Korrosion und Korrosionsschutz in Hallenschwimmbädern

Der Werkstoff Edelstahl wird gerne mit dem Zusatz „rostfrei“ beworben. Wissenschaftliche Untersuchungen belegen jedoch, dass diese Aussage so pauschal nicht für den Einsatz in Hallenschwimmbädern zutrifft.

Abb. 1: Im Gegensatz zu „nichtrostenden“ Stählen erweist sich die Feuerverzinkung in Hallenbädern als korrosionsresistent. (Foto: Planteam Ruhr)
  • Abb. 2: An nichtrostenden Stählen sind bereits nach wenigen Jahren teilweise schwerwiegende Schäden durch Loch- und Spannungsrisskorrosion entstanden. (Foto: U. Nürnberger)
  • Abb. 3: In gutem Zustand: Verzinkte Stähle nach 35 Jahren in einem Hallenschwimmbad. (Foto: U. Nürnberger)
  • Abb. 4: Langzeitstudie: Nach 15 Jahren Auslagerung in einem Hallenschwimmbad befinden sich die feuerverzinkten Testbleche in einem fast neuwertigen Zustand. (Foto: U. Nürnberger)

Verzinkung als Alternative zu Edelstahl 

Weitere Untersuchungen zeigen, dass sich hierbei die Feuerverzinkung für atmosphärisch belastete Bauteile als langfristig korrosionsschützend und dadurch als hochwertige und wirtschaftliche Alternative zu Edelstahl erweist.

Während bei der Feuerverzinkung in Hallenbädern selbst nach Jahrzehnten zumeist nur geringe Zinkabtragswerte festgestellt werden konnten, waren an Bauteilen aus „nichtrostenden“ Stählen bereits nach wenigen Jahren schwerwiegende Schäden durch Loch- und/oder Spannungsrisskorrosion vorhanden. Hierdurch kann es zu einem spontanen Versagen der Konstruktion kommen. Bei unlegierten verzinkten Stählen hingegen können bedingt durcg atmosphärische Korrosionsbelastung solche, die Tragfähigkeit bedrohenden Korrosionsarten, ausgeschlossen werden. Zink und Stahl werden in einer Hallenschwimmbadatmosphäre ausschließlich durch eine gleichmäßige Flächenkorrosion angegriffen und dieser Flächenabtrag erfolgt nur sehr langsam.

Das Klima in Hallenbädern fördert Korrosionsvorgänge. Als mögliche Ursachen hierfür gelten die erhöhte Temperatur und Feuchte der Schwimmhallenluft, Kondenswasserbildung, der Salzgehalt der Luft sowie der Einsatz von Chlorhaltigen Mitteln zur Desinfektion des Badewassers.

Luftfeuchte und Kondenswasser
Um den Aufenthalt für Badegäste annehmlich zu gestalten, wird in Bädern eine Überschreitung der Schwülegrenze vermieden, die bei einem Wassergehalt von 14,3 g pro kg trockene Luft liegt. Dies entspricht beispielsweise einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 % bei einer Schwimmbadtemperatur von 28 °C. Eine Begrenzung der Luftfeuchtigkeit erschwert zudem die Kondenswasserbildung, die erhebliche Bauschäden verursachen kann. Bei Stahl- und Nichteisenmetallen kann man Korrosion ausschließen, wenn die relative Luftfeuchtigkeit Werte von 60 bis 70 % nicht überschreitet. An konstruktiv bedingten Wärmebrücken trifft dies nicht zu, hier kommt dem Korrosionsschutz eine besondere Bedeutung zu.

Salzgehalt der Luft
In Hallenbädern werden durch Konvektion in kleinsten Wassertröpfchen gelöste Salze aus dem Badewasser ausgetragen und lagern sich zusammen mit Stäuben auf Metallteilen ab. Aufgrund ihres hygroskopischen Charakters können diese Salze der Luft Wasser entziehen und in Flüssigwasser wandeln, so dass gesättigte Salzlösungen entstehen, die kritische Korrosionsbedingungen schaffen. Die Stärke dieses Effektes hängt unter anderem von der Art des Hallenbades ab, da die Salz-Konzentration im Wasser in der Reihenfolge „normales“ Schwimmbad mit Leitungswasser über Mineralbäder bis zu Solebädern zunimmt. Werden Bäder mit Leitungswasser betrieben, so treten kritische Korrosionsbedingungen nur dann auf, wenn ständig überhöhte Luftfeuchtigkeit oder Kondenswasserbildung vorliegen, was zumeist ausgeschlossen werden kann. In Mineral- und Solebädern muss jedoch mit stark korrosiven Einflüssen durch den Salzgehalt der Luft gerechnet werden. Zur Desinfektion werden dem Schwimmbadwasser Chlor-Verbindungen zugesetzt, die die Salzkonzentration erhöhen. Sie können korrosive Effekte verstärken.

