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Befestigungsmittel aus Edelstahl für Hallenbäder

Wir erhalten häufig Fragen zum Gebrauch von Befestigungsmitteln aus Edelstahl in Hallenbädern, da sich die Menschen aufgrund der in der Vergangenheit aufgetretenen Ereignisse Sorgen machen und die Risiken kennen. Die folgenden Beispiele demonstrieren die Wichtigkeit dieses Aspekts:
  • Im Sport- und Freizeitzentrum „De Scheg“ in Deventer (Niederlande) stürzte ein Luftkanal von der Decke. (Glücklicherweise gab es keine Verletzten, da der Pool zu dem Zeitpunkt leer war).
  • Im Innenpool „De Waterwijck“ in Steenwijk (ebenfalls in den Niederlanden) stürzte die gesamte Decke zusammen. (Glücklicherweise gab es keine Verletzten, da der Pool zu dem Zeitpunkt leer war).
  • In Uster, Schweiz, stürzte ebenfalls die Decke eines Hallenbads zusammen und tötete 12 Menschen.
  • Im Schwimmbad „de Reeshof“ in Tilburg (Niederlande) stürzten 2 Lautsprecher von der Decke und töteten ein 5 Monate altes Mädchen.
In allen Fällen wurde nach der Untersuchung Korrosionsversagen der austenitischen Edelstahlbefestigungsmittel als Ursache der Unfälle diagnostiziert.

Das Problem

Die Umgebung von Innenpools (eine Kombination aus hoher Luftfeuchtigkeit, Chlordämpfen und einer relativ hohen Temperatur) wirkt auf bestimmte Metalllegierungen aggressiv. In der Vergangenheit wurden austenitische Edelstahlbefestigungsmittel in dieser Atmosphäre als resistent betrachtet und daher in Schwimmbädern großflächig eingesetzt.  Es stellte sich aber heraus, dass diese Edelstahltypen auf Chlor sensibel reagieren, was zu Spannungskorrosionsrissen führen kann.  Insbesondere direkt über dem Schwimmbecken besteht eine chlorgesättigte Atmosphäre, die mit den Materialien ungehemmt interagieren kann und auch wenn kein häufiger Kontakt mit dem Poolwasser besteht, bereits große Auswirkungen hat.  
 
Diese Form der Korrosion ist sehr schwer zu erkennen und die Anwendungen können plötzlich und ohne Vorwarnung versagen. Standardmäßige austenitische Edelstahlverbindungen der Kategorie A2 und A4 sind daher für Lastträgeranwendungen über dem Becken von Hallenbädern definitiv ungeeignet. 
 
Diese Sicherheitsprobleme generierten einen dringenden Klärungsbedarf in Bezug auf die bereits verwendeten Materialien und führten zu der Frage, welche Materialien zukünftig für diese Anwendungen benutzt werden sollten.
 
Die Informationen dieses Newsletters richten sich an die Teilnehmer der gesamte Baukette, vom Kunden und Designer zum Unternehmer, Hersteller und Monteur bis zum Eigentümer und Betreiber des Schwimmbads. 
 
Zusätzlich zu den anzuwendenden Materialien in den verschiedenen Bereichen und Anwendungen in Schwimmbecken, gelten örtliche Richtlinien und Normen für die Inspektion von Schwimmbecken. Diese Richtlinien und Normen sind bei Behörden und Normierungsinstituten frei zugänglich. Dieses Dokument enthält eine Zusammenfassung der wichtigsten Aspekte. 

Betroffene Bereiche

Die Gefahr von Spannungskorrosionsrissen durch Chlor gilt für alle Komponenten lasttragender Konstruktionen und Verbindungselemente in Innenpools. Dies bezieht sich auf alle Bereiche, die im offenen Kontakt zum Beckenbereich stehen, einschließlich aller Bereiche, die mit Luftkanälen verbunden sind. Dies umfasst zum Beispiel auch Spielbereiche innen, die gechlortes oder salzhaltiges Wasser enthalten. 
 
Diese Information gilt nicht in Bezug auf:
  • Kunststoffbauteile oder Kunststoffverbindungselemente;
  • die Hauptkonstruktion und/oder Dachkonstruktion.

