.

6. Die allgemeinen Grundregelnder Schweißtechnik zur span-nungsarmen Fertigung stets be-rücksichtigen.

Oft ist es vorteilhaft, zunächst Ein-zelteile zu verzinken und dieseüber eine Schraubverbindung zu-sammenzusetzen. NachträglichesSchweißen sollte die Ausnahmedarstellen, da dies im Bereich derSchweißnaht den Korrosionsschutzzerstört. Im Falle einer nachträg-lichen Schweißverbindung ist einefachgerechte Ausbesserung desZinküberzugs notwendig.

11.6 Nacharbeit und Ausbessern

Es kann vorkommen, dass derZinküberzug unverzinkte Stellen,Beschädigungen oder auch unver-zinkte Schweißnähte durch Mon-tagearbeiten aufweist, die danneine Nacharbeit oder eine Aus-besserung des verzinkten Teils er-fordern. Kommt es zu Beschädi-gungen und Fehlstellen, sollte nichtnur das Feuerverzinkungsunter-nehmen gemäß DIN EN ISO 1461eine Ausbesserung durchführen,sondern es sollten auch diejenigenSchäden, die außerhalb des Ver-antwortungsbereiches der Feuer-verzinkerei entstanden sind (z.B.beim Transport oder bei der Mon-tage), entsprechend den in derNorm aufgeführten Regeln ausge-bessert werden. Die DIN EN ISO1461 regelt, bis zu welcher maxi-malen Größe Ausbesserungen zu-

Zinkstaubbeschichtungen

sind zur Ausbesserung von

Fehlstellen im Zinküberzug

geeignet. 36

lässig sind. Die Summe der Berei-che ohne Überzug darf 0,5% derGesamtoberfläche eines Einzelteilsnicht überschreiten. Ein einzelnerBereich ohne Überzug darf in sei-ner Größe 10 cm2 nicht überstei-gen. Falls größere Bereiche ohneÜberzug vorliegen, muss das be-treffende Bauteil neu verzinktwerden, falls keine anderen Verein-barungen zwischen Auftraggeberund Feuerverzinkungsunternehmengetroffen werden.

Zur fachgerechten Ausbesserunggehören auch die Reinigung unddie Oberflächenvorbereitung derSchadstelle. Dabei ist es wichtig,dass die zu behandelnde Flächefrei von Verschmutzungen undKorrosionsprodukten ist. Es emp-fiehlt sich daher eine Vorbereitungder Stellen durch partielles maschi-nelles Schleifen oder durch lokalesStrahlen. Die Ausbesserung einerFehlstelle muss durch eine geeig-nete Zinkstaubbeschichtung oderdurch thermisches Spritzen mitZink innerhalb der praktikablenGrenzen solcher Systeme erfol-gen. Die Verwendung von Lotenauf Zinkbasis ist ebenfalls möglich.Zinksprays sind in der Regel unge-eignet. Die Schichtdicke des ausge-besserten Bereiches muss mindes-tens 100 µm betragen, falls keineanderslautenden Vereinbarungengetroffen wurden, z. B. wenn eine

zusätzliche Beschichtung aufge-tragen werden soll. An den aus-gebesserten Stellen muss ein hin-reichender Korrosionsschutz sicher-gestellt sein.

11.7 Lagern und Transportieren von feuerverzinktem Stahl

Der dauerhafte Korrosionsschutzeiner Feuerverzinkung beruht aufder Bildung schützender Deck-schichten, die durch Witterungs-einflüsse im Verlauf einiger Wochenoder Monate auf der Oberflächefeuerverzinkter Stahlteile entste-hen. Die Deckschichten könnensich jedoch nicht ausbilden, wenndie Zinkoberfläche über einenlängeren Zeitraum mit Wasser be-netzt ist, das keine oder nur sehrwenig mineralische Stoffe enthält,oder wenn der Luftzutritt und da-mit das Angebot an CO2 unzurei-chend ist. In solchen Fällen bildetsich auf der Oberfläche verzinkterBauteile sogenannter „Weißrost“.Weißrost besteht überwiegendaus Zinkhydroxid, einem geringenAnteil aus Zinkoxid und Zinkcar-bonat. Leichte Weißrostbildungtritt auf, wenn Schwitzwasser oderFeuchtigkeit nur kurzzeitig auffrisch verzinkte Oberflächen ein-wirken kann und danach raschwieder abtrocknet. Dies ist bei

ausreichendem Luftzutritt und beinicht andauernder Befeuchtungder Fall. Eine Schädigung tritt hier-bei nicht ein, da die normgemäßeDicke des Zinküberzugs in allerRegel erhalten bleibt. GeringeMengen an Weißrost werden nachFortfall der weißrostauslösendenBedingungen in eine das Zink schüt-zende Deckschicht umgewandelt.Diese Form der Weißrostbildungist zwar weitgehend harmlos, kannjedoch beim Auftragen zusätz-licher Beschichtungen zu Haftpro-blemen führen. Starke Weißrost-bildung tritt bei andauernder undintensiver Befeuchtung auf. Sie kannzu einer Schädigung des Zinküber-zugs – bis hin zu seiner lokalenZerstörung – führen. Eine objektiveAussage über den Umfang einerSchädigung wird über eine visuellePrüfung hinaus in erster Linie durchMessung der noch vorhandenenÜberzugsdicke möglich. Da die Bil-dung von Weißrost ausschließlichdurch Feuchtigkeitseinwirkung unddie Lagerungsverhältnisse beein-flusst wird, sollten hier vorbeugen-de Maßnahmen ergriffen werden.Diese sind im Arbeitsblatt Feuer-verzinken E.1 (www.fv.lc/ab-e1)beschrieben.

