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(1)
Außermittig angeordnete Schweißnähte an Profilen, die zum Verzug der Stahlteile beim Feuerverzinken führen können
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Großflächige Überlappungen möglichst vermeiden
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(3)
Überlappungsflächen ggf. mit Entlastungsöffnung versehen
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Ausgeschlepptes Zink infolge fehlender Durchflußöffnung
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(5)
Freischnitte in den Ecken sind zum vollständigen Ein- und Auslaufen des Zinkes erforderlich
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Arbeitsblätter Feuerverzinken
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2.5
Konstruktionen aus Profilstahl
1. Werkstoffe/Werkstoffdicken
Konstruktionen aus Profilstahl finden überwiegend im Stahlbau Anwendung; daher gelten die nachstehenden Ausführungen auch in erster Linie für den Bau von Konstruktionen im Bereich des Stahlbaus. Werden Konstruktionen aus Profilstahl hergestellt, müssen Werkstoffe verwendet werden, die zum Feuerverzinken geeignet sind. Es sollten daher nur Stähle verwendet werden, die gemäß DIN EN 10 025, Abschnitt 7.5.4 als zum Feuerverzinken geeignet eingestuft sind. Eine entsprechende Vereinbarung zwischen Verarbeiter und Stahllieferant ist bereits bei der Stahlbestellung zu treffen (siehe auch Arbeitsblatt 2.2). Große Werkstoffdicken erfordern in der Regel auch eine längere Tauchdauer im Zinkbad. Das Profil mit der größten Werkstoffdicke entscheidet stets über die Tauchdauer des gesamten Bauteils. Optimal für das Feuerverzinken sind daher Werkstücke aus Profilen, die eine gleiche oder nahezu gleiche Werkstoffdicke aufweisen. Große Unterschiede in der Materialdicke sollten möglichst vermieden werden.
Hinsichtlich der maximalen Bauteilabmessungen und der jeweiligen Stückgewichte sollte eine frühzeitige Abstimmung mit dem Feuerverzinkungsunternehmen erfolgen (siehe auch Arbeitsblatt 2.3).
2. Oberflächenvorbereitung
Konstruktionen aus Profilstahl werden im allgemeinen unbehandelt in die Feuerverzinkerei geliefert. Die zum Feuerverzinken erforderliche Vorbereitung der Oberfläche ist Bestandteil des Prozesses. Allerdings sind normgemäß Verunreinigungen die nicht durch Beizen oder Entfetter zu entfernen sind (z. B. Beschichtungen, Schweißschlacken usw.), vom Anlieferer zuvor zu entfernen (siehe auch Arbeitsblatt 2.1).
Im Rahmen der Fertigung im Stahlbaubetrieb werden Konstruktionen im allgemeinen gestrahlt. Hierbei ist darauf zu achten, daß Rückstände des Strahlmittels von der Konstruktion (z. B. aus Ecken und Vertiefungen) vollständig entfernt werden müssen.
Bei Brennschnittkanten, insbesondere bei plasmageschnittenen Werkstückkanten, kann es im Bereich der Schnittflächen zu Veränderungen in der Werkstückoberfläche kommen (z. B. Entkohlung). Diese Veränderungen können auch eine veränderte Eisen-Zink-Reaktion zur Folge haben - mit dem Ergebnis, daß sich Zinküberzüge ausbilden, deren Dicke unter den geforderten Normwerten liegt. In solchen Fällen kann es erforderlich werden, die Brennschnittflächen mindestens 0,1 mm abzuarbeiten, z. B. durch Schleifen.
3. Eigenspannung und Verzug
Hohe Eigenspannungen können als Folge der Erwärmung während des Verzinkungsvorganges einen Verzug von Konstruktionen aus Profilstahl auslösen. Eigenspannungen können in jeder Konstruktion vorhanden sein, z.B. in Form von Walzspannungen, Schweißspannungen, Richtspannungen usw.
Diese Eigenspannungen stehen miteinander im Gleichgewicht und bewirken zunächst keine Verformung. Durch das Einbringen von Wärme wird dieses Gleichgewicht jedoch im allgemeinen gestört. Verformungen können dann die Folge sein.
Der Gefahr des Verzuges an Stahlkonstruktionen kann man durch solche konstruktiven Maßnahmen weitgehend begegnen, mit denen man auch den Verzug beim Schweißen in Grenzen hält.
Zusammengesetzte Querschnitte, die in Einzelteilen feuerverzinkt und dann mit feuerverzinkten mechanischen Verbindungsmitteln (z. B. Schrauben) zusammengefügt werden, sind problemlos.
Ist eine solche Lösung nicht möglich, sind die verbindenden Schweißnähte so anzuordnen, daß sie in der Nähe der Schwerachse des gesamten Profils liegen. Wenn auch das nicht machbar ist, sollten sie möglichst symmetrisch in gleichem Abstand zur Schwerachse liegen und möglichst auch gleichzeitig ausgeführt werden.
