--- title: "Bewitterungsstähle und Auslegung gegen atmosphärische…" description: "Die Patinabildung bei wetterfestem Stahl ist von den Umgebungsbedingungen abhängig und nicht dauerhaft." canonical: https://steelequivalents.com/de/wiki/stahlgruppen/bewitterungsst%C3%A4hle-und-auslegung-gegen-atmosph%C3%A4rische-korrosion language: de robots: index, follow og_type: article type: wiki-article language_alternates: en: https://steelequivalents.com/wiki/steel-families/weathering-steels-and-atmospheric-corrosion-design.md cs: https://steelequivalents.com/cs/wiki/skupiny-ocelí/patinující-oceli-a-navrhování-s-ohledem-na-atmosférickou-korozi.md de: https://steelequivalents.com/de/wiki/stahlgruppen/bewitterungsst%C3%A4hle-und-auslegung-gegen-atmosph%C3%A4rische-korrosion.md es: https://steelequivalents.com/es/wiki/familias-de-aceros/aceros-patinables-y-diseño-frente-a-la-corrosión-atmosférica.md fr: https://steelequivalents.com/fr/wiki/familles-d-aciers/aciers-patinables-et-conception-pour-la-corrosion-atmosphérique.md hu: https://steelequivalents.com/hu/wiki/acélcsaládok/időjárásálló-acélok-és-légköri-korrózióra-való-tervezés.md it: https://steelequivalents.com/it/wiki/famiglie-di-acciai/acciai-patinabili-e-progettazione-della-corrosione-atmosferica.md nl: https://steelequivalents.com/nl/wiki/staalgroepen/weervaste-staalsoorten-en-ontwerp-voor-atmosferische-corrosie.md pl: https://steelequivalents.com/pl/wiki/grupy-stali/stale-patynujące-i-projektowanie-z-uwzględnieniem-korozji-atmosferycznej.md pt: https://steelequivalents.com/pt/wiki/famílias-de-aço/aços-patináveis-e-conceção-para-corrosão-atmosférica.md ru: https://steelequivalents.com/ru/вики/группы-сталей/атмосферостойкие-стали-и-проектирование-с-учётом-атмосферной-коррозии.md tr: https://steelequivalents.com/tr/wiki/çelik-grupları/atmosferik-korozyona-dayanıklı-çelikler-ve-atmosferik-korozyon-tasarımı.md zh: https://steelequivalents.com/zh/维基/钢材分类/耐候钢与大气腐蚀设计.md ja: https://steelequivalents.com/ja/ウィキ/鋼種の分類/耐候性鋼と大気腐食設計.md ar: https://steelequivalents.com/ar/ويكي/مجموعات-الفولاذ/فولاذ-مقاوم-للعوامل-الجوية-وتصميم-مقاومة-التآكل-الجوي.md ko: https://steelequivalents.com/ko/위키/강종-계열/내후성-강재와-대기-부식-설계.md pt-br: https://steelequivalents.com/pt-br/wiki/famílias-de-aços/aços-patináveis-e-projeto-para-corrosão-atmosférica.md hi: https://steelequivalents.com/hi/विकी/स्टील-समूह/मौसमरोधी-इस्पात-और-वायुमंडलीय-संक्षारण-की-अभिकल्पना.md content_hash: sha256:da22f783b46ebec3fbae721588ce9deb34a7046f4c5f15eaa76bca8fb8e78461 generated: 2026-09-26 --- > **Machine-readable Markdown rendering.** This is a Markdown representation of a web page, > served for AI agents and crawlers as a token-efficient alternative to the full HTML. > Full interactive HTML version: https://steelequivalents.com/de/wiki/stahlgruppen/bewitterungsst%C3%A4hle-und-auslegung-gegen-atmosph%C3%A4rische-korrosion > Canonical URL: https://steelequivalents.com/de/wiki/stahlgruppen/bewitterungsst%C3%A4hle-und-auslegung-gegen-atmosph%C3%A4rische-korrosion > Available languages: en, cs, de, es, fr, hu, it, nl, pl, pt, ru, tr, zh, ja, ar, ko, pt-br, hi > Change detection: `content_hash` is the SHA-256 of this document's Markdown body — everything > below this block, whitespace-trimmed, excluding the front-matter. Compare it to detect a real > content change; `generated` moves on every render and is not a change signal. ![Bewitterungsstähle und Auslegung gegen atmosphärische Korrosion](/images/uploads/0ff05925-b755-4783-bc05-e7ec3fb88acc/wiki-hero-a-weathering-steel-highway-bridge-with-mature-patina-on-exposed-faces-active-rus-1920x823.jpg) Stahlgruppen # Bewitterungsstähle und Auslegung gegen atmosphärische Korrosion Die Patinabildung bei wetterfestem Stahl ist von den Umgebungsbedingungen abhängig und nicht dauerhaft. ![Porträt von Anders Bergström, Reporter der Stahlbranche](/images/uploads/a7d8e5bc-7cdf-409b-913b-211e63e8c441/anders-bergstr-m-1920x1920.jpg) **[Anders Bergström](/de/nachrichten/autor/anders-bergstrom "Anders Bergström")** Stahlgruppen 60+ Min. 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Es handelt sich um eine Familie kohlenstoffarmer, niedriglegierter Stähle, deren chemische Zusammensetzungen so angepasst werden, dass sich der Ablauf der atmosphärischen Korrosion verändert. Kupfer, Chrom, Nickel, Phosphor, Silizium und Mangan gehören zu den traditionellen Legierungszusätzen. Auch Molybdän kann eingesetzt werden; außerdem wurden in Forschungsarbeiten Zusätze von Wolfram, Titan, Aluminium und Seltenerdmetallen untersucht. Die 2009 veröffentlichte Untersuchung der Federal Highway Administration nennt Mn, Si, Cr, Ni, Cu, Mo und P als historische Schwerpunkte der Legierung. Wetterfester Stahl entwickelt eine bedingte atmosphärische Korrosionsbeständigkeit, anstatt korrosionsfrei zu werden. Strong evidence Elektrochemische Korrosion **Elektrochemische Korrosion** Korrosion, die durch gekoppelte anodische Metallauflösung und kathodische Reaktionen über einen Elektrolytfilm verursacht wird. Diese Zusätze unterbinden die elektrochemische Korrosion nicht. Sie verändern die Zusammensetzung, Struktur, Haftung und Durchlässigkeit der Rostschicht, die sich während der Bewitterung bildet. Wenn Stahl benetzt wird, geben anodische Bereiche Eisen an einen Elektrolyten ab, während kathodische Bereiche Sauerstoffreduktionsreaktionen ermöglichen. Die dabei entstehenden Korrosionsprodukte können relativ dicht und gut haftend werden und dadurch den weiteren Zutritt von Wasser und Sauerstoff verlangsamen. Die Reaktionen setzen sich jedoch fort. „Wetterungsbeständig“ beschreibt ein Korrosionsverhalten, keine Immunität. Normen für wetterfesten Stahl und repräsentative Bezeichnungen. | Norm oder Bezeichnung | Beispiele oder Anwendungsbereich | Bemerkung zur Bemessung | |---|---|---| | ASTM A242/A242M | Hochfester niedriglegierter Baustahl | Produktnorm für wetterfesten Stahl | | ASTM A588/A588M | Hochfester niedriglegierter Baustahl mit verbesserter atmosphärischer Korrosionsbeständigkeit | Güteklasse und chemische Grenzwerte bleiben maßgebend | | ASTM A709/A709M | Brückenstähle einschließlich Grade 50W und HPS 50W | Die Projektunterlagen bestimmen die zutreffende wetterfeste Güteklasse | | EN 10025-5 | S355J0WP, S355J2WP, S355J0W und S355J2W | Suffix und Güteklasse sind nicht austauschbar | Zu den gängigen Bezeichnungen gehören ASTM [A242](/de/werkstoffe/nmx/b-282 " — Zusammensetzung, Entsprechungen und Normen")/A242M für hochfeste niedriglegierte Baustähle, ASTM A588/A588M für hochfeste niedriglegierte Baustähle mit verbesserter Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion sowie die Brückenstähle nach ASTM A709/A709M, die, sofern dies durch den Werkstoffstandard und die Projektdokumente festgelegt ist, Wetterungsgüten wie Grade 50W und Grade HPS 50W umfassen. Europäische wetterungsbeständige Baustähle werden nach EN 10025-5 bezeichnet, darunter [S355J0WP](/de/werkstoffe/werkstoff-nr/1.8945 " — Zusammensetzung, Entsprechungen und Normen"), [S355J2WP](/de/werkstoffe/werkstoff-nr/1.8946 " — Zusammensetzung, Entsprechungen und Normen"), [S355J0W](/de/werkstoffe/werkstoff-nr/1.8959 " — Zusammensetzung, Entsprechungen und Normen") und [S355J2W](/de/werkstoffe/werkstoff-nr/1.8965 " — Zusammensetzung, Entsprechungen und Normen"). Suffix und Güte sind entscheidend: Chemische Grenzwerte, mechanische Eigenschaften, Anforderungen an die Schweißbarkeit und der Lieferzustand sind nicht austauschbar, nur weil jedes Produkt als „Wetterungsstahl“ bezeichnet wird. \[1\] \[1\] [**Improved Corrosion-Resistant Steel for Highway Bridges**](https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/bridge/11062/001.cfm). Federal Highway Administration. Federal Highway Administration research publication, 2011. #### Konstruktionsvariablen, die die Leistungsfähigkeit bestimmen Legierungschemie Beeinflusst Zusammensetzung, Struktur und Haftung der Korrosionsprodukte. Befeuchtungsgeschichte Bestimmt, ob die Oberfläche wiederholt befeuchtet und getrocknet wird oder dauerhaft feucht bleibt. Geometrie Steuert Wasseransammlungen, Ablagerungen, Belüftung und Abfluss. Verunreinigungen Chloride, Schwefeldioxid und industrielle Ablagerungen können die aktive Korrosion aufrechterhalten. Inspektion Überprüft, ob die Annahmen der Bemessung während der Nutzungsdauer weiterhin gültig sind. Korrosionsindizes auf Grundlage der Zusammensetzung nach ASTM G101 sind Hilfs- oder Vergleichswerte und können die standortspezifische Bewertung von Exposition und konstruktiver Detailausbildung nicht ersetzen. Limited evidence \[2\] \[2\] [**ASTM G101-04(2010), Standard Guide for Estimating Atmospheric Corrosion Data**](https://store.astm.org/g0101-04r10.html). ASTM International. ASTM International standard, 2010.Die Legierung ist daher nur ein Teil der Entwurfsentscheidung. ASTM G101-04(2010) stellt Verfahren zur Verfügung, um langfristige Verluste durch atmosphärische Korrosion anhand kürzerer Expositionsdaten abzuschätzen und die relative Beständigkeit eines niedriglegierten Stahls gegen atmosphärische Korrosion aus seiner chemischen Zusammensetzung zu ermitteln. Ein solcher Index ist ein Bewertungsinstrument für die Vorauswahl, jedoch kein standortbezogener Nachweis. Die 2011 veröffentlichte FHWA-Forschung ergab, dass die Korrosionsindexwerte nach ASTM G101 bei den meisten Wetterungsstählen zwischen 6 und 7 lagen; in dieser Studie wurden Werte nahe 9,5 oder darüber angestrebt, um eine deutlich verbesserte Beständigkeit in chloridhaltigen Atmosphären zu erreichen. Eine auf der Zusammensetzung basierende Kennzahl kann nicht vollständig berücksichtigen, ob ein Brückenvorsprung feuchte Ablagerungen zurückhält oder eine Fassade durch Salznebel abgespült wird. ### Patinabildung im Vergleich zu einer werkseitig aufgebrachten Beschichtung Eine Patina auf Wetterungsstahl entsteht nach der Fertigung und Montage an der Oberfläche. Sie ist weder Farbe noch Verzinkung, thermisches Spritzen oder eine werkseitig aufgebrachte Schicht mit festgelegter Dicke und garantierter Bedeckung. Die anfängliche Oberfläche korrodiert bei vorhandener Feuchtigkeit gewöhnlich relativ schnell. Bei wiederholter Bewitterung verändern sich Zusammensetzung und Anordnung der Korrosionsprodukte, und ein Teil der Rostschicht wird haftfester und weniger durchlässig. Die Farbe kann sich über orangefarbene, rotbraune und dunkelbraune Töne bis hin zu nahezu schwarzen Farbtönen entwickeln; die Farbe allein beweist jedoch nicht, dass eine Stabilisierung stattgefunden hat. Die National Steel Bridge Alliance stellte in ihrem 2010 veröffentlichten Grundlagenpapier fest, dass die Entwicklung einer schützenden Patina wiederholte Befeuchtungs- und Trocknungszyklen erfordert. Diese Anforderung ist zentral. Auf Regen mit anschließender Trocknung kann sich eine andere Rostschicht bilden als durch kontinuierliche Kondensation, stehendes Wasser oder eine Spalte, die niemals entwässert wird. Eine vor Regen geschützte Oberfläche kann schmutzig und feucht bleiben, anstatt den gewünschten Zyklus zu entwickeln. Umgekehrt gewährleistet häufiges Abwaschen durch Regen keinen Schutz, wenn Ablagerungen Chloride oder saure Verunreinigungen zurückhalten. Die Patinabildung benötigt außerdem Zeit, wobei die Dauer je nach Klima, Ausrichtung, Stahlchemie, Oberflächenzustand und Schadstoffbelastung variiert. Zunder, Fertigungsrückstände, Schweißspritzer und Öle können örtliche Unterschiede bei Benetzung und Korrosion verursachen. Rostverfärbungen an angrenzendem Beton, Stein oder beschichtetem Stahl sind ein davon unabhängiges Planungsproblem: Selbst wenn der Metallverlust begrenzt ist, kann der Abfluss dauerhafte optische Schäden verursachen. Eine werkseitige Beschichtung kann auf Durchgängigkeit geprüft, über die Trockenschichtdicke spezifiziert und bei eindeutig festgelegten Fehlstellen ausgebessert werden. Eine Patina kann nicht nach denselben Annahmen beurteilt werden. Sie entwickelt sich ungleichmäßig, wird durch jede Verbindung und jeden Ablauf beeinflusst und kann durch Reinigung, Abrieb oder spätere Reparaturen gestört werden. #### Die Patina nicht als Beschichtung behandeln Kontinuierlich nasse oder feuchte Umgebungen, hohe Chlorid- oder Salzsprühbelastung, konzentrierte industrielle Abgase und erdberührte Bedingungen können die Leistungsfähigkeit unbeschichteten wetterfesten Stahls beeinträchtigen. Vor dem Vertrauen auf eine Patina sind die Exposition und die konstruktive Detailausbildung zu prüfen. \[3\] \[3\] [**Guidance Note 1.07: Weather Resistant Steel**](https://www.steelconstruction.info/images/a/aa/GN_1-07.pdf). Steel Construction Institute. SCI Guidance Note 1.07, 2015. Planer sollten außerdem zwischen einer stabilen, frei bewitterten Fläche und einer Spalte unterscheiden. Überlappungen mit Schraubverbindungen, enge Zwischenräume an Aussteifungen, kastenförmige Details, Stoßbleche, Auflagerbereiche und Taschen an der Unterseite können Wasser und Ablagerungen zurückhalten. Der 2015 vom Steel Construction Institute veröffentlichte SCI Guidance Note 1.07 nennt ständig nasse oder feuchte Umgebungen, eine hohe Chlorid- oder Salznebelbelastung, konzentrierte industrielle Abgase und erdberührte Bedingungen als ungeeignete oder nur eingeschränkt geeignete Anwendungsbereiche für unbeschichteten wetterungsbeständigen Stahl. Diese Bedingungen können verhindern, dass die Oberfläche einen Zustand geringerer Korrosion erreicht, oder trotz einer ansprechenden allgemeinen Färbung zu starkem örtlichem Angriff führen. ### Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion im Vergleich zu Korrosionsimmunität \[4\] \[4\] [**ISO 9223:2012 Corrosivity of Atmospheres**](https://www.iso.org/standard/53499.html). International Organization for Standardization. International Standard, 2012. „Verbesserte Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion“ ist eine bedingte Leistungsaussage. Sie bedeutet weder, dass der Stahl für jede Bewitterung im Freien geeignet ist, noch, dass der Dickenverlust vernachlässigbar wird. ISO 9223:2012 klassifiziert die atmosphärische Korrosivität anhand der Korrosionsraten von Standardproben im ersten Jahr und nennt den Einfluss von Temperatur und Feuchtigkeit, die Verschmutzung durch Schwefeldioxid sowie den Salzgehalt der Luft als wesentliche Faktoren. Die Klassifizierung beschreibt die Atmosphäre; sie macht aus einer Wetterungsgüte keinen allgemein sicheren Werkstoff. \[5\] \[5\] [**Uncoated Weathering Steel in Bridges**](https://www.fhwa.dot.gov/bridge/t514022.cfm). Federal Highway Administration. Federal Highway Administration guidance, 2003. Dieselbe Unterscheidung gilt für die Projektauswahl. Die FHWA-Leitlinien aus dem Jahr 2003 verlangen, dass vor der Auswahl von unbeschichtetem Wetterungsstahl die standortspezifische Einwirkungsdauer von Feuchtigkeit, die Chloridbelastung, industrielle Schadstoffe, Entwässerung, Geometrie und Instandhaltung berücksichtigt werden. Ein trockener Binnenstandort mit freier Entwässerung kann das vorgesehene Korrosionsverhalten begünstigen. Ein Küstenbauwerk, das salzhaltigem Sprühnebel ausgesetzt ist, eine Straße, über die Taumittellauge geweht wird, oder ein Industriestandort mit konzentrierten Abgasen möglicherweise nicht. Wiederholte Benetzung ist für die Patinabildung erforderlich; chloridhaltige Benetzung und anhaltende Feuchtigkeit können die Korrosion jedoch aktiv halten und Lochfraß fördern. Lochfraß wird in der zitierten AASHTO-Behandlung dadurch berücksichtigt, dass blankem, unbeschichtetem Grundwerkstoff aus wetterfestem Stahl eine um eine Ermüdungskategorie niedrigere Einstufung als vergleichbarem nicht wetterfestem Stahl zugewiesen wird. Strong evidence \[6\] \[6\] [**Steel Bridge Design Handbook: Design for Fatigue**](https://www.fhwa.dot.gov/bridge/steel/pubs/nhi16016.pdf). Federal Highway Administration. Federal Highway Administration handbook, 2016.Lochfraß ist nicht nur aus ästhetischer, sondern auch aus statischer Sicht bedeutsam. Die FHWA-Leitlinien zur Ermüdung erläutern, dass Wetterungsstahl seine Patina durch abwechselnde Nass- und Trockenzyklen bildet; zugleich wird darin berichtet, dass AASHTO dem unbeschichteten Grundwerkstoff aus Wetterungsstahl eine um eine Kategorie niedrigere Ermüdungskategorie zuweist als vergleichbare nicht wetterungsbeständige Stähle, und zwar aufgrund des Lochfraßes. Diese Einstufung berücksichtigt, dass örtlich begrenzte Korrosion Spannungskonzentrationen erzeugen kann, selbst wenn der durchschnittliche Querschnittsverlust gering erscheint. Ermüdungsnachweise, Schweißdetails, Inspektionszugänge und Korrosionszuschläge müssen daher weiterhin Bestandteil der Tragwerksplanung sein. Die zutreffende Beschreibung ist eindeutig: Eine unbeschichtete Oberfläche aus Wetterungsstahl ist ein gesteuertes Korrosionssystem. Die Legierungschemie kann unter geeigneter atmosphärischer Einwirkung die Bildung einer stärker schützenden Rostschicht begünstigen; ob dieses Potenzial tatsächlich ausgeschöpft wird, bestimmen jedoch Entwässerung, Belüftung, Verbindungsgeometrie, Verunreinigungen, Chloridkontrolle, Inspektion und Instandhaltung. Es handelt sich um wetterungsbeständigen Stahl – nicht um korrosionsfreien Stahl und nicht um Stahl mit einer bereits vom Walzwerk gelieferten dauerhaften Beschichtung. ## Die Atmosphärische Korrosionsumgebung Wetterfester Stahl ist gegenüber atmosphärischer Korrosion nicht immun. Er ist ein kohlenstoffarmer, niedriglegierter Stahl, der so entwickelt wurde, dass sich eine relativ dichte und fest anhaftende Rostschicht bildet, wenn die Exposition es ermöglicht, dass sich Korrosionsprodukte bilden, trocknen und umstrukturieren, ohne wiederholt abgewaschen zu werden oder dauerhaft feucht zu bleiben. Kupfer, Chrom, Nickel, Phosphor, Silizium und weitere Legierungselemente verändern die elektrochemischen Reaktionen und die Struktur des Rosts; die chemische Zusammensetzung kann jedoch nicht jede Expositionsbedingung ausgleichen. ISO 9223:2012 stellt den maßgeblichen Rahmen für die Beschreibung der atmosphärischen Korrosivität bereit. Die Norm klassifiziert Umgebungen anhand der im ersten Jahr an genormten Probekörpern gemessenen Korrosionsraten und benennt drei bestimmende Einflüsse: das Temperatur-Feuchte-Regime, die Schwefeldioxidbelastung und die atmosphärische Salzbelastung. Diese Faktoren wirken mit der Stahloberfläche zusammen. Daher kann derselbe nominale Stahltyp in einer ländlichen Umgebung im Binnenland, neben einem von Gezeiten beeinflussten Ästuar, unter einer industriellen Abgasfahne oder innerhalb eines geschützten Brückendetails unterschiedliche Korrosionsraten, Rostfarben, Grübchentiefe und Patinaentwicklung aufweisen. Diese Unterscheidung ist bei der Bemessung von Bedeutung. Ein Träger aus wetterfestem Stahl in sauberer Luft mit freier Entwässerung und regelmäßigem Austrocknen kann eine stabile Schutzschicht entwickeln. Ein nominell identischer Träger unter einer undichten Fahrbahnübergangsfuge kann am Spalt weiterhin aktiv korrodieren, während die freiliegenden Oberflächen bereits ausgereift erscheinen. Die atmosphärische Klassifizierung ist ein Ausgangspunkt, ersetzt jedoch nicht die Untersuchung des tatsächlichen Standorts und der Geometrie, die die Feuchterückhaltung bestimmen wird. ![Bewitterungsstähle und Auslegung gegen atmosphärische Korrosion](/images/uploads/3474822f-893f-44e0-a2bb-e529e6135967/wiki-inline-a-cross-section-of-weathering-steel-showing-anodic-iron-dissolution-cathodic-oxy-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/3474822f-893f-44e0-a2bb-e529e6135967/wiki-inline-a-cross-section-of-weathering-steel-showing-anodic-iron-dissolution-cathodic-oxy-2027x2560.avif "Bild vergrößern — Bewitterungsstähle und Auslegung gegen atmosphärische Korrosion")Alloying changes the rust layer and corrosion rate; it does not stop the electrochemical reactions. ### Benetzungsdauer und wiederholte Nass-Trocken-Zyklen Feuchtezeit **Feuchtezeit** Der Zeitraum, in dem eine Metalloberfläche von einem ausreichend leitfähigen Feuchtigkeitsfilm bedeckt bleibt, der atmosphärische Korrosion ermöglicht. Elektrochemische Korrosion erfordert einen Elektrolyten. Regen, Nebel, Tau, Kondensation und abgelagerte Salze stellen diesen Elektrolyten auf der Stahloberfläche bereit. Der Zeitraum, in dem ein ausreichend leitfähiger Oberflächenfilm bestehen bleibt, wird üblicherweise als Benetzungsdauer bezeichnet. Längere Feuchteperioden ermöglichen im Allgemeinen eine stärkere anodische Metallauflösung und kathodische Sauerstoffreduktion, obwohl der Zusammenhang nicht einfach zeitabhängig ist: Salzkonzentration, Temperatur, Sauerstoffzufuhr, Oberflächenverunreinigungen und die Durchlässigkeit der Rostschicht verändern sich während der Exposition ebenfalls. Wiederholtes Befeuchten und Trocknen ist eine notwendige Umweltbedingung für die Entwicklung einer schützenden Patina. Strong evidence Das Austrocknen ist nicht lediglich eine Unterbrechung der Korrosion. Bei wetterfestem Stahl tragen wechselnde Nass- und Trockenperioden dazu bei, anfänglich lockere Korrosionsprodukte in eine besser anhaftende und weniger durchlässige Patina umzuwandeln. Das 2010 veröffentlichte Grundlagenpapier der National Steel Bridge Alliance stellt fest, dass die Entwicklung einer Schutzpatina wiederholte Benetzung und Trocknung erfordert. Während der Benetzung löst sich Eisen auf und Korrosionsprodukte fallen aus; während des Trocknens zieht sich die Rostschicht zusammen, oxidiert weiter und kann kompakter werden. Wiederholte Zyklen können die Geschwindigkeit, mit der Wasser und Sauerstoff den Stahl erreichen, allmählich verringern. Dieser Prozess versagt, wenn Wasser eingeschlossen wird. Ein horizontales Gesims, eine enge Überlappung, ein verstopfter Ablauf, das Ende eines Versteifungsblechs, eine Bolzentasche oder ein abgedichteter Spalt kann feucht bleiben, nachdem die umgebenden Oberflächen bereits getrocknet sind. Das entstehende Belüftungselement kann örtlichen Angriff verursachen, während Chloridablagerungen die Leitfähigkeit des Elektrolyten erhöhen. Abfließendes Wasser kann außerdem eisenreiches Wasser auf Beton, Fahrbahnen oder architektonische Oberflächen transportieren und dadurch Verfärbungen verursachen, selbst wenn der Querschnittsverlust mäßig ist. #### Expositionsabfolge 1. **Befeuchtung** Regen, Nebel, Tau, Kondensation oder abgelagerte Salze bilden einen Elektrolytfilm. 