Fallbeispiel · Feuerverzinkung

Netzartige Risse im Zinküberzug nach dem Feuerverzinken

Nach dem Feuerverzinken mehrerer Stahlrahmen meldete ein Industriebetrieb feine, netzartige Risse im Zinküberzug. Die Bauteile waren tragende Stützen eines Carportsystems.

Ich wurde mit der Untersuchung der Schadensursache und der Bewertung der Risse beauftragt – insbesondere mit der Frage, ob der Grundwerkstoff mitbetroffen ist.

  • Tragende Stützen, feuerverzinkt
  • Netzartige Risse im Überzug
  • Kanten- und Nahtbereiche
  • Frage nach dem Grundwerkstoff
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Metallrohre an einer Außenwand mit Korrosion und geschädigter Oberfläche
Metallrohre mit Korrosion und geschädigter Oberfläche.
Der Fall in Kürze

Ausgangslage und Auftrag

  • ObjektStahlrahmen als tragende Stützen eines Carportsystems
  • WerkstoffUnlegierter Baustahl, feuerverzinkt nach DIN EN ISO 1461
  • AnlassFeine, netzartige Risse und Aufplatzungen der Zinkschicht
  • AuftragUrsachenklärung und Bewertung der Risse
  • GrundlageOrtsbesichtigung, Schichtdickenmessung, Sichtung der Fertigungsunterlagen
Feststellung

Was am Bauteil festgestellt wurde

Netzartige Rissbildung

Feine, verzweigte Risse im Zinküberzug, konzentriert im Bereich von Kanten und Schweißnähten.

Aufplatzungen

Örtliche Aufwölbungen und abgeplatzte Bereiche entlang der Rissverläufe.

Unterwanderung

Beginnende Korrosion an den offenen Rissflanken, unter die Schicht laufend.

Spröde Oberfläche

Verfärbte, hart wirkende Zonen – ein Hinweisbild auf thermisch bedingte Spannungen.

Erhöhte Schichtdicken

In den betroffenen Bereichen deutlich über dem Mittel liegende Messwerte.

Konstruktive Zwängung

Steife Rahmenecken und dicht benachbarte Schweißnähte, die beim Tauchen behindert sind.

Ursache

Wie der Schaden entstanden ist

Beim Feuerverzinken wird ein geschweißtes Bauteil in wenigen Sekunden auf rund 450 Grad gebracht. Wo das Bauteil steif ausgeführt ist, wo Eigenspannungen aus dem Schweißen vorliegen und wo die Wärme ungleichmäßig eingebracht wird, entstehen dabei erhebliche Spannungen. Erreicht die Schicht zusätzlich eine große Dicke, wird sie spröder und folgt diesen Bewegungen nicht mehr.

Die Verteilung der Risse – an Kanten und entlang der Schweißnähte, nicht in freien Flächen – passt zu diesem Bild. Sie spricht für eine Kombination aus konstruktiver Zwängung, Eigenspannungen und ungünstigem Schichtaufbau, nicht für eine mangelhafte Ausführung des Tauchvorgangs allein.

Ob der Grundwerkstoff mitbetroffen ist, lässt sich visuell nicht abschließend klären. Dafür sind eine Eindringprüfung an den betroffenen Bereichen und gegebenenfalls eine metallografische Untersuchung in Zusammenarbeit mit einem akkreditierten Prüflabor erforderlich.

Einordnung

Regelwerke, an denen bewertet wurde

  • DIN EN ISO 1461Anforderungen an Zinküberzüge, einschließlich Schichtdicke und Beschaffenheit
  • DIN EN ISO 14713-2Konstruktive Hinweise für zu verzinkende Bauteile
  • WerkstoffauswahlSiliziumgehalt des Stahls als Einflussgröße auf die Schichtdicke
  • KonstruktionVermeidung steifer Zwängungen und ungünstiger Nahtanhäufungen
  • SchweißfolgeReduzierung von Eigenspannungen vor dem Verzinken
Empfehlung

Empfohlene Maßnahmen

  1. Grundwerkstoff prüfenEindringprüfung an den rissbehafteten Bereichen, um Trennungen im Stahl auszuschließen.
  2. Umfang aufnehmenAlle Bauteile der Charge auf gleichartige Befunde untersuchen.
  3. Betroffene Bauteile bewertenTrennung zwischen rein oberflächlichem Befund und Bauteilen mit Verdacht auf Werkstoffschädigung.
  4. Instandsetzung festlegenÖrtliche Ausbesserung des Überzugs oder Neuverzinkung nach Entzinkung, je nach Befund.
  5. Konstruktion anpassenFür Folgefertigungen Zwängungen und Nahtanhäufungen reduzieren, Werkstoff abstimmen.
  6. Abstimmung mit der VerzinkereiTauchfolge, Aufheizverhalten und Werkstoffangaben vorab klären.
Erkenntnis

Was der Fall zeigt

Zinkrisse sind ein Beispiel dafür, dass ein Oberflächenbefund seine Ursache oft in einem ganz anderen Arbeitsschritt hat. Entstanden ist der Schaden in der Konstruktion und beim Schweißen – sichtbar wurde er beim Verzinken.

Entsprechend liegt die Lösung nicht in der Nacharbeit der Oberfläche, sondern in der Abstimmung zwischen Konstrukteur, Fertigung und Verzinkerei, bevor gefertigt wird.

Weiterführend

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Cemal Seker, M.Eng. | IWE
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Von der Handwerkskammer Rheinhessen öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Metallbau, Konstruktionstechnik.