Schweißen von verzinktem Stahl: Ein umfassender Leitfaden

Einleitung: Verzinkter Stahl und seine Schweißbarkeit

Verzinkter Stahl ist eine weit verbreitete Materialart, die durch eine Zinkbeschichtung vor Korrosion geschützt wird. Diese Schutzschicht wird nach der Herstellung, dem Schweißen oder anderen Bearbeitungsschritten aufgebracht, um die Langlebigkeit des Metalls zu erhöhen. Dennoch stellt das Schweißen von verzinktem Stahl eine Herausforderung dar, da die Zinkbeschichtung bestimmte Risiken und Schwierigkeiten mit sich bringt, die es zu berücksichtigen gilt. In diesem Leitfaden erfahren Sie alles Wissenswerte über die sichere und effektive Verarbeitung von verzinktem Stahl beim Schweißen.

Warum ist das Schweißen von verzinktem Stahl so komplex?

Das Schweißen von verzinktem Stahl ist grundsätzlich vergleichbar mit dem Schweißen von normalem Weichstahl, doch die Zinkbeschichtung bringt zusätzliche Komplikationen mit sich. Zink schmilzt und verdampft bei niedrigeren Temperaturen als Stahl, was dazu führt, dass Zinkdämpfe in den Schweißbereich gelangen können. Diese Dämpfe können eingeschlossen werden, wenn sie nicht rechtzeitig entweichen, was die Porosität der Schweißnaht erhöht und die Qualität beeinträchtigt.

Ein weiteres Problem ist die Destabilisierung des Lichtbogens durch das Zink, was zu ungleichmäßigen Schweißlinien, Spritzern und schlechter Optik führt. Zudem kann das Vorhandensein von Zink im Schweißgut zu Rissen in der Schweißnaht führen, insbesondere wenn Füllmaterialien mit hohem Silikonanteil verwendet werden. Das Eindringen von Zink in das Grundmetall kann Rissbildungsprozesse begünstigen, vor allem bei dicken Zinkschichten.

Vorbereitung des verzinkten Stahls für das Schweißen

Um optimale Schweißergebnisse zu erzielen und die Risiken zu minimieren, ist eine sorgfältige Vorbereitung des Materials essenziell. Der wichtigste Schritt besteht darin, die Zinkbeschichtung an den Schweißstellen zu entfernen. Hierfür eignet sich am besten das Abschleifen mit einem Winkelschleifer, wobei stets ein Atemschutz getragen werden sollte, um Zinkstaub und Dämpfe nicht einzuatmen, da diese gesundheitsschädlich sind.

Beim Schleifen ist es ratsam, die Beschichtung mindestens 2 bis 4 Zoll auf beiden Seiten des Schweißgelenks zu entfernen. Ebenso sollte die Rückseite des Gelenks von Zink befreit werden, um die Bildung von Dämpfen während des Schweißens zu vermeiden. Es ist nicht notwendig, die gesamte Zinkschicht zu entfernen, sondern nur die Bereiche, die beim Schweißen erhitzt werden.

Ist das Entfernen der Zinkbeschichtung vor dem Schweißen immer notwendig?

In den meisten Fällen ist das Entfernen der Zinkbeschichtung die sicherste Wahl, da es die Wahrscheinlichkeit von Porosität, Rissen und anderen Schweißfehlern erheblich reduziert. Allerdings ist es in bestimmten Situationen, beispielsweise bei Außeneinsätzen, schwer umzusetzen, sodass manchmal das Schweißen mit Zinkbeschichtung in situ notwendig ist. Dabei sollte jedoch besonderes Augenmerk auf die Wahl des geeigneten Schweißprozesses gelegt werden, um Risiken zu minimieren.

Geeignete Schweißverfahren für verzinkten Stahl

Die Wahl des richtigen Schweißprozesses hängt stark davon ab, ob die Zinkbeschichtung entfernt wurde oder nicht. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht der besten Methoden für beide Szenarien.

Stabschweißen (SMAW) auf verzinktem Stahl

Das Elektrodenschweißen mit Stabelektroden ist besonders für den Außeneinsatz geeignet und gilt als bevorzugte Methode beim Schweißen von verzinktem Stahl. Elektroden mit Cellulosebeschichtung, wie 6010 oder 6011, sind ideal, da ihr starker Bogen den Zink effizient verdampft und die Gefahr von Porosität verringert. Diese Elektroden erzeugen einen intensiven Lichtbogen, der das Zink optimal entfernt. Für dünnere Bleche ist die Elektrode 6013 eine gute Wahl, da sie eine ruhigere Schweißung ermöglicht, jedoch weniger aggressiv bei der Zinkverdampfung ist.

MIG / GMAW-Schweißen

Das MIG-Schweißen ist grundsätzlich möglich, aber weniger empfohlen, wenn die Zinkbeschichtung nicht entfernt wurde. Ohne Flussmittel im Draht sind die Risiken von Porosität und unvollständiger Durchdringung hoch. Bei verzinktem Stahl sollte möglichst auf die Verwendung von Sprüh- oder Impulsübertragung mit erhöhtem Schutzgasanteil (z.B. 90% Argon, 10% CO2) gesetzt werden, um die Hitzeentwicklung zu kontrollieren und das Zink schneller zu verdampfen.

