Verzinkten Stahl schweißen

Sieben Tipps zum Schweißen verzinkter Bleche und Rohre

| Autor: Stéphane Itasse

(Bild: Itasse)

Kann man verzinkte Bleche und Rohre aus Stahl überhaupt noch schweißen? Die Antwort: Ja, es geht. Was beim Schweißen nach dem Verzinken zu beachten ist, erfahren Sie hier.

  • Verzinkten Stahl nur schweißen, wenn es unbedingt notwendig ist
  • Verzinkung auf Blech, Rohr oder anderem Stahlbauteil vorher sorgfältig entfernen
  • Für den Korrosionsschutz nach dem Schweißen die Verzinkung auf dem Stahl richtig wiederherstellen

Insbesondere bei Reparaturen und der Instandhaltung lässt es sich oft nicht vermeiden, dass bereits verzinkter Stahl – ob Bleche, Rohre oder gar bei kompletten Stahlbau-Konstruktionen - erneut geschweißt werden muss. Damit die Schweißnaht hält, der Korrosionsschutz gesichert ist und niemand in seiner Gesundheit gefährdet wird, sind folgende Tipps zu beachten:

Erster Tipp: Verzinkung richtig entfernen

Wie immer beim Schweißen muss das Material richtig vorbehandelt werden. Bei verzinktem Stahl heißt das: Die Beschichtung muss weg. Der Grund: Zink schmilzt bereits bei 419 °C und verdampft bei 906 °C. Am besten entfernt man die Schicht mechanisch durch Abschleifen, empfiehlt das Feuerverzinkungs- und Beschichtungsunternehmen Wiegel in Nürnberg. Wird die Zinkschicht nicht vor dem Schweißen entfernt, können Zinkeinschlüsse zu Poren oder Lötrissigkeit, also Zinkeinschlüsse mit niedriger Streckgrenze und damit potenziellen Ausgangspunkten für Risse, führen, erläutert Rockhard Zsehra, Schweißfachingenieur beim DVS - Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V., auf Anfrage von MM MaschinenMarkt.

Beim Schleifen muss man außerdem darauf achten, dass benachbarte Bereiche der Verzinkung vor eisenhaltigen Schleifpartikeln geschützt sind. Ansonsten kann die Zinkschicht dort, wo sie eigentlich erhalten bleiben soll, verletzt werden. Das wiederum beeinträchtigt den Korrosionsschutz.

Zweiter Tipp: Geometrie des verzinkten Stahlteils beachten

Beim Feuerverzinken geht der Stahl mit dem Zink eine dauerhafte Verbindung ein, die später als schützender Überzug erstarrt. „Bei sehr dünnen Bauteilen wirken sich Einschlüsse der Verzinkung stärker negativ aus, da der Zinkanteil im aufgeschmolzenen Material verhältnismäßig groß ist“, sagt Zsehra. Dünne Bleche oder dünnwandige Rohre, die verzinkt sind, sollten deshalb eher gelötet werden, falls das möglich ist. „Grenzwertig ausgelegte, verzinkte Bauteile sollten nicht geschweißt werden“, erläutert der Schweißfachingenieur.

Dritter Tipp: Richtiges Schweißverfahren für das Stahlteil wählen

Hat man die Verzinkung abgeschliffen, eignen sich nach Auskunft von Zsehra normale MSG- oder E-Hand-Elektrodenschweißprozesse – die natürlich auf den Grundwerkstoff abgestimmt sein müssen. Auch Wiegel empfiehlt das Lichtbogenhandschweißen (E-Hand), im Rahmen von Baustellenarbeiten, dazu das Metall-Aktivgasschweißen (MAG) für Arbeiten in der Werkstatt.

Vierter Tipp: Qualität der Schweißnaht sichern

Damit die Qualität der Schweißnaht am Ende stimmt, ist ebenfalls ein sorgfältiges Entfernen der Verzinkung wichtig. „Durch Zinkeinschlüsse wird die Streckgrenze abgemindert. Es kann nicht mehr die ursprüngliche Belastbarkeit des Bauteils angenommen werden“, sagt Zsehra.

„Verbrennt beziehungsweise verdampft infolge der hohen Schweißtemperatur der Zinküberzug zu beiden Seiten der zu schweißenden Naht, wird der eigentliche Schweißvorgang stark beeinflusst“ warnt auch Wiegel. Es entstehen beim Schweißen grauweiße Zinkoxiddämpfe, die dem Schweißer die Sicht behindern. Dadurch kommt es zu Spritzern und der Schweißverlauf wird unruhig. Schlimmstenfalls können sogar Poren im Schweißgut entstehen.

Fünfter Tipp: Gesundheitsschäden beim Schweißen verzinkten Stahls vermeiden

Verzichtet man auf das gründliche Abschleifen der Verzinkung auf dem Blech oder Rohr, hat der Schweißer nicht nur Schwierigkeiten mit der Sicht. Die Dämpfe des Zinkoxids, die der Schweißrauch dann in größeren Mengen enthält, sind auch giftig, wie das Feuerverzinkungs- und Beschichtungsunternehmen Wiegel berichtet. Alle befragten Experten weisen darauf hin, dass eine Absaugung und gegebenenfalls ein Atemschutz erforderlich ist. Außerdem sollte laut Zsehra der Schweißer nicht im Schweißrauch stehen.