Luftfeuchtigkeit, Kondenswasser und der Salzgehalt der Luft verursachen in Hallenschwimmbädern eine erhöhte Korrosionsgefahr an Metallteilen. Das Korrosionsverhalten der verschiedenen Metalle ist jedoch sehr unterschiedlich. Während bei „nichtrostenden“ Stählen Chloride Loch- und Spannungsrisskorrosion verursachen können, verhalten sich feuerverzinkte Stähle völlig anders. Bei verzinkten Stählen bilden sich an der Atmosphäre stabile, schwerlösliche Deckschichten aus basischen Zinkcarbonat-Verbindungen. Auch die typischen Salzgehalte in mit Leitungswasser betriebenen, gechlorten Schwimmbädern beeinträchtigen die Stabilität dieser Deckschichten nicht, so dass feuerverzinkter Stahl auch in diesen Atmosphären sich durch langanhaltenden Schutz uns Resistenz gegenüber Spannungsrisskorrosion zeigt. Bei mit Leitungswasser betriebenen Hallenschwimmbädern ist deshalb bei feuerverzinkten Stählen nicht von einer erhöhten Korrosionsbelastung durch Chloride und Sulfate auszugehen. Lediglich beim Vorhandensein von Calcium- und Magnesiumchlorid in Mineral- und Solebädern muss mit einer deutlich erhöhten Korrosionsbeanspruchung gerechnet werden.

Die Praxis liefert den Beweis
Die Materialprüfungsanstalt der Schweiz EMPA hat an 120 Hallenbädern Kontrollen der Befestigungselemente durchgeführt. 87 % der Befestigungselemente aus „nichtrostenden“ Stählen waren in Form von Loch- und/oder Spannungsrisskorrosion angegriffen. An 86 % der verzinkten Elemente konnte keine oder nur geringfügige Korrosion festgestellt werden.

Die Materialprüfungsanstalt der Universität Stuttgart untersuchte innerhalb der letzten 20 Jahre rund 30 Hallenschwimmbäder. Auch hier wurden häufig Schäden in Form von schwerwiegender Lochkorrosion und korrosionsbedingten Brüchen an Bauteilen aus nichtrostenden Stählen festgestellt (Abb. 2). Die verzinkten Oberflächen waren dagegen oftmals selbst nach Jahrzehnten noch frei von jeglicher Stahlkorrosion. In einem 35 Jahre alten mit Leitungswasser betriebenen, gechlorten Hallenbad wurde beispielsweise ein durchschnittlicher Zinkabtrag von deutlich weniger als einem Mikrometer pro Jahr festgestellt (Abb. 3). Bei einer durchschnittlichen Zinkschichtdicke von ca. 85 Mikrometern bietet eine Feuerverzinkung somit für Jahrzehnte einen ausreichenden Korrosionsschutz.

Im Rahmen einer Langzeitstudie der Universität Stuttgart wurden Bleche zu Untersuchungszwecken in ein frisch saniertes Hallenbad ausgelagert. Das Bad wird aus einer Quelle gespeist, die korrosionsförderndes Chlorid (123 mg/l) sowie Sulfat (356 mg/l) enthält. Das Bad wird zudem durch Zugabe von Natriumhypochlorid desinfiziert. Nach wenigen Monaten waren auf einigen "nichtrostenden" Stählen bereits Rostverfärbungen und/oder Lochkorrosion zu sehen. Nach 15 Jahren war an den ausgelagerten feuerverzinkten Blechen (Abb. 4) ein Zinkabtrag von 0,30 Mikrometer pro Jahr festzustellen. Sie befanden sich also fast in einem neuwertigen Zustand.

 

Fazit: In der Praxis zeichnet sich feuerverzinkter Stahl in „normaler" Hallenbadatmosphäre trotz verstärkter Belastung (Dauerfeuchtigkeit und Chloride etc.) durch sehr geringe Zinkkorrosionsraten und damit als dauerhaft korrosionsgeschützt aus. Im Gegensatz dazu können „nichtrostende" Stähle je nach Stahlsorte und Verarbeitung in derartigen Umgebungsbedingungen ernstzunehmende Korrosionserscheinungen durch Loch- und/oder Spannungsrisskorrosion erleiden. Feuerverzinkter Stahl ist somit eine nicht nur werkstoffseitige, sondern gleichzeitig auch wirtschaftliche Alternative für derartige Anwendungen im Hallenschwimmbadbau. Detailinformationen zu den genannten Studien und Untersuchungen sind beim Gemeinschaftsausschuss Verzinken GAV (www.verzinken-gav.de) erhältlich.

 

Backgrounder:
Der Industrieverband Feuerverzinken e.V. und seine Serviceorganisation, das Institut Feuerverzinken GmbH, vertreten die deutsche Stückverzinkungsindustrie. Die Mitglieder des Industrieverbandes Feuerverzinken repräsentieren rund 70 Prozent des deutschen Stückverzinkungsmarktes. Im Jahr 2010 wurden in Deutschland ca. 1,9 Mio. Tonnen Stahl stückverzinkt. Wichtige Anwendungsbereiche des Korrosionsschutzes durch Feuerverzinken sind u. a. Architektur und Bauwesen sowie die Verkehrstechnik und der Fahrzeugbau. Weitere Informationen zum Feuerverzinken unter: www.feuerverzinken.com.

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