2. **Elektrochemische Reaktion** Anodische Eisenauflösung und kathodische Sauerstoffreduktion laufen über den Film ab. 3. **Trocknung** Die Verdunstung verändert die Salzkonzentration, den Sauerstoffzutritt und die Struktur der Korrosionsprodukte. 4. **Neuorganisation** Wiederholte Zyklen können unter geeigneten Bedingungen eine dichtere und besser haftende Rostschicht hervorbringen. Die Expositionsgeschichte ist daher wichtiger als die jährliche Niederschlagsmenge allein. Kurze, häufige Regenereignisse mit anschließendem Austrocknen können die Patinabildung fördern. Lange Feuchteperioden können aktive Korrosion aufrechterhalten. Zyklische Salzablagerung und Verdunstung können besonders schädlich sein, weil die Verdunstung die Chloride an der Oberfläche konzentriert und die nächste Feuchteperiode den konzentrierten Elektrolyten erneut aktiviert. Die 2003 veröffentlichten Leitlinien der FHWA fordern eine standortspezifische Bewertung der Benetzungsdauer, der Chloridexposition, der industriellen Schadstoffe, der Entwässerung, der Geometrie und der Instandhaltung, bevor unbeschichteter wetterfester Stahl ausgewählt wird. Diese Forderung ist praktischer und nicht bürokratischer Natur. Eine Brücke in einem trockenen Binnenklima kann dauerhaft feuchte Mikrobereiche aufweisen, während eine feuchte Küstenkonstruktion freiliegende Flächen besitzen kann, die schnell trocknen, sowie geschützte Fugen, die dies nicht tun. ### Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Kondensation Die relative Luftfeuchtigkeit beeinflusst, ob ein Oberflächenfilm bestehen bleiben kann. Wenn sich die Luft ihrem Taupunkt nähert, kondensiert Wasser auf dem Stahl, selbst wenn kein Regen gefallen ist. Nächtliche Abkühlung, beschattete Flächen, geschlossene Kastenquerschnitte und kaltes Metall unter warmer, feuchter Luft sind häufige Ursachen. Eine Oberfläche kann daher an einem Ort, an dem nur wenig messbarer Niederschlag fällt, viele Stunden lang feucht sein. Die Temperatur beeinflusst sowohl die Reaktionsgeschwindigkeiten als auch die Wasserverdunstung. Höhere Temperaturen beschleunigen häufig die elektrochemischen Reaktionen, können die Benetzungsdauer jedoch durch verstärkte Verdunstung verkürzen. In der Nähe des Taupunkts kann eine geringe Temperaturänderung Kondensation verursachen und die Dauer des Elektrolytvorkommens verlängern. Die Temperatur verändert außerdem die Sauerstofflöslichkeit, die Salzkristallisation, die Umwandlung von Rost sowie die Viskosität oder Beweglichkeit von Oberflächenfilmen. ISO 9223:2012 fasst diese Wirkungen über den Temperatur-Feuchte-Einfluss zusammen, anstatt die Luftfeuchtigkeit als unabhängige Garantie für eine bestimmte Korrosionsrate zu behandeln. Die Luftfeuchtigkeit gewinnt an Bedeutung, wenn lösliche Schadstoffe vorhanden sind. Hygroskopische Salze können Wasser aus der Luft aufnehmen, und zwar bei relativen Luftfeuchten, unterhalb derer sauberer Stahl trocken bleiben würde. Eine mit Natriumchlorid, Magnesiumchlorid oder Calciumchlorid belastete Oberfläche kann daher während wiederholter Feuchteperioden elektrolytisch aktiv bleiben. Staub und industrielle Ablagerungen können eine ähnliche Wirkung haben, insbesondere wenn sie sich auf horizontalen oder geschützten Oberflächen ansammeln. Die Patinaentwicklung hängt von diesem Gleichgewicht ab. Ein gewisses Maß an Feuchtigkeit ist erforderlich, um die Korrosionsreaktionen einzuleiten und aufrechtzuerhalten, die die Rostschicht hervorbringen. Übermäßige oder anhaltende Feuchtigkeit verhindert das Austrocknen der Schicht und kann Poren und Risse elektrochemisch aktiv halten. Eine unzureichende Belüftung verschärft die Situation, da sie die Verdunstung verlangsamt. Der 2015 vom Steel Construction Institute herausgegebene SCI Guidance Note 1.07 bezeichnet dauerhaft nasse oder feuchte Umgebungen als ungeeignete oder nur eingeschränkt geeignete Anwendungsbereiche für unbeschichteten wetterbeständigen Stahl. Dies gilt ebenso für eine hohe Chlorid- oder Salzsprühbelastung, konzentrierte industrielle Abgase und eingebettete Bedingungen. Die Legierungschemie bleibt dennoch von Bedeutung. Wetterfeste Stähle verwendeten historisch Mangan, Silizium, Chrom, Nickel, Kupfer, Molybdän und Phosphor, um die Korrosionsprodukte und deren Haftung zu beeinflussen. Untersuchungen der FHWA aus dem Jahr 2009 befassten sich außerdem mit Zusätzen von Wolfram, Titan, Aluminium und Seltenen Erden. Ein Legierungselement kann jedoch weder Kondensation aus einem Kastenquerschnitt entfernen noch eine Wasserfalle entwässern. Umgebung und konstruktive Detailausbildung bleiben miteinander gekoppelt. ### Schwefeldioxid, Chloride und atmosphärische Salzbelastung Schwefeldioxid ist von Bedeutung, weil es sich in der Oberflächenfeuchtigkeit löst und schweflige sowie nach der Oxidation schwefelsaure Spezies bildet. Diese sauren Filme erhöhen die Leitfähigkeit und können die Stabilisierung der Rostschicht beeinträchtigen. Industrielle Verbrennungsquellen verursachten historisch stark belastete Schwefeldioxidumgebungen, wobei die Emissionen je nach Region und Quelle erheblich variieren. Eine Stahloberfläche in der Nähe einer Raffinerie, eines Hüttenwerks, eines Kraftwerks oder eines stark befahrenen Verkehrskorridors kann einer Schadstoffbelastung ausgesetzt sein, die sich deutlich von der Belastung an einer nahe gelegenen ländlichen Messstation unterscheidet. Chloride sind häufig beständiger und örtlich stärker wirksam. Gischt, brechende Wellen, vom Wind verfrachtetes Meersalz-Aerosol, Taumittel und verunreinigtes Abflusswasser lagern Chloridionen auf Stahl ab. Chloride dringen in Poren und Fehlstellen des Rosts ein, fördern die örtliche anodische Auflösung und machen das Austrocknen weniger schützend, da hygroskopische Rückstände erneut Feuchtigkeit aufnehmen. Windrichtung, Höhe, Entfernung zur Küste, Spritzwasserexposition und das Abwaschen durch Regen beeinflussen die Ablagerung. „Küstennah“ ist keine ausreichende Beschreibung der Exposition; ein geschütztes, Salz sammelndes Detail kann aggressiveren Bedingungen ausgesetzt sein als eine vollständig exponierte Oberfläche in größerer Entfernung vom Meer. ISO 9223:2012 behandelt die atmosphärische Salzbelastung als einen maßgeblichen Korrosivitätsfaktor, und bei der Standortbewertung sollten sowohl Ablagerung als auch Rückhaltung berücksichtigt werden. Die 2011 veröffentlichte Forschung der FHWA zu verbesserten korrosionsbeständigen Stählen berichtete, dass die Korrosionsindexwerte nach ASTM G101 bei den meisten wetterfesten Stählen zwischen 6 und 7 lagen, während die Forschung Werte nahe 9,5 oder darüber für eine deutlich verbesserte Beständigkeit in chloridhaltigen Atmosphären anstrebte. ASTM G101-04(2010) stellt Verfahren zur Schätzung langfristiger atmosphärischer Korrosionsverluste aus kurzfristigen Expositionsdaten sowie zur Schätzung der relativen atmosphärischen Korrosionsbeständigkeit niedriglegierter Stähle anhand ihrer chemischen Zusammensetzung bereit; die Norm macht aus einem Zusammensetzungsindex jedoch keine Immunität. Schadstoffe und Salze beeinflussen auch die strukturellen Folgen. Grübchenbildung erzeugt Spannungskonzentrationen, und die Ermüdungsrichtlinien der FHWA erläutern, dass AASHTO dem unbeschichteten Grundwerkstoff aus wetterfestem Stahl eine um eine Stufe niedrigere Ermüdungskategorie zuweist als vergleichbare nicht wetterfeste Stähle, und zwar aufgrund der Grübchenbildung. Bei der Bemessung gegen atmosphärische Korrosion müssen daher die Exposition nach ISO 9223, die auf der Zusammensetzung beruhenden Schätzungen nach ASTM G101, die Entwässerung und der Zugang für Inspektionen mit den Ermüdungsdetails verknüpft werden. Nominell identischer Stahl ist nicht einer einzigen Atmosphäre ausgesetzt. Seine tatsächliche Korrosionsumgebung ergibt sich aus der Kombination von Klima, Ablagerungen, Benetzungsgeschichte und Geometrie an jedem Quadratmeter der Konstruktion. ## Wie sich die Patina von Wetterstahl entwickelt Wetterstahl wird nicht mit einer korrosionsbeständigen Oberfläche geliefert. Seine Beständigkeit gegenüber der Atmosphäre entwickelt sich erst nach der Bewitterung, und das Ergebnis hängt von der chemischen Zusammensetzung des Stahls, der umgebenden Luft sowie davon ab, wie Wasser die Oberfläche erreicht und wieder verlässt. Stähle wie ASTM A588 sowie die gemäß ASTM A709 spezifizierten Wetterstähle sind kohlenstoffarme, niedriglegierte Stähle mit gezielten Zusätzen, die die Bildung von Korrosionsprodukten verändern. Traditionelle Zusammensetzungen enthalten vor allem Mn, Si, Cr, Ni, Cu, Mo und P; Forschungsarbeiten der Federal Highway Administration haben außerdem Zusätze von W, Ti, Al und Seltenen Erden untersucht. Diese Elemente verhindern nicht die anodischen und kathodischen Reaktionen, die die atmosphärische Korrosion ausmachen. Unter geeigneten Bewitterungsbedingungen beeinflussen sie stattdessen, welche Oxide und Oxyhydroxide entstehen, wie dicht sich die Rostschicht entwickelt und wie fest sie am Grundwerkstoff haftet. Eine Patina ist daher ein sich entwickelndes Korrosionsprodukt, keine aufgebrachte Beschichtung und keine Garantie für dauerhaften Schutz. ![Bewitterungsstähle und Auslegung gegen atmosphärische Korrosion](/images/uploads/21e10491-8fb7-4011-98e2-f9bb8e4c2b56/wiki-inline-a-weathering-steel-bridge-connection-comparing-a-rain-washed-drying-surface-with-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/21e10491-8fb7-4011-98e2-f9bb8e4c2b56/wiki-inline-a-weathering-steel-bridge-connection-comparing-a-rain-washed-drying-surface-with-1920x1094.avif "Bild vergrößern — Bewitterungsstähle und Auslegung gegen atmosphärische Korrosion")Repeated drying can support patina development; trapped water and chlorides keep local corrosion active. ### Anfängliche Korrosion und Umwandlung der Rostschicht Eine frisch gefertigte Oberfläche weist gewöhnlich Zunder, Fertigungsverschmutzungen, Oxide aus dem thermischen Schneiden oder Rückstände aus der Handhabung und Montage auf. Sobald sich auf dem freiliegenden Stahl Feuchtigkeit als kontinuierlicher oder halbkontinuierlicher Elektrolyt bildet, geben lokale Anodenbereiche Eisenionen ab: Fe→Fe2++2⁢e−Kathodische Reaktionen verbrauchen Sauerstoff und Wasser und erzeugen Hydroxidionen. Zu den frühen Produkten gehören schlecht geordnete Eisenoxyhydroxide und hydratisierte Oxide. Ihr Aussehen kann sich von leuchtendem Orange oder Gelbbraun zu dunklerem Rotbraun und bei manchen Bewitterungsbedingungen zu nahezu schwarzen Bereichen verändern. Die Farbe ist kein zuverlässiges Maß für den Schutz. Eine dunkle Oberfläche kann unter Ablagerungen weiterhin aktive Lochkorrosion aufweisen, während eine hellere Schicht Bereiche mit vergleichsweise guter Haftung enthalten kann. Mit fortschreitender Bewitterung wird der anfängliche Rost wiederholt gelöst, erneut ausgefällt, entwässert und umorganisiert. Zu den häufigen Korrosionsprodukten gehören Lepidokrokit, häufig als γ-FeOOH angegeben, Goethit, α-FeOOH, und Magnetit, Fe₃O₄. Die Anteile und die physikalische Anordnung variieren in Abhängigkeit von der Dauer der Durchfeuchtung, dem Sauerstoffzutritt, Verunreinigungen, der Temperatur und dem Legierungsgehalt des Stahls. Zusätze in Wetterstahl können eine feinere, kompaktere Korrosionsschicht begünstigen als diejenige, die sich auf gewöhnlichem konstruktivem Kohlenstoffstahl bildet; sie können jedoch nicht an jedem Standort dieselbe Mineralstruktur erzwingen. Stabilisierung der Patina **Stabilisierung der Patina** Ein Zustand, bei dem Rostschicht und Umgebung über einen festgelegten Zeitraum eine relativ gleichbleibende, üblicherweise niedrigere Korrosionsrate hervorbringen; dies bedeutet nicht, dass die Korrosion beendet ist. Der Unterschied ist an der Stahloberfläche von Bedeutung. Eine lockere, rissige oder schlecht haftende Schicht ermöglicht es Wasser und Sauerstoff, wiederholt an frisches Metall zu gelangen. Eine dichtere Schicht begrenzt den Stofftransport und verringert die Fläche des leicht zugänglichen Metalls, sodass die Korrosionsrate abnehmen kann. Dabei ändern sich die Reaktionsbedingungen; die Oberfläche wird jedoch nicht in eine undurchlässige Barriere umgewandelt. Risse, Stoßschäden, Schnittkanten, Spalten und Bereiche unter angesammelten Ablagerungen können weiter korrodieren, während die angrenzenden großflächigen Bereiche bereits ausgereift erscheinen. ASTM G101-04(2010) trägt diesem zeitabhängigen Verhalten Rechnung, indem die Norm Verfahren zur Schätzung langfristiger atmosphärischer Korrosionsverluste anhand kürzerer Bewitterungsdaten sowie zur Schätzung der relativen atmosphärischen Korrosionsbeständigkeit niedriglegierter Stähle aus ihrer chemischen Zusammensetzung bereitstellt. Ihre Anwendung macht eine standortspezifische Beurteilung jedoch nicht überflüssig. Die chemische Zusammensetzung kann eine Tendenz anzeigen, aber sie kann allein weder eine undichte Verbindung noch eine Chloridablagerung oder eine dauerhaft feuchte Unterseite berücksichtigen. ### Wechselnde Durchfeuchtung und Austrocknung Die Patina entwickelt sich durch Wiederholung. Während einer feuchten Phase bilden Regen, Kondensation, Spritzwasser oder abgelagerte Feuchtigkeit einen Elektrolyten. Ionenbewegung und Sauerstoffreduktion unterstützen die Korrosion, während lösliche Eisenverbindungen durch die feuchte Schicht wandern können. Beim Austrocknen erhöht die Verdunstung die Konzentration der verbleibenden Salze und verändert den Sauerstoffzutritt. Einige Produkte fallen in Poren und Fehlstellen aus, andere werden weggespült. Diese wiederholte Auflösung und Ausfällung trägt dazu bei, eine anfänglich lockere Rostablagerung bei geeigneter Bewitterung in eine stärker strukturierte Schicht umzuwandeln. Das Wort „wechselnd“ ist wichtig. Eine Oberfläche, die dauerhaft feucht bleibt, durchläuft nicht dieselben Austrocknungsphasen, die zur Verfestigung der Korrosionsschicht beitragen. Das SteelConstruction Institute nennt in Guidance Note 1.07 dauerhaft nasse oder feuchte Bedingungen, eine hohe Chlorid- oder Salzsprühbelastung, konzentrierte industrielle Abgase und erdberührte Bedingungen als ungeeignete oder eingeschränkt geeignete Anwendungen für unbeschichteten wetterbeständigen Stahl. Die National Steel Bridge Alliance stellt ebenfalls fest, dass die Entwicklung einer schützenden Patina wiederholte Durchfeuchtung und Austrocknung erfordert. Austrocknung bedeutet nicht, dass die Korrosion dauerhaft zum Stillstand kommt. Dünne Feuchtigkeitsfilme können nach dem scheinbaren Austrocknen einer Fläche in Poren, Verbindungen und rauen Bereichen verbleiben. Chloride können Feuchtigkeit anziehen und die Dauer der Durchfeuchtung verlängern, sodass die Korrosion bei einer niedrigeren relativen Luftfeuchtigkeit wieder einsetzen kann, als dies auf einer sauberen Oberfläche der Fall wäre. Schwefeldioxid und andere industrielle Schadstoffe können die Oberflächenfeuchtigkeit versauern oder Ablagerungen bilden, die die Korrosionsreaktionen verändern. ISO 9223:2012 klassifiziert die atmosphärische Korrosivität anhand der Korrosionsraten von Normproben im ersten Jahr und nennt den Einfluss von Temperatur und Feuchtigkeit, die Schwefeldioxidbelastung sowie den Salzgehalt der Luft als wesentliche Umweltfaktoren. Diese Variablen helfen zu erklären, warum zwei Bauwerke aus demselben bezeichneten Stahl sichtbar unterschiedliche Rostschichten entwickeln können. Die Geometrie steuert den Wechsel von Durchfeuchtung und Austrocknung ebenso stark wie das Klima. Horizontale Absätze, Stoßbleche, Spalten an Aussteifungen, Schraubendetails und teilweise abgedichtete Hohlräume können Wasser und Sedimente zurückhalten. Eine geschützte Fläche kann langsam trocknen, während eine dem Wind ausgesetzte Fläche kurze Regenereignisse und eine rasche Verdunstung erfährt. Von einer Stahloberfläche ablaufendes Wasser kann eisenreiches Wasser auf eine andere Oberfläche tragen und dort Verfärbungen verursachen, ohne zwangsläufig einen gleichwertigen Schutz zu bewirken. Ablaufwasser von Beton, verzinkten Bauteilen oder verunreinigten Oberflächen kann ebenfalls Stoffe eintragen, die die lokale Korrosion verändern. Die Richtlinien der FHWA verlangen daher, vor der Auswahl von unbeschichtetem Wetterstahl die Dauer der Durchfeuchtung, die Chloridbelastung, industrielle Schadstoffe, die Entwässerung, die Geometrie und die Instandhaltung zu bewerten. Es kann nicht davon ausgegangen werden, dass sich eine Patina an einem gut entwässerten Brückenträger auf dieselbe Weise bildet wie unter einer undichten Fahrbahnübergangskonstruktion oder innerhalb einer mit Ablagerungen gefüllten Verbindung. ### Stabilisierung der Patina und stationäre Korrosion #### Interpretation einer ausgereiften Patina Stabilisierung beschreibt eine niedrigere oder gleichmäßigere Korrosionsrate über einen festgelegten Zeitraum. Die Rostschicht kann weiter dicker werden, reißen, sich verdichten und ihre Mineralform verändern. „Stabilisiert“ bedeutet nicht, dass die Korrosion beendet ist. Der Begriff beschreibt einen Zustand, in dem die Rostschicht und die Umwelt über einen bestimmten Zeitraum eine relativ gleichbleibende, gewöhnlich niedrigere Korrosionsrate bewirken. Die Schicht kann weiter dicker werden, Risse bilden, sich verdichten und ihre Mineralform verändern, während sich der durchschnittliche Metallverlust einem stationären Verlauf annähert. Die Dauer bis zur Stabilisierung ist keine allgemeingültige Größe. Sie variiert in Abhängigkeit von der Legierungschemie, der Oberflächenvorbereitung, der Ausrichtung, dem Niederschlag, der Luftfeuchtigkeit, der Schadstoffbelastung, dem Salzgehalt, der Temperatur, der Entwässerung sowie der Häufigkeit von Durchfeuchtung und Austrocknung. Übersichten zur atmosphärischen Korrosion legen besonderen Wert darauf, die Stabilisierungsdauer von den stationären Korrosionsraten zu unterscheiden. Kurzzeitige Bewitterungen können die aggressive Anfangsphase erfassen, bevor sich die Rostschicht umorganisiert hat. Sie können außerdem mit einer ungewöhnlich feuchten Jahreszeit oder einem vorübergehenden Schadstoffereignis zusammenfallen. Modelle zur Langzeitprognose müssen daher die instationäre Korrosion von der späteren Rate trennen und die Bewitterungsbedingungen angeben, von denen die Prognose abhängt. ASTM G101-04(2010) stellt Schätzverfahren bereit; bei schwerwiegenden Folgen einer Unterschätzung des Materialverlusts bleiben jedoch Feldinspektionen erforderlich. Die Zusammensetzung der Legierung setzt einen Teil der Obergrenze der erreichbaren Leistungsfähigkeit fest. Die Forschungsarbeiten der FHWA aus dem Jahr 2011 zu verbesserter korrosionsbeständigerem Stahl berichten, dass die ASTM-G101-Korrosionsindexwerte der meisten Wetterstähle zwischen 6 und 7 lagen, während die Forschung für deutlich verbesserte Beständigkeit in chloridhaltigen Atmosphären Werte von etwa 9,5 oder darüber anstrebte. Dieses Ergebnis begründet keine standortunabhängige Nutzungsdauer; es zeigt vielmehr, warum zusammensetzungsbasierte Indizes und chloridspezifische Prüfungen von Bedeutung sind. Auch eine reif erscheinende Patina entbindet nicht von den Anforderungen an die Tragwerksplanung. Lochkorrosion verursacht örtlichen Querschnittsverlust und Spannungskonzentrationen. Die Ermüdungsrichtlinien der FHWA stellen fest, dass AASHTO dem unbeschichteten Grundwerkstoff aus gewöhnlichem Wetterstahl aufgrund der Lochkorrosion eine um eine Kategorie niedrigere Ermüdungskategorie zuweist als vergleichbarem Nicht-Wetterstahl. Bei Inspektionen müssen daher Wasserfallen, Spalten, Kanten, Bereiche an Verbindungsmitteln sowie Stellen untersucht werden, an denen Rostschuppen oder Ablagerungen den Stahl verdecken. Wenn die Durchfeuchtung dauerhaft bleibt, sich Chloride ansammeln oder die Entwässerung versagt, entwickelt sich die erwartete niedrigere stationäre Korrosionsrate möglicherweise nie. Die Patina wirkt nur als bedingtes Ergebnis einer miteinander verträglichen Chemie, Bewitterung und konstruktiven Detaillierung – nicht als automatische, dauerhafte Beschichtung. ## Legierungschemie und Korrosionsmechanismen Wetterfester Stahl ist ein kohlenstoffarmer, niedriglegierter Stahl, dessen Verhalten unter Atmosphäreneinwirkung von der Rostschicht abhängt, die sich nach der Exposition entwickelt. Diese Schicht ist keine werkseitig aufgebrachte Beschichtung und macht den Grundwerkstoff nicht korrosionsunempfindlich. Unter geeigneten Bedingungen werden die Korrosionsprodukte im Vergleich zum lockeren Rost auf gewöhnlichem Kohlenstoffstahl relativ dicht, haftfest und weniger durchlässig. Das Ergebnis ist eine geringere langfristige Korrosionsrate, nicht jedoch das Ausbleiben von Korrosion. Die Legierungschemie beeinflusst die Zusammensetzung, Struktur und Haftung dieser Rostschicht, doch die Chemie kann nicht von der Exposition getrennt betrachtet werden. ISO 9223:2012 klassifiziert die atmosphärische Korrosivität anhand der Korrosionsraten von Normproben im ersten Jahr und identifiziert Temperatur-Feuchte-Bedingungen, Schwefeldioxidbelastung und den Salzgehalt der Luft als wesentliche Einflussgrößen. Ein Stahl, der sich in einer ländlichen Atmosphäre stabilisiert, kann in einer marinen Spritzwasserzone, unter Ablagerungen oder innerhalb einer dauerhaft feuchten Verbindung weiterhin Querschnitt verlieren. Funktionen und Einschränkungen traditioneller Legierungselemente für wetterfesten Stahl. | Element oder Gruppe | Im Artikel beschriebene Funktion | Wichtige Einschränkung | |---|---|---| | Mn | Festigkeits- und Verarbeitungselement; bindet Schwefel als Mangansulfid-Einschlüsse | Einschlüsse können die lokale elektrochemische Aktivität beeinflussen | | Si | Desoxidationsmittel und Beitrag zur Festigkeit | Sagt die Stabilität der Patina nicht unabhängig voraus | | Cr | Wird mit kompakten, weniger löslichen Korrosionsprodukten in Verbindung gebracht | Die Wirkung hängt von Konzentration und Exposition ab | | Ni | Kann die atmosphärische Beständigkeit verbessern und den lokalen Angriff beeinflussen | Muss mit den Anforderungen an Schweißbarkeit und Zähigkeit vereinbar bleiben | | Cu | Kann die Bildung einer besser haftenden, weniger durchlässigen Rostschicht fördern | Verhindert die anfängliche Oxidation nicht | | Mo | Kann die Beständigkeit gegen lokale Korrosion verbessern | Verhindert kein chloridbedingtes Lochfraß in feuchten Ablagerungen | | P | Kann die Bildung einer kompakten Rostschicht unterstützen | Ein Überschuss kann Zähigkeit oder Schweißbarkeit beeinträchtigen | ### Herkömmliche Legierungselemente: Mn, Si, Cr, Ni, Cu, Mo und P Der herkömmliche Ansatz bei wetterfestem Stahl kombiniert mehrere moderate Legierungszugaben, anstatt sich auf ein einziges Element zu stützen. Untersuchungen der FHWA beschreiben den traditionellen Schwerpunkt als Mangan (Mn), Silizium (Si), Chrom (Cr), Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Molybdän (Mo) und Phosphor (P). Ihre Wirkungen überschneiden sich über die Reinheit des Stahls, die Entmischung, die Phasenbildung und die Chemie der Korrosionsprodukte. Mangan ist üblicherweise als Zusatz zur Festigkeitssteigerung und zur Verbesserung der Verarbeitung vorhanden und bindet Schwefel in Form von Mangansulfid-Einschlüssen. Diese Einschlüsse können die lokale elektrochemische Aktivität und die Lochkorrosion beeinflussen, insbesondere wenn ihre Form und Verteilung ungünstig sind. Silizium wirkt hauptsächlich als Desoxidationsmittel und trägt zur Festigkeit bei; außerdem kann es die kieselsäurehaltigen Bestandteile und die Kompaktheit der Korrosionsprodukte beeinflussen. Keines der beiden Elemente lässt für sich allein vorhersagen, ob ein Brückenträger eine stabile Patina ausbilden wird. Chrom wird mit kompakteren und weniger löslichen Korrosionsprodukten in Verbindung gebracht und kann die Anreicherung schützender Oxid- oder Oxihydroxidphasen an der Grenzfläche zwischen Stahl und Rost fördern. Seine Wirkung hängt von der Konzentration und der Exposition ab. Nickel ist in vielen wetterfesten Zusammensetzungen besonders wichtig, weil es die Beständigkeit gegenüber atmosphärischer Korrosion verbessern kann, ohne dieselben nachteiligen Auswirkungen auf Schweißbarkeit oder Versprödung hervorzurufen, die mit übermäßigen Zugaben einiger anderer Legierungselemente einhergehen können. Unter chloridhaltigen Bedingungen wurden nickelhaltige Stähle hinsichtlich ihrer Fähigkeit untersucht, die Schwere lokaler Angriffe zu verringern und die Zusammensetzung der Rostschicht zu verändern. Kupfer ist ein charakteristisches Legierungselement für wetterfesten Stahl. Es reichert sich im Verlauf der Korrosion tendenziell in der Nähe der Grenzfläche zwischen Metall und Rost an und kann die Bildung einer haftfesteren und weniger durchlässigen Schicht fördern. Kupfer verhindert die erste Oxidationsphase nicht; Feuchtigkeit leitet weiterhin die anodische Auflösung von Eisen ein. Sein Beitrag wird relevant, wenn sich Korrosionsprodukte ansammeln und wiederholte Befeuchtungs- und Trocknungszyklen ihre Struktur verändern. Molybdän kann die Beständigkeit gegen lokale Korrosion, einschließlich chloridbedingter Angriffe, verbessern, indem es Eisenoxihydroxide und die Chemie von Korrosionsnarben beeinflusst. Bei dauerhaft feuchten Salzablagerungen ist es jedoch keine Garantie gegen Lochkorrosion. Phosphor wurde historisch in einigen wetterfesten Stählen eingesetzt, weil es die Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion erhöhen und die Bildung einer kompakten Rostschicht unterstützen kann. Ein hoher Phosphorgehalt kann jedoch die Zähigkeit, die Schweißbarkeit oder das Bruchverhalten beeinträchtigen; daher wird die zulässige Menge durch die Stahlspezifikation und die Anforderungen an die Konstruktion begrenzt. Der Mechanismus verläuft daher stufenweise. Während der Befeuchtung ermöglicht ein Elektrolytfilm die Auflösung von Eisen und die kathodische Sauerstoffreduktion. Während der Trocknung konzentrieren sich gelöste Ionen, Korrosionsprodukte wandeln sich um, und der Rost kann weniger leitfähig und weniger durchlässig werden. Die Legierungselemente verändern die Geschwindigkeit und die Produkte dieser Reaktionen. Wiederholte Zyklen sind entscheidend: Die National Steel Bridge Alliance stellt fest, dass die Entwicklung einer schützenden Patina Befeuchtungs- und Trocknungszyklen erfordert, während dauerhaft feuchter Stahl weiterhin aktiv korrodieren kann, weil der Rost nie die für seine Stabilisierung erforderliche Trocknungsphase durchläuft. Diese Unterscheidung wirkt sich auch auf die Ermüdung aus. Lochkorrosionen sind Spannungskonzentratoren, selbst wenn der durchschnittliche Korrosionsverlust gering ist. Die Ermüdungsrichtlinien der FHWA berichten, dass AASHTO dem unbeschichteten Grundwerkstoff aus wetterfestem Stahl aufgrund der Lochkorrosion eine um eine Stufe niedrigere Ermüdungskategorie zuweist als einem vergleichbaren nicht wetterfesten Stahl. Die Legierungschemie kann Korrosionsschäden verringern, beseitigt jedoch nicht die Notwendigkeit, Ermüdungsdetails zu überprüfen, Korrosionsnarben zu inspizieren und den Wasserzutritt an Schweißnähten, Verbindungen und Flanschrändern zu kontrollieren. ### Aktuelle Untersuchungen zu Zugaben von W, Ti, Al und Seltenen Erden In der Forschung wurden Wolfram (W), Titan (Ti), Aluminium (Al) und Zugaben Seltener Erden als Möglichkeiten untersucht, die Keimbildung der Rostschicht, den Ionentransport und die Entwicklung von Korrosionsnarben zu verändern. Diese Untersuchungen begründen keinen universell einsetzbaren Ersatz für die herkömmliche Chemie wetterfester Stähle. Jede Zugabe kann neben der Korrosion auch Einschlüsse, Ausscheidungen, das Schweißverhalten, die Zähigkeit und die Fertigungspraxis beeinflussen. Wolfram wurde hinsichtlich seines möglichen Beitrags zu einer dichteren und chemisch stabileren Rostschicht untersucht, insbesondere unter Chloridbelastung. Titan kann die Körner verfeinern und stabile Karbid-, Nitrid- oder Carbonitridteilchen bilden; diese Kornverfeinerung kann die Gleichmäßigkeit der Korrosion beeinflussen, während schlecht kontrollierte Einschlüsse lokale elektrochemische Zellen erzeugen können. Aluminium kann die Desoxidationsprodukte und die Oxidchemie verändern. Elemente der Seltenen Erden können die Form und Verteilung von Einschlüssen beeinflussen, die Reinheit des Stahls verbessern oder die Anhaftung und Morphologie der Korrosionsprodukte verändern. Ihre Wirkung hängt stark vom jeweiligen Element, von der Konzentration und vom gewählten Verarbeitungsverfahren ab. Das FHWA-Programm zu verbesserten korrosionsbeständigen Stählen macht die praktische Unterscheidung deutlich. Herkömmlicher wetterfester Stahl wurde auf der Grundlage von Mn, Si, Cr, Ni, Cu, Mo und P entwickelt, während spätere Forschungsarbeiten Zugaben von W, Ti, Al und Seltenen Erden untersuchten, um die Leistungsfähigkeit in chloridhaltigen Atmosphären zu verbessern. Die FHWA berichtete 2011, dass die Korrosionsindexwerte nach ASTM G101 bei den meisten wetterfesten Stählen zwischen 6 und 7 lagen, während die Forschung Werte von etwa 9,5 oder höher anstrebte. Dieses Ziel stellt ein Forschungskriterium für eine deutlich verbesserte Chloridbeständigkeit dar und ist kein allgemeiner Schwellenwert, der beweist, dass ein unbeschichtetes Bauteil an jedem Küstenstandort oder an jedem Standort mit Tausalz geeignet ist. Diese Unterscheidung ist wichtig, weil die Chemie herkömmlicher wetterfester Stähle und die Forschung zu verbesserten korrosionsbeständigen Stählen unterschiedliche Expositionsgrenzen betreffen. Die Richtlinien der FHWA zur Standortauswahl verlangen eine Bewertung der Feuchtigkeitsdauer, der Chloridbelastung, industrieller Schadstoffe, der Entwässerung, der Geometrie und der Instandhaltung. SCI Guidance Note 1.07, veröffentlicht im Jahr 2015, nennt dauerhaft nasse oder feuchte Umgebungen, eine hohe Chlorid- oder Salzsprühbelastung, konzentrierte industrielle Abgase und Bedingungen mit Erdberührung als ungeeignete oder eingeschränkt geeignete Anwendungsfälle für unbeschichteten wetterbeständigen Stahl. Kein Legierungselement kann ein Detail ausgleichen, das Wasser und Streusalz auf unbestimmte Zeit festhält. ### Zusammensetzungsbasierte Korrosionsindizes nach ASTM G101 ASTM G101-04(2010) stellt einen Bewertungsrahmen mit zwei unterschiedlichen Anwendungszwecken bereit: der Schätzung langfristiger atmosphärischer Korrosionsverluste anhand kurzfristiger Expositionsdaten und der Schätzung der relativen atmosphärischen Korrosionsbeständigkeit niedriglegierter Stähle anhand ihrer chemischen Zusammensetzung. Der zusammensetzungsbasierte Korrosionsindex wandelt festgelegte Gehalte an Legierungselementen in eine empirische Kenngröße um, die dem Vergleich verschiedener Stähle dient. Er ist keine direkte Berechnung der Nutzungsdauer eines Brückenbauteils. Der Index ist nützlich, weil er die Chemie mit einer messbaren Erwartung verknüpft. Ein höherer Wert weist im Allgemeinen auf eine höhere Beständigkeit gegenüber atmosphärischer Korrosion innerhalb des Bereichs und unter den Bedingungen hin, für die der Zusammenhang entwickelt wurde. Die FHWA-Werte – etwa 6 bis 7 für die meisten bestehenden wetterfesten Stähle und etwa 9,5 oder höher für die untersuchten chloridbeständigen Zusammensetzungen – zeigen, wie der Index die Entwicklung von Legierungen unterstützen kann. Sie bedeuten nicht, dass jeder Stahl mit einem Wert über 9,5 in einem salzhaltigen Spalt eine stabile Patina ausbilden wird oder dass jeder Stahl mit einem Wert unter 9,5 in einer trockenen Binnenatmosphäre versagt. ASTM G101 unterliegt außerdem Einschränkungen, die durch seine Eingangsgrößen bedingt sind. Die chemische Zusammensetzung beschreibt weder Wasserabflusswege noch Spaltgeometrie, Ablagerungen, Trocknungsdauer, Schwefeldioxidkonzentration, Spritzwasserbelastung oder Instandhaltung. Sie kann die Unterseite eines Flansches, die aufgrund einer undichten Dehnfuge feucht bleibt, nicht abbilden. ISO 9223:2012 liefert den Rahmen für die atmosphärische Korrosivität, während die Richtlinien der FHWA die Fragen zur Standortwahl und konstruktiven Detailausbildung behandeln; keine der beiden Normen erlaubt es, die Expositionsbewertung durch die Chemie zu ersetzen. Für im Brückenbau eingesetzte Stähle bleibt die Werkstoffspezifikation maßgeblich. ASTM A709/A709M behandelt Baustahl für Brücken, einschließlich der Güten wetterfester Stähle, während bei den Bemessungsnachweisen Querschnittsverluste, Verbindungen, Schweißnähte, Bruchzähigkeit und Ermüdung berücksichtigt werden müssen. Die aus ASTM G101 zu ziehende Schlussfolgerung ist begrenzt, aber nützlich: Die Legierungschemie kann die Wahrscheinlichkeit einer Stabilisierung der Rostschicht erhöhen oder verringern und den Vergleich zwischen möglichen Zusammensetzungen unterstützen. Die Patina muss jedoch weiterhin durch geeignete Befeuchtungs- und Trocknungszyklen entstehen, vor dauerhaften Verunreinigungen geschützt und durch Inspektionen überprüft werden. ## ASTM G101 und die Grenzen der zusammensetzungsbasierten Vorhersage ASTM G101-04(2010) behandelt zwei miteinander verbundene, jedoch unterschiedliche Aufgaben. Die Norm stellt Verfahren zur Abschätzung langfristiger atmosphärischer Korrosionsverluste anhand kurzfristiger Expositionsdaten bereit und enthält ein Verfahren zur Abschätzung der relativen atmosphärischen Korrosionsbeständigkeit eines niedriglegierten Stahls anhand seiner chemischen Zusammensetzung. Keines der beiden Verfahren macht aus einer Stahlbezeichnung einen garantierten Wert für die Nutzungsdauer. Diese Unterscheidung ist für wetterfeste Stähle wie ASTM A588 und die von ASTM A709 erfassten wetterfesten Stahlsorten von Bedeutung. Ihre Beständigkeit hängt von der Bildung und Erhaltung einer vergleichsweise dichten und fest haftenden Rostschicht ab. Der Stahl wird nicht korrosionsunempfindlich, und die Patina ist keine dauerhafte Beschichtung, die unter jeder Exposition schützend bleibt. ASTM G101 kann eine ingenieurtechnische Bewertung unterstützen; sie kann jedoch weder die Charakterisierung des Standorts noch die Prüfung der konstruktiven Ausbildung, Expositionsprüfungen oder die Planung von Inspektionen ersetzen. ### Abschätzung des langfristigen Verlusts anhand einer kurzfristigen Exposition Eine kurze Exposition kann einen Ausgangspunkt für die Abschätzung eines längeren Korrosionsverlaufs liefern. Die Abschätzung hängt jedoch davon ab, ob die Exposition die Umweltbedingungen und das zu modellierende Korrosionsstadium repräsentiert. Die anfängliche Korrosion kann relativ schnell verlaufen, während die Oberfläche wiederholt nass wird, trocknet, rostet und lockere Korrosionsprodukte abgibt. Die spätere Korrosion kann abnehmen, sobald sich eine stabilere Rostschicht entwickelt. Der Übergang erfolgt weder unmittelbar noch an jedem Standort auf dieselbe Weise. ASTM G101 behandelt den langfristigen Verlust daher als eine auf Expositionsdaten und Korrosionsverhalten beruhende Abschätzungsaufgabe und nicht als eine feste Umrechnung von Monaten in Jahrzehnte. Eine kurzfristige Massenverlustmessung an einer offen exponierten Prüfplatte kann wenig über ein Stoßblech einer Brücke aussagen, das unter einer undichten Fuge feucht bleibt. Ein Prüfgestell mit guter Luftbewegung kann ebenfalls ein anderes Ergebnis liefern als ein Flansch eines Trägers, der von Vogelkot, Straßenstaub oder angesammelten Salzen bedeckt ist. Die Unsicherheit nimmt zu, wenn der Expositionszeitraum die maßgeblichen jahreszeitlichen Bedingungen nicht umfasst. Streusalz im Winter, Kondensation im Sommer, marines Aerosol und industrielle Emissionen können Korrosionsereignisse verursachen, die bei einer kurzen Untersuchung nicht erfasst werden. Umgekehrt kann eine stark verunreinigte Bauphase einen langfristigen Mittelwert überhöht erscheinen lassen, wenn die Verunreinigung für den Normalbetrieb nicht repräsentativ ist. ISO 9223:2012 stellt den umfassenderen Rahmen für die atmosphärische Korrosivität bereit. Die Norm klassifiziert die Korrosivität anhand der Korrosionsraten von Normproben im ersten Jahr und nennt den Einfluss von Temperatur und Feuchte, die Schwefeldioxidbelastung sowie den Salzgehalt der Luft als wesentliche Faktoren. Ihre Kategorien beschreiben eine Atmosphäre, nicht den exakten Verlust eines bestimmten Bauteils aus wetterfestem Stahl. Eine Standortklasse kann die Auswahl unterstützen; örtliche Spalten, Vorsprünge und Entwässerungswege können jedoch Mikro-Umgebungen schaffen, die stärker beansprucht sind, als die nominelle Klassifizierung vermuten lässt. Langfristige Vorhersagen sollten daher nach Möglichkeit Expositionsaufzeichnungen, vergleichbare Korrosionsdaten und die tatsächliche Bauteilgeometrie verwenden. Probenblechprüfungen können das Vertrauen in die Bewertung erhöhen, insbesondere bei ungewöhnlichen industriellen, küstennahen oder durch Streusalz geprägten Umgebungen. Auch dann ist der gemessene Querschnittsverlust nur ein Teil der Auslegungsfrage. Lochfraß, das Freilegen von Walzfehlern, die Aufweitung von Schraubenlöchern und ermüdungsempfindliche Kerben können maßgebend werden, bevor der mittlere Dickenverlust groß ist. ### Relative Korrosionsbeständigkeit anhand der chemischen Zusammensetzung Das Zusammensetzungsverfahren nach ASTM G101 berechnet aus festgelegten Legierungselementen einen Korrosionsindex. Der Index dient dem Vergleich. Er hilft anzuzeigen, wie sich ein niedriglegierter Stahl bei atmosphärischer Exposition im Verhältnis zu einem anderen verhalten kann; er sagt jedoch nicht mit der Präzision eines standortspezifischen Modells die Korrosionsrate eines Projekts in Millimetern pro Jahr voraus. Die Chemie herkömmlicher wetterfester Stähle konzentriert sich auf Mangan, Silicium, Chrom, Nickel, Kupfer, Molybdän und Phosphor. Diese Elemente beeinflussen die Rostschicht, die elektrochemischen Reaktionen und die Neigung der Korrosionsprodukte, weniger porös und haftfester zu werden. Die Korrosionsforschung der Federal Highway Administration aus dem Jahr 2009 untersuchte außerdem Zusätze von Wolfram, Titan, Aluminium und Seltenen Erden. Diese Forschung verdeutlicht einen wichtigen Punkt: Die Zusammensetzung kann zur Verbesserung der Beständigkeit gezielt eingestellt werden, der Index ist jedoch lediglich ein Ersatzmaß für den daraus entstehenden Korrosionsmechanismus. Die Federal Highway Administration berichtete 2011, dass die Korrosionsindexwerte der meisten wetterfesten Stähle nach ASTM G101 zwischen 6 und 7 lagen, während ihre Forschung Werte von etwa 9,5 oder darüber für eine wesentlich verbesserte Beständigkeit in chloridhaltigen Atmosphären anstrebte. Diese Zahlen sind für den Vergleich möglicher Zusammensetzungen nützlich. Sie bedeuten jedoch weder, dass ein Index von 9,5 eine akzeptable unbeschichtete Leistung neben einer mit Streusalz belasteten Straße garantiert, noch dass ein Stahl mit einem Index von 6 an jedem Standort im Binnenland versagen wird. Ein höherer Index kann auf ein günstigeres Gleichgewicht der Legierungselemente hinweisen. Die Zusammensetzung beschreibt jedoch weder Oberflächenverunreinigungen, Schweißzonen, den Zustand der Walzhaut, den Ablauf von Wasser und Korrosionsprodukten noch die Dauer der Feuchte. Ebenso erfasst sie nicht jede Wechselwirkung zwischen den Legierungselementen und der Atmosphäre. Zwei Schmelzen, die dieselben Grenzwerte einer Stahlsorte einhalten, können aufgrund geringfügiger Unterschiede in der Zusammensetzung, der Verarbeitungsgeschichte, der Oberflächenvorbereitung und der Expositionsausrichtung eine unterschiedliche Entwicklung der Rostschicht zeigen. Der Index muss außerdem von einer Sortenbezeichnung getrennt betrachtet werden. ASTM A588 legt ein Produkt aus wetterfestem Stahl mit definierten chemischen und mechanischen Anforderungen fest; die Norm verspricht jedoch keine einheitliche Korrosionsverlustkurve für alle Umgebungen. ASTM A709 umfasst Brückenstahlsorten und damit verbundene Anforderungen, doch die Auswahl einer normgerechten Sorte macht eine Bewertung der Exposition und der konstruktiven Details nicht überflüssig. Die Werkstoffkonformität ist eine notwendige Voraussetzung für den spezifizierten Stahl, aber kein Ersatz für die Korrosionsauslegung. ### Warum die Expositionsbedingungen weiterhin das Ergebnis bestimmen Wetterfester Stahl benötigt einen Wechsel von Feucht- und Trockenphasen, damit sich seine schützende Patina entwickeln kann. Bleibt eine Oberfläche dauerhaft feucht, können die Korrosionsprodukte porös und aktiv bleiben, anstatt sich zu stabilisieren. SCI Guidance Note 1.07 nennt dauerhaft nasse oder feuchte Umgebungen, eine hohe Chlorid- oder Salzsprühbelastung, konzentrierte industrielle Abgase und Anwendungen im Erdreich als ungeeignete oder eingeschränkte Einsatzbereiche für unbeschichteten wetterbeständigen Stahl. Diese Bedingungen können den durch einen günstigen Zusammensetzungsindex nahegelegten Vorteil aufheben. Chlorid ist besonders schädlich, weil es sich in Ablagerungen anreichern und schützende Rostschichten zerstören kann. Meeresgischt, von Fahrzeugen eingetragenes Streusalz, undichte Fahrbahnübergänge und verunreinigter Ablauf können selbst dann eine starke örtliche Belastung verursachen, wenn die allgemeine Atmosphäre als mäßig erscheint. Schwefeldioxid und andere industrielle Schadstoffe können den Säuregrad des Elektrolyten erhöhen oder die Rostchemie verändern. Geschützte Oberflächen können schneller korrodieren als exponierte Flächen, weil sie weniger durch Regen abgewaschen werden und langsamer trocknen. Entwässerung und Geometrie entscheiden häufig darüber, ob sich die Patina stabilisieren kann. Wasseransammlungen an Stoßblechen, Enden von Aussteifungen, Anschlussbereichen, nicht abgedichteten Überlappungen und horizontalen Vorsprüngen führen zu wiederholter oder dauerhafter Befeuchtung. Ablagerungen halten Feuchtigkeit und Chlorid zurück. Eine unzureichende Belüftung unter Fahrbahnplatten oder in Hohlkastenkonstruktionen hat dieselbe Wirkung. Konstruktive Details müssen Wasser vom Stahl wegführen, anstatt es über eine empfindliche Verbindung laufen und darunter sammeln zu lassen. Die konstruktive Konsequenz geht über den durchschnittlichen atmosphärischen Verlust hinaus. Lochfraß erzeugt Spannungskonzentrationen, und die Ermüdungsrichtlinie der FHWA berichtet, dass AASHTO dem blanken, unbeschichteten Grundmaterial aus wetterfestem Stahl eine um eine Kategorie niedrigere Ermüdungskategorie zuweist als vergleichbarem nicht wetterfestem Stahl, und zwar aufgrund des Lochfraßes. Eine Konstruktion kann daher eine besondere Beachtung der Ermüdung erfordern, selbst wenn ihr berechneter allgemeiner Korrosionsverlust gering erscheint. ASTM G101 ist wertvoll, wenn ihr Ergebnis als Beleg und nicht als Garantie verstanden wird. Eine belastbare Entscheidung verbindet den Zusammensetzungsindex mit den Angaben zur atmosphärischen Korrosivität nach ISO 9223, der Bewertung von Chloriden und Schadstoffen, der Feuchtewirkdauer, der Prüfung der Entwässerung, der Geometrie, dem Wartungszugang und den Inspektionsvorkehrungen. Wenn diese Bedingungen keine wiederholte Trocknung und keine stabile Entwicklung der Rostschicht ermöglichen, können unabhängig vom berechneten Index des Stahls ein Anstrich, ein Witterungsschutz oder eine andere Korrosionsschutzmaßnahme erforderlich sein. ## Korrosivitätsklassen nach ISO 9223 bei Entwurfsentscheidungen ISO 9223:2012 stellt eine gemeinsame Terminologie für die atmosphärische Korrosivität bereit, ist jedoch kein Zulassungszertifikat für unbeschichteten wetterfesten Stahl. Die Norm klassifiziert eine Atmosphäre anhand der Korrosionsrate von Standardproben im ersten Jahr und setzt dieses Ergebnis in Beziehung zu Umweltparametern, insbesondere Temperatur und relativer Luftfeuchte, Schwefeldioxidbelastung und luftgetragener Salzbelastung. Diese Eingangsgrößen beschreiben die Aggressivität der Atmosphäre gegenüber Referenzmetallen. Sie sagen jedoch für sich genommen nicht den Zustand jeder Legierung, Verbindung, Spalte, Schweißnaht oder Entwässerungskonstruktion eines