Bereich-Layout 

Um zu bestimmen, welche Materialien in welchen Räumen verwendet werden können, werden drei Bereichstypen unterschieden: 

Bereich A

  • das Schwimmbecken selbst und seine direkten Umgebungen (die so genannte Spritzzone, innerhalb eines Umkreises 1 m vertikal und 1 m horizontal vom Becken).

Bereich B

  • der Raum außerhalb von Bereich A, aber innerhalb des Beckenbereichs;
  • alle sonstigen Bereiche in direktem, offenem Kontakt mit der Schwimmbeckenatmosphäre.

Bereich C

  • alle Bereiche außerhalb des Poolbereichs, die nicht in irgendeiner Weise mit der Atmosphäre des Beckenbereichs verbunden sind.

Materialauswahl

Die Materialauswahl wird auf Basis des oben genannten Bereichs-Layouts unterschieden. Tabelle 1 präsentiert die geeigneten Materialien für diese verschiedenen Bereiche.  
 
Tabelle 1
 
Bedingungen:
  1. beschränkte Anwendung an einfach zugänglichen Orten, welche die direkte visuelle Inspektion ermöglichen;
  2. Erkennbarkeit durch Anwendung einzigartiger, sichtbarer Markierungen auf jedem Teil;
  3. Rückverfolgung durch Aufzeichnung der Produktquelle, des Einsatzorts (Fotos und Layoutskizzen) und Materialzertifikate;
  4. ausschließliche Verwendung klarer Teile (ohne Beschichtung/Lackierung);
  5. ausschließliche Verwendung, wenn im Versagensfall kein Risiko auf Körperverletzung besteht.

Zusatzinformationen

Verschiedene (Bau-) Teile in Schwimmbädern können mit Edelstahlelementen versehen sein. Dabei kann es sich um Decken, Luftkanäle, Lampen, Lautsprecher usw. handeln. Edelstahl gehört zu den Legierungen, von denen einige auf Chlor sensibel reagieren, was zu Spannungskorrosionsrissen führen kann, die plötzlichen, unerwarteten Bruch verursachen können. Die Schwimmbadatmosphäre kann aufgrund der Nutzung chlorhaltiger Desinfektionsmittel auf die meisten, gängigen Edelstahltypen wie A2 (304, 1.4301) oder A4 (316, 1.4401) aggressiv wirken, die daher als nicht resistent kategorisiert werden. Diese Materialien können bereits sichtbare Korrosion aufweisen, bevor Spannungskorrosion durch Chlor auftritt, aber dies ist nicht immer der Fall. Andere, hoch legierte Edelstahltypen sind dagegen nicht anfällig für Spannungskorrosion in Schwimmbadatmosphären. Dies sind die so genannten resistenten Edelstahle 1.4529, 1.4547 und 1.4565.
 
Der Unterschied zwischen den zwei Edelstahlgruppen wird in den älteren und aktuellen Richtlinien und Normen klar festgelegt: Nur resistenter Edelstahl darf in lasttragenden Konstruktionen in der Schwimmbadatmosphäre verwendet werden. Dies ist für neue lasttragende Elemente in Schwimmbädern Pflicht (siehe EN 1993-1-4:2006 + A1:2015, Anhang A). Die Richtlinien und Normen legen des Weiteren eindeutig fest, dass regelmäßige Inspektionen notwendig sind; empfohlen werden dreijährige Intervalle für diese Inspektionen).
 
Edelstahlteile in anderen Bereichen des Schwimmbads, in direktem Kontakt mit dem Poolwasser, die regelmäßig durch Spritzwasser nass werden oder regelmäßig gereinigt werden, sind nicht anfällig für Spannungskorrosion. Daher dürfen die Edelstahltypen A2 und A4 in diesen Bereichen angewandt werden.

Die Norm EN 13451-1:2011+A1:2016, Anhang F liefert ebenfalls Informationen

Edelstahl wird für viele Schwimmbadkonstruktionen verwendet. „Edelstahl“ ist dabei ein Sammelbegriff
für eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien mit unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen.
Neben geeigneten Konstruktionslösungen (z. B. zur Vorbeugung von Löchern) und einer möglichst glatten Oberfläche, ist die Auswahl des richtigen Materials das wichtigste Kriterium zur Vermeidung von Korrosionsproblemen. Ein weiteres Entscheidungskriterium ist die Zugänglichkeit für die Reinigung und die Inspektion.
 
