Technik 2024-03-26T10:20:21.972Z Schaden: Nach Brand korrodiert

Nach einem Brand in einer Chemiefabrik wurde ein aggressiver Stoff in der Umgebung verbreitet und legte sich auch auf die Metallteile. Der Metallbau-Sachverständige sollte nun feststellen, wie weit diese Bauteile geschädigt waren.

Auf dem Betriebsgelände eines Chemie-Unternehmens kam es zu einem Brand. Dabei gelangte Calciumhypochlorid als Granulat in die Umgebungsluft und wurde durch die Brandthermik und den Wind in einem Wohngebiet verteilt. Das Granulat fand sich unter anderem auf den Außenflächen von 148 Siedlungshäusern. Die Chemikalie bildet bei Feuchtigkeit eine alkalische Substanz. Diese Lauge wiederum greift unter anderem die Oberflächen von Stahl, Aluminium, Zink, Kupfer und nichtrostendem Stahl an. Dadurch korrodierten im Einzugsgebiet diese Oberflächen.

Bauelemente wie Brüstungsgeländer, Gartengeräteunterstände, Dachentwässerungsteile aus folgenden Werkstoffen waren unter anderem betroffen:

• feuerverzinkter Stahl,

• Blei,

• Titan-Zink

• Kupfer

• Aluminium

• nichtrostender Stahl

Der Sachverstänfige sollte feststellen, ob die Belastung mit Calciumhypochlorid an den Metallbauelementen zu substanziellen Schäden geführt hatte beziehungsweise noch führen würde, oder aber die Metallbauteile lediglich in ästhetischer Hinsicht beeinträchtigt waren. Bei einer Ortsbegehung wurden durch den Sachverständigen aus jeder Werkstoffgruppe Bauteile entnommen. Dabei wurden gezielt Teile ausgewählt, die durch den Brand stark betroffen waren.

Achten Sie auf die schützende Schicht

Mit Ausnahme der Objekte aus verzinktem Stahl handelte es sich bei den eingesetzten Metallteilen um Vollmaterialien mit entsprechenden chemischen Zusammensetzungen (Legierungen), deren Grundeigenschaft es ist, in Verbindung mit Sauerstoff Oxidschichten zu bilden. Diese schützen bei üblichen atmophärischen Bedingungen gegen Korrosion.

Bauteile aus unlegierten Stahl, wie die Dachrinnenhalter, sind zum Schutz gegen Korrosion mit einer Zinkschicht versehen, die wiederum eine schützende Zink-Oxidschicht bildet.

Entsprechend der DIN EN ISO 14713-1 sind Gebäude in Wohngebieten der Korrosivitätskategorie C3 zuzuordnen. Das heißt der übliche Zinkabtrag pro Jahr liegt zwischen 0,7 und 2,0 Mikrometer. Ein handelsüblicher Stahlrinnenhalter besteht in der Hauptsache aus vier Millimeter dickem Flachstahl. Der Zinkauftrag durch die Feuerverzinkung beträgt bei dieser Materialdicke durchschnittlich siebzig Mikrometer. Bei üblicher atmosphärischer Belastung sollte der Hauptbestandteil eines Rinnenhalters mindestens 35 Jahre gegen Korrosion geschützt sein.

Berücksichtigen Sie die geringere Korrosionsbeständigkeit

Bestandteil eines Rinnenhalters sind jedoch auch die Federn. Sie dienen der Fixierung der eingelegten Rinnen. Die Federn sind meist aus Dünnblech gefertigt und durch Nieten mit dem Rinnenhalter verbunden. Sie bestehen aus bandverzinktem Stahlblech. Bandverzinktes Dünnblech hat eine deutlich geringere Zinkschichtdicke als feuerverzinkte Bauteile. Bei den Haltern wurde eine Schichtdicke von 25 Mikrometer gemessen. Das bedeutet für diese Bauteile, dass bereits nach 12 bis 13 Jahren unter üblichen atmosphärischen Bedingungen Korrosionserscheinungen erwartet werden müssen.

Bei den Vollmaterialien und den feuerverzinkten Stahlelementen hängt die Effektivität des Korrosionschutzes in erster Linie von der chemischen Belastung der Atmosphäre und der Oberflächenrauheit ab. In Oberflächenvertiefungen können sich korrosionswirksame Substanzen festsetzen und so die schützende Oxidschicht auflösen.

