Korrosionsschutz – eine Aufgabe, die niemals endet

Der Begriff Korrosion leitet sich aus dem Lateinischen corrodere (zernagen) ab und beschreibt eine (elektro-)chemische  Reaktion von metallischen Werkstoffen mit Stoffen aus ihrer Umgebung. Korrosion verändert den Werkstoff und beeinträchtigt über kurz oder lang die Stabilität des Bauteiles oder des gesamten Systems.

Die bekannteste Form der Korrosion ist die sogenannte Sauerstoffkorrosion, bei der  Eisen oder Stahl durch Oxidation mit Sauerstoff in Gegenwart von Wasser  in Rost umgewandelt werden. Rost verursacht mit Abstand die größten Schäden, denn Eisen und niedrig legierte Stähle machen über 90 Prozent der verwendeten Metalle aus.

Korrosion lauert überall

Nennenswerte Korrosion tritt auf, wenn die relative Luftfeuchte über 80 Prozent und die Temperatur über 0°C liegt. In Verbindung mit reaktiven Luftverunreinigungen und/oder Salzen (Meerwasser, Streusalz) findet Korrosion schon bei viel niedrigerer Luftfeuchte statt. Auch im Kontakt mit Säuren oder anderen aggressiven Chemikalien korrodieren Metalle – ein Problem, das nicht nur im Chemieanlagenbau, sondern beispielsweise auch in Schwimmbädern durch freiwerdende Chlorgase oder an der heimischen Waschmaschine auftreten kann. Im Fall der bakteriellen Korrosion darf das „Zernagen“ wörtlich genommen werden: Unter bestimmten Bedingungen (etwa bei unterirdischen Rohrleitungen oder in feuchtwarmem Milieu) greifen auch spezielle Bakterien Metall an.

Jedes Teil rostet anders

Korrosion ist jeweils abhängig vom Metall, den einwirkenden korrosiven Substanzen und den Bedingungen, unter denen die Reaktion stattfindet. Sie zeigt praktisch in jedem Einzelfall eine andere Ausprägung: Eine Seilbahn in den Alpen korrodiert anders als eine unterirdische Wasserleitung oder eine Bohrinsel in der Nordsee. Ein Kotflügel am Auto ist anderen Belastungen ausgesetzt als der Auspufftopf. Selbst an einer einzigen Stahlbrücke unterscheiden sich die Belastungen im Sprühsalzbereich und im oberen Teil der Pylonen.

Expertenwissen und High-Tech-Produkte

Korrosion betrifft praktisch alle metallischen Werkstoffe und wird von vielen komplexen Faktoren beeinflusst. Wirksamer  Korrosionsschutz muss diese Einflussgrößen verstehen und in Abwägung der jeweiligen technischen, ökologischen und wirtschaftlichen Erfordernisse eine optimale Strategie entwickeln. Dabei werden heute zumeist unterschiedliche Verfahren und Beschichtungssysteme kombiniert. Wenngleich im Korrosionsschutz überaus wirksame Systeme und Techniken zum Einsatz kommen, ist ein absoluter Schutz nicht zu erreichen. Eine regelmäßige Überarbeitung bzw. Erneuerung ist daher unverzichtbar.

Korrosionshemmende Beschichtungen

Moderne Beschichtungssysteme schützen Stahl sicher und dauerhaft vor Rost. Ihre Zusammensetzung und Verarbeitung wurde in jahrzehntelanger Entwicklungsarbeit so perfektioniert, dass der Korrosionsschutz heute exakt auf die einwirkenden Korrosionsbelastungen ausgerichtet werden kann. In Europa unterliegen die Materialien und Verfahren zum Korrosionsschutz strengen Normen, die kontinuierlich weiterentwickelt werden. Insbesondere im Stahlbau und der Automobilindustrie haben High-Tech-Beschichtungen die Lebensdauer der Bauteile enorm erhöht und tragen somit wesentlich zur Nachhaltigkeit in Bau und Produktion bei. Unter anderem von der Nanotechnologie versprechen sich Experten hier weitere bahnbrechende Entwicklungen.

