Verzinkten Stahl schweißen – Was man wissen muss!

Verzinkter Stahl ist aus vielen Bereichen nicht wegzudenken. Ob im Geländerbau, bei Fahrzeugteilen oder in der Landwirtschaft – der silbrig glänzende Überzug schützt den Stahl zuverlässig vor Korrosion. Doch was passiert, wenn verzinkte Bauteile miteinander verbunden oder repariert werden müssen? Das Schweißen von verzinktem Stahl stellt eine besondere Herausforderung dar und erfordert spezielles Wissen sowie besondere Vorsichtsmaßnahmen. Der Grund dafür ist die Zinkschicht selbst, die beim Schweißprozess für einige Tücken sorgt. In diesem Artikel erfährst du, welche Probleme auftreten können, wie du gesundheitliche Risiken minimierst und welche Schritte notwendig sind, um trotz der Zinkschicht eine qualitativ hochwertige und haltbare Schweißverbindung herzustellen.

Was ist verzinkter Stahl und warum der Schutz?

Bevor wir uns dem Schweißprozess widmen, schauen wir kurz, was verzinkter Stahl eigentlich ist. Es handelt sich um Stahl, der mit einer dünnen Schicht aus Zink überzogen wurde. Dieses Verfahren, meist Feuerverzinkung oder elektrolytische Verzinkung, dient primär dem Korrosionsschutz. Zink ist unedler als Eisen und opfert sich sozusagen selbst (kathodischer Schutz), um den darunterliegenden Stahl vor Rost zu bewahren, selbst wenn die Zinkschicht kleine Kratzer aufweist. Diese Schutzwirkung macht verzinkten Stahl ideal für den Einsatz im Außenbereich oder in feuchten Umgebungen. Doch genau diese schützende Zinkschicht wird beim Schweißen zum Knackpunkt.

Die Herausforderung: Zink macht Dampf beim Schweißen

Das Hauptproblem beim Schweißen von verzinktem Stahl liegt im niedrigen Siedepunkt von Zink, der bei etwa 907 °C liegt. Die Temperatur im Lichtbogen eines Schweißgeräts ist jedoch um ein Vielfaches höher. Das bedeutet, die Zinkschicht verdampft explosionsartig, noch bevor der Stahl aufschmilzt. Diese Zinkdämpfe haben mehrere unerwünschte Effekte:

• Gesundheitsgefahr: Die entstehenden Zinkoxiddämpfe sind gesundheitsschädlich und können das sogenannte „Zinkfieber“ (auch Metallrauchfieber genannt) auslösen.
• Prozessinstabilität: Der verdampfende Zink kann den Lichtbogen instabil machen, zu Spritzern führen und die Nahtqualität beeinträchtigen.
• Porenbildung: Eingeschlossene Zinkdämpfe im Schweißgut können zu Poren und damit zu einer Schwächung der Schweißnaht führen.
• Schlechte Einbrandtiefe: Die Zinkschicht kann den Einbrand des Schweißgutes in den Grundwerkstoff behindern.

Du siehst, das Zink stellt uns vor einige Aufgaben, die es zu meistern gilt.

Gesundheitsrisiken ernst nehmen: Zinkfieber und die Folgen

Das Einatmen von Zinkoxiddämpfen ist kein Kavaliersdelikt. Die häufigste Folge ist das bereits erwähnte Zinkfieber. Symptome treten oft erst einige Stunden nach der Exposition auf und ähneln einer Grippe: Fieber, Schüttelfrost, Kopf- und Gliederschmerzen, trockener Husten und ein allgemeines Krankheitsgefühl. Auch wenn Zinkfieber in der Regel nach ein bis zwei Tagen von selbst wieder abklingt, ist es eine ernste Warnung des Körpers. Bei wiederholter oder starker Exposition können auch chronische Atemwegserkrankungen die Folge sein. Die gute Nachricht: Mit den richtigen Schutzmaßnahmen lässt sich dieses Risiko deutlich minimieren.

Unverzichtbar: Deine Sicherheitsausrüstung und Maßnahmen

Sicherheit zuerst! Beim Schweißen von verzinktem Stahl ist die persönliche Schutzausrüstung (PSA) noch wichtiger als sonst. Folgende Maßnahmen sind unerlässlich:

• Effektive Absaugung: Eine leistungsstarke Absauganlage, die die entstehenden Dämpfe direkt an der Entstehungsstelle erfasst (Punktabsaugung), ist das A und O. Mobile Absauggeräte oder fest installierte Systeme sind hier die Wahl.
• Geeigneter Atemschutz: Zusätzlich zur Absaugung ist das Tragen einer Atemschutzmaske mit entsprechendem Filter (mindestens FFP3-Maske oder besser ein gebläseunterstütztes Atemschutzsystem mit Partikelfilter P3) dringend anzuraten, besonders wenn die Absaugung nicht optimal positioniert werden kann oder in schlecht belüfteten Räumen gearbeitet wird.
• Gute Belüftung des Arbeitsplatzes: Sorge für eine ständige Frischluftzufuhr, um die Konzentration der Dämpfe in der Raumluft zu senken.
• Standard-Schweißerschutzkleidung: Dazu gehören ein Schweißhelm mit passendem Schutzglas, hitzebeständige Handschuhe, eine Schürze und schwer entflammbare Kleidung, um dich vor Strahlung und Spritzern zu schützen.

Nimm diese Punkte wirklich ernst – deine Gesundheit wird es dir danken!

