Korrosionsverhalten wetterfester Baustähle unter Berücksichtigung konstruktionsbedingter Spalte

AiF-Vorhaben Nr. 12922 BR

Kurzfassung der Veröffentlichung

Für den Einsatz wetterfester Baustähle ist deren gutes Langzeitkorrosionsverhalten ein besonders wichtiges Kriterium. Entscheidend sind das Korrosionsverhalten in Spalten und länger befeuchteter Bereiche. Während unter trockenen Bedingungen und bei Feucht-/Trockenzyklen nahezu gleicher Dauer wetterfeste Stähle innerhalb von 1,5 bis 3 Jahren schützende Rostschichten bilden, die im Vergleich zu unlegierten Stählen zu deutlich geringeren Korrosionsgeschwindigkeiten führen, werden durch höhere Feuchtigkeit und stehende Nässe, z.B. an Unterseiten von Konstruktionen, nichtschützende Rostschichten und stärkeres Rosten bedingt.

Gitterkonstruktionen mit geometrisch differenziert ausgeführten Spaltkonstruktionen aus den Stählen WT St 37-2, COR-TEN A, KT 62/ St 37-2 und WT Neu unterlagen einer 8jährigen Freibewitterung in Zinnwald/ Erzgebirge. Die spaltbildenden Schraubverbindungen wurden nach DIN 18800 unter Beachtung der Loch- und Randabstände ausgeführt. Zum Teil wurde von der DIN abgewichen, um Schwachstellen einzubauen. Mit Distanzscheiben wurde die Spaltbreite variiert. Das Abrostungsverhalten in den Spaltbereichen wurde durch Wanddickenmessungen mittels Ultraschall bewertet. Die Charakterisierung der Rostschichten erfolgte visuell, licht- und elektronenmikroskopisch sowie mit ESMA-Analysen. Während sich auf den freien Oberflächen stationäre korrosionshemmende Deckschichten ausgebildet haben, die aus einer inneren, amorphen Sperrschicht und einer teilweise kristallinen äußeren Schicht bestehen, ist dieser Schichtaufbau in den Spalten unterschiedlicher Geometrie nicht oder nur teilweise zu finden. Die Rostschichten sind in größerem Abstand von der Verschraubung dick und porös, in unmittelbarer Nähe einer Schraube bestehen sie mitunter nur aus einer losen Aneinanderreihung von Korrosionsmulden. In die Rostschichten im Spalt wird wesentlich weniger Schwefel aus der Atmosphäre einge-baut als in die Rostschichten auf den frei bewitterten Oberflächen. In den allen Rostschichten wurden Anreicherungen der Legierungselemente des Grundwerkstoffes nachgewiesen. Das Abrostungsverhalten, d. h. Wanddickenverlust, Menge des gebildeten Rostes und Aufbau der Rostsschicht, im Spalt variiert in Abhängigkeit von der Spaltbreite, von der Anzahl und Anordnung, dem Durchmesser und dem Abstand der Schrauben voneinander. Bei der konstruktiven Gestaltung von spaltbildenden Verbindungen mit wetterfesten Stählen sollten die Spaltbreiten durch den Verzicht auf Distanzscheiben und eine regelmäßige Anordnung mehrerer Schrauben nach DIN 18800 minimiert oder gezielt breite Spalte eingestellt werden. Überdachungen schützen Spaltkonstruktionen vor dem Eindringen von Regenwasser. Wasserabläufe, die im Spalt enden, sind ungünstig.

Die Untersuchungen wurden mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" (AiF) und die Gesellschaft für Korrosionsschutz e.V. (GfKORR) als Mitgliedsvereinigung der AiF im Rahmen des AiF-Forschungsvorhabens 12 922 BR gefördert.

Weitere Informationen zum Forschungsvorhaben sind in der Forschungsstelle IKS Dresden über Frau Dr. Friedrich erhältlich.

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