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Schäden an verzinkten Bauteilen - Ursache und Auffindung

Feldmann, M. / Pinger, T. / Tschickardt, D. / Langenberg, P.

Bei der Analyse der Rissbildung an feuerverzinkten Stahlkonstruktionen stellte sich heraus, dass nicht selten die Enddetails schlanker hochstegiger Stahlträger, die Umgebungsbereiche von Schweißnähten in dickwandigen Konstruktionen sowie Knotenpunkte von Hohlprofilkonstruktionen und Fachwerken bevorzugte Stellen der Rissbildung beim Feuerverzinken sind. Diese Schäden gingen einher mit der Umstellung bzw. der Veränderung von Zinkschmelzenzusammensetzungen. Um den Einfluss der Zinkschmelze, der Stahlzusammensetzung und des Korngefüges sowie das kritische Spannungs- und Dehnungsniveau auf die LME-Neigung (Flüssigmetallversprödung) zu untersuchen, wurde Rissanfälligkeitsversuche mit einer so genannten LNT-Probe (Long Notches Tension) durchgeführt. Mit Hilfe dieses Versuchs und den nach geschalteten numerischen Berechnungen kann einfach und sicher eine quantitative Bewertung des Einflusses unterschiedlicher Zinkschmelzen auf die Rissanfälligkeit von Stählen beim Feuerverzinken vorgenommen werden. In Zusammenhang mit weiteren Untersuchungen wurde erkannt, dass das Phänomen der LME beim Feuerverzinken dann auftritt, wenn die Zinkschmelzenlegierung die Oberfläche der Stahlkonstruktion benetzt, die Korngrenzen angreift, zwischen sie gelangt und auftrennt. Dabei steigt die Risswahrscheinlichkeit je aggressiver die Zinklegierung ist (Leitfaktor), je höher die Spannungs- Dehnungseinwirkung aus Eintauchen, Schweißen, Kaltverformung oder Walzen ist und/oder je länger eingetaucht wird. Die Einordnung der Einflussfaktoren in einen Grenzzustand der Rissbildung eröffnet die Möglichkeit, die einzelnen Ursachenbeiträge in einen quantifizierenden Zusammenhang zu stellen. Vor diesem Hintergrund haben Untersuchungen gezeigt, dass ein Korngrenzenangriff mit Anrissbildung bei entsprechend langer Tauchdauer in Zinn-/Blei-legierter Schmelze auch ohne äußere Spannungseinwirkung an der Probe auftreten kann. Daraus ergibt sich, dass die Zinkschmelzenzusammensetzung im Grenzzustand der Rissbildung die Leiteinflussgröße bei der Flüssigmetallversprödung ist. Alle weiteren Einflussgrößen, wie z.B. Werkstoff Stahl, Konstruktion usw. sind als Begleiteinflüsse zu betrachten.