Vorbereitung ist alles: Die Zinkschicht muss (meistens) weg

Um die Probleme mit verdampfendem Zink zu minimieren und eine qualitativ hochwertige Schweißnaht zu erzielen, ist es in den meisten Fällen am besten, die Zinkschicht im Bereich der späteren Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone gründlich zu entfernen. Dazu gibt es verschiedene Methoden:

• Mechanische Entfernung: Schleifen mit einer Fächerscheibe, einer Schruppscheibe oder einer Drahtbürste (Edelstahlbürste verwenden, um Verunreinigungen zu vermeiden!) ist die gängigste Methode. Achte darauf, nicht zu viel Grundmaterial abzutragen.
• Thermisches Entfernen (Abbrennen): Mit einem Brenner kann die Zinkschicht vor dem eigentlichen Schweißen abgebrannt werden. Hierbei entstehen aber ebenfalls Zinkdämpfe, also auch hier für gute Absaugung sorgen! Diese Methode ist oft weniger kontrollierbar als das Schleifen.

Der zu reinigende Bereich sollte mindestens 10-20 mm beidseitig der geplanten Naht umfassen. Je sauberer der Stahl, desto besser und sicherer der Schweißprozess.

Die Wahl des richtigen Schweißverfahrens

Grundsätzlich lassen sich mehrere Schweißverfahren für verzinkten Stahl anpassen, vorausgesetzt, die Vorbereitung und die Sicherheitsmaßnahmen stimmen:

• MAG-Schweißen (Metall-Aktivgas): Dieses Verfahren ist oft eine gute Wahl. Es gibt spezielle Fülldrähte, die Zusätze enthalten, die den Zinkabbrand positiv beeinflussen und die Porenbildung reduzieren können. Eine leicht „stechende“ Brennerführung kann helfen, das Zink vor dem Lichtbogen wegzudrücken.
• E-Hand-Schweißen (Lichtbogenhandschweißen): Auch hier gibt es geeignete Elektroden. Rutil-umhüllte Elektroden sind oft besser geeignet als basische Elektroden, da sie unempfindlicher gegenüber Zinkrückständen sind.
• WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas): Dieses Verfahren ist anspruchsvoller bei verzinktem Stahl, da die Wolframelektrode sehr empfindlich auf Verunreinigungen reagiert. Eine extrem saubere Entfernung der Zinkschicht ist hier unerlässlich. Es wird eher für dünnere Materialien und sichtbare Nähte eingesetzt, wo höchste Qualität gefordert ist.

Unabhängig vom Verfahren ist es oft ratsam, mit etwas reduzierter Leistung und angepasster Geschwindigkeit zu schweißen, um den Zinkabbrand besser zu kontrollieren.

Tipps für eine saubere und stabile Schweißnaht

Neben der gründlichen Vorbereitung und der Wahl des passenden Verfahrens gibt es noch einige Kniffe für das Schweißen von verzinktem Stahl:

• Kleinere Schweißraupen: Mehrere dünne Lagen sind oft besser als eine dicke Lage, da so weniger Zink auf einmal verdampft und eingeschlossen wird.
• Pendelbewegung vermeiden oder anpassen: Eine zu starke Pendelbewegung kann mehr Zink in das Schmelzbad einbringen. Eine leicht ziehende oder stechende Bewegung ist oft vorteilhafter.
• Ausreichend Spaltbreite: Bei Kehlnähten oder Überlappverbindungen kann ein kleiner Spalt helfen, dass Zinkdämpfe entweichen können.
• Sauberkeit: Achte darauf, dass keine Öle, Fette oder andere Verunreinigungen auf der Schweißstelle sind.

Es erfordert etwas Übung und Experimentierfreude, die optimalen Parameter für das jeweilige Material und die jeweilige Aufgabe zu finden.

Nach der Naht ist vor dem Schutz: Korrosionsschutz wiederherstellen

Du hast die Zinkschicht vor dem Schweißen entfernt – das war wichtig für die Nahtqualität. Aber was ist mit dem Korrosionsschutz? Die Schweißnaht und die umliegenden, vom Zink befreiten Bereiche sind nun ungeschützt und anfällig für Rost. Deshalb ist eine sorgfältige Nachbehandlung unerlässlich:

1. Reinigen: Entferne Schlacke, Schweißspritzer und Anlauffarben gründlich.
2. Korrosionsschutz auftragen: Die gängigsten Methoden sind:
   • Zinkstaubfarbe oder Zinkspray: Eine einfache und schnelle Methode, um einen guten Korrosionsschutz zu erzielen. Trage mehrere dünne Schichten auf.
   • Flammspritzen mit Zink: Ein aufwendigeres, aber sehr hochwertiges Verfahren.
   • Nachverzinkung des gesamten Bauteils: Bei hohen Anforderungen und wenn es logistisch möglich ist, kann das Bauteil nach dem Schweißen komplett neu feuerverzinkt werden.

Wähle die Methode, die den Anforderungen an den Korrosionsschutz und den Gegebenheiten am besten entspricht.

Fazit: Mit Respekt und Know-how zum Erfolg

Das Schweißen von verzinktem Stahl ist definitiv anspruchsvoller als das Schweißen von blankem Stahl. Die Zinkschicht bringt Herausforderungen für die Gesundheit und die Schweißtechnik mit sich. Doch mit dem richtigen Wissen, konsequenter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften – insbesondere was Absaugung und Atemschutz angeht – und einer sorgfältigen Arbeitsweise lassen sich auch an verzinkten Bauteilen qualitativ hochwertige und dauerhafte Schweißverbindungen herstellen. Die gründliche Entfernung der Zinkschicht im Schweißbereich und die anschließende Wiederherstellung des Korrosionsschutzes sind dabei Schlüssel zum Erfolg. Unterschätze niemals die Gefahren der Zinkdämpfe, aber mit der nötigen Vorbereitung und Vorsicht kannst du auch diese Aufgabe sicher meistern!