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Beschichtungssysteme

Dokumentation von Korrosionsschutzmaßnahmen

Korrosionsschutz spielt eine entscheidende Rolle bei der Instandhaltung von Gebäuden und Anlagen, um die Langlebigkeit und Sicherheit zu gewährleisten

Ein starkes Korrosionsschutzsystem verhindert Schäden, Verschleiß und strukturelle Schwachstellen, die durch Korrosion verursacht werden. Die Auswahl des richtigen Korrosionsschutzsystems basiert auf Aspekten wie Umweltbedingungen, verwendeten Materialien und Lastanforderungen. Regelmäßige Überprüfungen und Wartungsarbeiten sind notwendig, um den Zustand des Korrosionsschutzes im Auge zu behalten und bei Bedarf einzugreifen.

Korrosionsschutz durch Beschichtungssysteme

Die Normung für den Korrosionsschutz von Stahlkonstruktionen mittels Beschichtungssystemen ist in DIN EN ISO 12944-5 "Beschichtungsstoffe - Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme - Teil 5: Beschichtungssysteme" festgelegt. Es ist für das Facility Management wichtig, mit EN ISO 12944 vertraut zu sein, insbesondere wenn präzise Informationen für Beschichtungsaufträge bereitgestellt werden müssen. Diese Norm unterscheidet verschiedene Szenarien für die Beschichtung wie nachfolgend aufgeführt:

Erstbeschichtung

Folglich entspricht die Oberfläche dem Oberflächenvorbereitungsgrad Sa 2½.

Gemäß DIN EN ISO 12944-4 "Beschichtungsstoffe - Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme - Teil 4: Arten von Oberflächen und Oberflächenvorbereitung" werden die Oberflächen entsprechend vorbereitet und basierend auf dem vom Kunden festgelegten Korrosionsschutzsystem beschichtet.

Ausbesserung

Abhängig von der festgelegten Schutzdauer gemäß DIN EN ISO 12944-1 "Beschichtungsstoffe - Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme - Teil 1: Allgemeine Einleitung" sollten lockere und/oder durchgerostete Beschichtungen entfernt werden, entsprechend der angegebenen Schutzdauer oder mindestens gemäß Oberflächenvorbereitungsgrad P gemäß DIN EN ISO 12944-4 vorbereitet werden.

Die Oberflächen, die beschichtet werden sollen, müssen gereinigt/entrostet und bei Bedarf aufgeraut werden, gefolgt von der Anwendung des Beschichtungssystems.

Teilerneuerung

Die gesamte Fläche muss gemäß DIN EN ISO 12944-4 mit Wasser (ohne Zusätze) gereinigt werden. Geschädigte Bereiche müssen entsprechend den Normen (vor)behandelt werden. Eine Schlussbeschichtung gemäß DIN EN ISO 12944-5 sollte auf die gesamte Oberfläche aufgetragen werden.

Vollerneuerung

Die gesamte Fläche ist nach Oberflächenvorbereitungsgrad .Sa 2½ nach DIN EN ISO 12944-4 vorzubereiten und danach systemgerecht zu beschichten

Stoffe, Bauteile

Wenn man sich eine Übersicht verschaffen will, welche die gebräuchlichsten Stoffe und Bauteile sowie alle weiteren Anforderungen beim Beschichten sind, so kann das - ergänzend zur ATV DIN 18299 Abschnitt 2 - gemäß den Normen in der folgenden Tabelle erfolgen.

Norm

Norm Bezeichnung

Stichwort

DIN EN ISO 1461

Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge (Stückverzinken)

Anforderungen und Prüfungen

DIN EN ISO 2063

Metallische und andere anorganische Schichten -Zink, Aluminium und ihre Legierungen

Thermisches Spritzen

DIN EN ISO 12944-5

Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme - Teil 5:

Beschichtungsstoffe

DIN EN ISO 12944-7

Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme - Teil 7: Ausführung und Überwachung der Beschichtungsarbeiten

Beschichtungsstoffe

DASt-Richtlinie 022

Feuerverzinken von tragenden Stahlbauteilen

Regelwerk

DIN EN ISO 2808

Die Messung der Schichtdicke von Beschich-tungen erfolgt nach DIN EN ISO 28 „Beschichtungsstoffe - Bestimmung der Schichtdicke“.