Bedenken Sie die Hartnäckigkeit der Rückstände

Metallelemente aus nichtrostendem Stahl, Kupfer, Blei, Aluminium und Titan-Zink, die eigentlich selbstständig die vor Korrosion schützende Oxidschicht bilden, zeigten ebenfalls Beschädigungen. Das beim Brand ausgetretene Granulat Calciumhypochlorid wurde in Verbindung mit Feuchtigkeit zu einer Lauge. Diese führte teilweise dauerhaft zu ungewöhnlichen Belastungen für sämtliche verbaute Metalle.

Zum Teil zeigten die Oberflächen Schäden, die beim Betrachten teilweise „deutlich“ bis „auffällig sichtbar“ wahrgenommen wurden. Bei allen Materialien war stellenweise Korrosion ausgelöst worden, die zur Materialzersetzung und zum Abtrag geführt hatte. Als das Bauteil mit der stärksten Korrosion wurde die Dachrinne eines einzelnen Hauses mit bis zu 55 Mikrometer Korrosionstiefe identifiziert. Bei Vollmaterialien, wie der Dachrinne aus einem Titan-Zink-Material, führte ein Abtrag von 55 Mikrometer nicht zur Einschränkung der Gebrauchstauglichkeit und der Standfestigkeit.

Zu bedenken war allerdings, dass die Oberfläche nun über eine gewisse Rauheit verfügte und Korrosionsrückstände weiterhin vorhanden waren. Diese waren teilweise wasserunlöslich und konnten somit nicht auf natürlichem Weg (durch Regen) abgewaschen werden. Teilweise waren zudem korrosionswirksame Substanzen in den Rückstandsnestern vorhanden, die auch weiterhin in abgemilderter Form für Korrosion sorgten.

Reinigen Sie die Oberflächen gründlich

Es war aus technischer Sicht empfehlenswert, die Oberflächen sämtlicher geschädigter Metallelemente zu reinigen und die Unebenheiten einzuebnen. Danach konnte sich die schützende Schicht wieder ungehindert ausbilden. Eine Reinigung sollte mit den geeigneten chemischen Reinigungsmitteln und den entsprechenden mechanisch abtragenden Putzhilfsmitteln (Schwämme) wirkungsvoll funktionieren. Diese gründlich gereinigten Bauteile müssen dann nicht ausgetauscht werden. Die Gebrauchstauglichkeit und Standfestigkeit war aktuell nicht eingeschränkt und dies war auch zukünftig nicht zu erwarten.

Das galt auch für die Bügel der Rinnenhalter. Nicht jedoch für die Federn. Die labortechnische Untersuchung hatte da teilweise einen kompletten Abbau der nur 25 Mikrometer dicken Zinkschicht ergeben. Lediglich ein kathodischer Schutz verhinderte das Auflösen des unlegierten Stahlkerns. Es war kurzfristig mit Rotrost zu rechnen. Geschädigte Federelemente mussten ausgetauscht werden (Lösen der Nietverbindung und Annieten eines Neuteils).

In den Brüstungsgeländern waren zur Fixierung der Geländerfüllungen (Glasscheiben) Glashalter aus nichtrostendem Stahl verwendet worden. Diese zeigten ebenfalls Korrosionsspuren. Sie mussten demontiert und gebeizt werden. Dabei war das Schliffbild zu erhalten und bei eingesetzter Mattierung der Glanzgrad wieder herzustellen. Die Oberflächen der Aluminiumelemente konnten nach der Reinigung die schützende Aluminium-Oxidschicht wieder ausbilden. Das Erscheinungsbild der Bauteile blieb jedoch weiterhin von einer gewissen Rauheit geprägt. Die Kupferelemente bildeten nach der Reinigung wieder die typische dunkelbraune Oxidschicht aus.

Fazit: Berücksichtigen Sie auch wirtschaftliche Aspekte

Aus technischer Sicht war die Reinigung der geschädigten Metallelemente erforderlich. Mit der Entfernung der korrosionswirksamen Substanzen und dem Einebnen von Oberflächenvertiefungen war ein zwingender Austausch der Elemente nicht notwendig. Ausgetauscht werden mussten dagegen die geschädigten Federn der Rinnenhalter. Der Austausch oder der Ersatz durch Neuteile ist immer ein Prozess in dem neben technischen Gesichtspunkten auch wirtschaftliche Aspekte zu berücksichtigen sind.