Die in diesem „Anhang F“ angegebenen Edelstahlkategorien müssen für Baukomponenten in chlorhaltiger
Umgebung verwendet werden; sie repräsentieren das aktuelle Wissen zum Zeitpunkt der Entwicklung dieser europäischen Norm. Da die technische Entwicklung fortschreitet, können weitere Edelstahlkategorien verwendet werden, vorausgesetzt, es sind eine geeignete und vollständige Dokumentation und Erfahrung in Bezug auf den Widerstand gegen Spannungskorrosionsrisse verfügbar.
 
Die Korrosion kann sichtbar (z. B. Lochfraß) oder unsichtbar und spontan ohne
Vorankündigung (z. B. Spannungskorrosionsrisse) auftreten.
 
Die Bezeichnung muss konform EN 10088–1 und EN 10088–2 sein. Neben einer Zahl ist jeder Stahl mit einer Kurzbezeichnung versehen (z. B. hat Stahl-Nr. 1.4301 die Kurzbezeichnung X5CrNi18-10). 

Innenpools mit Chlordesinfektion

Allgemein

In Innenpools muss die Möglichkeit einer hoch korrosiven Umgebung durch einen hohen Chlorwert aufgrund von Trocknungs- und Verdampfungseffekten berücksichtigt werden.

Komponenten ohne die Möglichkeit der regelmäßigen Reinigung

Für Baukomponenten in Chlorumgebungen muss das Auftreten interkristalliner Spannungskorrosionsrisse 
durch Chlor berücksichtigt werden. Daher dürfen für Innenpoolausstattungen und ihre Baukomponenten aus Edelstahl ohne regelmäßige Reinigung nur die folgenden Materialien verwendet werden:
  • 1.4565 (X2CrNiMnMoNb25-18-5-4)
  • 1.4529 (X1NiCrMoCuN25-20-7)
  • 1.4547 (X1CrNiMoCuN20-18-7)
HINWEIS In Umgebungen, in denen Wasser einen Chlorgehalt unter 250 mg/l (Trinkwasser) hat, darf 
das Material 1.4539 (X1NiCrMoCu25-20-5) verwendet werden.

Komponenten mit der Möglichkeit der regelmäßigen Reinigung

Allgemein

Unter Berücksichtigung der echten Korrosivität und weiterer relevanten Bedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw. und nur dann, wenn eine regelmäßige Reinigung einfach zugänglicher Komponenten und Teile der Schwimmbadausstattung  möglich ist, dürfen neben den oben genannten Materialien auch die folgenden Materialien verwendet werden:
  • 1.4401 (X5CrNiMo17-12-2)
  • 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2)
  • 1.4578 (X3CrNiCuMo17-11-3-2)
  • 1.4571 (X6CrNiMoTi17-12-2)
  • 1.4439 (X2CrNiMoN17-13-5)
  • 1.4462 (X2CrNiMoN22-5-3)

Inspektions- und Reinigungskonzept

Entsprechend dem Ergebnis einer Risikobewertung muss ein Konzept für eine regelmäßige Inspektion und Reinigung vom Hersteller generiert werden. Das Reinigungskonzept muss die Anreicherung von Chlor auf der Materialoberfläche minimieren und erfordert angemessene Aufzeichnungen.

Außenpools mit Chlordesinfektion

Außenpools mit Chlordesinfektion sind in der Regel weniger korrosionsanfällig, auch wenn
örtlich, z. B. oberhalb der Wasserflächen eine höhere Korrosivität auftreten kann. Die Gefahr der Choranreicherung ist geringer, da die Elektrolyte vom Regen wegspült werden.
 
