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Metalllackierung

Metalllackierung: 08.06.2012

Stahl in extrem sauren Gewässern vor Korrosion schützen

Ein Forschungsprojekt zeigt in umfassenden Freiland- und Laborversuchen, dass High-Solids mit ausgeprägten Barriereeigenschaften Stahl in saurer Umgebung wirkungsvoll vor Korrosion schützen können. So kann das Substrat für schwimmende Architektur auch in extrem sauren Gewässern wie in den künstlichen Lausitzer Seen zum Einsatz kommen.

Prüfplatten und Ponton im Geierswalder See für Langzeitversuche: Die Plattform ist so konzipiert, dass die Prüfplatten ganzheitlich den zu untersuchenden Belastungskomplexen ausgesetzt sind. Quelle: ZAFT

Prüfplatten und Ponton im Geierswalder See für Langzeitversuche: Die Plattform ist so konzipiert, dass die Prüfplatten ganzheitlich den zu untersuchenden Belastungskomplexen ausgesetzt sind. Quelle: ZAFT

Aus den ausgekohlten Tagebaumulden in der Lausitz entsteht derzeit im Zuge von Rekultivierungsmaßnahmen die größte künstlich geschaffene Seenlandschaft Europas. Die Wässer der Lausitzer Seen sind aufgrund ihrer Entstehung zum Teil extrem sauer; die pH-Werte betragen für manche Seen weniger als 3,5. Betonpontons sind als Tragkörper für schwimmende Architektur ungeeignet, da die Gewässer gemäß DIN 4030 als sehr stark Beton angreifend einzustufen sind. Für Stahlpontons ist ein geeigneter Langzeitkorrosionsschutz der direkt wasserberührten Stellen in Form einer organischen Beschichtung erforderlich.

Im Rahmen eines vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Forschungsthemas wurden die korrosionsschützenden Eigenschaften ausgewählter High-Solid-Systeme unterschiedlicher Herkunft in den sauren Gewässern der Lausitzer Seen untersucht und innovative Lösungen für anstehende Korrosionsschutzanforderungen für Stahlsubstrate in diesen Gewässern erarbeitet. Bestandteile dieser Arbeiten waren Freifeldversuche durch Langzeitwasserung der Probesysteme (Einfluss wetterbedingter Unwägbarkeiten) sowie umfangreiche Kurzzeituntersuchungen im Labor unter extremen Versuchsbedingungen nach den Anforderungen der Korrosivitätskategorien C5 I/M und IM2/3 (DIN ISO EN 12944) und anderer Vorschriften.

Versuchsdurchführung in der Praxis

Für die Freifeldversuche kamen drei unterschiedliche hochgefüllte Zweikomponenten-Epoxy-Barriere-Beschichtungssysteme mit geringem VOC-Gehalt zum Einsatz, davon eines mit einem Festkörpergehalt von 100%, ein weiteres mit einem hohen Anteil chemisch beständiger Glasflocken.

Speziell geformte Prüfplatten sowie Prüfplattenpontons wurden entwickelt und für die Langzeituntersuchungen in die Prüfgewässer eingehoben. Die Gesamtkonstruktion aus Prüfplattenponton, Gestängen und Prüfplatten wurde an einem Steg fest verankert.

In erster Linie stand das Verhalten der Stahlsubstrate im Unterwassereinsatz im Mittelpunkt. Dabei konnte der Prüfzeitraum der Wasserlagerungen in den Seen fast auf die gesamte Projektlaufzeit von insgesamt drei Jahren ausgedehnt werden.

Umfangreiche Tests

Die Freifeldversuche fanden in drei Seen in Sachsen und Brandenburg mit unterschiedlichen pH-Werten und Charakteristiken statt: Mit dem Partwitzer See (pH-Wert: 2,5 - 2,8) bestand die Möglichkeit, ein sehr saures Gewässer mit extrem hohem Sulfatgehalt in die Untersuchungen einzubeziehen. Mit dem Gräbendorfer See (pH-Wert: 5,8 - 6,5) stand ein schwach saures bzw. fast neutrales Gewässer zur Verfügung. Der Geierswalder See (pH-Wert: 3,5 - 3,8) schließlich ist in der Entwicklung von Alleinstellungsmerkmalen für eine Urlaubsregion bereits in sehr hohem Maße vorangeschritten.

Die Versuche zeigen die extreme Aggressivität der sauren Gewässer auf Stahlsubstrate, besonders an ungenügend durch die Beschichtung geschützten Stellen. Im Lauf der Beprobungszeit trat zentimeterstarker Rostfraß des Plattenstahls mit 3 mm Stärke auf. Diese Ergebnisse belegen die Notwendigkeit einer normgerechten Vorbereitung der Kanten (Brechen und Abrundung) und das Erzielen eines Kantenabdeckungsgrades KG = 1. Nicht normgerecht vorbehandelte und beschichtete Kanten unterliegen einer Extremkorrosion mit starkem korrosiven Materialabtrag, der bei lang andauernder Exposition zur Zerstörung von Stahlbauteilen führen kann.

Die besten Korrosionsschutzergebnisse erzielten besonders hochgefüllte Systeme mit ausgeprägten Barriereeigenschaften. Voraussetzung war das beschichtungsgerechte Ausführen von Kanten nach DIN ISO 1244-3: Vorbereitungsgrad P3 vor dem Beschichten nach DIN EN ISO 8501-3 Kanten mindesten zweimal vorbeschichten Erreichen der geforderten Sollschichtstärke des Beschichtungsstoffherstellers an jeder Stelle des Stahlbauteils Erzielen eines hohen Kantendeckungsgrads, möglichst KG = 1 Strahlen des kompletten Teils SA 2 ½, bzw. SA 3 Im Ergebnis der Untersuchungen wurden für den Prüfzeitraum Korrosionsschutzkonzepte für Stahlbauteile erarbeitet, die mit den sauren Wässern der beprobten Seen ständig belastet sind. Die durchgeführten Kurzzeittests (z.B. Salzsprühnebeltest, Kondenswasserbelastung, Wasserlagerung im Originalwasser unter verschärften Bedingungen u.a.) geben einen Hinweis darauf, dass die Beschichtungssysteme auch über einen Zeitraum von drei Jahren hinaus einen guten Korrosionsschutz gewährleisten. Die gewonnenen Forschungsergebnisse im Rahmen der Arbeit lassen bezüglich der Freifeldversuche allerdings keinen Rückschluss auf das Korrosionsschutzverhalten nach Ablauf von drei Jahren zu. Daher führt das Projektteam die Langzeitwasserungen der Prüfplatten auch nach Themenabschluss weiter.

Das Forschungsvorhaben wurde gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über den Projektträger Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF Geschäftsstelle Berlin). Alle Projektmitglieder bedanken sich für die Förderung und die Projekt begleitende Unterstützung.

Zentrum für angewandte Forschung und Technologie ZAFT e.V. an der Hochschule für Technik und Wirtschaft, Dresden, Ekkehard Scobel, Andrea Toth, Lothar Kretschmer, Tel. +49 351 462–2587, scobel@htw-dresden.de, www.htw-dresden.de

Institut für Korrosionsschutz Dresden GmbH, Dresden, Susanne Berger, Tel. +49 351 87171-19, susanne.berger@iks-dresden.de, www.iks-dresden.de

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