Messen der Schichtdicke

Übersicht über Beschichtungsnormen

Korrosionsschutz durch Feuerverzinken (Stückverzinken)

Allgemeines

Korrosionsschutzmaßnahmen von Stahl durch Zink

Eine klare Unterscheidung wird zwischen verschiedenen Methoden zum Schutz von Stahl mit Zink gezogen. Eine wesentliche Technik ist das Feuerverzinken. In diesem Buch wird nicht auf die Einzelheiten des Feuerverzinkens eingegangen, da es keine standardmäßige Maßnahme im Facility-Management ist. Unternehmen beschaffen entweder vorgalvanisierte Artikel wie Rohre oder lassen spezifische Komponenten gemäß ihren Anforderungen von Experten verzinken. In allen Fällen liegt die Verantwortung entweder beim Hersteller des fertigen verzinkten Produkts oder bei der Verzinkungseinrichtung.

Im Hinblick auf das Facility-Management sind die Beschaffungsprozesse, die in der Regel über Angebote erfolgen, von wesentlicher Bedeutung. Die Vertrautheit mit den entsprechenden Standards ist in diesem Zusammenhang von entscheidender Bedeutung. Der Hauptstandard für das Feuerverzinken ist die DIN EN ISO 1461, die sich auf „Zinküberzüge auf Stahl, die durch Feuerverzinken aufgebracht werden - Vorschriften und Bewertungen“ bezieht.

Inhaltsauszug aus DIN EN ISO 1461 zur Information

Deren Inhalt ist in der folgenden Tabelle zur Information dargestellt.

Aus der Tabelle geht unter anderem hervor, dass der Kunde, also der Auftraggeber, eine Reihe von wesentlichen Angaben für die ausführende Firma zur Verfügung stellen muss.

Die Angaben und Anforderungen dieser Norm beziehen sich im Wesentlichen auf die folgenden Anwendungsfälle:

  • kontinuierlich feuerverzinktes Stahlband und Draht und daraus gefertigte Produkte (Schweißmatten und Maschendraht);

  • Rohre, die in automatischen Anlagen feuerverzinkt werden;

  • feuerverzinkte Produkte (z. B. mechanische Verbindungselemente), für welche separate Normen existieren.

Diese könnten zusätzliche Kriterien enthalten oder Standards angeben, die von diesem internationalen Standard abweichen.

In bestimmten Fällen wird der Schwerpunkt hauptsächlich auf den letzteren Typ gelegt, und für diese müssen separate Standards berücksichtigt werden.

Angaben, die vom AG dem AN gemacht werden müssen

Der Auftraggeber sollte aus formalen Gründen die Nummer der zuständigen Norm, ISO 1461, dem AN mitteilen, damit der Qualitätsrahmen grundsätzlich abgesteckt ist.

Zusätzlich sollten durch den AN folgende Angaben zur Verfügung gestellt werden, sofern sie relevant sind:

  • Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Grundwerkstoffes, die den Verzinkungsvorgang beeinflussen können, einschließlich Festlegungen von Lieferbedingungen von Stahl (z. B. EN 10025 [11], EN 10163-3 [12], EN 10204 [13]);

  • die Anwesenheit von brenn-, laser- oder plasmageschnittenen Oberflächen auf dem Werkstück;

  • eine Angabe von wesentlichen Flächen, zum Beispiel anhand von Zeichnungen oder durch vorher angebrachte geeignete Markierungen;

  • eine Zeichnung oder andere Möglichkeiten der Identifizierung von Bereichen, auf denen Oberflächenunregelmäßigkeiten, z. B. Verdickungen oder Klebestellen, das verzinkte Teil für den vorgesehenen Gebrauch unbrauchbar machen können; der Kunde muss Möglichkeiten zur Lösung des Problems mit dem AN vereinbaren;

  • Wenn zu verzinkende Gegenstände belüftete Hohlräume enthalten, muss dem AN ein schriftlicher Nachweis über dieses Konstruktionsdetail vor Beginn der Arbeit zur Verfügung gestellt werden, um eine sachgemäße Anordnung und Größe der Belüftungsvorkehrungen sicherzustellen. (Die Verzinkerei ist aber nicht verpflichtet solche Arbeiten durchzuführen.)

  • ein Muster oder andere Möglichkeiten zum Nachweis einer besonders geforderten Oberflächengüte;

  • spezielle Anforderungen an die Oberflächenvorbereitung;

  • geforderte Schichtdicken;

  • Ob der Zinküberzug nachbehandelt oder zusätzlich beschichtet werden soll und Vereinbarungen über Abnahmeprüfungen gemäß der Norm Mindestschichtdicke und Masse von Zinküberzügen auf Prüfteilen, die nicht geschleudert wurden (Tabelle: DIN EN ISO 1461).

