Warum ist es unerlässlich, sich zuerst auf die "verborgenen Verbindungen" in der Stahlkonstruktion zu konzentrieren?

Da wir seit über 20 Jahren in der Stahlkonstruktionsbranche tätig sind, stoßen wir oft auf die Frage unserer Kollegen: „Wir verwenden die besten Korrosionsschutzbeschichtungen, aber warum beginnt Rost bereits nach drei bis fünf Jahren aufzutreten?“ Einige Kollegen fragen uns auch: „Sie polieren immer wieder Ecken und schwer zugängliche Bereiche und verschwenden dabei Arbeitskraft und Ressourcen. Was ist der Sinn?“ Lassen Sie uns nun die Beziehung zwischen „Knoten“-Polieren und Korrosionsschutz untersuchen.

Bei der Inspektion und Abnahme von Korrosionsschutzprojekten geht es für viele Menschen zunächst darum, ob die großen Flächen gleichmäßig eingefärbt sind und der Farbfilm durchgehend ist. Wenn sie schön aussehen, gehen sie davon aus, dass die Qualität gut ist. Allerdings treten die wirklichen Korrosionsgefahren nie zuerst an den auffälligsten Stellen auf. Sie verstecken sich immer in Schnittkanten, Schraubenlöchern, Schweißkanten und Bereichen in der Nähe von Überlappungsverbindungen. Diese „Knoten“ mögen unauffällig erscheinen, sie sind jedoch die anfälligsten Verbindungen im gesamten Korrosionsschutzsystem der Stahlkonstruktion, und die Reparaturkosten im späteren Stadium sind auch am höchsten. Der wirklich schwierige Teil des Korrosionsschutzmanagements für Stahlkonstruktionen liegt genau in diesen leicht zu übersehenden Knotenpunkten.

Warum sind Knoten am anfälligsten für Probleme?

Durch unsere Erfahrung in zahlreichen Projekten haben wir festgestellt, dass Knoten, die anfällig für Probleme sind, im Allgemeinen drei gemeinsame Merkmale aufweisen:

Erstens ist die Form unregelmäßig, was die Kontrolle der Sprühqualität erschwert.

Beim Spritzen großer Flächen lassen sich Spritzpistolenabstand, Spritzgeschwindigkeit und Überlappungsbreite relativ einfach steuern, was zu einer gleichmäßigen Farbfilmdicke führt. Wenn es jedoch um Ecken, Schrauben, Schweißnähte und Bereiche in der Nähe von Löchern geht, ist es aufgrund der komplexen Formen schwierig, eine gleichmäßige Farbabdeckung aufrechtzuerhalten: In einigen Bereichen ist die Filmdicke möglicherweise nicht ausreichend, in anderen kann sich Farbe ansammeln und durchhängen, und an einigen Stellen können sich tote Winkel bilden oder sogar Nadellöcher hinterlassen.

Wir haben Tests durchgeführt und festgestellt, dass die Lackschichtdicke in scharfen rechten Winkeln oft nur 30–50 % derjenigen auf großen ebenen Flächen beträgt. Nach dem Aushärten und Schrumpfen des Lacks können sogar an den Rändern für das bloße Auge unsichtbare Lücken entstehen, die das Eindringen von korrosiven Medien an diesen Stellen erleichtern.

Zweitens ist es durch die Oberflächenbehandlung schwieriger, eine vollständige Sauberkeit zu erreichen.

Rückstände von Schweißspritzern, Schlacke und Oxidzunder sind in der Nähe der Schweißnaht unvermeidlich und an der Beschnittstelle treten häufig Grate und scharfe Kanten auf. Staub, Öl und sogar Salzreste neigen dazu, sich im Bereich um die Schraubenlöcher festzusetzen. Diese Verunreinigungen scheinen unauffällig zu sein, können jedoch die Haftung der Beschichtung direkt beeinträchtigen.

Bei vielen Projekten treten möglicherweise keine Probleme auf, wenn die Korrosionsschutzmaßnahmen gerade erst abgeschlossen sind. Nach mehreren Spülgängen mit Regenwasser, wechselnden Temperaturunterschieden zwischen Kälte und Hitze sowie ultravioletter Strahlung werden die zugrunde liegenden Mängel jedoch allmählich größer und entwickeln sich von punktuellem Rost zu ausgedehnter Korrosion.

Drittens sind Knoten anfälliger für die Ansammlung korrosiver Medien.

Bei Stahlkonstruktionen im Außenbereich fließt Regenwasser an der Oberfläche der Bauteile entlang. An Knotenpunkten mit schlechter Entwässerung bleibt der Wasserdampf um ein Vielfaches länger als auf großen ebenen Flächen. Wenn sie sich in Küstengebieten, Chemieparks, Brücken oder Industrieanlagen befinden, sind sie außerdem der korrosiven Wirkung von Chloridsalzen, Säure-Base-Atmosphären und Staubablagerungen ausgesetzt.

