Wetterfester Stahl

Rost, Korrosion, Oxidation

Doch häufig führt Korrosion zu großen Problemen, wenn diese Stahlbrücken oder andere Konstruktionen angreift. Jährlich werden Milliardenbeträge für Korrosionsschutz und andere korrosionsbezogene Themen ausgegeben.

Korrosion ist die chemische Reaktion zwischen zwei Substanzen, von denen mindestens eine ein Metall ist, bei der ein Austausch von Elektronen stattfindet. Rost ist das Gleiche wie Korrosion, aber dies wird nur bei Stahlprodukten als Rost bezeichnet. Die Umwandlung besteht in der Regel aus einer Reaktion mit Sauerstoff, bei der das reine Metall in ein chemisch stabileres Metalloxid umgewandelt wird.

Was ist wetterfester Stahl?

Seitdem der Mensch Eisen verarbeitet spielt Korrosion sowie ein effektiver Korrosionsschutz eine Rolle. Es wird unter anderem so aufgetragen, dass die Oxidschicht so dicht wird, dass sie keinen Sauerstoff mehr zum darunter liegenden Material durchlässt und somit den Oxidationsprozess stoppt. Ein gutes Beispiel dafür ist rostfreier Stahl, bei dem Chrom mit Sauerstoff zu Chromoxiden reagiert und diese die Oberfläche mit der sauerstoffdichten Schicht versehen. Der Nachteil ist, dass die Kombination von Chrom und dem weit verbreiteten Nickel in rostfreiem Stahl zu hohen Materialpreisen führt.

Bereits 1932 entwickelte der Erfinder Byramji D. Saklatwalla eine Stahlvariante, die eine sauerstoffdichte Oberfläche erzeugte. Diese Variante wurde von United Steel Corporation weiterentwickelt und COR-TENstaal genannt. Dies ist eine Abkürzung für "CORrosion-resistant" und "TENsile strength". Witterungsbeständiger Stahl ist ein niedrig legierter Stahl, der aus Eisen besteht, dem geringe Mengen Kupfer, Phosphor, Silizium, Nickel und Chrom hinzugefügt wurden. Die Zugfestigkeit (Streckgrenze) des Materials beträgt ungefähr 355MPA (N/mm²). Corten ist daher ein Markenname für wetterfesten Stahl, der nur von der U.S. Steel Corporation geliefert wird.

Die Verwendung von witterungsbeständigem Stahl

Wetterfester Stahl wird relativ häufig für Kunstwerke verwendet und daher auch als "Künstlerstahl" bezeichnet.

Es wird auch in Seecontainern, Konstruktionen wie Brücken und Schornsteinen verwendet. In den letzten Jahren wurde wetterfester Stahl in der Architektur zunehmend als Dacheindeckung oder Verkleidung verwendet. Man sieht sie auch regelmäßig als Lärmschutzwände entlang von Autobahnen.

Darüber hinaus findet sich das Material häufig in verschiedenen Gartenartikeln wie Einfassungen und Blumenkästen, Zäunen, in Zaunpaneelen oder Gartentüren. Auch Feuerkörbe und Gartenkamine werden oft aus wetterfestem Stahl hergestellt. Durch die Hitze oxidiert der Stahl schneller und erreicht schneller seine rostige Oberfläche. Wegen der Rostbeständigkeit kann man an solchen Gegenständen oft lange Zeit Freude haben.

Punkte, die bei Entwurf und Konstruktion zu beachten sind

• Die Oberfläche von wetterfestem Stahl lässt keinen Sauerstoff durch, kann aber trotzdem verschleißen. Dies kann durch sauren Regen, Hagel oder durch die abrasive Wirkung von Sand geschehen. Dadurch wird das darunter liegende Material wieder freigelegt und der Oxidationsprozess beginnt erneut. Über einen längeren Zeitraum kann daher wetterfester Stahl durchrosten. Eine salzhaltige Umgebung (Einsatz an der Küste oder an Orten, an denen im Winter Salz verwendet wird) führt ebenfalls zu einem Abbau der Patinaschicht.
  
• Um eine gute Korrosionsschicht zu erzeugen, ist es notwendig, dass wetterfester Stahl abwechselnd nass und trocken wird. Bleibt der Stahl dauerhaft nass, wird er schließlich durchrosten. Beim Entwurf und auch bei der späteren Konstruktion muss daher sichergestellt werden, dass es keine Hohlräume gibt, in denen Wasser zurückbleiben kann. Nasses Laub kann ebenfalls Probleme verursachen, wenn es auf dem Material liegen bleibt.
  
• Das Schweißen von wetterfestem Stahl erfordert Zusätze, die mit dem wetterfesten Stahl selbst identisch sind. Dies bedeutet, dass dieser Schweißzusatzwerkstoff nicht stärker als der Grundwerkstoff ist. Dies ist ein bedeutender Unterschied zu den Zusatzstoffen, die beim Schweißen von Baustählen zum Einsatz kommen. Außerdem müssen die Schweißnähte glatt ausgeführt sein, um zu verhindern, dass Wasser in Hohlräume oder Spalten gelangt.
  
• Befestigungselemente, wie Schrauben oder Bolzen, sollten aus wetterfestem Stahl hergestellt werden, der im Allgemeinen schlecht verfügbar ist. Alternativ können Verbindungsmittel aus Edelstahl verwendet werden, was die Verarbeitung aber verteuert.
  
• Während des Rostprozesses kann ablaufendes Regenwasser Rostflecken auf darunter liegenden Materialien erzeugen. Dieser Rostprozess kann sich über mehrere Monate hinziehen.