Nachhaltiger Korrosionsschutz

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1 Nachhaltiger Korrosionsschutz Dr. Frank Bayer Symposium Nachhaltigkeit 2013 GEHOLIT+WIEMER Lack- und Kunststoff-Chemie GmbH Themen Einführung Korrosionsschutz Normen und Regelwerke für den Korrosionsschutz von Stahl durch Beschichtungen Erstellung eines Korrosionsschutzplans Nachhaltigkeit durch Korrosionsschutzsysteme VOC-Emissionen in Deutschland und Europa Beschichtung von feuerverzinktem Stahl 1

2 Ungeschützter Stahl korrodiert Eisengewinnung Stahlerzeugung 3 CO 3 CO 2 Fe 2 O 3 2 Fe 2

3 Korrosionselement 1: Anodische Auflösung Oxidation von Eisen 3: Kathodische Reduktion von Sauerstoff Korrosionsschutz Prinzipien des Korrosionsschutzes Maßnahmen durch Veränderung des angreifenden Mediums Maßnahmen am zu schützenden Werkstoff Maßnahmen durch Planung und Konstruktion Trennung des Werkstoffs vom angreifenden Medium Metallische Überzüge Kathodischer Korrosionsschutz Nichtmetallische Überzüge Beschichtungssysteme 3

4 Schutzstrategien Sauerstoff Opferanode Dünne Schichten dauerhafter Schutz Primärenergie zur Herstellung Stahl 1 kg 1 m² 6 mm 11,78 Mj 1) 551 Mj Feuerverzinkung 1 m² 80 µm 108 MJ 2) Beschichtungssystem nach Blatt 87 Beschichtung Blatt 87 1 m² 310 µm 14,4 Mj 3) 4

5 Regelwerke für den Korrosionsschutz DIN EN ISO DIN DIN EN EN ISO DIN EN 1090 Teil 4, Abschnitt 3 Neuausgabe der ZTV-ING (Stand 12/2012) Einführung der DIN EN 1090 Vorbereitungsgrade nach ISO Beschichtung vorgespannter Verbindungen Kontrollflächen Details in den Beschichtungssystemen im Anhang A 2K-PUR-Zwischenbeschichtung 5

6 BASt-Liste BASt-Liste

7 Korrosionsschutzsystem, Korrosionsschutzplan Bauteil / Substrat Oberflächenvorbereitung Zu erwartende Schutzdauer Korrosivitätskategorie Korrosionsschutzsystem Bauteil / Substrat Quelle: Stahlbau Arbeitshilfe, Bauen mit Stahl, Düsseldorf 7

8 Bauteil / Substrat Zu vermeidende Situation Zu vermeidende Situation Oberflächenvorbereitung DIN EN 1090: Schutzdauer lang, mindestens P2 ZTV-ING: P3 außer geriffelte und profilierte Schweißnähte 8

9 Oberflächenvorbereitung Oberflächenvorbereitung 9

10 Oberflächenvorbereitung Zu erwartende Schutzdauer Höhere Schutzdauern bis zu 50 Jahren sind derzeit in der Diskussion 10

11 Korrosivitätskategorie Korrosionsbelastung Korrosivitätskategorie Typische Umgebung innen Typische Umgebung außen C 1 Geheizte Gebäude Atmosphären mit geringer Verunreinigung. unbedeutend C 2 Ungeheizte Gebäude. Ländliche Bereiche. gering C 3 Räume mit hoher Feuchte und etwas Luftverunreinigung. Stadt- und Industrie-atmosphäre. mäßig C 4 Chemieanlagen, Schwimmbäder Industrielle Bereiche und Küstenbereiche mit mäßiger Salzbelastung. stark C 5-I Bereiche mit nahezu ständiger Kondensation und starker Verunreinigung. Industrielle Bereiche mit hoher Feuchte und aggressiver Atmosphäre. sehr stark (Industrie) C 5-M Gebäude oder Bereiche mit nahezu ständiger Kondensation Küsten- und Offshore-Bereiche mit hoher Salzbelastung. sehr stark (Meer) Korrosionsschutzsystem 11

12 Korrosionsschutzsystem Gedanken zur Nachhaltigkeit Idealfall: Schutzdauer Korrosionsschutzsystem entspricht der Nutzungsdauer Erstschutz ist vergleichsweise einfach zu realisieren, Planung und Ausführung des Korrosionsschutzsystems bestimmen die Dauerhaftigkeit Qualitätsdiskussion an Stelle reiner Preisdiskussion (Ausschreibungspraxis) Reduzierung/Vermeidung gefährlicher und umweltgefährdender Substanzen und von Emissionen Keine planmäßige Freisetzung schädlicher Substanzen während der Nutzung (Schwermetalle) 12