Bauwerks voraus. ### Korrosionsraten von Standardproben im ersten Jahr Obere Korrosionsrate im ersten Jahr (μm/Jahr) Obere Grenzwerte der Bereiche der Korrosionsrate von Kohlenstoffstahl im ersten Jahr nach ISO 9223; C1 ist auf 1,3 μm/Jahr begrenzt, und CX reicht über 200 bis 700 μm/Jahr hinaus. Für Standardproben aus gewöhnlichem Kohlenstoffstahl legt ISO 9223:2012 die folgenden Bereiche der Korrosionsrate im ersten Jahr fest: Bereiche der Korrosionsrate von Standardproben aus Kohlenstoffstahl im ersten Jahr nach ISO 9223. | Klasse nach ISO 9223 | Korrosionsrate von Kohlenstoffstahl im ersten Jahr | |---|---| | C1, sehr niedrig | ≤1,3 μm/Jahr | | C2, niedrig | \>1,3 bis 25 μm/Jahr | | C3, mittel | \>25 bis 50 μm/Jahr | | C4, hoch | \>50 bis 80 μm/Jahr | | C5, sehr hoch | \>80 bis 200 μm/Jahr | | CX, extrem | \>200 bis 700 μm/Jahr | | Klasse nach ISO 9223 | Korrosionsrate von Kohlenstoffstahl im ersten Jahr | |---|---| | C1, sehr niedrig | ≤1,3 μm/Jahr | | C2, niedrig | \>1,3 bis 25 μm/Jahr | | C3, mittel | \>25 bis 50 μm/Jahr | | C4, hoch | \>50 bis 80 μm/Jahr | | C5, sehr hoch | \>80 bis 200 μm/Jahr | | CX, extrem | \>200 bis 700 μm/Jahr | Diese Werte sind Klassengrenzen und keine garantierten Dickenverluste von Baustahl über die Nutzungsdauer. Auch das erste Jahr stellt einen besonderen Zeitraum dar. Unbeschichteter Stahl korrodiert zu Beginn der Exposition üblicherweise schneller, während sich eine Rostschicht bildet und den Zugang von Sauerstoff, Wasser und Schadstoffen zur Metalloberfläche verändert. Wetterfester Stahl ist so ausgelegt, dass er eine vergleichsweise dichte, fest haftende Korrosionsschicht bildet. Daher kann seine spätere Korrosionsrate erheblich von der Rate einer Referenzprobe aus einfachem Kohlenstoffstahl abweichen. Dieser Unterschied macht die ISO-Klasse nicht irrelevant. Sie legt den Ausgangspunkt der Umweltbedingungen fest. Eine Atmosphäre der Klasse C3 ist beispielsweise nicht automatisch für wetterfesten Stahl ungeeignet, erfordert jedoch eine andere Bewertung als eine Atmosphäre der Klasse C2 im Binnenland. Ebenso weist eine Einstufung in CX auf Bedingungen hin, unter denen Chloridablagerungen, Meeresnebel, anhaltende Feuchtigkeit oder aggressive industrielle Verunreinigungen die Stabilisierung der Korrosionsschicht verhindern können. ISO 9223 verwendet das Verhalten genormter Proben zusammen mit Umweltmessungen und Schätzungen. In der Praxis kann ein Standort zunächst anhand von Temperatur- und Feuchtebedingungen sowie Daten zur Schadstoffbelastung einer Klasse zugeordnet werden; anschließend kann nach Berücksichtigung örtlicher Expositionsmerkmale eine höhere oder niedrigere praktische Beanspruchung festgelegt werden. Geschützte Oberflächen, Unterseiten und Bereiche in Straßennähe können einer schädlicheren Mikro-Umgebung ausgesetzt sein als ein frei exponiertes Prüfgestell. Eine chloridhaltige Spritzwasserzone kann auch dann aggressiv bleiben, wenn eine großräumige regionale Klassifizierung mäßig erscheint. Die Normwerte sollten daher als atmosphärischer Vergleichsmaßstab verstanden werden. Sie ersetzen weder die Messung von Ablagerungen noch die Untersuchung vergleichbarer Bauwerke oder die Prüfung der vorgesehenen Geometrie. ### Verwendung der Korrosivitätsklassifizierung als Eingangsgröße Die Klasse ist in der Vorprüfungsphase nützlich. Sie hilft bei der Feststellung, ob ein Konzept aus unbeschichtetem wetterfestem Stahl einer weitergehenden Bewertung unterzogen werden sollte, ob von Beginn an ein Schutzbeschichtungssystem in Betracht zu ziehen ist und ob das Planungsteam standortspezifische Expositionsdaten benötigt. Die Klasse sollte zusammen mit der Quelle und der Grundlage ihrer Einstufung dokumentiert werden: gemessene Korrosionsrate, klimatische Berechnung, Schadstoffdaten, Entfernung zum Meer oder ingenieurmäßige Beurteilung. Allein anhand einer Klasse kann nicht entschieden werden, ob unbeschichteter wetterfester Stahl zulässig ist. Die Leitlinien der Federal Highway Administration verlangen vor der Auswahl von unbeschichtetem wetterfestem Stahl eine Bewertung der Dauer der Befeuchtung, der Chloridbelastung, industrieller Schadstoffe, der Entwässerung, der Geometrie und der Instandhaltung. Diese Aufzählung ist wichtig, weil die Patina von wechselnden Nass- und Trockenperioden abhängt. Die National Steel Bridge Alliance stellt fest, dass wiederholte Befeuchtung und Trocknung für die Bildung einer schützenden Patina erforderlich sind. Eine Oberfläche, die unter einer undichten Verbindung dauerhaft feucht bleibt, kann auch in einer nominell mäßigen Atmosphäre weiter korrodieren. Bei der Entwurfsprüfung sollte daher gefragt werden, was die ISO-Klasse verschleiert. Ist das Bauteil Seespray, Taumitteln oder vom Wind verfrachteten Chloriden ausgesetzt? Kann Wasser von Flanschen und Knotenblechen ablaufen, oder sammelt es sich hinter einem Stoß, einer Versteifung oder einem Lager? Gibt es schmale Spalten, waagerechte Vorsprünge, Ansammlungen von Packrost oder Details, an denen sich Ablagerungen festsetzen? Können industrielles Schwefeldioxid, saures Kondensat oder der Kontakt inkompatibler Metalle ein Lokalelement bilden? Ist der Zugang für Inspektionen ausreichend, um Lochfraß zu erkennen, bevor dieser die Ermüdungsfestigkeit beeinträchtigt? Auch die Legierungschemie gehört zu dieser Entscheidung. Wetterfeste Stähle beruhen auf gezielten Zugaben, darunter Mn, Si, Cr, Ni, Cu, Mo und P; in der Forschung wurden außerdem Zugaben von W, Ti, Al und Seltenerdmetallen untersucht. ASTM G101-04(2010) stellt Verfahren zur Schätzung langfristiger atmosphärischer Korrosionsverluste aus kurzfristigen Expositionsdaten sowie zur Schätzung des relativen atmosphärischen Korrosionswiderstands niedriglegierter Stähle anhand ihrer chemischen Zusammensetzung bereit. Der auf der Zusammensetzung beruhende Index kann den Vergleich unterstützen, bleibt jedoch eine Schätzung und ist keine standortspezifische Garantie. Untersuchungen der FHWA ergaben, dass die Indexwerte der meisten wetterfesten Stähle nach ASTM G101 zwischen 6 und 7 lagen, während das Forschungsziel für einen deutlich verbesserten Widerstand in chloridhaltigen Atmosphären bei etwa 9,5 oder darüber lag. Die ausgewählte Produktnorm muss weiterhin die Werkstoffanforderungen maßgeblich bestimmen. Für den Brückenbau ordnet das Steel Bridge Design Handbook die Bestimmungen für wetterfeste Stähle den werkstoff- und entwurfsbezogenen Gesichtspunkten für Brückenstähle nach ASTM A709 zu. Chemische Zusammensetzung, mechanische Eigenschaften, Schweißeignung und Fertigungsanforderungen können nicht aus einer Korrosivitätsklasse nach ISO abgeleitet werden. Die Ermüdung verdient eine gesonderte Betrachtung. Lochfraß verringert die tatsächliche Ermüdungsfestigkeit, selbst wenn der durchschnittliche Dickenverlust gering erscheint. Die Ermüdungsleitlinien der FHWA führen aus, dass AASHTO dem Grundwerkstoff von einfachem, unbeschichtetem wetterfestem Stahl eine um eine Stufe niedrigere Ermüdungskategorie zuweist als vergleichbarem nicht wetterfestem Stahl, und zwar aufgrund des Lochfraßes. Die Korrosivitätsklassifizierung sollte daher in die Ermüdungsprüfung einfließen und nicht lediglich für die Berechnung des Korrosionszuschlags herangezogen werden. ### Dicken­zuschläge und Auslegung der Expositionsklasse Eine ISO-Klasse kann bei der Festlegung eines Dicken­zuschlags berücksichtigt werden. Der Zuschlag muss jedoch der tatsächlichen Exposition, der Bemessungslebensdauer, dem Korrosionsmodell und der Anzahl der exponierten Seiten entsprechen. Eine nominale Korrosionsrate des ersten Jahres, multipliziert mit der Nutzungsdauer, ist in der Regel zu grob: Die Korrosionsraten verändern sich mit der Rostbildung, geschützte Oberflächen verhalten sich anders als frei exponierte Oberflächen, und örtlich begrenzter Lochfraß kann die Gebrauchstauglichkeit beeinträchtigen, bevor ein gleichmäßiger Verlust kritisch wird. SCI Guidance Note 1.07 verknüpft Dicken­zuschläge für wetterbeständigen Stahl mit der Expositionsklasse und den Bedingungen an der Stahloberfläche. Der Entwurfsansatz verlangt vom Ingenieur, festzustellen, ob das Bauteil außen exponiert, geschützt oder Bedingungen ausgesetzt ist, die die Patinabildung hemmen, und anschließend den maßgeblichen Zuschlag für den vorgesehenen Nutzungszeitraum anzuwenden. Die Expositionsklasse ist keine bloße Bezeichnung. Sie verändert die angenommene Korrosionsbeanspruchung und damit die für die Nachweise der Tragfähigkeit verfügbare Restdicke. Der Zuschlag muss außerdem mit der konstruktiven Detaillierung vereinbar sein. Ein zusätzlicher Millimeter kann einen Flansch, der über Jahre salzhaltiges Wasser zurückhält, nicht kompensieren. Ebenso macht er vergrabenen Stahl, dauerhaft feuchten Stahl oder eine Spritzwasseroberfläche nicht gleichwertig mit einer frei entwässernden, exponierten Oberfläche. SCI Guidance Note 1.07 nennt dauerhaft nasse oder feuchte Umgebungen, hohe Chlorid- oder Spritzwasserbelastung, konzentrierte industrielle Abgase und vergrabene Bauteile als ungeeignete oder nur eingeschränkt geeignete Anwendungen für unbeschichteten wetterbeständigen Stahl. An diesen Stellen kann anstelle eines größeren Korrosionszuschlags ein Beschichtungssystem, eine verbesserte Entwässerung, ein abgedichtetes Detail oder eine andere Werkstoffstrategie erforderlich sein. Die Planer sollten den Zuschlag zur Sicherstellung der Tragfähigkeit von den zusätzlich erforderlichen Metallstärken für Fertigungstoleranzen, Beschädigungen bei der Montage oder künftige Unsicherheiten bei Inspektionen unterscheiden. Bleche sollten im ausgedünnten Zustand überprüft werden, und Verbindungen sollten auf Packrost, Querschnittsverluste und Wasseransammlungen untersucht werden. Entwässerungsöffnungen müssen auch nach der Ansammlung von Ablagerungen und Korrosionsprodukten funktionsfähig bleiben. Arbeitsablauf für die Bemessung gegen atmosphärische Korrosion. | Arbeitsablaufphase | Erforderliche Maßnahme | Ergebnis | |---|---|---| | Atmosphäre | Korrosivität, Feuchtigkeit, Salzgehalt und Schadstoffbedingungen ermitteln | Expositionsklassifizierung und Schadstoffverzeichnis | | Standortdetails | Feuchtezeit, Entwässerung, Geometrie und Instandhaltung prüfen | Lokale Expositionskarte | | Werkstoff | Güteklasse, chemische Zusammensetzung, Produktform und maßgebende Norm überprüfen | Normgerechte Werkstoffauswahl | | Tragwerksbemessung | Anforderungen an Querschnittsverlust, Lochfraß, Ermüdung und Bruch prüfen | Tragwerkswiderstand und Grundlage der Ermüdungsbemessung | | Betriebsplanung | Inspektion, Reinigung, Korrektur der Entwässerung und Auslöser für Reparaturen festlegen | Instandhaltungs- und Überwachungsplan | Die praktische Vorgehensweise ist eindeutig: Zunächst wird die Klasse nach ISO 9223 bestimmt, anschließend werden die Umweltparameter überprüft, örtliche Expositionsverstärker identifiziert, die Güte des wetterfesten Stahls ausgewählt und verifiziert, die expositionsabhängigen Dickenregeln der maßgeblichen Entwurfsleitlinie angewendet und schließlich die Entwässerung, Ermüdung, Inspektion und Instandhaltung überprüft. ISO 9223 eröffnet die Entscheidung. Sie schließt sie nicht ab. ## Standortwahl: Wo unbeschichteter wetterfester Stahl riskant wird Unbeschichteter wetterfester Stahl ist nicht allein deshalb geeignet, weil sich ein Bauwerk im Freien befindet. Seine Beständigkeit gegenüber atmosphärischer Korrosion hängt von einem bestimmten Expositionsmuster ab: Die Oberfläche muss wiederholt nass werden und anschließend wieder trocknen, während die Legierung eine vergleichsweise dichte und fest haftende Rostschicht ausbildet. Diese Schicht kann die spätere Korrosion verringern, ist jedoch keine automatische und dauerhafte Beschichtung. Ein Standort, an dem der Stahl dauerhaft feucht bleibt, Chloride zugeführt werden, verunreinigtes Wasser eingeschlossen wird oder sich industrielle Abgase konzentrieren, kann die Stabilisierung der Patina verhindern. Eine Umweltprüfung ist daher eine Voraussetzung für die Auswahl eines unbeschichteten Systems. Die Federal Highway Administration (FHWA) weist Konstrukteure an, vor der Auswahl von unbeschichtetem wetterfestem Stahl die Benetzungsdauer, die Chloridbelastung, industrielle Schadstoffe, die Entwässerung, die Geometrie und die Instandhaltungsbedingungen zu bewerten. Diese Prüfungen gehören in die Vorentwurfsphase und nicht erst in die Zeit, nachdem Rostverfärbungen, Querschnittsverluste oder Rissbildungen aufgetreten sind. ISO 9223:2012 bietet einen zweckmäßigen Rahmen für diese Prüfung. Die Norm klassifiziert die atmosphärische Korrosivität anhand der Korrosionsraten von Standardproben im ersten Jahr und berücksichtigt die Einflüsse von Temperatur und Feuchtigkeit, die Belastung durch Schwefeldioxid sowie den Salzgehalt der Luft als wesentliche Einflussgrößen. Die Klassifizierung genehmigt eine Anwendung von wetterfestem Stahl jedoch nicht automatisch. Sie liefert Umweltdaten, die zusammen mit der Legierungschemie, der Expositionsgeometrie und den Folgen der Korrosion am Standort interpretiert werden müssen. ### Marine, salznebel- und chloridhaltige Atmosphären Die marine Exposition ist eine der eindeutigsten Risikobedingungen. Gischt, brechende Wellen, vom Wind verfrachtetes Salz und Tausalze lagern Chloridionen auf dem Stahl ab. Chloride machen die Rostschicht leitfähiger und chemisch aktiver, halten Feuchtigkeit zurück und fördern örtlich begrenzte Angriffe unterhalb von Ablagerungen. Statt einer vergleichsweise gleichmäßigen und fest haftenden Patina können sich auf der Oberfläche Lochfraß und lose Korrosionsprodukte bilden. Eine Rostschicht kann dunkel und ausgereift wirken, während die Korrosion darunter weiter fortschreitet. Die Salzbelastung ist nicht auf die Küstenlinie beschränkt. Brückendecks und Rampen können wiederholt mit Natriumchlorid oder Calciumchlorid behandelt werden; der Sprühnebel kann auf Hauptträger, Lager, Querrahmen und Untergurte gelangen. Der Wind kann Salz ins Landesinnere verfrachtet. An industriellen Küstenstandorten können sich Salzgehalt der Luft, Schwefelverbindungen und anhaltende Feuchtigkeit überlagern. Entscheidend ist daher nicht nur die Entfernung zum Meer, sondern auch die Menge an Chloriden, die den Stahl erreicht, wie häufig sie abgelagert werden und ob Regen sie abwaschen kann. Die Einschränkungen der FHWA beziehen sich unmittelbar auf marine und chloridbelastete Umgebungen. Unbeschichteter wetterfester Stahl sollte nicht ausgewählt werden, wenn eine starke Chloridverunreinigung vorliegt oder salzhaltige Feuchtigkeit die Oberfläche wiederholt benetzt, ohne dass eine ausreichende Abwaschung und Trocknung stattfindet. Der Steel Construction Institute nennt in SCI Guidance Note 1.07 eine hohe Chlorid- oder Salzsprühbelastung als ungeeignete oder eingeschränkte Bedingung für unbeschichteten wetterbeständigen Stahl. Eine Spritzwasserzone ist besonders problematisch: Stahl, der abwechselnd eingetaucht, besprüht und Sauerstoff ausgesetzt wird, erhält nicht die stabile Abfolge von Nass- und Trockenphasen, die für die gewöhnliche Bildung einer atmosphärischen Patina erforderlich ist. Die Chemie der Stahlsorte ist von Bedeutung, doch die Chemie kann eine aggressive Exposition nicht aufheben. Eine 2011 veröffentlichte Untersuchung der FHWA berichtete, dass die meisten wetterfesten Stähle Korrosionsindexwerte nach ASTM G101 zwischen 6 und 7 aufwiesen, während die Untersuchung für eine deutlich verbesserte Beständigkeit in chloridhaltigen Atmosphären Werte von etwa 9,5 oder höher anstrebte. ASTM G101-04(2010) beschreibt Verfahren zur Schätzung langfristiger atmosphärischer Korrosionsverluste anhand kurzfristiger Expositionsdaten sowie zur Schätzung der relativen atmosphärischen Korrosionsbeständigkeit niedriglegierter Stähle anhand ihrer chemischen Zusammensetzung. Diese Indizes unterstützen den Vergleich; sie stellen keine Ausnahme von den Anforderungen an den Standort dar. Die Ermüdungsbemessung liefert einen weiteren Grund, die Chloridbelastung ernst zu nehmen. Lochfraß erzeugt örtliche Spannungskonzentrationen, und der Korrosionsverlust kann sich über kurze Entfernungen stark verändern. Die Ermüdungsrichtlinien der FHWA geben an, dass AASHTO dem Grundwerkstoff von unbeschichtetem wetterfestem Stahl eine um eine Kategorie niedrigere Ermüdungskategorie zuweist als vergleichbarem nicht wetterfestem Stahl, und zwar aufgrund des Lochfraßes. Eine Brücke in einer salzbelasteten Umgebung muss daher sowohl hinsichtlich des Materialverlusts als auch hinsichtlich der Auswirkungen von Lochfraß auf die Ermüdungsfestigkeit beurteilt werden. Das Beschichten gefährdeter Oberflächen, die Verbesserung der Entwässerung oder die Auswahl eines anderen Korrosionsschutzsystems kann erforderlich sein. ### Dauerhaft feuchte, eingegrabene und schlecht belüftete Bereiche Die Patina erfordert abwechselnde Nass- und Trockenzyklen. Die National Steel Bridge Alliance (NSBA) stellt fest, dass die Ausbildung einer schützenden Patina wiederholte Benetzung und Trocknung voraussetzt. Dauerhafte Nässe unterbricht diesen Prozess. An der Stahloberfläche zurückgehaltenes Wasser begrenzt in einigen Bereichen den Sauerstofftransport und unterstützt in anderen Bereichen die elektrochemische Korrosion; Ablagerungen können Belüftungselemente mit unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationen erzeugen, und die daraus entstehenden Korrosionsprodukte können weich, porös und schlecht haftend bleiben. Konstruktive Einzelheiten schaffen diesen Zustand häufig selbst dann, wenn das regionale Klima gemäßigt ist. Waagerechte Absätze, Hohlkastenquerschnitte, Spaltbereiche an Aussteifungen, Stoßbleche, gegeneinander angeordnete Winkelprofile und verstopfte Abläufe können Regenwasser oder verunreinigtes Sediment zurückhalten. Ein schmaler Spalt kann an seinem freiliegenden Rand trocknen, während er an seiner Wurzel feucht bleibt. Diese ungleichmäßige Exposition begünstigt örtlich begrenzte Korrosion statt der weitgehend gleichmäßigen Oberflächenveränderung, die bei einer atmosphärischen Auslegung vorausgesetzt wird. Die Richtlinien der FHWA verlangen eine standortspezifische Prüfung der Entwässerung und der Geometrie. Wasser muss das Bauwerk schnell verlassen können, und die konstruktiven Einzelheiten müssen verhindern, dass sich Ablagerungen in feuchten Taschen ansammeln. Die Belüftung ist ebenso wichtig. Eingeschlossene oder abgeschirmte Bereiche können nach dem Trocknen der freiliegenden Oberflächen weiterhin feucht bleiben, insbesondere bei geringer Luftbewegung und auftretender Kondensation. SCI Guidance Note 1.07 nennt dauerhaft nasse oder feuchte Umgebungen sowie eine unzureichende Belüftung als eingeschränkte oder ungeeignete Bedingungen für unbeschichteten wetterbeständigen Stahl. Eingegrabener Stahl ist eine gesonderte Warnbedingung und keine gewöhnliche atmosphärische Anwendung. Der Boden liefert kontinuierlich Feuchtigkeit und gelöste Salze sowie an manchen Standorten saure oder mikrobiologisch aktive Bedingungen. Der Bodenkontakt verhindert außerdem die freie Abfolge von Benetzung und Trocknung an der Luft, auf der die atmosphärische Bewitterung beruht. Dasselbe Problem gilt für Stahl, der teilweise in Beton, Straßenbelag, Auffüllmaterial oder angesammeltes Sediment eingebettet ist, wenn die Grenzfläche feucht bleibt. Unterirdische Bereiche, Details an Stützkonstruktionen, eingegrabene Aussteifungen und Stahl an Fundamenten erfordern eine Schutzstrategie, die für Boden- oder Immersionsexposition ausgelegt ist, anstatt sich auf eine atmosphärische Patina zu verlassen. Wasser kann auch an Übergängen zwischen verschiedenen Materialien eingeschlossen werden. Dichtstoffe, Membranen, Brandschutzmaterialien, nicht kompatible Metalle und schlecht angepasste Abdeckungen können Spalten erzeugen, die feucht bleiben. Der Ablauf von einem Bauteil kann auf ein anderes abgeleitet werden und Chloride sowie Korrosionsprodukte an einer schmalen Linie konzentrieren. Spritzwasserzonen unter undichten Dehnfugen oder Deckabläufen verdienen besondere Aufmerksamkeit, da der Stahl wiederholt durch verunreinigtes Wasser benetzt werden kann und dabei nur unzureichend trocknet. ### Industrielle Abgase und Schadstoffkonzentrationen Industrielle Atmosphären können auch ohne sichtbaren Salzsprühnebel korrosiv sein. Schwefeldioxid aus Verbrennungs- und Prozessanlagen löst sich in der Oberflächenfeuchtigkeit und bildet saure Verbindungen, darunter schweflige und im weiteren Verlauf der Oxidation Schwefelsäure. Andere Schadstoffe wie Schwefelwasserstoff, Chloride, Stickoxide, saure Aerosole und Prozessstäube können die Chemie der Rostschicht verändern. Abgelagerter Staub kann Wasser aus der feuchten Luft aufnehmen und dadurch die Benetzungsdauer verlängern, nachdem der Niederschlag bereits aufgehört hat. ISO 9223:2012 nennt die Belastung durch Schwefeldioxid ausdrücklich als Faktor bei der Klassifizierung der atmosphärischen Korrosivität. Konzentration und Ablagerungsmuster sind von Bedeutung. Ein Standort in der Nähe eines Schornsteins, eines Hüttenwerks, eines Chemiewerks, eines Düngemittelbetriebs, einer Abfallbehandlungsanlage oder eines stark industrialisierten Hafens kann einer erheblich größeren Schadstoffbelastung ausgesetzt sein, als eine regionale Messstation vermuten lässt. Örtliche Abgasfahnen, geschützte Vertiefungen und windabgewandte oder windzugewandte Flächen können innerhalb eines einzigen Bauwerks stark korrosive Mikroklimata erzeugen. Die Einschränkungen der FHWA umfassen daher konzentrierte industrielle Schadstoffe als Bedingungen, die Vorsicht oder einen Ausschluss erfordern. Auch SCI Guidance Note 1.07 nennt konzentrierte industrielle Abgase als ungeeignet oder eingeschränkt für unbeschichteten wetterbeständigen Stahl. Entscheidend ist nicht, ob die Legierung Kupfer, Chrom, Nickel, Phosphor oder andere gezielt zugesetzte Elemente enthält. Wetterfeste Stähle sind niedriggekohlte Stähle, deren Korrosionsverhalten durch Legierungselemente verändert wird; die FHWA dokumentiert den traditionellen Schwerpunkt auf Mn, Si, Cr, Ni, Cu, Mo und P sowie spätere