Bei symmetrischen Querschnitten ist die Verzugsgefahr am geringsten. Unsymmetrische Profilquerschnitte weisen eine größere Verzugsgefahr besonders dann auf, wenn einseitig dickere Schweißnähte in größerem Abstand zur Schwerachse angeordnet sind (Abb. 1).
4. Überlappungen
Überlappungsflächen sind aus Gründen des Korrosionsschutzes nach Möglichkeit zu vermeiden (Abb. 2).
In die entstehenden Spalten kann Flüssigkeit aus den Vorbehandlungsbädern eindringen, die beim Tauchen in die Zinkschmelze explosionsartig verdampft. Kleinflächige Überlappungen sind ringsum dicht zu verschweißen.
Werden großflächige Überlappungen erforderlich (z. B. bei zusätzlichen Gurtlamellen) sollten daher Entlastungsbohrungen mindestens auf einer Seite des überlappenden Bleches angeordnet werden, um zu verhindern, daß durch Erwärmung der Luft im Spalt zwischen den Lamellen Überdruck entsteht (Abb. 3).
5. Freischnitte und Durchflußöffnungenn
Um Konstruktionen aus Profilstahl in guter Qualität feuerverzinken zu können, sind Verstärkungen, Schottbleche oder ähnliches mit Freischnitten zu versehen. Da die Stahlteile beim Tauchen in die verschiedenen Behandlungsbäder in der Feuerverzinkerei stets schräg getaucht werden, muß die Anordnung der Öffnungen so erfolgen, daß das Zink ohne Behinderung an den Ecken und Winkeln einer Konstruktion ein- und auslaufen kann. Andernfalls wird Zink mit ausgeschleppt (Abb. 4) oder Lufteinschlüsse führen zu Verzinkungsfehlern.
Freischnitte und Durchflußöffnungen sollten möglichst paarweise angeordnet werden. Freischnitte können, wie in Abb. 5 am Beispiel der Aussteifungen für U-Profile dargestellt, ausgeführt werden. Freischnitte an Stegblechen und Lamellen sind analog auszuführen. Öffnungen zum Durchfluß der Vorbehandlungsmittel und des flüssigen Zinks sind grundsätzlich mit einem Durchmesser größer als 10 mm auszuführen. Im Regelfall sollten bei Stahlbau-Konstruktionen, in Abhängigkeit von ihrer Größe und der Anzahl vorhandener Öffnungen, deren Durchmesser stets größer als 14 mm betragen.
6. Verbindungen
Die Verbindung von Bauteilen aus Profilstahl durch mechanische Verbindungsmittel, z. B. Schrauben, kann sowohl in der Werkstatt als auch auf der Baustelle erfolgen.
Montagestöße mit mechanischen Verbindungsmitteln sind wegen ihrer Demontierbarkeit geschweißten Stößen vorzuziehen.
Die Verbindung mit mechanischen Verbindungsmitteln hat den Vorteil, daß alle aufeinanderliegenden Flächen der in Einzelteilen feuerverzinkten Profile und Bleche vollständig geschützt sind. Dabei sind grundsätzlich feuerverzinkte Verbindungsmittel zu verwenden.
7. Ausbessern von Fehlstellen
Für Schweißarbeiten nach dem Feuerverzinken sind die Schweißbereiche sowie eine mindestens 10 mm breite Zone beiderseits der Fugenflanken von Zink zu befreien. Nach dem Schweißen ist der Korrosionsschutz in diesem Bereich auszubessern.
Auch beim Transport oder bei der Montage von Konstruktionen aus Profilstahl kann es vorkommen, daß der Zinküberzug lokal beschädigt wird. Derartige Fehlstellen müssen ebenfalls fachgerecht nachgebessert werden. Es empfiehlt sich, alle Fehlstellen im Zinküberzug grundsätzlich in Anlehnung an DIN EN ISO 1461, Abschnitt 6.3 auszubessern. Hiernach sind für das Ausbessern von Fehlstellen folgende gleichberechtigte Verfahren vorgesehen:
- Thermisches Spritzen mit Zink
- Geeignete Zinkstaubbeschichtung(en)
- Lote auf Zinkbasis
Die Ausbesserung muß innerhalb der praktikablen Grenzen dieser Systeme erfolgen. Sie muß ferner die Entfernung von Verunreinigungen und die notwendige Reinigung und Oberflächenvorbereitung der Schadstelle zur Sicherstellung des Haftvermögens beinhalten.
Die Schichtdicke des ausgebesserten Bereiches muß mindestens 30 µm mehr betragen als die geforderte örtliche Dicke des Zinküberzugs an der entsprechenden Stelle.
Die normenmäßig vorgesehenen Ausbesserungsverfahren sind sowohl hinsichtlich des erforderlichen Aufwandes als auch bezüglich der Schutzwirkung unterschiedlich. Das Thermische Spritzen mit Zink bzw. das Auftragen geeigneter Zinkstaubbeschichtungen ist i.d.R. den Loten auf Zinkbasis vorzuziehen (siehe auch Arbeitsblatt 2.12).
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