Schraub-

verbindungen sind

oft vorteilhaft

(Wohnhaus, Langen;

Architekten: Schaudt

Architekten BDA,

Martin Cleffmann,

Konstanz)

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12 Die wichtigsten Regelwerke

Die wichtigste Norm zum Stück-verzinken stellt DIN EN ISO 1461dar. Von hoher Bedeutung istebenfalls die DASt-Richt linie 022.Neben den nachfolgenden Regel-werken ist das Stück verzinken inweiteren Normen zu Produktenund Verfahren erfasst.

12.1 DIN EN ISO 1461 Das Basis-Regelwerk zum Feuer-verzinken ist DIN EN ISO 1461„Durch Feuerverzinken auf Stahlaufgebrachte Zinküberzüge (Stück-verzinken) – Anforderungen undPrüfungen“. Die Norm regelt so-wohl die Anforderungen an Zink-überzüge (z. B. Dicke des Zinküber-zugs, Ausbesserungen), sie legt aberauch Prozeduren fest, mit denendie Anforderungen an die Feuer-verzinkung überprüft werden. Diedeutsche Fassung der EN ISO1461 enthält nationale Anhänge, indenen unter anderem auf die ver-bindliche Anwendung der DASt-Richtlinie 022 verwiesen wird.Details zur DIN EN ISO 1461 ent-hält das Arbeitsblatt Feuerverzin-ken F.2 (www.fv.lc/ab-f2)

12.2 DIN EN ISO 14713 – Teil 1 und 2

DIN EN ISO 14713, Teil 1 und 2„Zinküberzüge – Leitfäden undEmpfehlungen zum Schutz vonEisen- und Stahlkonstruktionenvor Korrosion“ ist eine wichtigeErgänzung zur DIN EN ISO 1461.DIN EN ISO 14713 bietet allge-meine Informationen zu Zink-überzügen, wie z. B. zur Korrosions-schutzdauer in unterschiedlichenAnwendungsbereichen. Darüberhinaus ist mit dem Teil 2 eine zu-

sätzliche Norm zum Stückverzin-ken entstanden, die Informationenwie Einfluss des Grundwerkstoffesoder Grundsätze der feuerverzin-kungsgerechten Konstruktion ent-hält. Details zu DIN EN ISO 14713enthält das Arbeitsblatt Feuerver-zinken F.3 (www.fv.lc/ab-f3).

12.3 DASt-Richtlinie 022Die DASt-Richtlinie 022 „Feuer-verzinken von tragenden Stahlbau-teilen“ regelt das Feuerverzinkenvon tragenden Stahlbauteilen imBauwesen, die gemäß DIN EN1993 und DIN EN 1090 bemes-sen und gefertigt sind. Die Richt -linie ist verbindlich anzuwendenund ergänzt die Normen DIN ENISO 1461 und DIN EN ISO 14713,Teil 1 und 2. Zu den tragendenStahlbauteilen gehören auch leichteKonstruktionen wie Treppen, Bal-kone und Geländer. In der Richt -linie werden übergreifend Aspekteder Planung, Konstruktion, Ferti-gung und Feuerverzinkung von tra-genden Stahlbauteilen beschrieben.Details zur DASt-Richtlinie 022und zur Ausführung von DASt022-gerechten Stahlkonstruktionenbieten das Arbeitsblatt Feuerver-zinken F.4 (www.fv.lc/ab-f4) sowiewww.dast022.de.

12.4 DIN EN 1090Das Stahlbauregelwerk DIN EN1090 regelt auch den Korrosions-schutz für Stahlbauten. Herstellertragender Stahlbauteile, z.B. Stahl-und Metallbau-Unternehmen, wer-den bei der Auswahl und Beauf-tragung von nach DASt-Richtlinie022 zertifizierten Feuerverzinke-reien hinsichtlich des Korrosions-

schutzes dem neuen Stahlbauregel-werk DIN EN 1090 gerecht. Einezusätzliche Zertifizierung von Feuer-verzinkereien nach DIN EN 1090-1ist auf freiwilliger Basis grundsätz-lich möglich, aber nicht verbindlicherforderlich, um den Anforderun-gen der DIN EN 1090-1 zu ent-sprechen. Nach DASt-Richtlinie022 zertifizierte Feuerverzinke-reien erfüllen bereits die Anforde-rungen an den Korrosionsschutznach DIN EN 1090.