Untersuchungen zu Zusätzen von W, Ti, Al und Seltenen Erden. Die Legierungsauslegung verbessert die Beständigkeit unter geeigneten Expositionsbedingungen, verwandelt eine säurebelastete und dauerhaft feuchte Oberfläche jedoch nicht in eine geschützte Oberfläche. Eine belastbare Standortentscheidung verbindet atmosphärische Daten mit einer örtlichen Bestandsaufnahme: Chloridablagerung, Schadstoffquellen, vorherrschende Winde, Kondensation, Entwässerungswege, Spritzwasserbereiche, eingeschlossene Räume, Bodenkontakt und Zugänglichkeit für Inspektionen. Berechnungen nach ASTM G101 und die Klassifizierung nach ISO 9223 können die Bewertung unterstützen; an unklaren Standorten können außerdem Expositionsproben oder eine örtliche Korrosionsüberwachung gerechtfertigt sein. Wenn das Bauwerk nicht trocknen kann, nicht inspiziert werden kann oder konzentrierten Chloriden beziehungsweise industriellen Abgasen ausgesetzt sein wird, sollte unbeschichteter wetterfester Stahl abgelehnt oder eingeschränkt werden, bevor die konstruktiven Einzelheiten festgelegt sind. ## Konstruktive Detaillierung: Entwässerung, Ablagerungen und Belüftung ![Bewitterungsstähle und Auslegung gegen atmosphärische Korrosion](/images/uploads/f1e5d11b-3f6f-46b0-89b1-ab902d08ca07/wiki-inline-a-macro-view-of-deep-corrosion-pits-in-weathering-steel-beside-a-weld-toe-showin-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/f1e5d11b-3f6f-46b0-89b1-ab902d08ca07/wiki-inline-a-macro-view-of-deep-corrosion-pits-in-weathering-steel-beside-a-weld-toe-showin-2027x2560.avif "Bild vergrößern — Bewitterungsstähle und Auslegung gegen atmosphärische Korrosion")Localized pits can act as stress raisers even when average section loss is modest. ### Vermeidung von Wasserfallen und Ablagerungen Witterungsbeständiger Stahl kann eine mangelhafte Geometrie nicht ausgleichen. Eine geeignete Legierung kann eine relativ dichte, gut haftende Rostschicht nur dann ausbilden, wenn die Oberfläche wiederholt nass und trocken wird. Eine Verbindung, die feucht bleibt, Schlick zurückhält oder konzentriertem Oberflächenabfluss ausgesetzt ist, kann daher schneller korrodieren als eine ungeschützte Oberfläche aus einem weniger korrosionsbeständigen Stahl. Der Leitfaden der National Steel Bridge Alliance (2010) bezeichnet den Wechsel von Nass- und Trockenperioden als Voraussetzung für die Ausbildung einer schützenden Patina. Die praktische Schlussfolgerung ist unmittelbar: Die konstruktive Detaillierung kann die Korrosion ebenso stark beeinflussen wie die nominelle Werkstoffauswahl. SteelConstruction.info und der SCI Guidance Note 1.07 zählen die Ansammlung von Wasser und Ablagerungen zu den Hauptursachen unzureichender Leistungen bei unbeschichtetem witterungsbeständigem Stahl. Horizontale Absätze sind besonders problematisch. Ein Flanschüberstand, ein Versteifungsblech, ein Kragarm, eine Auflagerkonsole oder ein architektonischer Rücksprung kann Blätter, Splitt und Nistmaterial von Vögeln auffangen und anschließend Regenwasser am Stahl halten. Die Ablagerungen verlängern außerdem die Feuchteverweildauer und können Chloride aus dem Spritzwasser des Straßenverkehrs oder aus marinen Aerosolen zurückhalten, nachdem die sichtbare Oberfläche bereits trocken erscheint. Ein schmaler Absatz wird nicht allein dadurch sicher, dass er schmal ist; Kapillarkräfte können seine Unterseite und die angrenzende Schweißnaht feucht halten. Konstruktive Details sollten Wasser daher abführen, statt es zu speichern. Geneigte obere Flächen, abgerundete oder konisch zulaufende Übergänge, an den Enden offene Kanäle und zugängliche Flächen verringern die Wasserrückhaltung. Wo ein Absatz aus statischen Gründen erforderlich ist, sollten seine Breite, seine Neigung und seine Ausbildung an der Kante verhindern, dass sich Sediment hält; außerdem sollte seine Unterseite für Inspektionen sichtbar sein. Versteifungsbleche sollten nicht in kleinen, geschlossenen Taschen enden. Überschneidungen von Blechen benötigen ausreichend Abstand, damit Wasser ablaufen kann und ein Inspektor die betreffenden Schweißnähte und den Grundwerkstoff sehen kann. Spalten verdienen besondere Aufmerksamkeit. Überlappende Bleche, unterbrochene Schweißnähte, geschraubte Überlappungsstöße, Unterlegleisten und unverschlossene gefaltete Kanten können schmale Sauerstoffkonzentrationselemente bilden. Wasser dringt durch die Öffnung ein, während die Verdunstung innerhalb der Verbindung eingeschränkt ist. Die daraus entstehende lokale Korrosion kann stärker sein als die allgemeine Oberflächenkorrosion und am Spaltmund Lochfraß verursachen. Eine nominell korrosionsbeständige Zusammensetzung beseitigt dieses elektrochemische Problem nicht. Dasselbe Prinzip gilt für Fertigungstoleranzen. Ein Detail, das auf der Zeichnung entwässert, kann nach Verformung eines Blechs, Schwindung einer Schweißnaht, Setzungen oder der Verstopfung eines Ablaufs Wasser zurückhalten. Entwässerungsöffnungen sollten so angeordnet werden, dass sie innerhalb der zu erwartenden Fertigungs- und Montagetoleranzen wirksam bleiben, und nicht lediglich am tiefsten Punkt einer idealisierten Zeichnung dargestellt werden. Kleine Öffnungen können durch Rostzunder oder Schlick verstopfen; ihre Größe und Zugänglichkeit sollten die Ablagerungen berücksichtigen, die voraussichtlich zu ihnen gelangen. In den Konstruktionsunterlagen sollten Stellen identifiziert werden, an denen eine Verstopfung zu lang anhaltender Durchfeuchtung führen würde. Außerdem sollte der Zugang für Inspektionen vorgesehen werden, bevor das Bauwerk fertiggestellt ist. Die Ermüdungsbemessung kann nicht von dieser Detaillierung getrennt werden. Die Ermüdungsrichtlinie der FHWA (2016) berichtet, dass AASHTO dem blanken, unbeschichteten Grundwerkstoff aus witterungsbeständigem Stahl aufgrund von Lochfraß eine um eine Kategorie niedrigere Ermüdungskategorie zuweist als vergleichbarem nicht witterungsbeständigem Stahl. Eine Spalte oder eine Ablagerungsfalle kann diesen lokalen Lochfraß verstärken und eine schärfere Spannungskonzentration erzeugen, als sie bei einer Berechnung für eine glatte Platte angenommen wird. Schweißnahtübergänge, Ausrundungsecken, Schraubenlöcher und Bereiche neben Entwässerungsöffnungen erfordern daher sowohl geeignete Ermüdungsdetailkategorien als auch einen Korrosionsinspektionsplan. ### Sicherstellung von Entwässerung und Belüftung Entwässerungswege sollten durchgehend, sichtbar und gegen unbeabsichtigte Verstopfung geschützt sein. Wasser, das in einen Hohlkastenträger, eine Brüstung, eine Aussparung für eine Dehnfuge, eine Schilderhalterung oder ein ausgesteiftes Paneel eindringt, benötigt einen festgelegten Weg zu einem Ablauf. Ein Ablauf, der auf eine andere Stahloberfläche entwässert, verlagert das Problem lediglich. Die Positionen der Abläufe sollten so gewählt werden, dass eine Durchfeuchtung der unteren Flansche, Lager, Verbindungen, Fußwege und für Rostverfärbungen anfälligen Betonflächen vermieden wird. Wo ein Ablauf über eine Bauteilfläche geführt werden muss, sollte die Geometrie verhindern, dass sich der Wasserstrom entlang einer Naht ausbreitet oder in eine Spalte eindringt. Geschlossene Taschen sind ein wiederkehrender Schwachpunkt. Ein abgedichteter Hohlraum kann Regen zwar ausschließen, aber dennoch Fertigungsfeuchte, Kondenswasser oder eine kleine, schwer erkennbare Leckage enthalten. Besonders gefährlich ist ein Hohlraum, der weder gegen Wasser abgedichtet noch zum Trocknen belüftet ist. SteelConstruction.info und der SCI Guidance Note 1.07 betonen Entwässerung und Belüftung, weil nicht nur die Niederschlagsmenge, sondern auch die Trocknungszeit die atmosphärische Korrosion beeinflusst. Belüftungsöffnungen sollten so angeordnet werden, dass sie Luftbewegung und Inspektionen ermöglichen, zugleich aber die direkte Ansammlung von Regen und Salznebel vermeiden. Sie sollten außerdem ausreichend groß und gegen Nester, Insekten und angesammelte Ablagerungen geschützt sein. Belüftung ist kein Ersatz für Entwässerung. Luftzirkulation kann eine hinter einem überlappenden Blech eingeschlossene Pfütze nicht beseitigen, und eine Öffnung kann feuchte Luft oder chloridhaltigen Sprühnebel einlassen. Der vorgesehene Wirkmechanismus muss eindeutig sein: Wasser sollte durch Schwerkraft abfließen, während die Belüftung die Kondensation verringern und die Trocknung unterstützen sollte. In Kastenquerschnitten können obere und untere Öffnungen erforderlich sein, um den Luftaustausch und die Entwässerung zu fördern. Ihre Anordnung muss jedoch Schlagregen und die Möglichkeit berücksichtigen, dass eine der Öffnungen verstopft wird. Die Bewertung der Exposition sollte dem Standort folgen und nicht der Bezeichnung „witterungsbeständiger Stahl“. ISO 9223:2012 klassifiziert die atmosphärische Korrosivität anhand der Korrosionsraten von Standardproben im ersten Jahr und nennt Temperatur-Feuchte-Bedingungen, Schwefeldioxidbelastung und den Salzgehalt der Luft als wesentliche Faktoren. Die FHWA-Richtlinie (2003) verlangt, vor der Auswahl von unbeschichtetem witterungsbeständigem Stahl die Feuchteverweildauer, Chloride, industrielle Schadstoffe, Entwässerung, Geometrie und Instandhaltung zu bewerten. Der SCI Guidance Note 1.07 (2015) bezeichnet dauerhaft nasse oder feuchte Bereiche, eine hohe Chlorid- oder Salznebelbelastung, konzentrierte industrielle Abgase und eingebettete Bedingungen als ungeeignete oder nur eingeschränkt geeignete Anwendungen. Dies ist bei Details von Bedeutung, die das lokale Umfeld verändern. Eine Brückenplatte kann eine Seite dem Regen aussetzen, während eine andere Seite durch undichte Fugen feucht bleibt. Eine Küstenbrüstung kann auf ihrer seewärtigen Seite Salznebel aufnehmen und Salzablagerungen unter ihrer oberen Abdeckung zurückhalten. Ein Industriebauteil kann an einem Prozessauslass konzentriertem Schwefeldioxid oder anderen Abgasen ausgesetzt sein. In jedem dieser Fälle kann sich derselbe Stahltyp an verschiedenen Stellen des Bauwerks unterschiedlich verhalten. Entwässerung, Abschirmung und Belüftung sollten gemeinsam mit der Karte der Umweltexposition überprüft werden und nicht erst, nachdem Korrosion aufgetreten ist. Die Inspektion muss auch die vom Bodenniveau aus am wenigsten sichtbaren Stellen umfassen: die Unterseiten von Absätzen, die Bereiche hinter Knotenblechen, das Innere von Kastenquerschnitten, die Umgebung von Entwässerungsöffnungen, überlappende Verbindungen und Bereiche unter angesammelten Ablagerungen. Die Inspektionsintervalle sollten es ermöglichen, verstopfte Abläufe und anhaltende Feuchtigkeit zu beseitigen, bevor der Querschnittsverlust erheblich wird. In den Aufzeichnungen sollte zwischen Verfärbungen, oberflächlichem Zunder, aktivem Lochfraß und Dickenverlust unterschieden werden; eine braune Erscheinung allein beweist nicht, dass sich die Patina stabilisiert hat. ### Vermeidung des Kontakts mit unverträglichen Metallen und von Ablaufwegen mit Verfärbungsrisiko Witterungsbeständiger Stahl sollte nicht als elektrochemisch mit jedem angrenzenden Werkstoff verträglich angesehen werden. Der Kontakt mit einem edleren Metall kann in Gegenwart eines Elektrolyten eine galvanische Korrosion des witterungsbeständigen Stahls verursachen, insbesondere wenn der kathodische Werkstoff eine große exponierte Fläche und die Kontaktzone des Stahls eine kleine Fläche aufweist. Anbauteile aus nichtrostendem Stahl, kupferhaltige Komponenten, Bronzebeschläge und bestimmte Anordnungen aus Aluminium erfordern eine spezifische Bewertung von Kontakt, Isolierung, Wasserrückhaltung und Entwässerung. Entscheidend ist nicht allein der trockene Kontakt, sondern der leitfähige Feuchtefilm oder die eingeschlossene Lösung, die die Metalle miteinander verbindet. Konstruktive Details sollten Kontakte zwischen unterschiedlichen Metallen nach Möglichkeit vermeiden oder die Werkstoffe elektrisch voneinander trennen und verhindern, dass Ablaufwasser von einem Metall auf ein anderes geleitet wird. Befestigungsmittel, Unterlegscheiben, Ausgleichsbleche, Lagerkomponenten, Handlaufbeschläge und Entwässerungselemente müssen alle als Teil der Verbindung überprüft werden und dürfen nicht als nebensächliches Zubehör behandelt werden. Isolierstoffe können selbst Wasser zurückhalten oder eine Spalte bilden. Daher muss das Detail auch nach der vorgesehenen Trennung inspizierbar und entwässerbar bleiben. Ablaufwasser schafft außerdem Wege für Verfärbungen. Rosthaltiges Wasser von einer unbeschichteten Oberfläche aus witterungsbeständigem Stahl kann Beton, Naturstein, Putz, Pflaster und beschichteten Stahl verunreinigen. Die Verfärbung kann selbst dann unzulässig sein, wenn die strukturelle Korrosionsrate vertretbar ist. Tropfstellen an Ausrundungen, Brüstungen und freiliegenden Plattenkanten sollten durch gezielte Gefälle, Tropfkanten und kontrollierte Ablaufstellen von sichtbaren Oberflächen weggeführt werden. Eine Tropfkante, die Wasser auf einen unteren Flansch leitet, konzentriert die Korrosion lediglich dort; der gesamte Weg von der benetzten Oberfläche bis zum endgültigen Ablauf muss berücksichtigt werden. Schnittstellen zu Beton erfordern besondere Sorgfalt, da Risse, Fugen und poröse Oberflächen verunreinigtes Wasser am Stahl zurückhalten können. Eingebettete oder hinterfüllte Kanten sind besonders ungeeignet für unbeschichteten witterungsbeständigen Stahl, im Einklang mit den Einschränkungen des SCI Guidance Note 1.07. Das Detail sollte den Stahl entweder Bedingungen aussetzen, unter denen er trocknen kann, oder eine Schutzstrategie vorsehen, die für die verdeckte Umgebung geeignet ist. Schließlich sollten die Zeichnungen korrosionsgefährdete Bereiche für den Zugang und die künftige Untersuchung ausweisen. Eine Geometrie, die eine Verbindung verdeckt, einen Ablauf blockiert oder Ablaufwasser auf eine Verbindung leitet, erhöht die Abhängigkeit von der Instandhaltung. Witterungsbeständiger Stahl bleibt eine an Bedingungen geknüpfte Wahl für die Auslegung gegen atmosphärische Korrosion; seine Leistungsfähigkeit wird durch das Zusammenwirken von Legierung, Exposition und konstruktiver Detaillierung bestimmt. (1.047 Wörter) ## Brückenentwurf, Lochfraß und Ermüdung Wetterfester Stahl ist nicht von der Dauerhaftigkeitsbemessung von Brücken ausgenommen. Eine Brücke kann ASTM A709/A709M Grade 50W oder eine andere Bezeichnung für wetterfesten Stahl verwenden und dennoch schädigende Korrosion erfahren, wenn Wasser, Chloride, Ablagerungen oder industrielle Einträge auf dem Stahl verbleiben. Die Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion verringert unter geeigneten Expositionsbedingungen die Korrosionsrate und verändert die Korrosionsform; sie bietet jedoch keine Immunität und macht es weder überflüssig, Ermüdungsdetails zu bemessen, noch Zugänge für Inspektionen vorzusehen oder die Entwässerung zu kontrollieren. ![Bewitterungsstähle und Auslegung gegen atmosphärische Korrosion](/images/uploads/09dbec3a-0307-4164-a067-027eb9fb48f5/wiki-inline-an-editorial-detail-diagram-comparing-a-drainable-weathering-steel-ledge-with-a-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/09dbec3a-0307-4164-a067-027eb9fb48f5/wiki-inline-an-editorial-detail-diagram-comparing-a-drainable-weathering-steel-ledge-with-a-1920x1288.avif "Bild vergrößern — Bewitterungsstähle und Auslegung gegen atmosphärische Korrosion")Drainage and geometry determine whether a weathering-steel surface can dry between wetting events. ### Lochfraß als Problem für Tragfähigkeit und Ermüdung Die Ermüdungsrichtlinie der FHWA beschreibt die erwartete Bildung einer Patina durch wechselnde Nass- und Trockenperioden. Durch die anfängliche Oxidation entsteht eine Rostschicht, und wiederholte Exposition kann diese Schicht in einen relativ dichten, gut haftenden Oberflächenfilm umwandeln, der den weiteren Angriff verlangsamt. Der Prozess hängt von der Austrocknung ab. Eine Oberfläche, die dauerhaft feucht bleibt, Salznebel ausgesetzt ist oder verunreinigten Abfluss aufnimmt, erfährt nicht dieselbe Abfolge von Expositionsbedingungen wie ein offenes, frei entwässerndes Blech. #### Warum Lochfraß statisch relevant ist - **Spannungskonzentration** Ein Lochfraß wirkt wie eine Kerbe und erhöht die lokale Spannung. - **Ermüdungsrissinitiierung** Lochfraßstellen können als Ausgangspunkte für Ermüdungsrisse dienen. - **Messunsicherheit** Eine einzelne Ultraschallmessung kann den tiefsten Bereich eines unregelmäßigen Lochfraßes verfehlen. - **Querschnittsverlust** Die lokale Eindringtiefe kann wesentlich größer sein als der durchschnittliche Dickenverlust. Diese Unterscheidung ist wichtig, weil Korrosion bei wetterfestem Stahl nicht immer in einer gleichmäßigen Dickenabnahme besteht. Lochfraß kann örtliche Vertiefungen mit schärferen Änderungen des Oberflächenprofils erzeugen, als der durchschnittliche Korrosionsverlust vermuten lässt. Der durchschnittliche Dickenverlust kann gering erscheinen, während der verbleibende Stahl kleine Bereiche mit deutlich größerer Eindringtiefe aufweist. An einer ermüdungsempfindlichen Stelle wirkt die Vertiefung wie eine Kerbe: Sie erhöht die örtliche Spannung, verändert den Spannungsgradienten und kann als Ausgangsstelle für einen Ermüdungsriss dienen. Lochfraß **Lochfraß** Lokale Korrosion, die Hohlräume oder Vertiefungen mit größerer Eindringtiefe als die umgebende allgemeine Korrosion bildet. Ein Riss, der an einer Vertiefung beginnt, kann unter Spannungsschwankungen wachsen, die in glattem, nominell vollwandigem Grundmaterial keinen Riss verursacht hätten. Das Risiko ist an Flanschrändern, Bohrungen, Schweißnahtübergängen, intermittierenden Kontaktflächen, Diaphragmaanschlüssen, Stoßbereichen und anderen Details größer, an denen bereits geometrische Spannungskonzentrationen vorhanden sind. Lochfraß erschwert außerdem Ultraschall-Dickenmessungen, weil eine einzelne Messung den tiefsten Punkt eines unregelmäßigen Hohlraums verfehlen kann. Die Messungen müssen daher die Verteilung und die maximale Tiefe des Angriffs erfassen und nicht nur einen durchschnittlichen Verlust berechnen. Der Warnhinweis im FHWA-Handbuch ist eindeutig: Lochfraß beeinflusst die Ermüdungsbeurteilung von wetterfestem Stahl. Deshalb sollte eine Patina nicht als dauerhafte Beschichtung mit garantierter Dicke oder Leistung beschrieben werden. Sie ist ein durch die Umwelt erzeugtes Produkt, dessen Qualität von der Legierung, der Expositionsgeschichte, der Oberflächengeometrie und der Dauer der Durchfeuchtung abhängt. Chloridablagerungen sind besonders wichtig, weil sie hygroskopisch bleiben können, wodurch die Oberflächenfeuchte verlängert und die für eine stabile Rostschicht erforderlichen Bedingungen beeinträchtigt werden. Die Legierungschemie beeinflusst das Ergebnis, doch die chemische Zusammensetzung allein kann eine mangelhafte konstruktive Durchbildung nicht ausgleichen. In einer 2009 veröffentlichten FHWA-Forschung wird die traditionelle Verwendung von Mangan, Silicium, Chrom, Nickel, Kupfer, Molybdän und Phosphor in wetterfesten Stählen beschrieben; zugleich werden Zusätze von Wolfram, Titan, Aluminium und Seltenen Erden untersucht. Die 2011 veröffentlichte Forschung zu verbesserten korrosionsbeständigen Stählen berichtete, dass die meisten wetterfesten Stähle Korrosionsindexwerte nach ASTM G101 zwischen 6 und 7 aufwiesen; die Studie zielte auf Werte nahe 9,5 oder darüber ab, um den Widerstand in chloridhaltigen Atmosphären deutlich zu verbessern. Diese Werte sind Vergleichsindikatoren und keine Erlaubnis, die Exposition einer Brücke zu ignorieren. ASTM G101-04(2010) stellt Verfahren zur Schätzung langfristiger atmosphärischer Korrosionsverluste anhand kürzerer Expositionsdaten sowie zur Schätzung der relativen atmosphärischen Korrosionsbeständigkeit niedriglegierter Stähle anhand ihrer chemischen Zusammensetzung bereit. ISO 9223:2012 klassifiziert die atmosphärische Korrosivität anhand der Korrosionsraten von Standardproben im ersten Jahr und identifiziert Temperatur-Feuchte-Einflüsse, Schwefeldioxidbelastung und den Salzgehalt der Luft als wesentliche Faktoren. Keine der beiden Normen macht die Annahme einer standortunabhängigen Patinabildung zu einer Grundlage der Tragwerksbemessung. ### Behandlung nach AASHTO-Ermüdungskategorien Die einem Brückendetail zugeordnete Ermüdungskategorie beschreibt den Widerstand gegen wiederholte Spannungsspiele; die Kategorie wird jedoch nicht allein durch die Nennfestigkeitsklasse des Stahls bestimmt. Schweißnahtgeometrie, Anschlussart, Bohrungen, Anbauteile, Oberflächenzustand, Eigenspannungen und Korrosionsexposition beeinflussen sämtlich das Ermüdungsverhalten. Wetterfester Stahl bringt eine besondere Problematik mit sich, weil örtliche Korrosion den Oberflächenzustand verändern kann, der der Annahme bei der Ermüdungsbemessung zugrunde liegt. Das FHWA-Handbuch *Steel Bridge Design Handbook: Design for Fatigue* erläutert, dass blankes, unbeschichtetes Grundmaterial aus wetterfestem Stahl nach der darin angeführten AASHTO-Behandlung aufgrund von Lochfraß einer um eine Stufe niedrigeren Ermüdungskategorie zugeordnet wird als vergleichbarer nicht wetterfester Stahl. Dies ist eine Bemessungsabminderung für den Materialzustand und nicht die Aussage, dass jeder Anschluss aus wetterfestem Stahl eine einheitliche, allgemeingültige Kategorie besitzt. Die maßgebende AASHTO-LRFD-Ermüdungskategorie hängt weiterhin vom tatsächlichen Detail und dessen maßgebender Spannungsschwankung ab. Diese Unterscheidung verhindert zwei gegensätzliche Fehler. Es ist falsch, die gewöhnliche Ermüdungsleistung blanken Stahls anzusetzen, nur weil die Rostschicht ausgereift erscheint. Ebenso ist es falsch, jedes geschweißte oder geschraubte Detail ohne Prüfung der AASHTO-Detailklassifizierung pauschal um einen beliebigen Betrag abzumindern. Ein Blech aus ASTM A709/A709M Grade 50W im Einsatz als reines Grundmaterial wird anders behandelt als ein angeschweißtes Anbauteil aus derselben Spezifikation, weil das Schweißdetail ein eigenes Ermüdungsverhalten und eine eigene Spannungskonzentration aufweist. Die Ermüdungsbemessung muss die durch Verkehr, Wind, Temperatureinflüsse, sekundäre Verformungen