Sechster Tipp: Verzinkung auf dem Stahl richtig wiederherstellen

Da die Zinkschicht für den Korrosionsschutz der Bleche und Rohre aus Stahl wichtig ist, kann man nach dem Schweißen nicht einfach so darauf verzichten. „Ideal ist es, eine neue Zinkschicht durch Flammspritzen herzustellen, aber dies ist nur selten möglich beziehungsweise wirtschaftlich“, sagt Zsehra.

Wiegel weist auf die Normen für die Wiederherstellung der Zinkschicht hin: Nach dem Schweißen muss die ursprüngliche Zinkschicht in der gleichen Stärke und mit der gleichen Schutzwirkung wiederhergestellt werden. Dafür sieht die DIN EN 1090-2 eine Reinigung und Vorbereitung sowie Behandlung der davon betroffenen Oberflächen mit einer zinkhaltigen Fertigungsbeschichtung und einem Beschichtungssystem vor, das bei der vereinbarten Korrosivitätskategorie einen gleichartigen Korrosionsschutz wie die Feuerverzinkung bietet.

Dabei regelt die DIN EN ISO 1461 bis zu welcher maximalen Größe Ausbesserungen zulässig sind. Die Summe der Bereiche ohne Überzug darf 0,5 % der Gesamtoberfläche eines Einzelteils nicht überschreiten. Ein einzelner Bereich ohne Überzug darf in seiner Größe 10 cm² nicht übersteigen. Falls größere Bereiche ohne Überzug vorliegen, muss das betreffende Bauteil neu verzinkt werden, falls keine anderen Vereinbarungen getroffen wurden.

Zur normgerechten Ausbesserung einer Fehlstelle gehört aber auch eine fachgerechte Oberflächenvorbereitung durch Strahlen, Sweepen oder Schleifen (Normreinheitsgrad Sa 2 ½). Die Ausbesserung einer Fehlstelle muss durch thermisches Spritzen mit Zink oder durch eine geeignete Zinkstaubbeschichtung innerhalb der praktikablen Grenzen solcher Systeme erfolgen. Die Verwendung von Loten auf Zinkbasis ist ebenfalls möglich, nach Auskunft des Industrieverbands Feuerverzinken ist allerdings weniger geeignet als die beiden anderen Verfahren.

Die Schichtdicke des ausgebesserten Bereiches muss nach Angaben des Industrieverbands Feuerverzinken mindestens 100 µm betragen, falls keine anderslautenden Vereinbarungen getroffen wurden, zum Beispiel wenn eine zusätzliche Beschichtung aufgetragen werden soll. An den ausgebesserten Stellen muss ein hinreichender Korrosionsschutz sichergestellt sein.

Auf der Baustelle ist eine Ausbesserung mit einer für diesen Zweck zugelassenen Zinkstaubbeschichtung mittels Pinsel laut Wiegel praktikabel und empfehlenswert. Der Anteil an Zinkstaub als Pigment sollte möglichst > 90 % des Gewichts betragen. Zinksprays seien dafür in fast allen Fällen allein weder ausreichend noch zulässig.

Siebter Tipp: Veränderte Belastbarkeit des verzinkten Bauteils beachten

Inwieweit das nachträgliche Schweißen von bereits feuerverzinkten Stählen zulässig ist, hängt nach Auskunft von Weigel einerseits von den aktuell gültigen technischen Regelwerken im Stahlbau ab und andererseits von darüber hinaus gehenden einzelvertraglichen Regelungen zwischen den Vertragspartnern. Von daher bleibt diese Fragestellung immer eine Einzelfallentscheidung. Schlussendlich sollte ein Schweißen an Stahlbauteilen, unabhängig des Anwendungsfalles, ihrer Form und Größe in allen Fällen die absolute Ausnahme darstellen. Nur so kann der langlebige Korrosionsschutz einer Feuerverzinkung nach DIN EN ISO 1461 nachhaltig genutzt werden. Auch fachgemäß nachträglich ausgebesserte Fehlstellen stellen langfristig Schwachstellen im Langzeitschutzsystem einer jeden Feuerverzinkung dar.

Technische Regelwerke und Arbeitsblätter:

Schluss mit Lackstörungen auf feuerverzinkten Stahlbauteilen

Feuerverzinken/Lackieren

Schluss mit Lackstörungen auf feuerverzinkten Stahlbauteilen

17.09.13 - Die Feuerverzinkung von Stahlbauteilen erzeugt hohlraumreiche Überzüge, die beim Einbrennen von Pulverlacken ausgasen können und Lackfilmstörungen hervorrufen. Ein Forschungsprojekt hat untersucht, wie sich diese Probleme verhindern lassen, und Lösungsstrategien erarbeitet. lesen

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