12.5 Feuerverzinkte Verbindungselemente – DIN EN ISO 10684

Diese Norm regelt das Feuerver-zinken von Schrauben, Mutternund sinngemäß auch von Unter-legscheiben. Sie legt Werkstoffe,Verfahren sowie Anforderungenan das Feuerverzinken von Ver-bindungselementen aus Stahl mitRegelgewinde von M8 bis M64 undFestigkeitsklassen bis einschließlich10.9 für Schrauben und 12 fürMuttern fest.

12.6 Feuerverzinkte Installationsrohre – DIN EN 10240

Die DIN EN 10240 „Innere und/oder äußere Schutzüberzüge fürStahlrohre – Festlegungen für durchSchmelztauchverzinken in auto-matisierten Anlagen hergestellteÜberzüge“ gilt für feuerverzinkteZinküberzüge, die auf Stahlrohreaufgebracht werden. Sie gilt fürklassische Installationsrohre für Gasund Wasser (z.B. Sprinkleranlagen)und auch für Anwendungen imBau wesen wie Hohlprofile für denStahlbau.38

12.7 Feuerverzinkter Betonstahl – Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung Z-1.4-165

Für feuerverzinkte Betonstähle giltdie Bauaufsichtliche Zulassungdes Deutschen Instituts für Bau-technik (DIBt), Berlin, mit der Zu-lassungsnummer Z-1.4-165. Feuer-verzinkte Betonstähle dürfen wieunverzinkte Betonstähle zur Be-wehrung von Stahlbeton nach DINEN 1992-1-1:2011-01 (Eurocode2) unter Beachtung der Regelndieser Zulassung verwendet wer-den. Die Zulassung regelt beson-dere Auflagen, die bei Entwurf undBemessung, bei der Ausführungund beim Feuerverzinken zu be-achten sind. Es sind ausschließlichbauaufsichtlich zugelassene Feuer-verzinkereien zum Feuerverzinkenvon Betonstählen berechtigt. DieZulassung deckt das Feuerverzin-ken von Betonstabstahl, Betonstahlin Ringen und Betonstahlmattenab. Die Zulassung sowie weitere

Informationen stehen unter www.feuerverzinken.com/betonstahl zurVerfügung.

12.8 Hinterlüftete Fassaden gemäß DIN 18516-1

Feuerverzinkte Bauteile, die ineiner hinterlüfteten Gebäudefas-sade eingesetzt werden, sind inDIN 18516-1 „Außenwandbeklei-dungen, hinterlüftet – Teil 1: An-forderungen, Prüfgrundsätze“ ge -regelt. Entsprechend der Normkönnen die Tragprofile der Unter-konstruktion, die Bekleidungsele-mente, die Wandhalter, die Ver-bindungselemente mit Fest- oderGleitpunkt sowie die Befestigungs-elemente feuerverzinkt ausgeführtwerden. Die Feuerverzinkung istgemäß DIN EN ISO 1461 in Ver-bindung mit DASt-Richtlinie 022auszuführen. Feuerverzinkte Ver-bindungs- und Befestigungsele-mente müssen gemäß DIN ENISO 10684 feuerverzinkt sein.

Mehr Informationen zu Fassadenaus feuerverzinktem Stahl unterwww.fv.lc/fassade

12.9 Feuerverzinkte Stahl- und Verbundbrücken

Stahl- und Verbundbrücken dür-fen seit kurzem auch in Deutsch-land feuerverzinkt werden. Wissen-schaftliche Untersuchungen erga-ben nämlich, dass die Feuerverzin-kung eine Korrosionsschutzdauervon 100 Jahren ohne Wartung er-reicht und für den Einsatz an zyk-lisch belasteten Brückenbauteilengeeignet ist, wenn bestimmte Kon-struktions- und Ausführungsaspekteberücksichtigt werden. Diese sindin einer Arbeitshilfe zur Anwen-dung der Feuerverzinkung im Stahl-und Verbundbrückenbau darge-stellt. Über eine Zustimmung imEinzelfall können feuerverzinkteStahl- und Verbundbrücken pro-blemlos baurechtlich zugelassenwerden. Weitere Infos bietet eineBroschüre mit Arbeitshilfe, die unterwww.feuerverzinken.com/brueckenbestellt werden kann.

12.10 Arbeitsblätter Feuerverzinken

Die Arbeitsblätter Feuerverzinkenbieten detaillierte Fachinformatio-nen zur Planung und Ausführungfeuerverzinkter Konstruktionen. Sierichten sich an Stahl- und Metall-bauer sowie Ingenieure und Archi-tekten und sind als App für Apple-und Android-Geräte sowie als PC-Online-Version verfügbar unterwww.fv.lc.

Electric Fountain, New York

(Künstler : Sue Webster und Tim Noble; Realisation: Michael Hammers Studios, Wesseling)

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I N S T I T U TF E U E R V E R Z I N K E N

Weitere Informationen zum Feuerverzinken erhalten Sie beim Institut Feuerverzinken GmbH,Postfach 14 04 51, 40074 Düsseldorf, Telefon (02 11) 69 07 65-0, Telefax (02 11) 69 07 65-28,E-Mail: info@feuerverzinken.com, Internet: www.feuerverzinken.com

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