Umgangssprachlich trägt die Korrosion an Eisen und Stahl den Namen Rost. Was am schmiedeeisernen Gartenzaun ärgerlich ist, verursacht an Konstruktionen wie Autobahnbrücken Schäden in Millionenhöhe und gefährdet ohne wirksame Gegenmaßnahmen die Sicherheit. In westlichen Industrieländern entfallen rund drei bis vier Prozent des jährlichen Bruttoinlandsprodukts auf die Beseitigung von Korrosionsschäden. Das zeigt, welch hohen Stellenwert ein zuverlässiger Korrosionsschutz hat.
Ob Eisenbahnbrücke, Gebäude mit Stahlkonstruktionen, Rohrleitungsbau oder Offshore-Windpark – der Korrosionsschutz gehört bereits bei der Planung dieser Projekte zu den wichtigsten Punkten. Denn die meisten Metalle korrodieren mit der Zeit. Dabei nehmen Eisenmetalle wie Stahl eine Sonderstellung ein.
Aluminium oder Kupfer korrodieren durch Einwirkungen aus der Umwelt, verlieren jedoch durch den Prozess nicht an Stabilität. Das liegt daran, dass die sich bildende Korrosionsschicht fest auf der Oberfläche des Metalls aufliegt. Nicht korrodiertes Aluminium ist silbrig-glänzend, mit der Zeit bildet sich eine weißlich-silbrig-gräuliche Schicht. Bei Kupfer ist die grünliche Korrosionsschicht beliebt und wird als Patina bezeichnet. In beiden Fällen sichert die Korrosion bei diesen Metallen die Stabilität. Ist eine ausreichend dicke Schicht ausgebildet, erreichen äußere Einflüsse das eigentliche Metall nicht mehr und der Korrosionsprozess wird auf natürlichem Wege gestoppt.
Bei Eisenmetallen wie Stahl läuft der Prozess hingegen anders ab. Die durch die Korrosion entstehende Schicht ist locker und blättert sukzessive in kleinen Schuppen ab. So kann keine feste Schutzschicht wachsen. Mit der Zeit geht immer mehr Material verloren, bis es sich am Ende des Prozesses komplett aufgelöst hat. Daher ist der Korrosionsschutz bei Stahl unverzichtbar für den Erhalt der Stabilität.
Was ist
Korrosion?
Der Begriff Korrosion leitet sich von der lateinischen Vokabel „corrodere“ ab, übersetzt etwa „zernagen“. Wer bereits einmal die Reste alter, ungeschützter Träger oder Bauteile aus Stahl gesehen hat, die größtenteils zerfallen und von Löchern zerfressen sind, weiß, wie zutreffend die Bezeichnung ist.
Die DIN EN ISO 8044 definiert den Begriff folgendermaßen: „Korrosion ist die Reaktion eines metallischen Werkstoffs mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffs bewirkt und zu einer Beeinträchtigung der Funktion eines mechanischen Bauteiles oder eines ganzen Systems führen kann. In den meisten Fällen ist diese Reaktion elektrochemischer Natur, in einigen Fällen kann sie jedoch auch chemischer oder metallphysikalischer Natur sein.“
Welche Baustoffe korrodieren?
Nahezu alle Metalle neigen zur Korrosion. Eine Ausnahme bilden lediglich Edelmetalle wie Gold oder Platin. Diese sind extrem reaktionsträge und bleiben unter Einfluss von Sauerstoff und Wasser dauerhaft stabil. Aluminium dagegen ist umso anfälliger.
Ohne Korrosionsschutz reagiert die oberste Schicht mit der Umgebung. Je mehr Silizium das Leichtmetall enthält, desto stärker fällt die Korrosion aus. Korrosionsschutz hilft – allerdings müssen die Beschichtungen besondere Hafteigenschaften aufweisen, um auf dem Alu Halt zu finden.
Nicht nur Metalle wie Eisen und Stahl korrodieren, sogar Glas ist betroffen. Durch eine Reaktion mit der Umgebung kann es zu einer Trübung der durchsichtigen Glasfläche kommen. Der schleierhafte Überzug bei der Glaskorrosion entsteht durch veränderte physikalische Eigenschaften des Materials. Hier liefert die Chemie den Korrosionsschutz: Während des Herstellungsprozesses beigemischte Oxide mindern das Risiko für Glaskorrosion. Korrosion tritt zudem auch an Holz auf. Eine chemisch-physikalische Reaktion mit der umgebenden Atmosphäre führt zur Auflösung der Zellstruktur. Dieses Schadbild zeigt sich oft an den Dachstühlen von Altbauten oder an Immobilien, die unter Denkmalschutz stehen.
Alles Rost, oder? Welche Korrosionsarten gibt es?
Im Alltag ist häufig von Rost die Rede, wenn Teile aus Eisen oder Stahl korrodieren. Dabei steht dieser Begriff speziell für die Sauerstoffkorrosion. Es gibt noch viele weitere Arten der Korrosion bei Stahl:
Diese Einteilung der Korrosion aus der Chemie wird ergänzt durch die Technik. Hier wird die Korrosion eher nach ihrem Entstehungsort oder dem typischen Schadbild benannt:
Unabhängig von der Art der Schadeinwirkung: Korrosionsschutz bei Stahl hilft, Schäden zu verhindern und die Materialeigenschaften über viele Jahrzehnte zu erhalten.
