Technical Bulletin

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Eingeschränkte Spannungsfestigkeit bei Hängekonstruktionen aus Edelstahl
Verwendung der VA-300-Serie in Schwimmbädern kann zu ernsten Problemen führen
Nummer: 2011/06
Einleitung
Im schweizerischen Uster stürzte im Jahr 1985 eine
Betondecke in die Tiefe, die an Montageteilen aus Edelstahl
befestigt war. Dabei waren 12 Tote und 17 Schwerverletzte zu
beklagen. Auch in den Niederlanden ereigneten sich ähnliche
Unfälle. 2001 stürzten in Steenwijk die zentnerschwere
Holzlattendecke und die Klimaanlage in die Tiefe. Weil dies
zur Schließungszeit passierte, gab es glücklicherweise keine
Toten. Am 8. Juli 2002 fiel eine schwere Luftleitung in einem
Schwimmbad in Deventer infolge von Spannungskorrosion in
den VA Montageteilen herunter. Danach versagten noch
verschiedene Hängekonstruktionen von Systemdecken und
Beleuchtungsarmaturen. Bemerkenswert war, dass es im
Vorfeld der Einstürze keine Anzeichen wie wahrnehmbare
Beschädigung oder Rostbefall des Materials gab. In allen
Fällen stürzten die Konstruktionen plötzlich ganz oder
teilweise ein. Durch Inspektionen insbesondere von Cobra
Consultancy wurden die erwähnten Schadensfälle drastisch
vermindert.
Spannungskorrosion
In allen Fällen stellte sich heraus, dass es sich um EdelstahlHängekonstruktionen handelte. Sie waren infolge von
Chlorid-Spannungskorrosion, auch SCC (Stress Corrosion
Cracking) genannt, zusammengebrochen. Diese Form der
Korrosion ist schwer zu entdecken und kann durch visuelle
Inspektion nicht festgestellt werden. SCC tritt auf bei:
• einer Kombination von (hoher) Umgebungstemperatur
• einer Innenumgebung mit Chlordampf
• permanenter Belastung der Konstruktion
Schon 2002 empfahl TNO (niederländische Organisation für
angewandte Naturwissenschaften) den Provinzen und dem
Ministerium für Wohnungswesen, Raum und Umwelt,
Verwaltungen von Schwimmbädern in den Niederlanden
untersuchen zu lassen, ob tragende Edelstahlkonstruktionen
in Schwimmbädern Zeichen von Korrosion aufweisen und ob
eine Chlorid-Spannungskorrosion vorliegt. Im Vergleich zu
früher sind die Wasser- und Lufttemperaturen in
Hallenschwimmbädern erheblich gestiegen. Spielgeräte,
Wildwasserbahnen, Wasservorhänge und Whirlpools
intensivieren den Kontakt von Wasser mit Luft, sodass die
Luftfeuchtigkeit zunimmt. Auch haben die Besucherzahlen
und Aufenthaltszeiten zugenommen, sodass mehr Chlor
verwendet werden muss. Eine stärkere Chlorverwendung in
Kombination mit höheren Wasser- und Lufttemperaturen
und eine höhere Luftfeuchtigkeit verursachen einen höheren
Chlorgehalt in der Raumluft. Daneben hat das Maß, in dem
Ventilationsluft rezirkuliert wird (Energieeinsparung) einen
negativen Einfluss auf die vorhandene Chlorkonzentration in
der Innenumgebung.
Edelstahl 304 und 316 nicht unter Spannung
Edelstahl ist eine Eisenlegierung, die mindestens 11-12 %
Chrom enthält und so bei Kontakt mit Sauerstoff eine
Chromoxidhaut bildet, sodass das Material bei intakter
Oberfläche gegen Korrosion unempfindlich ist. Die
bekanntesten Edelstahlsorten sind AISI 304 (A2) und AISI 316
(A4). AISI 316 weist durch die Zugabe von 2-2,5 % Molybdän
zu dieser Legierung eine etwas höhere Widerstandskraft
gegen Lochfraß auf. Gerade diese VA-Sorten sind sehr
empfindlich gegen SCC und wurden als ungeeignet für die
Anwendung bei Tragekonstruktionen in Hallenschwimmbädern befunden.
Die Reinigung mit Stahlwolle verursacht eine gegensätzliche Reaktion, die
Infektion des Edelstahls
Stark korrodierende Teile aus Edelstahl
Wie erfolgt der Nachweis?
Es ist möglich, die Konstruktion aus Edelstahl selbst auf
Spannungskorrosion zu kontrollieren. Dies kann mit Hilfe
eines „Kontaktsprays“ bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung erfolgen (siehe auch TB 2011-05). Nach 3 einfachen
Schritten (Vorreinigung, Penetration, Kontrastierung) werden
selbst kleinste Haarrisse sichtbar. Ein Chemetall-Testset zum
Nachweis dieser Korrosion ist bei Vecom erhältlich. Auf dem
folgenden Foto ist zu sehen, wie zahllose Risse an einer
Aufhängerolle aus Stahl mit diesem Spray sichtbar gemacht
werden.
Empfehlung für anzuwendende Materialien
Für kritische Anwendungen von u.a. VA 304 und 316 wird
Ersatz empfohlen durch Werkstoffnummer 1.4529, AISI 926
(20 % Cr, 25 % Ni und 6,5 % Mo), eine austenitische Edelstahlsorte, die für Spannungskorrosion in Schwimmbadumgebungen unempfindlich zu sein scheint. Konstante
Aufmerksamkeit für gute Qualität des Schwimmbadwassers
und der Raumumgebung (Raumluft) verhindert unnötige
Chlorkonzentrationen in der Luft. Wartung und Inspektion
bleibt das Gebot, sicher in Situationen, in denen der
Zusammenbruch tragender Konstruktionen Gefahr für
Personen bedeuten kann.
Reguläre Wartung von Edelstahl und Stahl in
Schwimmbädern
Attribute aus Edelstahl wie Treppen und Zäune werden
manchmal mit Stahlwolle geputzt. Dadurch wird der Stahl mit
Eisenteilchen infiziert, die in der aggressiven,
chlorhaltigen Schwimmbadumgebung anschließend stark
korrodieren. Um dies zu verhindern, muss der Stahl mit
Vecinox Stainless Steel Gel behandelt werden, einem
Reinigungsmittel, das speziell für diese Art der Wartungsarbeiten von Vecom entwickelt wurde. Es entfernt leichte
Korrosion von Edelstahl und gibt ihm den ursprünglichen
Glanz zurück. Für unlegierten Stahl z. B. für Stützpfeiler von
Rutschbahnen etc. bietet Vecom einen Rostumwandler, Rust
Converter Super. Für die Anwendung dieses Produkts muss
lediglich der lose Rost abgebürstet werden. Dann kann das
Produkt auch auf nasser Oberfläche aufgebracht werden.
Innerhalb von 2 Stunden entsteht durch eine chemische
Reaktion eine passive violett-schwarze Schicht, die mit
beliebigem Lack weiter bearbeitet werden kann.
Autor: J. van Duijn (Cobra Consultancy, independent corrosion expert)
Reaktions und/oder Fragen? e-mail: [email protected]
www.vecom-group.com