Die größte Korrosionsgefahr besteht in „langfristiger Feuchtigkeit, langfristiger Verschmutzung und langfristiger Vernachlässigung der Inspektion“. Wenn ein Knoten gleichzeitig diese drei Bedingungen erfüllt, wird er natürlich zu einer „Lücke“ für Korrosion.

Viele Fälle von Korrosionsversagen beginnen mit einer „ungleichmäßigen“ Filmdicke.

Die meisten aktuellen Korrosionsschutzpläne geben die Anforderungen an die Gesamtfilmdicke an, z. B. die Dicke von Grundierung, Zwischenschicht und Deckschicht in Mikrometern. Dies sind natürlich grundlegende Indikatoren. Bei der Projektleitung und -steuerung legen wir jedoch stets Wert darauf, dass sich die Abnahmeprüfung vor Ort nicht nur auf die durchschnittliche Foliendicke konzentrieren sollte, sondern auch auf die Randfoliendicke und die lokale Foliendicke.

Scharfe Kanten sind die häufigsten Gefahrenstellen. An scharfen Kanten kann der Lack nur schwer eine ausreichende Dicke bilden und nach dem Aushärten schrumpft er weiter. Je schärfer die Kante, desto wahrscheinlicher ist es, dass der Beschichtungsfilm dünner wird. Erfahrene Ingenieure müssen daher die scharfen Kanten von Bauteilen anfasen und polieren und sogar Ecken, Schweißnähte und Schraubenbereiche im Voraus vorbeschichten.

Der Vorbeschichtungsprozess ist arbeitsintensiv und kann am einfachsten weggelassen werden. Der Qualitätsunterschied liegt bei vielen Projekten jedoch genau in diesem Schritt: Das großflächige Aufsprühen mag zwar effizient erscheinen, doch wenn die Knoten nicht im Vorfeld behandelt werden, kann die Deckschicht, egal wie dick sie später aufgetragen wird, die Mängel in der darunter liegenden Schicht nicht ausgleichen.

Der Korrosionsschutz an Schweißnähten ist nie so einfach wie „einfach aufsprühen“.

Schweißverbindungen sind die komplexeste Art aller Knoten. Die Schweißnaht selbst weist ungleichmäßige Höhen auf und in der Nähe befindet sich auch eine Schweißwärmeeinflusszone. Wenn die Oberflächenbehandlung nicht ausreichend ist, kann die Beschichtung leicht Schwachstellen in der Nähe des Schweißnahtübergangs, Hinterschneidungen und Spritzstellen bilden.

Manche Schweißnähte scheinen lackiert zu sein, aber in Wirklichkeit hat die Farbe die vertieften Bereiche nicht erreicht. Sobald Feuchtigkeit eindringt, breitet sich die Korrosion allmählich entlang der Schweißnaht aus. Wenn an der Oberfläche Rost sichtbar wird, ist die innere Korrosion bereits stark ausgeprägt. Es gibt noch eine andere, subtilere Situation: In der Nähe der Schweißnaht treten zunächst kleine Blasen auf. Bei Reparaturen vor Ort wird davon ausgegangen, dass es sich um ein Problem mit dem Decklack handelt. Nach dem Schleifen und Neulackieren tritt das Problem jedoch bald wieder auf. In diesem Fall liegt das Problem häufig nicht in der Deckschicht, sondern in einer Kombination aus unzureichender Oberflächenvorbereitung, schlechter Grundhaftung, fehlerhaften Schweißnähten und örtlich begrenzten Korrosionsmedien. Eine bloße Reparatur der Oberfläche behebt nicht die Grundursache.

Der Schraubverbindungsbereich ist der am häufigsten zu unterschätzende tote Winkel beim Korrosionsschutz.

Ein weiteres wichtiges und seit langem bestehendes Problem im Hinblick auf den Korrosionsschutz stellt der Bereich der Schraubverbindungen dar. Dieser Bereich weist von Natur aus Lücken, Kanten und Hindernisse auf und ist bei der Installation anfällig für Druckstellen. Nach dem Anziehen entstehen zahlreiche kleine Lücken zwischen Dichtung, Mutter und Verbindungsplatte, die das Austrocknen erschweren, sobald Wasser in diese Lücken eindringt.

Wenn die Anschlussreihenfolge und die Ausbesserungsfenster vor dem Bau nicht richtig geplant werden und erst nach der Installation der gesamten Struktur behandelt werden, werden viele Stellen schwierig zu schleifen und zu spritzen sein und letztendlich zu „Sackgassen“ im Hinblick auf den Korrosionsschutz führen.

Das betonen wir auch gegenüber unseren Kunden stets: Beim Korrosionsschutz von Stahlkonstruktionen kommt es nicht nur auf die Qualität der Beschichtung selbst an. Jeder Aspekt, einschließlich Design, Verarbeitung, Installation, Oberflächenbehandlung und Beschichtungsreihenfolge, kann sich auf die endgültige Lebensdauer der Korrosionsbeständigkeit auswirken. Die Beschichtung ist nur der letzte Schritt der Filmbildung und des Schutzes. Wenn die vorangehenden Schritte nicht richtig gehandhabt werden, muss selbst die beste Beschichtung die Schuld an den vorherigen Prozessen tragen.