Korrosionsschutz-Möglichkeiten:
Welche gibt es?
Korrosionsschutz bei Stahl und anderen Metallen umfasst alle Maßnahmen, die verhindern, dass äußere Einflüsse das Material korrodieren lassen. Es bestehen grundsätzlich zwei kombinierbare Möglichkeiten: aktiver und passiver Korrosionsschutz.
Aktiver Korrosionsschutz für Stahl
Aktiver Korrosionsschutz kommt meist dann zum Einsatz, wenn der Baustoff während seiner Nutzungszeit nur unter großem Aufwand oder gar nicht zugänglich ist. Dann ist ein passiver Korrosionsschutz weder zu kontrollieren noch erneuerbar.
Typisch ist der aktive Korrosionsschutz bei Stahl unter anderem für folgende Szenarien und Einsatzbereiche:
Insbesondere der Kontakt von Metall mit dem Erdreich oder (Salz-) Wasser sorgt für hohe elektrochemische Einflüsse auf das Material, was zu starker Korrosion führt. Um den Baustoff aktiv vor dem Verfall zu bewahren, bieten sich der anodische und der kathodische Korrosionsschutz an.
Beim anodischen Korrosionsschutz erhält das Metall einen Überzug mit einem weniger reaktionsfreudigen edleren Metall. Zinn ist beispielsweise weniger anfällig für Korrosion als Stahl. Eine durchgängig dichte Beschichtung mit dem edleren Baustoff schützt das Stahlbauwerk vor Korrosion, weil sie das Material vor Außeneinflüssen abschirmt und in einen passiven, nicht-reaktiven Zustand versetzt.
Der kathodische Korrosionsschutz arbeitet genau umgekehrt. Für die Beschichtung wird ein weniger edles Material eingesetzt. Dieses korrodiert nun – zunächst – anstelle des Stahls.
In beiden Fällen ist eine zusätzliche Beschichtung wie mit Lack sinnvoll. Beim kathodischen Korrosionsschutz bewahrt sie die Schutzschicht vor Beschädigungen, beim anodischen Verfahren verhindert sie den schnellen Abbau der Opferschicht. Mittels Nasslack ist das Aufbringen eines aktiven Korrosionsschutzes problemlos möglich – auch direkt auf der Baustelle.
Passiver Korrosionsschutz von Metallen
Der passive Korrosionsschutz von Stahl arbeitet mit Beschichtungen wie einer Nasslackbeschichtung. Die Zusammensetzung des verwendeten Materials und der Aufbau der Schichten werden auf die Belastungen der Umgebung abgestimmt. In der Regel kommen folgende Schichten als Korrosionsschutz zum Einsatz:
Der Vorteil beim passiven Korrosionsschutz mit Nasslack liegt in der Vielseitigkeit. Die Maßnahmen lassen sich während der Fertigung der Bauteile sowie auf der Baustelle durchführen. Außerdem lässt sich dieser Korrosionsschutz mit weiteren Maßnahmen wie Feuerverzinken, Spitzmetallisieren oder Sherardisieren sowie mit aktivem Korrosionsschutz durch Strom kombinieren. Sofern die zu schützenden Bauteile nicht im Erdreich oder unter Wasser liegen, sind auch Reparaturen am Korrosionsschutz oder eine Neubeschichtung problemlos und zu wirtschaftlichen Kosten durchführbar.
Korrosivitätskategorien
Passiver Korrosionsschutz mit Nasslack hält den widrigsten Bedingungen stand, auch schwerer Korrosionsschutz wie für den Schiffbau oder an Bohrinseln lässt sich realisieren. Damit Bauherren, Ingenieure und Architekten einen ausreichend starken Korrosionsschutz einplanen, legt die DIN EN ISO 12944 verschiedene Korrosivitätskategorien fest. Während die Kategorie C1 für den Korrosionsschutz bei Stahl in geheizten und trocknen Innenräumen wie Büros oder Wohnungen steht, hält eine Beschichtung der Korrosivitätskategorie C5 widrigsten Bedingungen stand. Solche Nasslack-Beschichtungen eignen sich für den Einsatz am und im Meer oder in chemischen Industrieanlagen mit hohem Feuchtigkeits- und Schadstoffgehalt in der Luft.
Dabei bietet der Korrosionsschutz mit Nasslack unendlich viele Möglichkeiten. Jede Wunschfarbe ist erhältlich und jedes gewünschte Design möglich. Das typische Grau-grün von Eisenbahnbrücken ist nur einer der Farbtöne. Kreuzfahrtschiffe auf aller Welt beweisen, wie breit das Spektrum ist. Auch die Verarbeitung ist äußerst flexibel. Nasslack-Korrosionsschutz lässt sich streichen, rollen, spritzen und tauchen
Korrosionsschutz spart Kosten
Jedes Jahr entstehen durch Korrosion wirtschaftliche Schäden in Milliardenhöhe. Außerdem gefährdet Korrosion die Sicherheit und die Gesundheit. Nicht mehr tragfähige Stahlkonstruktionen oder undichte Wasserleitungen stellen eine ernst zu nehmende Gefahr für die Allgemeinheit dar. Zuverlässiger Korrosionsschutz für Stahl erhält die wertvollen Eigenschaften dieses Baustoffs, verlängert seine Lebensdauer und senkt die Instandhaltungskosten deutlich.