Beschichtungen im Stahlbau

Im Stahlbau besteht ein Beschichtungssystem üblicherweise aus einer Grundbeschichtung, einer Zwischenbeschichtung und einer Deckbeschichtung. Die Grundbeschichtung sorgt für die Haftung der nachfolgenden Beschichtung auf der Oberfläche. Aktiv korrosionshemmende Pigmente (Zinkstaub, Zinkphosphat) tragen entscheidend zur Korrosionsschutzfunktion bei. Die Zwischenbeschichtung sorgt insbesondere für die Barrierewirkung des Beschichtungssystems. Entsprechende Pigmentierung (z.B. plättchenförmige Eisenglimmer) erhöht diese. Die Anzahl der Zwischenbeschichtungen richtet sich nach den Anforderungen an das Objekt. Die Deckbeschichtung hat sowohl eine korrosionsschutztechnische als auch eine dekorative Funktion. Sie ist für die Wetterbeständigkeit des Systems verantwortlich und muss UV-Strahlung, Chemikalien, Abrieb und aggressiver Atmosphäre ausreichenden Wiederstand leisten. Grund-, Zwischen- und Deckbeschichtungen können heute so aufeinander abgestimmt werden, dass ein optimaler Korrosionsschutz erreicht wird. Je nach Korrosionsbelastung des Objekts und gewünschter Schutzdauer erreichen die Beschichtungen unterschiedliche Schichtdicken, die zwischen 80 und 320 µm liegen können. So kann im Innern beheizter Gebäude bereits mit einer Sollschichtdicke von  80 µm ein Langzeitschutz von mehr als 15 Jahren erzielt werden. Bei Industrieanlagen oder im Küsten- bzw. Offshore-Bereich hingegen, wo die Korrosionsbelastung am höchsten ist, ist für den langfristigen Schutz eine vier Mal so hohe Schichtdicke und nicht zuletzt auch eine andere Bindemittelbasis der Beschichtung erforderlich.

Passiver Korrosionsschutz

Passiver Korrosionsschutz zielt darauf ab, den Kontakt zwischen dem Bauteil und der korrosiven Umgebung zu unterbinden. Dies geschieht über Schutzschichten, die verhindern, dass der Stahlträger einer Brücke, der Mast einer Windkraftanlage, ein Autoblech oder das Gehäuse einer Spülmaschine mit Wasser, Salzen oder anderen aggressiven Chemikalien in Berührung kommen. Für den passiven Korrosionsschutz gibt es, je nach Anforderungen, folgende Möglichkeiten:
•    Beschichtungssystem
•    Überzug wie etwa Feuerverzinkung oder Emaillierung
•    Duplex-System (Feuerverzinkung + Beschichtungssystem)

Konstruktiver Korrosionsschutz

Beim konstruktiven Korrosionsschutz versucht man durch bauliche Maßnahmen zu verhindern, dass Wasser oder andere korrosive Stoffe auf dem Bauteil verbleiben. Einfache Beispiele sind Überdachungen oder Ablaufvorrichtungen. Im Hochbau ist der konstruktive Korrosionsschutz meist integraler Bestandteil der Planung, von der Auswahl der Werkstoffe und deren Verbindung bis hin zur Statik.

Aktiver Korrosionsschutz

Aktiven Korrosionsschutz erreicht man durch möglichst korrosionsbeständige Werkstoffe. Diese Strategie ist insbesondere im Anlagenbau üblich, doch auch in der Fahrzeugherstellung werden heute vielfach Materialien eingesetzt, die weniger anfällig für Korrosion sind, so etwa Aluminium, Magnesium oder spezielle Kunststoffe. Auch Edelstahl oder wetterfester Stahl, der durch eine zusätzliche Metall-Legierung  wetterbeständiger ist, werden häufig genutzt, um der Zersetzung durch korrosive Substanzen vorzubeugen.

Kathodischer Korrosionsschutz

Im Hochbau, aber auch bei Gleisen, Rohrleitungen, Kraftwerken und vielen anderen Investitionsgütern ist es in der Regel nicht möglich, Eisen und Industriestahl durch weniger korrosionsanfällige Materialien zu ersetzen. Diese weisen entweder nicht die erforderlichen technischen Eigenschaften auf oder sind  schlicht zu teuer. Bei solchen Anwendungen kommt häufig der sogenannte kathodische Korrosionsschutz (KKS) zum Einsatz. Dabei wird ein unedleres Metall, wie etwa Zink, mit dem zu schützenden Bauteil verbunden, wodurch sich die korrosive Reaktion elektrochemisch verlagert: das unedlere Metall löst sich bevorzugt auf und erhält somit die Funktion des Bauteils. Beispiele sind die Verzinkung von Stahl, aber auch das Anbringen sogenannter „Opferanoden“ aus Zink-, Aluminium- oder Magnesium-Legierungen an Wasserbauwerken, Spundwänden, Bootsteilen oder Schienen. Praktisch alle korrosionshemmenden Beschichtungen enthalten ebenfalls geeignete metallische Partikel, durch die ein kathodischer Korrosionsschutz erreicht wird.