Die Auswahl des geeigneten Materials für die Schwimmbadausstattung und ihre Baukomponenten 
muss sorgfältig ausgeführt werden und die Korrosivität der Umgebung und die Reinigungsplanung der Flächen berücksichtigen. In weniger korrosiven Umgebungen oder wenn die regelmäßige Reinigung einfach zugänglicher Teile und Komponenten gegeben ist, dürfen auch die folgenden Materialien verwendet werden:
  • 1.4301 (X5CrNi18-10)
  • 1.4307 (X2CrNi18-9)
  • 1.4567 (X3CrNiCu18-9-4)
  • 1.4541 (X6CrNiTi18-10)
  • 1.4318 (X2CrNiN18-7)

Beschichtungen und Lackierungen

Die Beschichtung von Edelstahlflächen ist kein ausreichender Schutz gegen Korrosion und rechtfertigt niemals die Auswahl eines weniger korrosionsfesten Materials.

All dies impliziert, dass in neuen Konstruktionen lasttragender Strukturen über Swimming Pools nur Edelstahlverbindungen der Typen 1.4529, 1.4547 und 1.4565 verwendet werden dürfen. 

Bereits erhältliche Verbindungselemente aus Edelstahl des Typs 1.4529

  • DIN 125-1A (≈ ISO 7089) Unterlegscheiben (M3 bis einschließlich M36)
  • DIN 127B Federunterlegscheiben (M6 bis einschließlich M30)
  • DIN 931 Inbusbolzen (M4 bis einschließlich M52)DIN 933  Inbusschrauben (M3 bis einschließlich M36)
  • DIN 934 (≈ ISO 4032) Inbusmuttern (M3 bis einschließlich M48)
  • Alle Metallsechskantmuttern ≈ DIN 980 (M6 bis einschließlich M24)
  • Sechskant-Verbindungsmuttern H=3xD (M8 bis einschließlich M16)
  • DIN 1587 Sechskant-Hutmuttern, groß, Typ (M5 bis einschließlich M20)
  • DIN 976 -1 Gewindestangen in verschiedenen Längen (M6 bis einschließlich M48)
  • DIN 9021 (≈ ISO 7093) Unterlegscheiben mit großem OD (M3 bis einschließlich M33)
  • DIN 10642 (≈ ISO 7991) Innensechskantschrauben (M3 bis einschließlich M30)
  • Fischer-Dübel

Bereits erhältliche Verbindungselemente aus resistentem Edelstahl des Typs 1.4547 (254SMO)

  • Nord-Lock Keilsicherungsscheiben, (M3 bis einschließlich M39)
  • Nord-Lock Keilsicherungsscheiben, (¼ Zoll bis einschließlich 1 Zoll)
  • Nord-Lock Keilsicherungsscheiben mit großem OD (M3, 5 bis einschließlich M27)
  • Nord-Lock Keilsicherungsscheiben mit großem OD, (¼ Zoll bis einschließlich 1 Zoll)
Des Weiteren sind viele andere Produkte und/oder Materialien auf Anfrage erhältlich.

Andere Situationen, in denen chlorbedingte Spannungskorrosionsrisse ein Risiko darstellen

Chlorbedingte Spannungskorrosionsrisse können nicht nur in Innenpools, sondern auch in anderen Situationen eine Rolle spielen. Orte mit einer chlorhaltigen Atmosphäre, beispielsweise aufgrund der Präsenz oder der Anwendung von chlorhaltigem Desinfektionsmittel, Straßensalz oder Salzwasser. Beispiele für solche Orte sind Verkehrstunnel, Chemiewerke, Offshore-Anlagen, die Petrochemie, Rohrleitungen, Lagertanks, Raffinerien, Kläranlagen und Salzgewinnungsanlagen.

Schlussfolgerung

Verwenden Sie beim Gebrauch von Verbindungselementen in einer Situation, in der durch Chlor bedingte Spannungskorrosionsrisse ein Risiko darstellen können, nur geeignete Materialien und zeichnen Sie alles korrekt auf (Markierungen, Positionen, Materialzertifikate und Inspektionstermine). Im Zweifelsfall konsultieren Sie einen Experten.
 
(Quellen: ISO 3506-1:2009, EN 1993-1-4:2006/A1:2015, EN 13451-1:2011+A1:2016, Niederländische Praxisrichtlinie NPR 9200:2015, DIBt Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Nr. Z-30.3-6:2017, SCI Designhandbuch für Baustahl 4. Ausgabe:2017) 
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