und Zwang hervorgerufene Spannungsschwankung berücksichtigen. Die nominelle Spannungsschwankung kann zwar korrekt berechnet sein, während die örtliche Spannungsschwankung an einer Vertiefung, einem Schweißnahtübergang, einer Ausklinkung, einer Bohrung oder einer Korrosionsrille wesentlich höher ist. Wenn Korrosion die Dicke verringert hat, erzeugt dieselbe Kraft außerdem eine höhere nominelle Spannung. Diese Effekte können sich überlagern: Der Querschnittsverlust erhöht die nominelle Spannung, während Lochfraß den örtlichen Spannungskonzentrationsfaktor erhöht. Bruchmechanische Gesichtspunkte gehören in dieselbe Beurteilung. Ein kleiner Ermüdungsriss kann eine Zeit lang stabil bleiben und anschließend schnell wachsen, wenn der verbleibende Nettoquerschnitt verringert ist oder wenn ein spröder, bruchkritischer Bereich nur über eine begrenzte Fähigkeit zum Rissstopp verfügt. Niedrige Temperaturen, Zug-Eigenspannungen und eine ungünstige Rissausrichtung können die Sicherheitsmarge weiter verringern. Wetterfester Stahl sollte daher unter gemeinsamer Berücksichtigung der Anforderungen an die Bruchkontrolle der Brücke, der Zähigkeitsspezifikation, der Ermüdungskategorie und des Inspektionsplans ausgewählt und konstruktiv durchgebildet werden. ### Wechselwirkung von Korrosion, Spannungsschwankung und Inspektion Die Standortentscheidung beginnt, bevor der Stahl spezifiziert wird. Die FHWA-Leitlinien aus dem Jahr 2003 fordern, vor der Auswahl von unbeschichtetem wetterfestem Stahl die Dauer der Oberflächenfeuchte, die Chloridexposition, industrielle Schadstoffe, die Entwässerung, die Geometrie und die Instandhaltungsbedingungen zu bewerten. Eine Brücke über einer mit Tausalz behandelten Straße, ein einer Salzbelastung der Luft ausgesetztes Bauwerk an der Küste und eine ländliche Brücke mit rascher Austrocknung weisen nicht dieselbe Korrosionsumgebung auf. ISO 9223:2012 bietet einen Klassifizierungsrahmen; projektspezifische Expositionsdaten und eine örtlich angepasste konstruktive Durchbildung bleiben jedoch erforderlich. Wasserfallen sind gleichzeitig Details der Ermüdung und der Korrosion. Horizontale Vorsprünge, Enden von Versteifungen, schmale Spalte, unzureichend abgedichtete Stoßflächen und Schmutznester sowie verstopfte Entwässerungsöffnungen können den Stahl noch lange feucht halten, nachdem benachbarte Oberflächen bereits getrocknet sind. Der Abfluss von einem Bauteil kann Chloride auf einem anderen konzentrieren. SteelConstruction.info und SCI Guidance Note 1.07 nennen dauerhaft nasse oder feuchte Umgebungen, eine hohe Chlorid- oder Salznebelexposition, konzentrierte industrielle Abgase und erdberührte Bedingungen als ungeeignete oder eingeschränkt geeignete Anwendungen für unbeschichteten wetterbeständigen Stahl. Der Kontakt unterschiedlicher Metalle und eine unzureichende Belüftung können zusätzliche örtliche Korrosionszellen erzeugen. Die Spannungsgeschichte sollte mit dem voraussichtlichen Korrosionsmuster verknüpft werden. Ein Detail mit wenigen Lastspielen und hohen Spannungen kann durch einige wenige schwere Ereignisse maßgebend beansprucht werden, während ein Brückenträger mit Millionen von Lastspielen aus dem Schwerverkehr empfindlich auf kleine Änderungen des Ermüdungswiderstands reagiert. Wenn an einem Anschluss Lochfraß zu erwarten ist, sollte die Bemessung nicht auf einem nominellen Korrosionszuschlag beruhen, als wäre der Verlust gleichmäßig verteilt. Verbesserungen der Entwässerung, abgedichtete Spalte, austauschbare Bauteile, ein Schutzanstrich in ausgewählten Bereichen oder eine andere Strategie für Stahl und Instandhaltung können geeigneter sein. #### Inspektionsprotokoll - **Wasseransammlungen** Stehendes Wasser, feuchte Streifen, undichte Verbindungen und verstopfte Abflüsse dokumentieren. - **Ablagerungen** Chloridhaltige Ablagerungen, Schlamm, Zunder und industrielle Verunreinigungen dokumentieren. - **Korrosionsform** Allgemeine Rostbildung, lose Zunderschichten, Spaltkorrosion und Lochfraß unterscheiden. - **Zustand des Tragwerks** Querschnittsverlust messen und Schweißnähte, Löcher, Anbauteile sowie ermüdungsempfindliche Details prüfen. Die Inspektion überprüft anschließend, ob die Bemessungsannahmen weiterhin gültig sind. Inspektoren sollten aktiven Rost, lose Zunder- oder Rostschichten, Vertiefungstiefen, Wasseransammlungen, Chloridablagerungen, Packrost, Querschnittsverluste, rissähnliche Anzeigen und Veränderungen an Schweißnähten und Anbauteilen dokumentieren. Die sichtbare Farbe allein ist ein schwacher Nachweis. Eine dunkle oder geschichtete Oberfläche kann auf eine sich entwickelnde Patina hindeuten, sagt jedoch nichts über die maximale Vertiefungstiefe oder die Ermüdungssicherheit aus. Inspektionsintervalle und -methoden sollten den Konsequenzen eines Versagens, der Detailkategorie, der Verkehrslast, der Schwere der Exposition und der Zugänglichkeit entsprechen. Eine nahe Sichtprüfung muss an ermüdungsempfindlichen Stellen möglicherweise durch Ultraschall-Dickenkartierung, Vertiefungstiefenmessgeräte, Magnetpulverprüfung, Eindringprüfung oder andere Verfahren zur Risserkennung ergänzt werden. Die Befunde müssen in das Tragwerksmodell zurückgeführt werden: Der gemessene Querschnittsverlust kann die Spannungsschwankung verändern, und ein erkannter Riss kann die Beurteilung des Bruchs und der Tragfähigkeit verändern. Die Bemessung gegen atmosphärische Korrosion ist daher Teil der Ermüdungsbemessung. Die Patina kann unter den richtigen Bedingungen von Durchfeuchtung und Austrocknung die fortschreitende Korrosion verringern; die Brücke bleibt jedoch ein lastabtragendes System mit örtlichen Spannungserhöhungen, wiederholten Verkehrslastspielen und Inspektionspflichten. Ein sachgerechter Entwurf mit wetterfestem Stahl spezifiziert die Legierung und die AASHTO-Ermüdungsbehandlung, kontrolliert Wasser und Verunreinigungen, berücksichtigt Lochfraß und stellt einen praktikablen Weg von den Inspektionsbefunden zur Instandsetzung oder Verstärkung sicher. ## Witterungsbeständiger Stahl in der Praxis für Brückenstahl nach ASTM A709 ### Werkstoff- und Bemessungsaspekte nach ASTM A709 ASTM A709/A709M ist die Werkstoffnorm für Brückenstahl und keine pauschale Bezeichnung für unbeschichtete witterungsbeständige Konstruktionen. Zu ihren Güten gehören unter anderem ASTM A709 Güte 36, Güte 50, Güte 50W, HPS 50W und HPS 70W, neben weiteren Güten, die in der jeweils geltenden Ausgabe festgelegt sind. Die Bezeichnung „W“ kennzeichnet Anforderungen an witterungsbeständigen Stahl; sie stellt jedoch nicht von selbst sicher, dass eine Brücke an jedem Standort unbeschichtet bleiben kann. Güteauswahl, zusätzliche Anforderungen, Schweißbarkeit, Zähigkeit, Bruchsicherheit, Fertigung und Tragfähigkeit müssen weiterhin im Rahmen der Projektplanung berücksichtigt werden. Das *Steel Bridge Design Handbook* ordnet die Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion und die Anforderungen an witterungsbeständigen Stahl in den übergeordneten Werkstoff- und Bemessungsrahmen für Brückenstähle nach ASTM A709 ein. Diese Einordnung ist von Bedeutung. Ein Brückeningenieur wählt nicht zuerst eine witterungsbeständige Güte aus und behandelt Korrosion anschließend als separate Beschichtungsentscheidung. Die Bezeichnung muss der erforderlichen Festigkeit und Zähigkeit entsprechen, während die Bewertung der Umgebung bestimmt, ob die Bestimmungen zur atmosphärischen Korrosion wie vorgesehen wirksam werden können. Der Anschlussentwurf, die Ermüdungsfestigkeit, die Schweißdetails und der Zugang für Inspektionen bleiben statische und konstruktive Themen, auch wenn kein Beschichtungssystem vorgesehen ist. Witterungsbeständiger Stahl ist ein niedrig legierter Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt, der unter wiederholter Befeuchtung und Trocknung eine vergleichsweise dichte und haftende Rostschicht bilden soll. Diese Schicht ist keine undurchlässige Beschichtung, und die Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion bedeutet keine Immunität gegenüber Korrosion. Die anfängliche Oxidation setzt ein, sobald Feuchtigkeit den Stahl erreicht. Eine Patina kann den späteren Materialabtrag verlangsamen, wenn die Oberfläche zwischen den Feuchtigkeitsperioden austrocknet; dieses Ergebnis hängt jedoch von der Legierungszusammensetzung, der Schadstoffbelastung, der Chloridablagerung, der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit und der Geometrie des Bauteils ab. Die Chemische Zusammensetzung sollte daher anhand der Anforderungen der jeweils geltenden Güte nach ASTM A709/A709M und der Projektspezifikation beurteilt werden, nicht anhand eines angenommenen allgemeinen Mischungsverhältnisses. Forschungsarbeiten der FHWA beschreiben als historische Schwerpunkte der Legierung Mangan, Silizium, Chrom, Nickel, Kupfer, Molybdän und Phosphor; spätere Korrosionsstudien untersuchten außerdem Zusätze von Wolfram, Titan, Aluminium und Seltenen Erden. ASTM G101-04(2010) stellt Verfahren zur Schätzung langfristiger Verluste durch atmosphärische Korrosion anhand kurzfristiger Expositionsdaten sowie zur Schätzung der relativen Beständigkeit eines niedrig legierten Stahls gegen atmosphärische Korrosion auf Grundlage seiner Chemischen Zusammensetzung bereit. Diese Verfahren unterstützen den Vergleich und die Prognose. Sie ersetzen jedoch nicht die Untersuchung der tatsächlichen Brückenumgebung. Das FHWA-Programm für verbesserte korrosionsbeständige Stähle berichtete, dass die meisten witterungsbeständigen Stähle Korrosionsindexwerte nach ASTM G101 zwischen 6 und 7 aufwiesen, während die Forschung Werte nahe 9,5 oder darüber für eine wesentlich verbesserte Beständigkeit in chloridhaltigen Atmosphären anstrebte. Dieses Ergebnis warnt davor, jede Bezeichnung für witterungsbeständigen Stahl im Betrieb als gleichwertig zu behandeln. Die Zusammensetzung beeinflusst die Leistungsfähigkeit, doch ein günstiger Index kann keinen dauerhaft nassen Flansch, einen salzbindenden Anschluss oder einen verunreinigten Entwässerungsweg ausgleichen. ### Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion in Brückenspezifikationen Vor der Zulassung von unbeschichtetem witterungsbeständigem Stahl nach ASTM A709 sollte die atmosphärische Exposition klassifiziert werden. ISO 9223:2012 stützt die Korrosivitätsklassifizierung auf Korrosionsraten von Standardproben im ersten Jahr und nennt den Einfluss von Temperatur und Luftfeuchtigkeit, die Verschmutzung durch Schwefeldioxid sowie die Belastung durch Schwebesalze als wesentliche Faktoren. Die Klassifizierung ist ein Rahmen für die Bewertung der Umgebung und keine Zusicherung der Nutzungsdauer eines bestimmten Brückenbauteils. Die örtliche Exposition kann schwerwiegender sein, als eine allgemeine Beschreibung des Standorts vermuten lässt, insbesondere in der Nähe von Strecken mit Taumitteln, Meeresküsten, Industrieanlagen und Verkehrsspuren, die salzhaltigen Sprühnebel erzeugen. Die FHWA-Leitlinien fordern eine standortspezifische Bewertung der Feuchtigkeitsdauer, der Chloridexposition, industrieller Schadstoffe, der Entwässerung, der Geometrie und der Instandhaltung, bevor unbeschichteter witterungsbeständiger Stahl ausgewählt wird. Diese Faktoren wirken zusammen. Ein Träger unter einer offenen Fahrbahnplatte kann schnell austrocknen, während ein Stoßblech unter einer undichten Fuge über lange Zeit feucht bleiben kann. Auch eine Brücke in einer allgemein milden ländlichen Atmosphäre kann dort schädliche Korrosion entwickeln, wo Ablagerungen einen Ablauf verstopfen oder der Wasserabfluss an einem Steifenabschluss konzentriert wird. Der SCI Guidance Note 1.07 nennt dauerhaft nasse oder feuchte Umgebungen, eine hohe Chlorid- oder Salznebelexposition, konzentrierte industrielle Abgase und erdberührte Bedingungen als ungeeignete oder eingeschränkt geeignete Einsatzbereiche für unbeschichteten witterungsbeständigen Stahl. Salz ist besonders problematisch, weil Chloridablagerungen elektrolytische Feuchtigkeit aufrechterhalten und die Stabilisierung der Patina stören können. Schwefeldioxid und andere industrielle Schadstoffe können die Korrosionsraten ebenfalls erhöhen. Wenn die Exposition nicht kontrolliert werden kann, kann ein Schutzbeschichtungssystem, ein korrosionsbeständiges Detail, ein anderer Werkstoff oder eine Kombination dieser Maßnahmen erforderlich sein; die Bezeichnung als witterungsbeständiger Stahl allein ist keine ausreichende Spezifikation. Das Einführungspapier der National Steel Bridge Alliance stellt fest, dass die Entwicklung einer schützenden Patina wiederholte Befeuchtung und Trocknung erfordert. Dies erklärt, warum eine Brücke an freiliegenden Stegflächen eine ansprechende braune Oxidschicht zeigen kann, während die Korrosion an geschützten Vorsprüngen, Stoßflächen oder Unterflanschen fortschreitet. Veröffentlichungen zur atmosphärischen Korrosion weisen außerdem darauf hin, dass die Stabilisierungsdauer, die stationäre Korrosionsrate, die Expositionsbedingungen und die Unsicherheit langfristiger Prognosen voneinander getrennte Fragen sind. Eine Rostschicht, die nach mehreren Jahreszeiten gleichmäßig erscheint, ist kein Beweis dafür, dass die Korrosion aufgehört hat; ebenso wenig lässt sich aus der sichtbaren Farbe ein Bemessungszuschlag für Korrosion ableiten. Die Ermüdungsbemessung bringt eine weitere werkstoffspezifische Fragestellung hinzu. Die FHWA-Leitlinien zur Ermüdung erläutern, dass witterungsbeständiger Stahl seine Patina durch abwechselnde Feuchtigkeits- und Trocknungszyklen bildet, berichten jedoch auch, dass AASHTO dem blanken, unbeschichteten Grundwerkstoff aus witterungsbeständigem Stahl wegen Lochfraßes eine um eine Kategorie niedrigere Ermüdungskategorie zuweist als vergleichbarem nicht witterungsbeständigem Stahl. Diese Herabstufung berücksichtigt örtliche Oberflächenschäden und Spannungskonzentrationen. Daraus folgt, dass die Auswahl hinsichtlich der Korrosion nicht von Spannungsbereichsberechnungen, der Detailklassifizierung und der Inspektionsplanung getrennt werden kann. ### Abstimmung zwischen Werkstoffauswahl und konstruktiver Detaillierung Eine Brücke aus witterungsbeständigem Stahl ist dann erfolgreich, wenn eine geeignete Werkstoffauswahl mit einer Geometrie kombiniert wird, die das Ableiten von Wasser unterstützt. Die Detaillierung sollte verhindern, dass sich Wasser und Ablagerungen ansammeln, eine Entwässerung aus geschlossenen oder teilweise geschlossenen Bereichen ermöglichen und dafür sorgen, dass Bauteile trocknen können und kritische Oberflächen für Inspektoren sichtbar bleiben. Spalten, schmale Auflagerkanten, ungedichtete Überlappungen und schlecht belüftete Hohlräume können die für die Patinabildung erforderlichen Umgebungsbedingungen zunichtemachen. Außerdem sollte der Wasserabfluss so gesteuert werden, dass Rostverfärbungen an Beton, Lagern, Übergangskonstruktionen oder angrenzenden Grundstücken vermieden werden. Ablauflöcher müssen zugänglich bleiben und das Wasser ableiten, ohne eine andere Stahloberfläche zu benetzen. Fahrbahnübergangsfugen verdienen besondere Aufmerksamkeit, da Undichtigkeiten an Trägerenden und Querrahmenanschlüssen eine konzentrierte Chloridquelle schaffen können. Endquerträger, Steifendetails und Stoßbereiche sollten hinsichtlich eingeschlossenen Wassers, Salzansammlungen und des Zugangs für Reinigungsarbeiten überprüft werden. Unverträgliche Metalle können galvanische Effekte verursachen, während erdberührte oder teilweise einbetonierte Stahlflächen einem anderen Feuchtigkeitsregime ausgesetzt sind als frei der Atmosphäre ausgesetzte Oberflächen. Bei derselben Überprüfung sollte auch die künftige Instandhaltung betrachtet werden. Ein Detail, das weder gewaschen noch inspiziert oder repariert werden kann, kann eine beherrschbare Exposition in eine dauerhafte Korrosionsstelle verwandeln. Die Inspektionsintervalle sollten der Verwendung von Chloriden, der industriellen Verunreinigung, der Leistungsfähigkeit der Entwässerung und dem beobachteten Querschnittsverlust Rechnung tragen, anstatt sich auf die feste Annahme zu stützen, dass die Patina dauerhaft ist. Der übergeordnete Rahmen des *Steel Bridge Design Handbook* führt daher zu einer eindeutigen Bemessungsposition: Die Bezeichnung der Güte nach ASTM A709/A709M, die Werkstoffanforderungen, die Expositionsklassifizierung, die Korrosionsprognose, die Ermüdungsbehandlung und die konstruktive Detaillierung müssen aufeinander abgestimmt werden. Unbeschichteter witterungsbeständiger Stahl ist ein System mit bestimmten Voraussetzungen. Er kann die Abhängigkeit von Beschichtungen verringern, wenn die Legierung, die Atmosphäre, die Entwässerung und die Inspektionsvorkehrungen die Patinabildung unterstützen; er ist jedoch kein Ersatz für eine Bewertung der Umgebung oder für eine fachgerechte Brückenplanung. ## Korrosionsstrategien mit Beschichtung, ohne Beschichtung und als Hybridlösung Wetterfester Stahl macht eine Korrosionsauslegung nicht überflüssig. Er verändert vielmehr die Art und Weise, wie der Schutz bereitgestellt wird: Anstatt sich hauptsächlich auf eine hergestellte Beschichtung zu stützen, kann sich der Konstrukteur auf eine legierungsabhängige Rostschicht verlassen, die sich während wiederholter Nass- und Trockenzyklen entwickelt. Diese Wahl ist jedoch an Bedingungen geknüpft. Wenn die Umgebung keine stabile Patina ermöglicht, können ein Beschichtungssystem, ein lokaler Korrosionsschutz, eine veränderte Geometrie oder eine Kombination dieser Maßnahmen erforderlich sein. Vergleich unbeschichteter, beschichteter und hybrider Korrosionsschutzstrategien. | Strategie | Primärer Schutzmechanismus | Wichtigste konstruktive Anforderung | |---|---|---| | Unbeschichteter wetterfester Stahl | Legierungsabhängige Rostschicht | Geeignete Exposition, Entwässerung, Trocknung und Inspektion | | Beschichteter Stahl | Aufgebrachte Schutzbeschichtung | Oberflächenvorbereitung, Geschlossenheit, Ausbesserung und Beschichtungsinspektion | | Hybride Strategie | Unbeschichtete Bereiche sowie lokaler oder selektiver Schutz | Sorgfältige Begrenzungen, Kontrolle des Abflusses, Verträglichkeit und Zugänglichkeit | Die drei Strategien sind keine austauschbaren Bezeichnungen. Eine Konstruktion ohne Beschichtung stellt höhere Anforderungen an die Stahlchemie, die Bewertung der Einwirkung und die Entwässerung. Eine beschichtete Konstruktion stellt höhere Anforderungen an die Oberflächenvorbereitung, die Festlegung des Beschichtungssystems, die Behandlung von Kanten, die Instandsetzung und die Inspektion. Eine Hybridkonstruktion verteilt diese Anforderungen, indem geeignete Oberflächen unbeschichtet bleiben, während Bereiche geschützt werden, in denen Wasser, Salze oder Schadstoffe ein nicht akzeptables Korrosionsrisiko verursachen. ### Wann unbeschichteter wetterfester Stahl in Betracht gezogen wird Unbeschichteter wetterfester Stahl ist erst dann angemessen, wenn die Nutzungsumgebung und die vorgesehenen Konstruktionsdetails gemeinsam bewertet wurden. Der Stahl muss atmosphärischen Einwirkungen mit ausreichend vielen wechselnden Nass- und Trockenperioden ausgesetzt sein, damit sich eine vergleichsweise dichte und haftende Rostschicht bilden kann. Der Leitfaden der National Steel Bridge Alliance (2010) nennt wiederholte Nass- und Trockenzyklen als Voraussetzung für die Entwicklung einer schützenden Patina; anhaltende Feuchtigkeit bietet nicht dieselbe Abfolge von Einwirkungen. Auch die Werkstoffbezeichnung ist von Bedeutung. Die Beständigkeit gegenüber atmosphärischer Korrosion hängt von der Legierungschemie ab, nicht lediglich von der Bezeichnung „wetterfester Stahl“. Traditionelle wetterfeste Zusammensetzungen konzentrieren sich auf Mangan, Silicium, Chrom, Nickel, Kupfer, Molybdän und Phosphor. In Forschungsarbeiten der Federal Highway Administration wurden außerdem Zusätze von Wolfram, Titan, Aluminium und Seltenen Erden untersucht. ASTM G101-04(2010) stellt Verfahren zur Schätzung der relativen Beständigkeit gegenüber atmosphärischer Korrosion anhand der chemischen Zusammensetzung sowie zur Schätzung längerfristiger Materialverluste aus kürzeren Expositionsaufzeichnungen bereit. Dabei handelt es sich um ein Bewertungsverfahren und nicht um eine Garantie dafür, dass eine bestimmte Konstruktion eine akzeptable Patina entwickelt. ISO 9223:2012 bietet einen nützlichen Rahmen für die Bewertung der Umgebung. Die Klassen der atmosphärischen Korrosivität verwenden Korrosionsraten von Standardproben im ersten Jahr und berücksichtigen den Einfluss von Temperatur und Feuchtigkeit, die Belastung durch Schwefeldioxid sowie die in der Luft enthaltene Salzfracht. Ein Standort, der lediglich anhand des allgemeinen Klimas klassifiziert wird, kann daher wichtige lokale Unterschiede verbergen: Eine geschützte Unterseite, ein Bereich mit Spritzwasser von der Straße, eine dem Meer zugewandte Fassade und eine industrielle Schadstofffahne können innerhalb eines Projekts unterschiedlichen Korrosionsbedingungen ausgesetzt sein. Die Leitlinien der FHWA (2003) verlangen, dass Zeitanteil der Oberflächenfeuchte, Chloridbelastung, industrielle Schadstoffe, Entwässerung, Geometrie und Instandhaltung vor der Auswahl von unbeschichtetem wetterfestem Stahl gezielt berücksichtigt werden. Diese Faktoren sollten auf der Ebene einzelner Details untersucht werden. Wasser, das sich hinter einer Stoßplatte, in einem Versteifungsblech, unter angesammelten Ablagerungen oder an einem unzureichend entwässerten Flansch festsetzt, kann den Stahl noch lange feucht halten, nachdem benachbarte Oberflächen bereits getrocknet sind. Die daraus resultierende Korrosion kann örtlich konzentriert bleiben, anstatt sich zu der vergleichsweise gleichmäßigen Oberflächenoxidation zu entwickeln, die bei einem allgemeinen Modell der atmosphärischen Einwirkung vorausgesetzt wird. Die Geometrie kann das Ergebnis bestimmen. Geneigte Oberflächen, offene Enden, zugängliche Auflagerungen und ausreichend bemessene Entwässerungswege erleichtern den Abfluss des Wassers aus der Konstruktion. Schmale Spalten, horizontale Wassersäcke, geschlossene Hohlräume mit Leckagewegen sowie Stellen, an denen sich