Zur Vermeidung der Rissbildung an Stahlkonstruktionen beim Feuerverzinken unter besonderer Berücksichtigung der flüssigmetallinduzierten Spannungsrisskorrosion

Das Feuerverzinken ist ein seit über 100 Jahren bewährter Korrosionsschutz, der sowohl durch seine hervorragende Dauerhaftigkeit als auch durch sein Erscheinungsbild eine breite Anwendung erfährt. Der jahrzehntelange Einsatz des Verzinkens und die hohe Robustheit der Baustähle gaben bisher keinen Anlass, die während des Verzinkungsprozesses ablaufenden thermischen und metallchemischen Vorgänge hinsichtlich möglicher Festigkeits- oder Integritätseinbußen im Verzinkungsgut prinzipiell kritisch zu hinterfragen. Vor diesem Hintergrund führte eine Häufung von Risserscheinungen an feuerverzinkten Stahlkonstruktionen in den Jahren 2000 – 2006 zu einer starken Verunsicherung am Markt und in der Verzinkungsindustrie. Die Begutachtung derartiger Schäden offenbarte als Ursache den Schädigungsmechanismus der flüssigmetallinduzierten Spannungsrisskorrosion und legte einen direkten Zusammenhang der Schäden mit dem Verzinkungsprozess nahe. Die im Rahmen dieser Arbeit zunächst durchgeführte Sichtung der Literatur verdeutlicht, dass diese Problematik in ihrer prinzipiellen Art schon seit den 1930er Jahren bekannt ist. Zur Lösung wurden über die Jahrzehnte einige wenige Forschungsvorhaben initiiert und durchgeführt, jedoch ohne zu einer fundierten Erkenntnis über die vielfältigen Einflussfaktoren und deren Zusammenwirken zu kommen. Somit fehlt es nach wie vor an quantifizierten Ansätzen sowohl auf der Beanspruchungs- als auch auf der Widerstandsseite, um das Gefährdungspotential einer Konstruktion hinsichtlich einer Rissbildung während des Verzinkungsprozesses beurteilen zu können. Entsprechend fehlt es auch an einer ausreichenden Berücksichtigung dieses Phänomens in der Normung. In der vorliegenden Arbeit werden auf Grundlage von Schadensfallauswertungen die Einflussfaktoren auf den Schädigungsprozess erfasst und hinsichtlich ihrer Wirkungsweise entweder der Einwirkungsseite oder der Widerstandsseite zugeordnet. Zur Quantifizierung der einwirkenden mechanischen Beanspruchungen aus dem Verzinkungsprozess als auch der Eigenspannungs- und Eigendehnungszustände aus vorgeschalteten Fertigungsschritten (Walzen, Schweißen und Kaltumformen) erfolgt eine Untersuchung mit Hilfe der Finiten- Elemente-Methode sowie der Auswertung von großmaßstäblichen Versuchen. Zur Definition der durch die flüssige Zinkschmelze beeinflussten Dehnbarkeit auf Seiten des Materialwiderstandes werden Kleinteilversuche in einer neu entwickelten Versuchsanlage durchgeführt.