Schadensfälle 2023-11-29T12:56:16.285Z Schadensfall: Weißrost ist kein Mangel

An den feuerverzinkten Trägern einer Stahlhalle fielen dem Auftraggeber unschöne „Ausblühungen“ auf. Der Sachverständige musste die Frage nach der Zulässigkeit beantworten.

Bei den strittigen Objekten handelte es sich um feuerverzinkte Stahlträger, die Bestandteil einer tragenden Konstruktion einer Stahlhalle waren. Das Gebäude umfasste zwei Stockwerke. Teilweise waren auf den Flächen der Stahlträger örtliche begrenzte „Ausblühungen“ vorhanden.

Im Gutachten sollten folgende Fragen geklärt werden:

• Handelt es sich bei den „Ausblühungen“ um hinzunehmende Unregelmäßigkeiten?

• Ist in allen Bereichen die erforderliche Zinkschichtdicke vorhanden?

• Entspricht die Feuerverzinkung dem vereinbarten Regelwerk?

Als Qualitätsvorgabe für die Feuerverzinkung waren die Anforderungen aus der DIN EN ISO 1461 und den weiteren damit verbundenen Regeln der Technik zu berücksichtigen. Die tragenden Stahlprofile bestanden laut der Dokumentation aus dem Werkstoff S 355 J2 + AR beziehungsweise +M nach DIN EN 10025-2. Entsprechende Abnahmeprüfzeugnisse 3.1 nach DIN EN 10204 gehörten zur Dokumentation.

Zur Überprüfung wurden fünf Stahlträger ausgewählt, an denen örtlich begrenzt die Ausblühungen deutlich zu erkennen waren. Dabei handelte es sich teilweise nicht um Profilträger, sondern um werkstattmäßig aus Flachprofilen geschweißte Träger. Der Zuschnitt der Trägergurtbleche erfolgte durch ein thermisches Schneidverfahren. Die typische Profilierung war auf den Schnittkanten erkennbar.

Ordnen Sie Ausblühungen richtig ein

Feuerverzinkte Oberflächen von Bauteilen bilden in der ersten Zeit (wenige bis mehrere Wochen) nach der Fertigstellung eine festhaftende Deckschicht. Durch den CO₂-Gehalt der Luft bilden sich basische Zinkkarbonate. Die Bildung dieser Schicht wird behindert, wenn die Zinkoberfläche mit Feuchtigkeit aus dem weiteren Arbeitsprozess, Regen, Nebel, Kondenswasser oder der Luftfeuchtigkeit benetzt ist. Es fehlen dann die mineralischen Stoffe, um die Patina zeitnah auszubilden. Bis zur Ausbildung der schützenden Patina reagieren feuerverzinkte Oberflächen im Zusammenspiel mit Feuchtigkeit, indem sie Zinkoxid und Zinkhydroxid (Weißrost) bilden.

Das Auftreten von Weißrost ist kein Maßstab für die Güte der Feuerverzinkung und beeinträchtigt den Korrosionsschutz nicht, so lange die Mindestzinkschichtdicke nicht unterschritten ist. Es ist lediglich das optische Erscheinungsbild beeinträchtigt. Das Regelwerk (DIN EN ISO 1461) erklärt, dass Weißrostansammlungen im beschriebenen Rahmen auch in ästhetischer Hinsicht kein Grund zur Zurückweisung sind.

Wenn sich die Patina vollständig ausgebildet hat, wird der Korrosionsvorgang, verbunden mit der Weißrostbildung, gestoppt. Das Entfernen des dünnen weißlichen Belages ist nicht zwingend erforderlich. Die Korrosionsprodukte lagern sich vielmehr in die sich bildende Deckschicht ein.

Achten Sie auf die Zinkschichtdicke

Die Dicke der sich auf Stahloberflächen durch den Feuerverzinkungsprozess ausbildenden Zinkschicht ist von der chemischen Zusammensetzung des Grundmaterials abhängig. Außerdem variiert sie abhängig von den unterschiedlichen Massen beziehungsweise Profildicken oder Wanddicken von Hohlkörpern. Bei den Stahlträgern des Schadensfalles wurden die Schichtdicken mit dem magnetischen Induktionsverfahren gemessen. Die Messstellen wurden durch den Bauherrn bestimmt. Vor der Messung wurde der Weißrost mechanisch entfernt und die relevanten Bereiche mit Wasser gereinigt.

Entsprechend der Geometrien einzelner Bauteile wurden die Ist-Werte den im Regelwerk (DIN EN ISO 1461) ausgewiesenen Soll-Werten gegenübergestellt. An allen Messstellen waren die Soll-Werte erreicht worden. Die Abnahmeprüfzeugnisse der verwendeten Materialien belegten, dass die Werkstoffe grundsätzlich zum Feuerverzinken geeignet waren. Ein entscheidendes Kriterium war dabei der Siliziumgehalt. Der lag bei den thermomechanisch hergestellten Blechen (M) bei 0,21 Prozent. Bei den warmgewalzten Profilen (AR) lag der Wert zwischen 0,17 und 0,24 Prozent. Allgemein werden gute Feuerverzinkungsergebnisse erzielt, wenn der Siliziumanteil zwischen 0,14 und 0,25 Prozent liegt.