13 Nachhaltigkeit durch Korrosionsschutzsysteme Schutzdauer Gefährlichkeit Emissionen VOC-Emissionen in Deutschland seit 2000 NMVOC NMVOC Emissionen Emissionen (ohne (ohne Landwirtschaft) in in Deutschland Deutschland Lösemittelverwendung Lösemittelverwendung Energie Energie und und Verkehr Verkehr NMVOC NMVOC in in t t ?? Jahr Jahr Quelle: Umweltbundesamt, Emissionsentwicklung , klassische Luftschadstoffe 13

14 Daten von Anteil der Beschichtung an den VOC-Emissionen Deutschland 2010: ca t VOC Emission aus Beschichtungsprozessen Zusammensetzung der Lösemittelverwendung in Deutschland für den Berichtszeitraum 2010 Andere Anwendungen 51% Beschichtung 36% Chemische Produktion 8% Entfettung 5% Quelle: European Environment Agency. 14

15 VOC-Bilanzen - Interesse von Kunden und Behörden Anzahl Anzahl Reduzierungsplan 1999/13/EU 11/2005 Zwischenstufe 11/2007 Zielemission Jahr Jahr Das Jahr der Luft 2013 Neue Grenzwerte (NEC) für die Emission in Deutschland bis 2020 sollen im Jahr 2013 festgelegt werden. Oekopol-Untersuchung zur Erweiterung/Verschärfung der Decopaint-Richtlinie In dem Bericht der Kommission an das Europäische Parlament vom (KOM(2011) 297) wird eine Veränderung der Decopaint-Richtlinie abgelehnt. 15

16 Prinzipielle Möglichkeiten zur VOC-Reduzierung Applikationstechnologie Applikationstechnologie Beschichtungstechnologie Beschichtungstechnologie Weniger Weniger VOC-Emission VOC-Emission Organisation Organisation Abluftnachbehandlung Abluftnachbehandlung Möglichkeiten zur VOC- Reduzierung VOC VOC Emission Emission [kg] [kg] HR HR Verdünnung Verdünnung VOC VOC Beschichtungsstoff Beschichtungsstoff VOC VOC g/m² g/m² Lösemittelhaltig Lösemittelhaltig Hydro Hydro Hybrid Hybrid Hydro Hydro 2K 2K VOC VOC [g/m²] [g/m²] 16

17 Duplex = Feuerverzinkung + Beschichtung Synergie Farbgebung Vermeidung von Schwermetalleintrag (Zn, Pb, Sn, Cd) in die Umwelt. Eintrag von 784 t/a Zn in Boden und Abwässer 4). Zusammenfassung Planung von Korrosionsschutzbeschichtungen ist ein wichtiger Baustein für dauerhaften Schutz. Oberflächenvorbereitung bekommt durch die DIN EN 1090 einen (noch) höheren Stellenwert. In den Erstschutz investieren heißt bei Sanierungen sparen! Im Jahr der Luft 2013 werden die neuen maximalen VOC-Emissionen für die Mitgliedsstaaten der EU neu festgelegt. Ein deutlicher Handlungsbedarf wird erwartet. Duplexsysteme schützen Stahl zuverlässig vor Korrosion. 17

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 5) Literaturangaben DIN EN 1090 DIN EN ISO DIN EN ISO ZTV-ING Teil 4, Abschnitt 3, Ausgabe 12/2012 TL/TP-KOR Stahlbauten 1) 2) 3) 4) 5) Ausführung von Stahltragwerken und Aluminiumtragwerken Beschichtungsstoffe - Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen - Visuelle Beurteilung der Oberflächenreinheit Umwelt-Produktdeklaration nach ISO 14025, Baustähle: Offene Walzprofile und Grobbleche >>bauforumstahl, Deklarationsnummer: EPD-BFS D, 2010 Feuerverzinken, Special Nachhaltigkeit, Industrieverband Feuerverzinken, 2011 Institut für Bauphysik der Universität Stuttgart, Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung, LCA- Ergebnisse Korrosionsschutz-Beschichtungen für Brücken, Noch nicht veröffentlicht UBA Texte 1905 Einträge von Kupfer, Zink und Blei in Gewässer und Böden Visionen 2050, Rat für nachhaltige Entwicklung, Texte Nr. 35, Januar