Splitt oder Laub ansammelt, wirken einer Stabilisierung der Patina entgegen. Auch Kontakte zwischen nicht miteinander verträglichen Metallen müssen berücksichtigt werden, da galvanische Effekte das örtliche Korrosionsverhalten verändern können. Die Auswahl einer unbeschichteten Lösung muss auch die strukturellen Folgen einbeziehen. Lochfraß kann eine stärkere Spannungskonzentration verursachen als ein vergleichsweise gleichmäßiger Dickenverlust. Die Ermüdungsleitlinien der FHWA berichten, dass AASHTO dem unbeschichteten Grundwerkstoff aus wetterfestem Stahl eine um eine Kategorie niedrigere Ermüdungskategorie zuweist als vergleichbarem nicht wetterfestem Stahl, und zwar aufgrund des Lochfraßes. Ermüdungsempfindliche Details können daher nicht mit einer angenommenen Verringerung der allgemeinen Korrosionsrate begründet werden. Geschweißte Verbindungen, Anbauteile, Schraubenlöcher und Bereiche mit wiederholter Beanspruchung benötigen jeweils eine eigene Bewertung hinsichtlich Ermüdung und Inspektion. Die Legierung kann auch dann ungeeignet sein, wenn die umgebende Luft sauber erscheint. In einer 2011 veröffentlichten Forschungsarbeit der FHWA wurde berichtet, dass die meisten wetterfesten Stähle Korrosionsindexwerte nach ASTM G101 zwischen 6 und 7 aufwiesen, während die Forschung für eine deutlich verbesserte Beständigkeit in chloridhaltigen Atmosphären Werte nahe oder über 9,5 anstrebte. Dieses Ergebnis stützt eine klare Auslegungshaltung: Die übliche Chemie wetterfester Stähle darf nicht als universelle Lösung für salzkontaminierte Einwirkungen betrachtet werden. ### Wann Umweltbedingungen zusätzlichen Schutz begünstigen Eine Beschichtung ist besser begründbar, wenn die Umgebung eine zuverlässige Patinabildung verhindert oder wenn die Folgen örtlich begrenzter Korrosion schwerwiegend sind. SCI Guidance Note 1.07 (2015) nennt ständig nasse oder feuchte Bedingungen, eine hohe Belastung durch Chloride oder Salzsprühnebel, konzentrierte industrielle Abgase und unterirdische Bedingungen als ungeeignete oder eingeschränkte Anwendungsbereiche für unbeschichteten wetterbeständigen Stahl. Diese Einschränkungen umfassen mehr als die offene Einwirkung durch die Meeresumgebung. Streusalz, das von Fahrzeugen aufgewirbelt wird, Spritzwasser des Verkehrs, undichte Versorgungsleitungen, Kondensation in geschlossenen Räumen und verunreinigter Abfluss können ähnliche Probleme verursachen. Der zusätzliche Schutz kann das gesamte Bauteil oder nur ausgewählte Bereiche umfassen. Eine vollständige Beschichtung kann angemessen sein, wenn Chloridablagerungen, Schwefeldioxid oder anhaltende Kondensation die meisten exponierten Oberflächen betreffen. Eine örtlich begrenzte Beschichtung kann auf Spritzwasserbereiche, Entwässerungswege von Fahrbahnen, Trägerenden, zurückliegende Verbindungsbereiche, verdeckte Flächen und Bereiche in der Nähe von Dehnungsfugen aufgebracht werden. Die Grenze zwischen beschichtetem und unbeschichtetem Stahl muss so ausgebildet werden, dass Wasser nicht auf eine ungeschützte Kante geleitet wird oder sich am Ende der Beschichtung festsetzt. Eine Hybridstrategie kann außerdem Bauteile aus wetterfestem Stahl mit beschichteten Verbindungskomponenten, abgedichteten Kontaktflächen oder korrosionsbeständigen Verbindungsmitteln kombinieren, sofern galvanische Verträglichkeit und die maßgebenden Werkstoffnormen berücksichtigt werden. Es darf nicht angenommen werden, dass eine beschichtete Platte jedes Risiko im Bereich von Schraubverbindungen, Spalten oder beschädigten Kanten beseitigt. Das Schutzsystem muss weiterhin inspizierbar und instandsetzbar sein. Eine Änderung des Details kann ebenso viel Nutzen bringen wie das Hinzufügen einer Beschichtung. Eine verbesserte Entwässerung, die Beseitigung von Ablagerungsfallen, das Öffnen eines belüfteten Gehäuses, die Trennung unterschiedlicher Metalle oder die Verhinderung eines direkten, salzhaltigen Abflusses können Bedingungen wiederherstellen, unter denen sich unbeschichteter Stahl berechenbarer verhält. Umgekehrt kann eine optisch exponierte Oberfläche dennoch eine Beschichtung erfordern, wenn sie konzentrierten Verunreinigungen ausgesetzt ist. Das Erscheinungsbild ist keine Klassifizierung der Einwirkung. Die Auswahl der Beschichtung muss an das Inspektionsintervall, die erwarteten Schäden und das Instandsetzungsverfahren gekoppelt werden. Oberflächenvorbereitung, Schweißnahtprofil, scharfe Kanten, Schrauben, Baustellenstöße und Beschichtungsdicke beeinflussen allesamt das Verhalten während der Nutzungsdauer. Wenn Beschädigungen der Beschichtung nicht sicher erreicht werden können, kann eine unbeschichtete oder anders ausgebildete Lösung zu einem besser beherrschbaren Instandhaltungsaufwand führen. Der richtige Vergleich lautet daher nicht „Patina gegen Farbe“, sondern vollständiges Korrosionsschutzsystem über den geplanten Nutzungszeitraum. ### Annahmen zur Instandhaltung und Inspektionsmöglichkeit Jede Strategie beruht auf einer Annahme hinsichtlich der Instandhaltung. Unbeschichteter wetterfester Stahl setzt voraus, dass Inspektoren erkennen können, ob sich die Rostschicht gleichmäßig entwickelt, Wasseransammlungen feststellen und Ablagerungen entfernen können, bevor die örtliche Korrosion beschleunigt wird. Außerdem wird vorausgesetzt, dass Abflussverfärbungen, Rostschuppen und der Zugang für eine eingehende Untersuchung als akzeptable Folgen der Konstruktion gelten. Ein Beschichtungssystem setzt planmäßige Inspektionen auf Risse, Blasenbildung, Ablösung, mechanische Beschädigungen und Korrosion an Kanten oder Fehlstellen voraus. Instandsetzungen erfordern verträgliche Materialien, geeignete Witterungsbedingungen sowie Zugang zur Reinigung und erneuten Beschichtung. Wenn diese Arbeiten voraussichtlich nicht durchgeführt werden können, sollte die nominelle Lebensdauer der Beschichtung nicht als alleinige Grundlage der Auslegung verwendet werden. Der Zugang für Inspektionen muss festgelegt werden, bevor Bauteile eingehaust oder über Verkehr, Gewässern oder Anlagen angeordnet werden. Entwässerungsöffnungen müssen sichtbar und frei zugänglich bleiben. Verdeckte Flächen, Auflagerbereiche, das Innere von Stoßverbindungen und Enden von Versteifungsblechen können spezielle Zugangsöffnungen oder Inspektionsverfahren erfordern. Die Überwachung sollte nicht nur den Querschnittsverlust, sondern auch dessen Ursache erfassen: stehendes Wasser, Salzansammlungen, Versagen der Beschichtung, Ablagerungen, Leckagen oder eine ungeeignete Annahme zur Einwirkung. Die Instandhaltungsplanung beeinflusst auch die Ermüdungsauslegung. Lochfraß und Korrosion an Spannungskonzentrationen können eine eingehendere Untersuchung erfordern als eine großflächige, leicht angerostete Oberfläche. Eine Konstruktion, die von einer frühzeitigen Erkennung abhängt, sollte festlegen, wer die Inspektion durchführt, welcher Zustand eine Instandsetzung auslöst und wie diese Instandsetzung ausgeführt wird. Ohne solche Festlegungen ist „unbeschichtet“ keine wartungsfreie Kategorie, sondern eine Konstruktion, bei der die Schutzaufgaben auf Entwässerung, Kontrolle der Einwirkung und Inspektion übertragen werden. ## Prüfung, Expositionsdaten und Vorhersage der langfristigen Korrosion ### Labor- und atmosphärische Expositionsprüfungen Wetterfester Stahl wird nicht geprüft, indem man fragt, ob Rost auftritt. Auch gewöhnlicher Kohlenstoffstahl rostet. Die maßgebliche Frage ist, ob die Legierung unter der tatsächlichen Abfolge von Befeuchtung, Trocknung, Verunreinigung und Reinigung am Standort eine ausreichend haftende, vergleichsweise wenig durchlässige Rostschicht bildet. Laborprüfungen können diese Tendenz messen, doch keine einzelne beschleunigte Prüfung bildet jede atmosphärische Exposition vollständig nach. Die Zusammensetzung ist die erste Variable. ASTM A242, ASTM A588 und für Brücken spezifizierte Stähle nach ASTM A709/A709M enthalten gezielte Zusätze, welche die Korrosionsprodukte und deren Haftung verändern. Bei der traditionellen Legierung wurden vor allem Mangan, Silizium, Chrom, Nickel, Kupfer, Molybdän und Phosphor eingesetzt. In einer 2009 veröffentlichten Untersuchung der Federal Highway Administration wurden außerdem Zusätze von Wolfram, Titan, Aluminium und Seltenen Erden untersucht. Ziel ist nicht einfach eine Erhöhung des Legierungsgehalts, sondern eine Veränderung der elektrochemischen Reaktionen und der Struktur der Rostschicht, ohne Schweißbarkeit, Zähigkeit, Festigkeit oder Ermüdungsverhalten zu beeinträchtigen. ASTM G101-04(2010) stellt zwei miteinander verbundene Verfahren bereit. Sie ermöglicht die Schätzung des langfristigen atmosphärischen Korrosionsabtrags anhand kurzfristiger Expositionsergebnisse sowie die Schätzung der relativen atmosphärischen Korrosionsbeständigkeit eines niedriglegierten Stahls anhand seiner chemischen Zusammensetzung. Der auf der Zusammensetzung beruhende Korrosionsindex ist für den Vergleich von Schmelzen oder Güten nützlich, stellt jedoch keine Genehmigungsbescheinigung für einen Standort dar. Untersuchungen der FHWA ergaben, dass die Indexwerte der meisten wetterfesten Stähle nach ASTM G101 zwischen 6 und 7 lagen, während ein späteres Legierungsentwicklungsprogramm Werte nahe 9,5 oder darüber für eine deutlich verbesserte Beständigkeit in chloridhaltigen Atmosphären anstrebte. Diese Zahlen beschreiben einen Index, nicht eine garantierte Nutzungsdauer in Millimetern. Das Kapitel *Corrosion of Weathering Steels* im ASM Handbook behandelt Expositionsprüfungen als Verbindung zwischen Metallurgie und Betriebsbedingungen. Es befasst sich mit Legierungszusätzen, zusammensetzungsbasierten Indizes, der Bildung von Rostschichten und Korrosionsprüfungen und betont zugleich Konstruktionsprobleme wie Spalten, eingeschlossene Ablagerungen und anhaltende Feuchtigkeit. Ein Laborprobekörper kann zeigen, ob eine vorgeschlagene chemische Zusammensetzung zur Bildung einer kompakten Rostschicht neigt. Er kann jedoch nicht entscheiden, ob ein Brückenstoß dauerhaft trocken genug bleibt, um sich auf dieselbe Weise zu verhalten. Atmosphärische Expositionsprüfungen liefern die fehlende Umweltdimension. Probekörper werden an repräsentativen Standorten aufgestellt, in festgelegten Abständen gewogen, gereinigt und erneut gewogen; zusätzlich werden das Erscheinungsbild des Rosts, der Ablauf von Rostwasser und örtliche Angriffe beobachtet. ISO 9223:2012 klassifiziert die atmosphärische Korrosivität anhand der Korrosionsraten von Standardproben im ersten Jahr. Ihr Rahmen berücksichtigt den kombinierten Einfluss von Temperatur und Feuchtigkeit, Schwefeldioxidbelastung und luftgetragener Versalzung. Diese Klassifizierung ist für die Beschreibung einer Exposition nützlich, ersetzt jedoch nicht die Prüfung der geplanten Konstruktion. Ein geschützter Flansch eines Trägers, ein vom Regen ausgewaschener Steg und ein Salz auffangender Stoß können innerhalb derselben Brücke unterschiedlichen Korrosivitätsbedingungen ausgesetzt sein. Salzsprüh- oder zyklische Korrosionsprüfungen können Werkstoffe schnell einordnen, insbesondere wenn Chloridverunreinigung Bestandteil des Auslegungsfalls ist. Als Ersatz für natürliche Expositionen sind sie ungeeignet, wenn sie kontinuierlich Elektrolyt zuführen oder die Trocknung auslassen. Wetterfester Stahl benötigt wiederholte Befeuchtungs- und Trocknungszyklen, um seine charakteristische Patina zu entwickeln. Ein dauerhaft nass gehaltener Probekörper kann einem Angriff ausgesetzt sein, der an einer frei entwässernden Stelle in der Atmosphäre nicht auftreten würde; ein zu aggressiv getrockneter Probekörper bildet möglicherweise ein küstennahes oder industrielles Mikroklima nicht angemessen ab. Prüfdauer, Lösungschemie, Temperatur, Befeuchtungszyklus und Ausrichtung des Probekörpers müssen daher zusammen mit dem Korrosionsergebnis angegeben werden. ### Kurzzeitdaten im Vergleich zum Langzeitverhalten Der anfängliche Masseverlust kann die spätere Leistungsfähigkeit über- oder unterschätzen. Während der anfänglichen Exposition reagiert blanker Stahl an anodischen Stellen schnell, und die Rostschicht kann porös, rissig oder schlecht haftend sein. Bei geeigneten Zyklen können sich Korrosionsprodukte verdichten und schützender werden, wodurch die spätere Rate abnimmt. Diese Abnahme erfolgt jedoch nicht automatisch. Chlorid kann in Poren verbleiben, Schwefeldioxid kann die Feuchtigkeit an der Oberfläche versauern, und wiederholter Abrieb oder Ablauf kann sich entwickelnden Rost entfernen. Die für diesen Artikel herangezogene Übersicht zur atmosphärischen Korrosion beschreibt die Stabilisierungszeit und die spätere stationäre Korrosionsrate als getrennte Größen. Ein Probekörper kann nach mehreren Jahren eine sinkende Korrosionsrate zeigen; die bis zum Erreichen dieses Zustands benötigte Zeit hängt jedoch von Klima, Schadstoffbelastung, Ausrichtung, Abschirmung und chemischer Zusammensetzung der Legierung ab. Eine kurze Exposition, die vor der Stabilisierung endet, kann keine langfristige Rate bestimmen. Umgekehrt kann eine kurze Prüfung mit erzwungener Chloridbefeuchtung eine Abtragsrate erzeugen, die für eine regenexponierte Oberfläche im Binnenland ungeeignet ist. ASTM G101 begegnet diesem Problem, indem kurzfristige Expositionsdaten zur Schätzung des längerfristigen Abtrags verwendet werden; die Schätzung beruht jedoch auf Annahmen darüber, wie sich die Rate im Laufe der Zeit verändert. Eine solche Extrapolation ist besser vertretbar, wenn die Expositionsgeschichte der vorgesehenen Betriebsumgebung ähnelt und mehrere Expositionsintervalle den Verlauf erkennen lassen. Sie wird unsicher, wenn sich der Standort verändert. Streusalz kann nach Jahren einer vergleichsweise sauberen Exposition eingeführt werden. Eine Straße kann eine neue Entwässerungsanordnung erhalten. Industrielle Emissionen können zurückgehen, oder eine nahegelegene Quelle kann den Betrieb aufnehmen. Ein vor dieser Änderung kalibriertes Modell kann nicht einfach unverändert fortgeschrieben werden. Die FHWA-Leitlinien fordern daher eine standortspezifische Prüfung der Befeuchtungsdauer, der Chloridexposition, der industriellen Schadstoffe, der Entwässerung, der Geometrie und der Instandhaltung. SCI Guidance Note 1.07 stuft dauerhaft nasse oder feuchte Bereiche, hohe Chlorid- oder Salzsprühbelastung, konzentrierte industrielle Dämpfe und erdverlegte Bedingungen als ungeeignete oder eingeschränkt geeignete Anwendungsfälle für unbeschichteten wetterbeständigen Stahl ein. SteelConstruction.info betont ebenfalls die Bedeutung von Entwässerung und Belüftung sowie die Vermeidung von Wasser- oder Ablagerungsansammlungen. Dies sind keine nachrangigen Präferenzen bei der Detailplanung. Sie bestimmen, ob die für eine Korrosionsvorhersage angenommene Exposition an der Stahloberfläche weiterhin zutrifft. Der Korrosionsabtrag muss außerdem von sichtbaren Verfärbungen unterschieden werden. Eine dunkle, gleichmäßige Patina kann örtliche Lochfraßstellen verdecken, während orangefarbener Ablauf gravierend erscheinen kann, ohne dass ein entsprechender Querschnittsverlust vorliegt. Die Messungen sollten Masseverlust oder Dickenmessungen, Lochtiefe, Spaltkorrosion sowie den Zustand von Kanten, Verbindungen und Kontaktflächen umfassen. Bei einem ermüdungsempfindlichen Bauteil ist örtlicher Lochfraß relevant, selbst wenn der durchschnittliche Dickenverlust gering erscheint. Die Ermüdungsleitlinien der FHWA halten die konstruktive Folge fest: AASHTO ordnet dem blanken, unbeschichteten Grundmetall aus wetterfestem Stahl aufgrund des Lochfraßes eine Ermüdungskategorie niedriger zu als vergleichbarem nicht wetterfestem Stahl. Ein Korrosionsmodell, das nur den durchschnittlichen Abtrag vorhersagt, ist für zyklisch belastete Details daher unvollständig. ### Stabilisierung der Rostschicht und Vorhersagemodelle Eine aussagekräftige Vorhersage behandelt die Patinabildung als zeitabhängige Reaktion und nicht als eine bei der Herstellung aufgebrachte dauerhafte Beschichtung. Wechselnde Nass- und Trockenzyklen ermöglichen die Umwandlung und Verdichtung der Oxidationsprodukte; Entwässerung und Belüftung begrenzen die Dauer des Elektrolytkontakts. Die Schicht kann dadurch die Rate des weiteren Angriffs verringern. Ihre Leistungsfähigkeit bleibt jedoch von demselben Umweltgleichgewicht abhängig, durch das sie entstanden ist. Vorhersagemodelle stellen den Korrosionsabtrag häufig als Funktion der Expositionsdauer dar, oftmals mit einem anfänglich starken Abtrag, auf den nach teilweiser Stabilisierung eine niedrigere Rate folgt. Die Koeffizienten müssen aus vergleichbaren Felddaten stammen. Ein aus Proben im ländlichen Raum entwickeltes Modell sollte nicht direkt auf eine chloridbelastete Küstenbrücke übertragen werden, und eine atmosphärische Korrosivitätsklasse nach ISO 9223 für das erste Jahr darf nicht als über die gesamte Nutzungsdauer konstanter Wert behandelt werden. ISO 9223 beschreibt die anfängliche atmosphärische Belastung anhand von Standardproben; die Norm sagt nicht jede geschützte Spaltstelle oder eine künftige Änderung der Instandhaltung voraus. Die langfristige Vorhersage sollte folglich eine Bandbreite und nicht nur eine einzelne, attraktiv wirkende Zahl verwenden. Sie sollte das angenommene Muster von Befeuchtung und Trocknung, die Schadstoff- und Chloridgehalte, Reinigung oder Abwaschung, Ablaufwege, Prüfintervalle und den Zeitpunkt angeben, an dem ein Neuanstrich oder eine Reparatur erfolgen würde. Feldprobekörper, Referenztafeln und planmäßige Dickenuntersuchungen können überprüfen, ob die angenommene Stabilisierung tatsächlich eintritt. Bleibt die Korrosion aktiv, vertiefen sich Lochfraßstellen oder bleiben feuchte Ablagerungen bestehen, kann die konstruktive Reaktion in einer Verbesserung der Entwässerung, einer Abwaschung, einer örtlichen Beschichtung oder einer Änderung des Korrosionsschutzes bestehen. Die zentrale ingenieurtechnische Unterscheidung ist einfach: Wetterfester Stahl kann die atmosphärische Korrosion unter geeigneten Bedingungen verringern, doch sein künftiger Abtrag bleibt abhängig von den Bedingungen und kann neu bewertet werden müssen. Die chemische Zusammensetzung schafft die Voraussetzung für die Patinabildung. Die Expositionsgeschichte, die Detailplanung und die Instandhaltung entscheiden darüber, ob diese Voraussetzung tatsächlich zum Tragen kommt. ## Inspektion, Instandhaltung und Versagensarten Wetterfester Stahl ist nicht wartungsfrei. Seine Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion hängt davon ab, dass die Rostschicht relativ dicht und haftfest bleibt. Dafür sind eine geeignete Legierungszusammensetzung sowie wiederholte Feuchtigkeits- und Trocknungszyklen erforderlich. Wenn Wasser eingeschlossen bleibt, sich Chloridablagerungen ansammeln oder industrielle Schadstoffe die Korrosionsumgebung verändern, kann die Patina porös, rissig oder schlecht haftend werden. Die Korrosion setzt sich dann unterhalb der sichtbaren Oberfläche fort. Die Inspektion ist daher Bestandteil der Planung. Ziel ist nicht festzustellen, ob jede Oberfläche braun ist, sondern zu ermitteln, ob die bei der Auswahl und Detaillierung vorausgesetzten Einwirkungsbedingungen weiterhin gegeben sind. ### Erkennen anomaler Korrosion und von Wasseransammlungen Eine stabile Patina bildet sich im Allgemeinen bei einem Wechsel von Feuchtigkeits- und Trockenperioden. Der 2010 veröffentlichte NSBA-Leitfaden bezeichnet wiederholtes Befeuchten und Trocknen als Voraussetzung für die Entwicklung einer schützenden Patina. Eine Oberfläche, die dauerhaft nass bleibt, durchläuft nicht denselben Umweltzyklus wie eine der Witterung ausgesetzte und frei entwässernde Oberfläche. Statt einer relativ gleichmäßigen, haftfesten Patina können sich loser orangefarbener Rost, dunkle Feuchtigkeitsverfärbungen, abblätternde Schichten, Korrosionsknollen oder örtlich begrenzte Lochkorrosion zeigen. Wasseransammlungen sind häufig wichtiger als das durchschnittliche Erscheinungsbild eines Bauteils. Inspektoren sollten unterhalb von Verbindungen nach Roststreifen, an Überlappungen nach durchgehenden feuchten Bändern, auf horizontalen Blechen nach stehendem Wasser, in mit Schlamm gefüllten Schraubentaschen und hinter Anschlussblechen nach feuchten Bereichen suchen. Eine schmale Leckage kann örtlich zu einem schwerwiegenden Zustand führen, während der übrige Teil des Bauteils unauffällig erscheint. Frischer Rost nach einer Trockenperiode, insbesondere im Bereich eines Risses, eines Ablaufes oder eines Verbindungsmittels, weist auf aktive Korrosion und nicht lediglich auf eine harmlose Farbabweichung hin. Entwässerungswege verdienen besondere Aufmerksamkeit. Kleine Öffnungen können durch Blätter, Schlick, Nistmaterial von Vögeln, Eis, Schweißspritzer oder Korrosionsprodukte verstopft werden. Nach einer Verstopfung kann ein für wechselnde Feuchtebeanspruchung ausgelegtes Detail zu einem dauerhaften Feuchtigkeitsspeicher werden. Derselbe Versagensmechanismus tritt auf, wenn eine Fahrbahnübergangskonstruktion auf einen Träger leckt, wenn ein Brüstungsbauteil salzhaltiges Ablaufwasser auf einen Flansch leitet oder wenn sich eine Dichtstofffuge löst und Wasser hinter ein Blech eindringen lässt. Auch die umgebende Atmosphäre kann sich verändern. ISO 9223:2012 klassifiziert die atmosphärische Korrosivität anhand der Korrosionsraten von Normproben im ersten Jahr und nennt Temperatur und Luftfeuchtigkeit, Schwefeldioxidbelastung sowie den Salzgehalt der Luft als wesentliche Faktoren. Ein Standort, der zum Zeitpunkt der Errichtung eines Bauwerks geeignet war, kann aggressiver werden, wenn eine Straße stärker gesalzen wird, sich ein Hafen erweitert, sich ein industrieller Prozess verändert oder der Schadstoffeintrag durch den Verkehr zunimmt. ASTM G101-04(2010) beschreibt Verfahren zur Abschätzung langfristiger atmosphärischer Korrosionsverluste anhand kurzfristiger Expositionsdaten sowie zur Abschätzung der relativen atmosphärischen Korrosionsbeständigkeit niedriglegierter Stähle auf Grundlage ihrer chemischen Zusammensetzung. Daraus lässt sich jedoch keine Garantie für jedes Detail eines Bauwerks ableiten. Lochkorrosion ist