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Korrosionsbeständigkeit von Kragplattenanschlüssen aus hochwertigem Stahl
Eine Reportage von der TFB AG in der Schweizerischen Bauzeitung TEC21 vom Dezember 2020
Das Bauwesen setzt oft nichtrostenden Stahl ein, weil er eine hohe Festigkeit sowie eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat und gleichzeitig sehr korrosionsbeständig ist. Der Werkstoff lässt sich gut verformen und ist für Schweissarbeiten geeignet. Angewendet werden nichtrostende Stähle zum Beispiel in der Befestigungstechnik, um die Gebäudehülle zu bekleiden oder Betonelemente zu verankern, aber auch als Kragplattenanschlüsse oder als Bewehrung in Betonbauten.
Nichtrostende Stähle sind unterteilt in martensitische, austenitische, ferritische und austenitisch-ferritische bzw. Duplex-Stähle. Menge und Art der Legierungselemente bestimmen die Eigenschaften eines Gefüges, und Korrosionswiderstandsklassen (KWK) von 0 (gering) bis 4 (hoch) geben Auskunft zur Korrosionsbeständigkeit.
Diese wird anhand der sogenannten Wirksumme (PRE) definiert. Die Wirksumme berechnet sich aus den Anteilen der Elemente Molybdän (Mo), Stickstoff (N) und Chrom (Cr) – je höher die Wirksumme, desto beständiger ist der Werkstoff gegenüber Korrosion.
Verarbeitung und Nachbehandlung sind entscheidend für die Beständigkeit
Nicht nur das Stahlgefüge selber beeinflusst seine Korrosionsbeständigkeit. Auch Verzunderungen, raue Oberflächen, Anlauffarben, Schlackenreste von Schweissvorgängen sowie Ablagerungen beeinträchtigen die Korrosionsbeständigkeit nichtrostender Stähle und damit ihre Lebensdauer.
Darüber hinaus ist die Beständigkeit nichtrostenden Stahls bei Lochkorrosion unter anderem abhängig vom pH-Wert, von der Sauerstoff- und der Chloridkonzentration und von der Temperatur des Mediums.
Korrosionsverhalten nichtrostenden Stahls simulieren
Versuche, in denen bestimmte Bedingungen nachgeahmt werden – zum Beispiel Salzsprühnebel – oder Versuche in natürlicher Umgebung mit Wasserlagerung und freier Bewitterung zeigen das Korrosionsverhalten nichtrostenden Stahls. Solche Versuche können aufwendig sein. Eine Alternative sind elektrochemische Prüfungen, speziell die Stromdichte-Potenzialkurven. Dank ihnen lässt sich das Passivierungsverhalten untersuchen oder Kenngrössen wie das Lochfrass- oder das Ruhepotenzial lassen sich ermitteln.
Elektrochemische Prüfung mit EC-Pen
Die Stahlqualität, starke Wärmeeinwirkung oder eine Oberflächenbehandlung können das Korrosionsverhalten beeinflussen, wie die Aufzeichnungen von Stromdichte-Potenzialkurven zeigen. Für solche Aufzeichnungen wird ein EC-Pen eingesetzt, eine Sonde in Stiftform. Der Stift ist gefüllt mit einem Elektrolyten, zum Beispiel einer NaCl-Lösung, und enthält Elektroden, die für die Messung nötig sind. Wird der EC-Pen auf die Metalloberfläche gedrückt, erkennt er Korrosion und zeichnet mit individueller Polarisation sowie Polarisationsgeschwindigkeit die Stromdichte-Potenzialkurve auf.
Die Ermittlung des Lochfrasspotenzials mithilfe eines EC-Pens eröffnet folgende Möglichkeiten:
- werkseigene Produktion kontrollieren: durchgehende Fremd- und Eigenüberwachung von Stahlbauteilen
- Qualität von Schweissungen im Labor und auf der Baustelle sichern
- Ursache von Korrosion an Stahlprodukten ergründen (Claim Management)
- Implantate und medizinische Instrumente kontrollieren
- Materialgüte einordnen
- Einfluss der Passivierbarkeit von Metalloberflächen und von Verschmutzungen untersuchen
Geschweisste Kragplattenanschlüsse: Qualitätssicherung bei Debrunner Acifer Bewehrungen
Für Balkonplatten stellt die Debrunner Acifer Bewehrungen AG aus nichtrostenden Trägerelementen thermisch getrennte Kragplattenanschlüsse her. Diese Halbfabrikate sind aus Lean-Duplex-Stahl 1.4362 oder – in speziellen Fällen – aus hochlegiertem Duplex-Stahl 1.4462, der etwa 3 Prozent Molybdän enthält. Der hochlegierte Duplex-Stahl gehört zur KWK 4, der Lean-Duplex-Stahl zur KWK 3. Die Klasse 3 reicht aus für Standard-Balkon-Expositionen. Debrunner Acifer Bewehrungen beizt die Bauteile oder strahlt sie mit Korund.
Eigenüberwachung und Fremdüberwachung durch das Labor der TFB AG
Die Debrunner Acifer Bewehrungen AG sichert die Qualität ihrer Halbfabrikate zum einen mithilfe kontinuierlicher elektrochemischer Untersuchungen sowie Sichtprüfung bei Wareneingang. Zusätzlich führt das Labor der TFB AG quartalsweise Messungen durch, womit auch die externe Kontrolle gewährleistet ist.