Mindestschichtdicke und Masse von Zinküberzügen auf Prüfteilen, die geschleudert wurden (Tabelle: DIN EN ISO 1461)

Korrosionsschutz durch Thermisches Spritzen

Ein weiteres Verfahren des Korrosionsschutzes ist das Thermische Spritzen nach DIN EN ISO 2063 „Thermisches Spritzen - Metallische und andere anorganische Schichten -

  • Zink,

  • Aluminium

  • und ihre Legierungen“

Empfohlene Mindestdicke (in μm) für verschiedene Einsatzbedingungen

Die Tabelle EN ISO 14919 gibt Empfehlungen zur Schichtdicke.

a= nicht ratsam; b= Offshore-Einrichtungen

Die Lebensdauer von Metallstrukturen wird hauptsächlich durch den Verschleiß ihres Oberflächenschutzes beeinflusst. Diese Beziehung ist für Außenanlagen sogar noch bedeutender als für geschlossene Systeme. Nur weil Teile oberflächenbehandelt wurden, heißt das nicht, dass sie von minderwertiger Qualität sind.

Beim Spritzen sind daher die folgenden Regeln exakt einzuhalten, um den geforderten Korrosionswiderstand auch tatsächlich zu erreichen.

  • Mit dem thermischen Spritzen muss nach dem Strahlen innerhalb von 4 Stunden begonnen werden. (entsprechend der örtlichen Verhältnisse).

  • Die Oberfläche muss sauber und trocken sein.

  • Es dürfen keine sichtbaren Oxidationszeichen vorhanden sein.

  • Spritzarbeiten dürfen nicht durchgeführt werden unter Bedingungen, die zu einer Kondensierung auf der zu beschichtenden Oberfläche führen können.

  • Die Oberflächentemperatur muss mindestens 3 °C über dem Taupunkt liegen (Vermeidung von Blasen).

  • Die Vorbereitung der Oberfläche ist zu wiederholen, wenn Unregelmäßigkeiten in ihr festgestellt werden.

Vorbereitung der zu bespritzenden Oberfläche

Mindestdicken beim Spritzen (Tabelle: EN ISO 14919)

Auch bei diesem Verfahren muss die Oberfläche gründlich gereinigt und mithilfe eines geeigneten Strahlmittels ausreichend aufgeraut werden. Das Ziel des Strahlens ist erreicht, wenn die Oberfläche ein metallisches Aussehen „mit einheitlicher Struktur gemäß EN ISO 8501-1, Grad Sa 3 aufweist.“ Das Spritzen muss unmittelbar danach erfolgen, damit die Oberfläche (noch) trocken, staubfrei und frei von Rost, Zunder und Fett ist. Eine Maßnahme zur Qualitätssicherung ist der Vergleich der nach dem Strahlen erreichten Oberflächenrauheit mithilfe einer (zwischen AN und AG vereinbarten) Referenzoberfläche. Die Mindestdicke der Schichten der aufzutragenden Oberflächen (Zink, Aluminium oder Zn-Al-Legierungen) sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Strahlmittel

Die richtige Oberflächenvorbereitung vor dem Sprühen erfordert den Einsatz des passenden Schleifmittels.

Grundsätzlich muss eines der folgenden Mittel verwendet werden:

  • Hämatit-Hartgusskies nach EN ISO 11124-2;

  • Kupferhüttenschlacke nach EN ISO 11126-3;

  • Schmelzkammerschlacke nach EN ISO 11126-4;

  • Elektrokorund nach EN ISO 11126-7.

Auftraggeber und Auftragnehmer können sich im Rahmen des Vertrages auch auf ein anderes Strahlmittel einigen.

Auch damit muss aber sichergestellt werden,

  • dass die ausreichende Oberflächenrauheit für die Haftfestigkeit der Spritzschicht erreicht wird,

  • die Korngröße des Strahlmittels zwischen 0,5 mm und 1,5 mm liegt,

  • das Strahlmittel sauber, trocken und frei von Verunreinigungen ist.

Wenn mit Druckluft gestrahlt wird, muss die Druckluft selbst den gleichen Reinheitsbedingungen entsprechen.

Kontrollflächen, geforderte Eigenschaften

Wenn das Facility Management die Rolle eines Auftraggebers übernimmt, nimmt es eine entscheidende Rolle in der Qualitätskontrolle ein. Dies unterstreicht die Wichtigkeit, sich gut mit den relevanten Vorschriften auszukennen. Bestimmte Prüfbereiche gemäß DIN EN ISO 12944-7 werden verwendet, um den Erfolg der Oberflächenbehandlung zu bewerten. Dies müssen sowohl der Auftraggeber als auch der Auftragnehmer gemeinsam festlegen.

Die Abstimmung betrifft:

  • Die Lage der Kontrollflächen am Objekt

  • den Zeitpunkt des Anlegens der Kontrollflächen.