besonders problematisch, weil ein durchschnittlicher Dickenverlust einen wesentlich kleineren örtlichen Restquerschnitt verdecken kann. Die Ermüdungsrichtlinien der FHWA berichten, dass AASHTO unbeschichtetem, blankem Grundmaterial aus wetterfestem Stahl aufgrund der Lochkorrosion eine um eine Stufe niedrigere Ermüdungskategorie zuweist als vergleichbarem nicht wetterfestem Stahl. Diese Herabstufung ist bei Bauteilen mit wiederholter Beanspruchung relevant, selbst wenn die allgemeine Korrosion gering erscheint. Tiefe Korrosionsmulden im Bereich von Schweißnahtübergängen, Öffnungen, Versteifungsenden oder Verbindungslinien müssen vermessen und bewertet und dürfen nicht lediglich fotografisch dokumentiert werden. ### Inspektion verdeckter und korrosionsanfälliger Details Ein Inspektionsplan sollte dem Weg folgen, den Wasser, Ablagerungen und Schadstoffe durch das Bauwerk nehmen. Verbindungen, Stöße, Auflagerbereiche, Flanschübergänge, Enden von Versteifungen, Öffnungen im Steg und geschraubte Verbindungen verdienen Priorität, weil sie die Entwässerung unterbrechen oder Spalten bilden. Unter Stoßblechen und Anschlusswinkeln, hinter Knotenblechen, um Schraubenköpfe und Muttern sowie an den Enden abgedichteter oder teilweise abgedichteter Bauteile ist gezielt zu prüfen. Eine verdeckte Oberfläche kann nicht anhand der freiliegenden Seite beurteilt werden. Versteifungen können schmale Kanäle bilden, in denen sich Ablagerungen sammeln und die Austrocknung verhindert wird. Ihre Enden sollten auf eingeschlossenes Wasser, unvollständige Schweißnähte, Schweißnahtspalten und Rostsprengung untersucht werden. Unterbrochene Schweißnähte und ungeschweißte Kontaktlinien können durch Kapillarwirkung Elektrolyt zurückhalten. Horizontale Aufstandsflächen sollten auf Sedimente und Pflanzenbewuchs geprüft werden, da beides die Dauer der Durchfeuchtung verlängert. Bei eingeschränktem Zugang kann die Inspektion Spiegel, Boreskope, Ultraschall-Dickenmessungen oder eine sorgfältig ausgewählte örtliche Reinigung erfordern. Die Reinigung darf keine Befunde beseitigen, bevor der Korrosionsmechanismus dokumentiert wurde. Verbindungen aus unterschiedlichen Metallen erfordern besondere Aufmerksamkeit. Galvanische Effekte können den Angriff konzentrieren, wenn ein Bauteil aus wetterfestem Stahl unter einem leitfähigen Feuchtigkeitsfilm Edelstahl, verzinkten Stahl, Aluminium oder ein anderes Metall berührt. Verbindungsmittel müssen mit dem festgelegten Stahl und der Einwirkung kompatibel sein; außerdem muss jedes Beschichtungs- oder Isolationssystem an der Kontaktstelle dauerhaft wirksam bleiben. Das Vorhandensein einer Patina aus wetterfestem Stahl schützt kein inkompatibles Metallpaar. Eingegrabene, eingetauchte oder dauerhaft feuchte Bereiche sollten als eigenständige Einwirkungsbedingungen und nicht als gewöhnliche atmosphärisch exponierte Oberflächen behandelt werden. Erdkontakt, undichte Versorgungsleitungen, Kondensation im Inneren von Hohlkastenquerschnitten und Spritzwasserbereiche können den Trocknungszyklus verhindern, von dem die Bildung der Patina abhängt. Der 2015 herausgegebene SCI Guidance Note 1.07 nennt dauerhaft nasse oder feuchte Umgebungen, eine hohe Chlorid- oder Spritzsalzbelastung, konzentrierte industrielle Dämpfe und eingegrabene Bedingungen als ungeeignete oder eingeschränkt geeignete Anwendungen für unbeschichteten wetterbeständigen Stahl. Bei der Inspektion sollten die aktuellen Bedingungen mit den ursprünglichen Planungsgrundlagen verglichen werden. Die Aufzeichnungen sollten die Korrosionsform, die Tiefe der Korrosionsmulden, die betroffene Fläche, den Zustand der Entwässerung, Schadstoff- oder Chloridquellen sowie jede Veränderung der Rissbildung oder Verformung erfassen. Eine einheitliche Sichtprüfung ist unzureichend, wenn ermüdungsempfindliche Details vorhanden sind. ### Instandhaltungsbedingungen als Bestandteil der ursprünglichen Planung Zugänge für die Instandhaltung und Vorkehrungen zur Reinigung müssen vor der Fertigung festgelegt und dürfen nicht erst nach dem Auftreten von Korrosion ergänzt werden. Planer sollten inspizier- und reinigbare Ablauflöcher, Gefälle ohne flache Wasseransammlungen, ausreichend breite Spalte zur Vermeidung von Ablagerungsbrücken sowie eine Belüftung vorsehen, wenn sich in geschlossenen Räumen Feuchtigkeit niederschlagen könnte. Detailzeichnungen sollten zeigen, wie Wasser eine Verbindung verlässt und wohin es abgeleitet wird. Eine nominelle Öffnung ist keine Entwässerungsstrategie, wenn das Ablaufwasser auf eine andere korrosionsanfällige Oberfläche geleitet wird. Die ausgewählte Stahlsorte und die Expositionsklassifizierung müssen ebenfalls weiterhin miteinander verknüpft bleiben. Die FHWA-Richtlinien verlangen vor der Auswahl von unbeschichtetem wetterfestem Stahl eine standortspezifische Bewertung der Durchfeuchtungsdauer, der Chloridbelastung, der industriellen Schadstoffe, der Entwässerung, der Geometrie und der Instandhaltungsbedingungen. Die traditionelle Chemie wetterfester Stähle konzentriert sich auf Mangan, Silicium, Chrom, Nickel, Kupfer, Molybdän und Phosphor. Eine 2011 veröffentlichte FHWA-Untersuchung berichtete, dass die Korrosionsindexwerte nach ASTM G101 bei den meisten wetterfesten Stählen zwischen 6 und 7 lagen, während die Untersuchung zu verbesserten korrosionsbeständigen Stählen Werte von etwa 9,5 oder höher für eine wesentlich bessere Leistung in chloridhaltigen Atmosphären anstrebte. Dieses Ergebnis unterstützt die Vorprüfung und Werkstoffauswahl, entbindet jedoch nicht von einer sorgfältigen Entwässerung. Ein Instandhaltungsplan sollte festlegen, wer Abläufe freiräumt, Ablagerungen entfernt, Leckagen untersucht, Messungen von Korrosionsmulden dokumentiert und beschädigte Details instand setzt. Außerdem sollte er Kriterien für eine ingenieurtechnische Überprüfung definieren: anhaltende Feuchtigkeit, eine neue Chloridbelastung, loser oder abblätternder Rost, unerwarteter Querschnittsverlust, Korrosion an ermüdungsempfindlichen Details oder ein Übergang von atmosphärischer zu eingegrabener oder durch Spritzwasser geprägter Einwirkung. Reparaturen können die Wiederherstellung der Entwässerung, die elektrische Isolierung eines galvanischen Paares, den Austausch beschädigten Stahls, die Abdichtung einer Leckage oder das Aufbringen einer Beschichtung auf einen örtlich begrenzten Bereich umfassen. Das Überstreichen einer sichtbar verrosteten Oberfläche, ohne die Feuchtigkeitsquelle zu beseitigen, verdeckt den Fehler in der Regel lediglich, anstatt ihn zu stoppen. Die ursprünglichen Planungsannahmen können sich während der Nutzungsdauer als unzutreffend erweisen. Eine Patina ist ein von den Umgebungsbedingungen abhängiges Korrosionsprodukt und keine dauerhafte Beschichtung. Inspektion und Instandhaltung halten die Umweltbedingungen innerhalb des Bereichs, für den Stahl, Geometrie und Ermüdungsbemessung ausgewählt wurden. ## Ein Praktischer Entwurfsablauf für Atmosphärische Korrosion Unbeschichteter wetterfester Stahl sollte anhand einer Abfolge von Entscheidungen zu Standort, Werkstoff und konstruktiver Detailausbildung ausgewählt werden, nicht anhand der Werkstoffbezeichnung oder der erwarteten Patinafarbe. Die Legierung ist darauf ausgelegt, sich unter geeigneter wechselnder Nass- und Trockenbeanspruchung eine vergleichsweise dichte und haftende Rostschicht zu bilden. Diese Schicht kann die spätere Korrosion verringern, ist jedoch keine automatische, dauerhafte Beschichtung. Ständige Feuchtigkeit, Salzablagerungen, industrielle Schadstoffe, unzureichende Entwässerung oder geschützte Spalten können die Korrosion unter einem ungleichmäßigen Oberflächenfilm aktiv halten. Der Arbeitsablauf sollte vor der Auswahl der Stahlsorte beginnen und bis zur Planung der Inspektionen fortgeführt werden. ISO 9223:2012 stellt den Rahmen für die Bewertung der atmosphärischen Korrosivität bereit; die Richtlinien der FHWA ergänzen dies um standortspezifische Fragen, die eine alleinige Klassifizierung nicht beantworten kann. ### Atmosphäre Klassifizieren und Schadstoffe Ermitteln Zunächst sind Temperatur- und Feuchteverhältnisse an der Stahloberfläche zu bestimmen, anstatt sich ausschließlich auf regionale Klimadaten zu stützen. Es sind die jahreszeitliche Temperatur, die relative Luftfeuchtigkeit, Niederschlag, Kondensation, Nebel, Frost-Tau-Wechsel und Zeiträume zu erfassen, in denen Oberflächen sichtbar oder mikroskopisch feucht bleiben. ISO 9223:2012 behandelt den Einfluss von Temperatur und Feuchtigkeit, die Schwefeldioxidbelastung und den Salzgehalt der Luft als die maßgeblichen atmosphärischen Faktoren und klassifiziert die Korrosivität anhand von Korrosionsraten im ersten Jahr, die an genormten Probekörpern gemessen werden. Die daraus resultierende Kategorie ist für Vergleiche nützlich, beschreibt jedoch nicht jeden geschützten Flansch, jede Verbindung oder jeden Entwässerungsweg eines Bauwerks. Die Feuchtedauer ist die praktische Verbindung zwischen Klima und Korrosion. Ein Bauteil, das nach einem Regen innerhalb einer Stunde trocknet, ist einer anderen Beanspruchung ausgesetzt als ein Bauteil, unter dessen Stoßplatte sich mehrere Tage lang Wasser hält. Die wahrscheinlichen Befeuchtungsmechanismen sind zu untersuchen: direkter Regen, Spritzwasser, Kondensation, Nebel, undichte Verbindungen, Schneeablagerungen und Waschwasser. Anschließend ist zu bestimmen, ob die Trocknung durch Wind und Sonneneinstrahlung unterstützt oder durch Einhausungen beziehungsweise angrenzende Oberflächen behindert wird. Der Salzgehalt erfordert mehr als die Feststellung, dass sich ein Standort „in Küstennähe“ befindet. Zu bestimmen sind die Entfernung zur Küstenlinie, die vorherrschende Windrichtung, die Einwirkung von Wellen oder Brandung, salzhaltiger Sprühnebel, der Einsatz von Auftausalz sowie die Möglichkeit von belastetem Oberflächenabfluss. Chloride können sich auf waagerechten Absätzen und in Spalten anreichern, selbst wenn die durchschnittliche Konzentration in der Luft gering ist. Eine Brücke über einer mit Salz behandelten Straße kann an ihren unteren Flanschen einem größeren Chloridproblem ausgesetzt sein als an ihren oberen Oberflächen. Auch Schwefeldioxid und andere Schadstoffe erfordern eine quellenbezogene Bewertung. Bereiche mit starkem Verkehr, Verbrennungsanlagen, chemischer Verarbeitung, Metallbehandlung, Düngemittellagerung und industriellen Emissionen in geschlossenen Bereichen sind zu erfassen. Schwefeldioxid kann den Säuregrad des Elektrolyten erhöhen und die Entwicklung der Rostschicht verändern. Staub kann Feuchtigkeit und Schadstoffe zurückhalten; Ruß und Prozessablagerungen können örtlich besonders aggressive Korrosionszellen bilden. Es ist zu klären, ob die Emissionen kontinuierlich, saisonal oder episodisch auftreten, da auch ein kurzer, aber wiederkehrender Schadstoffeintrag an einem geschützten Detail von Bedeutung sein kann. Die ISO-Kategorie sollte daher zusammen mit der gemessenen oder geschätzten Chloridablagerung, der Schwefeldioxidkonzentration, der Feuchtedauer und den örtlichen Schadstoffquellen dokumentiert werden. ASTM G101-04(2010) kann anhand kurzfristiger Expositionsdaten langfristige atmosphärische Korrosionsverluste abschätzen und aus der chemischen Zusammensetzung niedriglegierter Stähle deren relative Korrosionsbeständigkeit ableiten. Es handelt sich um ein Berechnungsverfahren, nicht um einen Ersatz für Expositionsnachweise oder um eine Garantie dafür, dass ein ausgewähltes Bauteil eine schützende Patina entwickelt. ### Kombination aus Werkstoff, Geometrie und Exposition Bewerten Als Nächstes sind die genaue Werkstoffbezeichnung, die Produktform und die maßgebende Norm zu prüfen. „Wetterfester Stahl“ ist eine Familienbezeichnung und keine vollständige Spezifikation. Im Brückenbau können Güten nach ASTM A709/A709M maßgebend sein, während bei anderen Bauwerken Bezeichnungen verwendet werden, die in einer nationalen Produktnorm festgelegt sind. Die Grenzwerte für die chemische Zusammensetzung, die mechanischen Eigenschaften, der Dickenbereich, die Schweißanforderungen und der Lieferzustand müssen mit der jeweils geltenden Normausgabe übereinstimmen. Das Werkszeugnis und die Schmelzenanalyse sind zu bestätigen, anstatt davon auszugehen, dass eine bekannte Gütenbezeichnung in jeder Norm dieselbe atmosphärische Leistungsfähigkeit aufweist. Die Legierungsauslegung ist von Bedeutung. Bei der traditionellen chemischen Zusammensetzung wetterfester Stähle standen Mangan, Silicium, Chrom, Nickel, Kupfer, Molybdän und Phosphor im Mittelpunkt. In einer 2009 veröffentlichten Forschungsarbeit der FHWA wurden außerdem Zusätze von Wolfram, Titan, Aluminium und Seltenen Erden untersucht. Die Kennwerte nach ASTM G101 ermöglichen einen Vergleich im Rahmen einer Vorprüfung: Die FHWA berichtete 2011, dass die Werte der meisten wetterfesten Stähle zwischen 6 und 7 lagen, während ihre Forschung für einen deutlich verbesserten Widerstand in chloridhaltigen Atmosphären Werte nahe 9,5 oder darüber anstrebte. Diese Zahlen legen keinen allgemein gültigen Annahmegrenzwert fest. Sie zeigen, warum Zusammensetzung, Schadstoffbelastung und Chloridbedingungen gemeinsam betrachtet werden müssen. Anschließend ist die Geometrie als Entwässerungssystem zu prüfen. Jede Oberfläche sollte über einen plausiblen Trocknungsweg verfügen. Wasseransammlungen, ungedichtete Überlappungen, nach oben gerichtete Absätze, enge Spalten, verstopfte Entwässerungsöffnungen und Details, an denen sich Laub, Schlamm oder Vogelkot festsetzen, sind zu vermeiden. Für eine wirksame Entwässerung und eine ausreichende Belüftung geschlossener Räume ist zu sorgen. Verbindungen, in die Wasser eindringen, aber nicht verdunsten kann, sind abzudichten oder anderweitig zu schützen. Besondere Aufmerksamkeit ist Versteifungen, Stoßplatten, Auflagerbereichen, Kastenquerschnitten, Knotenblechen, Anschlusswinkeln und Übergängen zu Beton zu widmen. Eine optisch ansprechende Patina beweist nicht, dass eine verborgene Oberfläche geschützt ist. Rostfahnen können auf einen Abfluss aus einem stabilen Bereich hindeuten, aber auch auf Querschnittsverluste an einer feuchten Verbindung. Ebenso können unterschiedliche Orange-, Braun- und Schwarztöne die Expositionsgeschichte, Verunreinigungen, Feuchterückhaltung oder eine noch nicht abgeschlossene Stabilisierung widerspiegeln, anstatt eine verlässliche Leistungsphase anzuzeigen. #### Warnhinweis zur Auswahl Erhöhen Sie nicht einfach das Korrosionszuschlagmaß und nehmen Sie an, dass dadurch ein dauerhaft nasser, chloridbelasteter, industriell geprägter oder erdberührter Standort einer frei entwässernden atmosphärischen Exposition gleichkommt. Verwenden Sie erforderlichenfalls Änderungen der Entwässerung, Beschichtungen, Witterungsschutz oder eine andere Werkstoffstrategie. Anwendungen mit ständiger nasser oder feuchter Beanspruchung, Erdkontakt, anhaltendem Salznebel, konzentrierten industriellen Abgasen oder unkontrolliertem Spritzwasser mit Auftausalz sind abzulehnen oder zu ändern. Der SCI Guidance Note 1.07 zufolge sind diese Bedingungen für unbeschichteten wetterbeständigen Stahl ungeeignet oder nur eingeschränkt geeignet. Wenn die Exposition nicht geändert werden kann, können ein Beschichtungssystem, eine Neugestaltung der Entwässerung, ein Korrosionszuschlag oder eine andere Werkstoffstrategie erforderlich sein. Angrenzende Werkstoffe sind in diesem Stadium ebenfalls zu prüfen. Kupfer, Messing, nichtrostende Stähle, verzinkte Bauteile und Aluminium können galvanische Effekte verursachen, wenn ein Elektrolyt unterschiedliche Metalle miteinander verbindet. Das Risiko hängt vom Flächenverhältnis, der elektrischen Verbindung, der Schadstoffkonzentration und der Entwässerung ab. Unverträgliche Metalle sind erforderlichenfalls zu isolieren; der Abfluss von einem edleren Metall auf den wetterfesten Stahl ist zu verhindern, und kompatible Verbindungsmittel und Unterlegscheiben sind festzulegen. Abschließend sind die strukturellen Folgen zu bewerten, anstatt Korrosion lediglich als optisches Problem zu behandeln. Lochfraß verringert den Nettoquerschnitt und erzeugt örtliche Spannungskonzentrationen. Die Ermüdungsrichtlinien der FHWA weisen darauf hin, dass AASHTO dem blanken, unbeschichteten Grundwerkstoff aus wetterfestem Stahl aufgrund des Lochfraßes eine um eine Kategorie niedrigere Ermüdungskategorie zuweist als einem vergleichbaren nicht wetterfesten Stahl. Ermüdungsgefährdete Brücken, Kranelemente, schwingungsbeanspruchte Tragwerke und dünne Bauteile benötigen daher ausdrücklich festgelegte Annahmen zum Lochfraß, eine Klassifizierung der Verbindungen, Korrosionszuschläge und einen ausreichenden Inspektionszugang. ### Annahmen zu Inspektion und Instandhaltung Dokumentieren In den Entwurfsunterlagen ist festzuhalten, welche Bedingungen für eine unbeschichtete Ausführung dauerhaft erfüllt sein müssen: die erwartete Korrosivitätskategorie, die Chlorid- und Schwefeldioxidbedingungen, die Annahmen zur Feuchtedauer, die Leistungsfähigkeit der Entwässerung, die Belüftung, der Zeitraum bis zur Stabilisierung der Patina sowie ausgeschlossene Expositionsbereiche. Außerdem sind Oberflächen zu kennzeichnen, bei denen keine Stabilisierung erwartet wird, beispielsweise ständig feuchte Verbindungen oder Bereiche, die Straßenspritzwasser ausgesetzt sind. Der Zeitpunkt der ersten Inspektion nach der Errichtung und die späteren Inspektionsintervalle sind entsprechend den Folgen, der Exposition und der Unsicherheit festzulegen. Bei frühen Inspektionen ist auf Wasseransammlungen, unerwartete Salzablagerungen, Rostfahnen, Beschädigungen aus der Bauphase, Schweißbereiche, Spalten und ungleichmäßige Korrosion zu achten, nicht lediglich auf die Gesamtfarbe. Die Tiefe von Vertiefungen und der Querschnittsverlust sind an repräsentativen und verdächtigen Stellen zu messen. Fotos und festgelegte Bezugspunkte sind aufzubewahren, damit Veränderungen verglichen werden können. Die Instandhaltungsanweisungen sollten die Beseitigung von Ablagerungen, die Wiederherstellung verstopfter Entwässerungen, die Reparatur undichter Verbindungen und die Entfernung von Schadstoffablagerungen festlegen. Eine unterschiedslose Reinigung sollte nicht vorgeschrieben werden: Zurückgehaltenes Wasser kann Chloride in neue Spalten verlagern, sofern Entwässerung und Trocknung nicht kontrolliert werden. Jede Reparaturbeschichtung ist für die tatsächliche Umgebung und den Zustand der Oberfläche auszuwählen; ihre Begrenzungen und Anforderungen an die Oberflächenvorbereitung sind zu dokumentieren. In den Unterlagen sind außerdem Auslösegrenzen festzulegen. Beispiele hierfür sind anhaltende Feuchtigkeit, wiederkehrende Salzverunreinigungen, ein messbarer Lochfraß über den Entwurfszuschlag hinaus, Rissbildung an Korrosionsmulden, eine blockierte Entwässerung oder Ermüdungsschäden in der Nähe korrodierter Details. In diesem Fall kann die Reaktion eine Korrektur der Entwässerung, eine örtliche Reinigung, eine Beschichtung, eine Dickenmessung, eine Tragfähigkeitsbewertung oder ein Austauschbauteil umfassen. Kein einzelner Kennwert, keine Gütenbezeichnung, keine Korrosivitätskategorie und keine Patinafarbe ersetzt diese Bewertung. Die Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion ist eine bedingte Leistungsfähigkeit. Der Entwurf ist nur dann akzeptabel, wenn chemische Zusammensetzung, Exposition, Geometrie, strukturelle Beanspruchung und künftige Inspektion einander unterstützen. ## Quellen 1. \[1\] Federal Highway Administration. [Improved Corrosion-Resistant Steel for Highway Bridges](https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/bridge/11062/001.cfm). Federal Highway Administration research publication, 2011. [](/de/wiki/stahlgruppen/bewitterungsst%C3%A4hle-und-auslegung-gegen-atmosph%C3%A4rische-korrosion#wiki-cite-ref-1) https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/bridge/11062/001.cfm 2. \[2\] ASTM International. [ASTM G101-04(2010), Standard Guide for Estimating Atmospheric Corrosion Data](https://store.astm.org/g0101-04r10.html). ASTM International standard, 2010. [](/de/wiki/stahlgruppen/bewitterungsst%C3%A4hle-und-auslegung-gegen-atmosph%C3%A4rische-korrosion#wiki-cite-ref-2) https://store.astm.org/g0101-04r10.html 3. \[3\] Steel Construction Institute. [Guidance Note 1.07: Weather Resistant Steel](https://www.steelconstruction.info/images/a/aa/GN_1-07.pdf). SCI Guidance Note 1.07, 2015. [](/de/wiki/stahlgruppen/bewitterungsst%C3%A4hle-und-auslegung-gegen-atmosph%C3%A4rische-korrosion#wiki-cite-ref-3) https://www.steelconstruction.info/images/a/aa/GN\_1-07.pdf 4. \[4\] International Organization for Standardization. [ISO 9223:2012 Corrosivity of Atmospheres](https://www.iso.org/standard/53499.html). International Standard, 2012. [](/de/wiki/stahlgruppen/bewitterungsst%C3%A4hle-und-auslegung-gegen-atmosph%C3%A4rische-korrosion#wiki-cite-ref-4) https://www.iso.org/standard/53499.html 5. \[5\] Federal Highway Administration. [Uncoated Weathering Steel in Bridges](https://www.fhwa.dot.gov/bridge/t514022.cfm). Federal Highway Administration guidance, 2003. [](/de/wiki/stahlgruppen/bewitterungsst%C3%A4hle-und-auslegung-gegen-atmosph%C3%A4rische-korrosion#wiki-cite-ref-5) https://www.fhwa.dot.gov/bridge/t514022.cfm 6. \[6\] Federal Highway Administration. [Steel Bridge Design Handbook: Design for Fatigue](https://www.fhwa.dot.gov/bridge/steel/pubs/nhi16016.pdf). Federal Highway Administration handbook, 2016. [](/de/wiki/stahlgruppen/bewitterungsst%C3%A4hle-und-auslegung-gegen-atmosph%C3%A4rische-korrosion#wiki-cite-ref-6) https://www.fhwa.dot.gov/bridge/steel/pubs/nhi16016.pdf **Auf einen Blick** Werkstofffamilie Kohlenstoffarme, niedriglegierte Stähle Traditioneller Schwerpunkt der Legierung Mn, Si, Cr, Ni, Cu, Mo und P Voraussetzung für die Patinabildung Wiederholtes Befeuchten und Trocknen Primäres Konstruktionsrisiko Anhaltende Feuchtigkeit und Chloridexposition Ermüdungsbemessung Eine niedrigere AASHTO-Kategorie für blanken, unbeschichteten Grundwerkstoff aus wetterfestem Stahl [Zurück zu Stahlgruppen](/de/wiki/stahlgruppen "Stahlgruppen — Steel Wiki")