Die stichprobenmäßig durchgeführten Messungen während des Ortstermins bestätigten die grundsätzliche Eignung der Grundmaterialien für die Feuerverzinkung. Der temporär entstandene Weißrost hatte die Zinkschichtdicke im nicht relevanten Umfang gemindert.

Schleifen Sie Schnittflächen nach

Nicht bestimmt werden konnte die Zinkschichtdicke auf den thermisch hergestellten Schnittflächen der Stahlträger. So beschaffene Oberflächen lassen mit dem magnetischen Induktionsverfahren (zerstörungsfreies Prüfverfahren (ZfP)) keine konkreten Messergebnisse zu. Die DIN EN ISO 1461 schließt diese Bereiche als mögliche Messbereiche durch eine ZfP-Prüfung aus.

Allerdings verändert ein thermisches Schneidverfahren die chemische Zusammensetzung des Grundmaterials in der Wärmeeinflusszone. In der Regel verringert sich in den Zonen der Silizium- und Phosphoranteil, so dass der Werkstoff bei der Aufnahme von Zink träge reagiert. Das kann dazu führen, dass die erforderlichen durchschnittlichen Zinkschichtdicken auf diesen Flächen tatsächlich nicht vorhanden sind.

Um dem entgegenzuwirken sollten die Wärmeeinflusszonen zum Beispiel durch Schleifen eliminiert werden. Das ist eine Vorgabe aus der DIN EN ISO 14713-2. Dieser Arbeitsschritt wurde bei den beanstandeten Stahlträgern nicht durchgeführt. Um die tatsächliche Zinkschichtdicke auch in diesen Bereichen an einer Stichprobe festzustellen, wäre es erforderlich gewesen, zumindest einen Teilausschnitt, der einem Träger durch Ausschneiden entnommen wird, zu untersuchen. Die Zinkschichtdicke hätte dann an der Probe durch eine metallographische Schliffbildanalyse bestimmt werden können. Dieser Aufwand wurde allerdings nicht betrieben. Um das auszugleichen wurde die Gewährleistungszeit rechtssicher verlängert.

Prüfen Sie die Rissbildung

Bei diesen Trägern musste außerdem beachtet werden, dass Bauteile mit Abmessungen von 400 Millimeter Bauteilhöhe und aus höherfestem Werkstoff der Güte J2 beim Feuerverzinken zur Rissbildung neigen können – das wird als flüssigmetallinduzierte Spannungsrisskorrosion bezeichnet. Um einem Versagen dieser Bauteile vorzubeugen, wird in der DASt-Richtlinie 022 ein Nachweis gegen Rissbildung beim Feuerverzinken gefordert. Ein solcher Nachweis gehörte im vorliegenden Fall jedoch nicht zur Dokumentation.

In Wärmeeinflusszonen können Aufhärtungen vorhanden sein, die für eine Rissbildung förderlich sind. Darum sollte auf diesen Aspekt besonderes Augenmerk gelegt werden. Während des Verzinkens entstandene Risse sollten ausgeschlossen werden.

Deshalb wurden die beanstandeten Stahlträger nachträglich am Einbauort in festgelegten Bereichen mit dem MT-Prüfverfahren auf vorhandene Risse untersucht. Die zu untersuchenden Bereiche waren von einem Statiker vorgegeben worden. Das MT-Prüfverfahren wurde von zwei dafür qualifizierten Fachkräften nach den Vorgaben des Statikers durchgeführt. Die Vorgehensweise entsprach der Vertrauenszone 2 nach DASt-Richtlinie 022. Das heißt die Träger wurden außerdem einer hundertprozentigen Sichtprüfung unterzogen. Die Träger wiesen bei der Sichtprüfung und bei der MT-Prüfung keine Auffälligkeiten auf.

Fazit: Vermeiden Sie Aufhärtungen oder schleifen Sie nach

Weißrost ist kein Grund zur Beanstandung sofern die normativ vorgegebene Schichtdicke der Zinkschicht erreicht wird. Wird ein Stahlbauteil anschließend feuerverzinkt, sollte beim thermischen Schneiden eine Aufhärtung der Schnittzone nur im zulässigen Toleranzbereich erfolgen. Außerdem muss sichergestellt sein, dass die chemische Zusammensetzung in den Wärmeeinflusszonen nicht in der Weise verändert wurde, dass die Zinkaufnahme entscheidend behindert ist. Alternativ können die Schnittflächen, wie in der DIN EN ISO 14713-2 festgelegt, um 0,3 bis 0,5 Millimeter abgeschliffen werden.