• Verwenden Sie einen Draht mit geringem Silikonanteil, z.B. ER70S-3 oder ER70S-2, um Rissbildungen zu vermeiden.
• Erhöhen Sie die Schutzgasmenge und reduzieren Sie die Wärmeeinbringung durch langsamere Bewegungen.
• Berücksichtigen Sie größere Wurzellücken, um Dämpfe entweichen zu lassen.

Flux-Core-Schweißen (FCAW)

Das Flusskerndrahtschweißen bietet den Vorteil, dass der im Kern enthaltene Fluss die Schweißnaht vor Verunreinigungen schützt und das Zink schneller entfernt. Der E71T-11-Draht ist hierbei besonders zu empfehlen, da er selbstabschirmend ist und keinen externen Schutzgasbedarf hat. Diese Methode ist ideal für den Außeneinsatz und bei größeren Materialstärken.

TIG / GTAW-Schweißen

Das TIG-Schweißen ist nur bei vollständig entfernter Zinkbeschichtung sinnvoll, da die Verdampfung von Zink die Elektrode kontaminiert und zu schlechten Schweißergebnissen führt. Wird TIG auf verzinktem Stahl angewandt, sollte die Fackel in einem steileren Winkel gehalten, die Schutzgasmenge erhöht und die Füllstange ER70S-2 sein. Die Verwendung von 100% Argon als Schutzgas ist optimal. Diese Methode eignet sich eher für präzise Schweißarbeiten im Innenbereich, nicht jedoch für den Außenbereich.

Tipps für erfolgreiches Schweißen mit verzinktem Stahl

• Entfernen Sie die Zinkbeschichtung an den Schweißstellen gründlich.
• Nutzen Sie wenn möglich das Stabschweißen, um Risiken zu minimieren.
• Lassen Sie beim T- oder L-Verbindung kleine Spalte für den Gas- und Dämpfenaustausch.
• Füllen Sie die Schweißkrater vollständig, um Rissbildungen zu vermeiden.
• Halten Sie die Lichtbogenlänge kurz und stabil.
• Reinigen Sie die Arbeitsschiene regelmäßig, um Kontaminationen zu vermeiden.
• Erhöhen Sie die Stromstärke oder verringern Sie die Bewegungsrate bei Bedarf.
• Verwenden Sie die größtmögliche Elektrodendimension für bessere Wärmeaufnahme.

Nach dem Schweißen: Schutz des verzinkten Stahls

Nach dem Schweißen ist die Zinkschicht beschädigt und der Schutz gegen Korrosion vermindert. Deshalb sind geeignete Maßnahmen notwendig, um das Metall vor Rost und anderen Schäden zu bewahren. Eine Möglichkeit ist die Anwendung einer kalten Verzinkungsbeschichtung in Sprayform, die das Metall vor Feuchtigkeit schützt. Vor dem Auftragen sollte die Schweißstelle gründlich gereinigt und abgeschliffen werden, um Restbeschichtungen und Kontaminationen zu entfernen.

Sicherheitsrisiken beim Schweißen von verzinktem Stahl

Der wichtigste Gesundheitsaspekt ist das Einatmen von Zinkdämpfen, welches zu Metallrauchfieber führt. Diese Erkrankung, auch bekannt als Schweißfieber, verursacht grippeähnliche Symptome wie Fieber, Schüttelfrost, Kopfschmerzen und Übelkeit. Die Schadstoffaufnahme erfolgt hauptsächlich durch das Einatmen der metallischen Dämpfe, weshalb geeignete Schutzmaßnahmen unabdingbar sind.

Mythos: Milch trinken nach dem Schweißen verzinkter Stahl

Ein weit verbreiteter Irrglaube ist, dass das Trinken von Milch Metallrauchfieber verhindern oder behandeln könne. Wissenschaftlich gibt es dafür keine Belege. Die beste Vorsichtsmaßnahme ist, die Arbeit in gut belüfteten Räumen durchzuführen, Schutzmasken zu tragen und die Zinkbeschichtung vor dem Schweißen zu entfernen.

Schutzmaßnahmen und Empfehlungen

• Entfernen Sie die Zinkbeschichtung vollständig vor dem Schweißen.
• Nutzen Sie lokale Absaugungssysteme oder gut belüftete Arbeitsbereiche.
• Tragen Sie immer eine geeignete Atemschutzmaske.
• Vermeiden Sie das Schweißen in engen oder schlecht belüfteten Räumen.
• Setzen Sie auf kontinuierliche Überwachung der Schadstoffkonzentrationen in der Luft.

Fazit

Das Schweißen von verzinktem Stahl ist durchaus machbar, erfordert jedoch eine sorgfältige Planung, Vorbereitung und Sicherheitsvorkehrungen. Das Entfernen der Zinkbeschichtung vor dem Schweißen sorgt für bessere Ergebnisse und schützt die Gesundheit. Wenn das Entfernen nicht möglich ist, sind spezielle Verfahren und Techniken notwendig, um die Risiken zu minimieren. Mit den richtigen Werkzeugen, Schweißverfahren und Schutzmaßnahmen können qualitativ hochwertige Schweißnähte erzeugt und gleichzeitig die Gesundheit geschützt werden.