Der Auftragnehmer ist berechtigt, für eigene Zwecke Kontrollflächen nach DIN EN ISO 12944-7 anzulegen. Die Lage am Objekt und der Zeitpunkt des Anlegens sind aber rechtzeitig mit dem Auftraggeber abzustimmen.

Haftfestigkeit

Eine wesentliche Methode zur Bewertung der Qualität von Beschichtungen ist der Haftungstest. Es gibt spezifische Richtlinien für die Durchführung dieser Tests, wie in EN ISO 2063 beschrieben. Der Test gilt als erfolgreich, wenn keine Abtrennung vom Grundmaterial oder innerhalb der Metallschicht festgestellt wird. Die Haftzugfestigkeit ist ein weiteres wichtiges Kriterium. Die Festigkeitswerte basierend auf dem Standard sollten im Vertrag festgelegt werden, und die Durchführung dieses Tests erfordert eine vertragliche Vereinbarung.

Fallbeispiel:

Schneidwerkzeug

Um den Haftzugfestigkeitstest durchzuführen, kann die Kreuzschnitt-Prüfmethode verwendet werden. Mit einem geeigneten Schneidwerkzeug wird ein standardmäßig definiertes Rasterschema in die aufgetragene Schicht eingeschnitten, bis zum darunterliegenden Material. Wenn die Schicht intakt bleibt und sich nicht ablöst, gilt der Haftungstest als erfolgreich und die Beschichtung als zufriedenstellend.

Das Bild zeigt ein Schneidwerkzeug, das speziell für den Haftzugfestigkeitstest gemäß der EN ISO 2063-Norm entwickelt wurde.

Dicke

Verteilung der Messpunkte in der Bezugsfläche von 1 cm² (Bild: EN ISO 2063)

Wenn metallische Schichten mittels des thermischen Sprühverfahrens auf eine Oberfläche aufgetragen werden, müssen die Mindestschichtdicken vorab festgelegt werden. Die Messmethode sowie die Häufigkeit und Verteilung der Messungen sollten sich über die gesamte beschichtete Oberfläche erstrecken und den Standardvorschriften entsprechen.

Für Schichten zwischen 1 cm² und 1 m²:

Bei Oberflächen dieser Größe sollte die jeweilige Schichtdicke an jeder Stelle dem Durchschnitt von drei Messungen entsprechen, die über eine Fläche von 1 cm² verteilt sind. Wenn die Geometrie des Bauteils dies nicht zulässt, sollten beide Vertragsparteien ein Referenzteil festlegen. Dieses Referenzteil sollte unter identischen Bedingungen und gleichzeitig besprüht werden, gefolgt von entweder metallographischen oder mechanischen Messungen.

Schichten mit einer Oberfläche > 1m²

Verteilung der Messpunkte in der Bezugsfläche von 1 cm² (Bild: EN ISO 2063)

Bei versprühten Oberflächen, die größer als 1 m² sind, sollte die Schichtdicke an einer beliebigen Stelle der Dicke entsprechen, die auf einer Referenzfläche von ungefähr 1 m² gemessen wurde. Die örtliche Dicke wird durch den Durchschnitt von 10 Messungen bestimmt, die über einen Referenzbereich von 1 m² durchgeführt werden.

Die Lage der Dickenmesspunkte

Um die minimale charakteristische Dicke zu bestimmen, wird die Messung der örtlichen Dicke an den Stellen vorgenommen, an denen die geringste vorhandene Schichtdicke angenommen wird. Beide Vertragsparteien sollten sich über diese speziellen Punkte und ihre Anzahl einigen.

Es wird empfohlen, dies so zu gestalten, dass die Auswahl der Punkte so gut wie möglich den Produktstandards entspricht. Bei Uneinigkeit legt der Auftraggeber die Messpunkte fest.

Versiegelung

Die gespritzte Schicht verfügt über eine sogenannte innere Porosität. Um diese zu reduzieren, kann eine natürliche Versiegelung infolge von Oxidation des metallischen Überzuges erreicht werden.

Voraussetzungen hierfür sind:

  • Die Oberfläche muss einer normalen Umgebung ausgesetzt sein.

  • Die sich auf natürliche Weise bildende Oxidschicht (Oxide, Ölschicht, basische Salze) darf in der jeweiligen Umgebung nicht löslich sein.

  • Eine künstliche Versiegelung zum Verschließen der Poren kann durch eine chemische Umwandlung der metallischen Schichtoberfläche (durch Phosphatieren, reaktive Beschichtungen usw.) bzw. durch Aufbringen eines geeigneten Versieglers erreicht werden. Der Versiegler muss aufgebracht werden, bevor die Schicht Feuchtigkeit aufnehmen kann.

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