P 766 – Technologie und Sicherheitsgewinnung beim Feuerverzinken zum Ausbau der Marktposition des verzinkten Stahlbaus

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P766

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Beschreibung

P 766 – Technologie und Sicherheitsgewinnung beim Feuerverzinken zum Ausbau der Marktposition des verzinkten Stahlbaus

Im Stahlhochbau sind Konstruktionen besonders wirtschaftlich und nachhaltig, wenn siefeuerverzinkt werden. Um den wachsenden Anforderungen des Marktes gerecht zu werden, wurden Weiterentwicklungen und   Wirtschaftlichkeitsmaßnahmen in den Industriebereichen der Stahlerzeugung, des Stahlbaus und der Verzinkung durchgeführt. Davon sind insbesondere zu nennen:

– die Entwicklung moderner hochfester Feinkornstähle
im Blech und Profilbereich,

– die Realisierung komplexer Bauteilgeometrien in architektonisch
herausragenden Gebäuden und Bauinwerken mit großen Spannweiten,

– der Einsatz von größeren Kesselabmessungen und
verbesserten Verfahrensabläufen in der Prozesskette
des Verzinkens,

– die Anwendung neuer Zinkschmelzen mit veränderter
Zusammensetzung zur besseren Kontrolle der
Schichtdicke und Schichtoptik.

In Folge dieser Weiterentwicklungen musste die Stahlbau- und die Verzinkungsindustrie Rückschläge hinnehmen, denn insbesondere an Bauwerken, die mit o.g. neuen Zinkschmelzen verzinkt und zumeist aus Baustählen mit Festigkeiten ab 355 MPa gefertigt wurden, sind ab dem Jahr 2000 erhebliche Rissschäden festgestellt worden. Untersuchungen von geschädigten Konstruktionen zeigten, dass für die Entstehung der Risse der Mechanismus der flüssigmetallinduzierten  Spannungsrisskorrosion ursächlich ist. Obwohl Rissbildung durch flüssigmetallinduzierte Spannungsrisskorrosion seit vielen Jahrzehnten bekannt ist, bedurfte es weiterer Forschungsaktivitäten, um die anstehenden Probleme zu klären.Die Vielzahl und der Umfang von Schäden, die seit dem Jahr 2000 beobachtet wurden, machten daher neue interdisziplinäre  Untersuchungen notwendig. Insbesondere, weil festgestellt wurde, dass fachübergreifende Richtlinien für rissfreie  Verzinkungen nicht existent waren oder sich noch in der Entwicklung befanden. Vor diesem Hintergrund wurde dieses Forschungsvorhaben initiiert.
Dabei waren die zu klärenden Fragestellungen besonders der Einfluss der Vorbehandlung (Beizen), des Werkstoffs (Zähigkeit, Festigkeit), der Verarbeitung (Schweißen, Kaltverformen, Bohren, Schneiden), der Zinklegierung und der Tauchgeschwindigkeit auf die Rissbildung sowie Fragen zur konstruktiven Ausbildung der Konstruktion (z.B.  Zinkdurchlauföffnungen).
Die Ergebnisse trugen zur Entstehung neuer Richtlinien des Deutschen Ausschuß für Stahlbau DASt und des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) für rissfreies Feuerverzinken bzw. zur Schadensanalyse bei. Als Ergebnis sind zudem für die praktische Umsetzung der zuvor genannten Richtlinien Weiterentwicklungen von Laborversuchen zur Ermittlung der Kritikalität von Schmelzen, die Schaffung von Eingangswerten für die numerische Simulation des Verzinkens sowie für neue metallographische Präparationsmethoden entstanden. Zudem wurde die Magnetpulverprüfung für Konstruktionen, bei denen Risse nicht auszuschließen sind, weiterentwickelt.
Das IGF-Vorhaben 265 ZBG der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V., Düsseldorf, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.  Das Vorhaben wurde an der RWTH Aachen vom Lehrstuhl und Institut für Stahlbau und Leichtmetallbau und vom Institut für Eisenhüttenkunde, an der Ruhr- Universität Bochum, Institut für Werkstoffe, Lehrgebiet Werkstoffprüfung, an dem Institut für Korrosionsschutz Dresden GmbH, an der Technischen Universität Darmstadt, Institut für Stahlbau und Werkstofftechnik, Fachgebiet Werkstoffmechanik und an der Staatlichen Materialprüfungsanstalt Darmstadt, Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde sowie von der Schweißtechnischen Lehr- und Versuchsanstalt Duisburg GmbH durchgeführt.

Autoren:
M. Feldmann, D. Schäfer, W. Bleck, A. Durst, M. Pohl, A. Luithle, A. Schütz, J. Triebert, M. Vormwald, C. Versch, C. Berger, R. Landgrebe, J. Adelmann, D. Körber, S. Keitel, H. Schmeink

Veröffentlichung:
2010