Die Kosten für die Nachbearbeitung von Knoten sind um ein Vielfaches höher als bei der Massenproduktion.

Wenn an einem Knoten ein Problem auftritt, sind die Reparaturkosten oft viel höher als bei einer großen ebenen Fläche. Zumindest bei großen ebenen Flächen ist die Reparatur gut sichtbar, leicht zugänglich und bequem zu schleifen. Knotenpunkte befinden sich jedoch häufig an hoch gelegenen Stellen, in Winkeln, auf der Rückseite von Geräten, an der Unterseite von Stützen oder in Bereichen mit dichten Rohrleitungen. Bei der Reparatur müssen Gerüste aufgebaut, Arbeiten für Ausfallzeiten koordiniert, örtliche Rostentfernungen durchgeführt und die Verträglichkeit von neuen und alten Beschichtungen berücksichtigt werden. Abschließend müssen die Foliendicke und das Aussehen noch einmal überprüft und abgenommen werden.

Der teuerste Teil einer Reparatur ist oft nicht der Lack, sondern die Kosten für Ausfallzeiten, Arbeitskosten, Hebegebühren, Investitionen in Sicherheitsmaßnahmen und sogar Entschädigungen für Projektverzögerungen. Deshalb berechnen wir bei Korrosionsschutzprojekten nie einfach nur, „wie viel kostet ein Fass Farbe“, sondern fragen zunächst nach den Kernthemen:

Wie wird dieses Korrosionsschutzsystem an Knotenstandorten gehandhabt? Gibt es Anforderungen an die Vorbeschichtung von Schweißnähten und scharfen Kanten? Wie wird die Beschichtung nach der Montage im Schraubenbereich wieder aufgetragen? Wie wird die örtliche Schichtdicke vor Ort überprüft? Welche Standorte erfordern bei späteren Wartungsarbeiten eine besondere Inspektion? Durch die Klärung dieser Fragen im Vorfeld kann das Korrosionsschutzrisiko des Projekts um mindestens 70 % reduziert werden.

Ein guter Korrosionsschutzplan muss „Knotenanforderungen“ enthalten.

Ein verlässlicher Korrosionsschutzplan für Stahlkonstruktionen sollte nicht nur die Abstimmung von Grundierung, Zwischenschicht und Deckschicht darlegen, sondern auch die Anforderungen an die Knotenbehandlung klar darlegen: Scharfe Kanten sollten beispielsweise abgeschrägt, Grate poliert, Schweißspritzer und Schlacke entfernt werden und an Kanten, Ecken, Schweißnähten und Bolzenlöchern muss eine Vorbeschichtung angebracht werden. Nach dem Sprühen sollte die lokale Schichtdicke überprüft werden, anstatt nur den Durchschnittswert zu betrachten. Es sollten klare Reparaturmethoden für Beschichtungsschäden vorhanden sein, die durch Transport und Installation verursacht wurden. Auch die Luftfeuchtigkeit, der Taupunkt, der Oberflächensalzgehalt und die Rauheit während der Bauarbeiten vor Ort sollten erfasst werden.

Diese Anforderungen mögen trivial erscheinen, sie bestimmen jedoch direkt, ob die Beschichtung die vorgesehene Lebensdauer erreichen kann. Korrosionsschutz ist eigentlich gar nicht so mysteriös. Viele Ausfälle sind nicht auf das Material selbst zurückzuführen, sondern auf Lücken in der Knotenbehandlung, der Baukontrolle und den Abnahmenormen, die die Risiken nach und nach verstärken.

Heutzutage gibt es in der Industrie viele leistungsstarke Korrosionsschutzmaterialien wie Polysiloxan-Deckbeschichtung, zinkreiche Grundierung und Epoxid-Zwischenbeschichtung, die sich durch Witterungsbeständigkeit, Glanzbeständigkeit, Farbbeständigkeit, Wasserbeständigkeit und Haftung auszeichnen. Wir sind jedoch immer davon überzeugt, dass das Material, egal wie gut es ist, mit der richtigen Oberflächenbehandlung und standardisierten Bauverfahren kombiniert werden muss. Wenn die Schichtdicke an der Knotenposition nicht ausreicht, der Untergrund nicht gründlich gereinigt wird und die Kanten und Ecken nicht vorbeschichtet werden, ist es selbst bei teurem Decklack schwierig, die Mängel der darunter liegenden Schicht auszugleichen.

Als Unternehmen mit mehr als zwei Jahrzehnten Erfahrung im Stahlbausektor sind wir seit jeher davon überzeugt, dass die Grundsätze des Stahlbaus und des Korrosionsschutzes miteinander verknüpft sind: Stabilität hängt von den Knotenpunkten ab, und Qualität hängt von den Details ab. Nur wenn wir zuerst die am stärksten gefährdeten Knotenpunkte sichern und dann Systemaktualisierungen und Materialoptimierungen besprechen, können wir wirklich Verantwortung für das Projekt und unsere Kunden übernehmen.