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Begriffsdefinition
Wetterfester Baustahl (WT-Stahl) ist ein niedriglegierter Stahl mit geringen Zusätzen an Chrom und Kupfer, teilweise auch mit erhöhtem Phosphorgehalt und Zusätzen an Nickel. Unter dem Einfluss der Bewitterung bildet sich auf der Oberfläche eine stabile oxidische Deckschicht (Sperrschicht), die sich ständig erneuert und so den Widerstand gegen atmosphärische Korrosion herstellt. Da der anfänglich normal einsetzende Rostungsvorgang sich erst allmählich verlangsamt, dürfen wetterfeste Baustähle für tragende Bauteile erst ab einer Mindestdicke von 3 mm verwendet werden.
In Europa waren die wetterfesten Baustähle in die Norm der Baustähle DIN EN 10155 mit aufgenommen, dabei bezeichnete der zusätzliche Buchstabe „W“ die Wetterbeständigkeit.
Mit Ausgabedatum vom Februar / April 2005 ist die deutsche Version der EN 10025 (2004) veröffentlicht worden, in der in verschiedenen Teilen die wichtigsten Stahlsorten zur Verwendung im Stahl- und Maschinenbau zusammengefasst sind. Damit wurden DIN EN 10025 (1994), DIN EN 10113 (1993), DIN EN 10155 (1993) und DIN EN 10137-2 (1995) ersetzt. Wichtigste Änderungen:
- Die Höchstwerte des Kohlenstoffäquivalents CEV sind vorgeschrieben und nicht wie bisher optional.
- Die maximalen Werte für P und S werden abgesenkt (ausgenommen P bei den Phosphor legierten Sorten S355J0WP/J2WP).
- Die maximale Blechdicke wird für alle Stahlsorten von 100 mm auf 150 mm erweitert. Ausgenommen sind die Phosphor legierten Sorten S355J0WP/J2WP, die wie bisher auf 12 mm begrenzt bleiben.
- Wie bei den Stahlsorten nach Teil 2 der Norm wird bei S355 die Mindestzugfestigkeit abgesenkt, bei S235 dagegen erhöht.
- Wie bei allen neuen EN-Normen wird die Einheit N/mm² jetzt als MPa bezeichnet, wobei gilt: 1 MPa = 1 N/mm²
Vor dem Inkrafttreten der europäischen Norm wurden wetterfeste Baustähle im Stahl-Eisen-Werkstoffblatt SEW 087 als WT-Stähle vereinheitlicht.
Wesentliche Bestandteile
Hauptbestandteil
- Eisen
Legierungselement
- Chrom
- Kupfer
- Nickel
- Phosphor
Charakteristik
Charakteristisch für wetterfeste Baustähle ist die Bildung einer natürlichen Deckschicht, die den Rostvorgang verlangsamt. Sie können ohne zusätzlichen Korrosionsschutz verwendet werden. Die wetterfeste Deckschicht bildet sich aber nur bei natürlichen Witterungswechseln. Beispielsweise in Meeresnähe, bei ununterbrochener Befeuchtung oder bei Tausalzeinwirkung bildet sich diese Schicht nicht.1
Besonders wichtige Eigenschaft hinsichtlich Umwelt- und Gesundheitsrelevanz
Die Herstellung von Stahl aus Eisenerz im Hochofen (bis 25% Schrottanteil) ist sehr energieintensiv, was auch zu hohen CO2-Emissionen führt. Durch das Stahlrecycling und die vollständige Kreislaufführung werden Rohstoffe eingespart. Bauteile aus Stahl selbst besitzen aber keine gesundheits- oder umweltgefährdenden Eigenschaften.
Lieferzustand
- im Walzzustand (+AR, "as rolled") oder
- normalisiert (+N, normalgeglüht oder normalisierend gewalzt)
Durch diese neuen (DIN EN 10025) Lieferzustand-Kennzeichnungen entfallen die früheren Kürzel G1 bzw. G2. Für die Lieferung und Prüfung gelten die Bedingungen der EN 10025-5, Abschnitte 6.3 und 8.
Anwendungsbereiche (Besonderheiten)
- Einsatz im Außenraum für tragende Bauteile
- Form von Blechen für Fassaden
- Brückenbau
- Fassadenelemente (aufgrund seiner warmen Färbung)
Sorten Wetterfester Stähle
9 verschiedene Sorten sind genormt.
Tabelle 1: Bezeichnungen, Normung, Werkstoffnummern
DIN EN 10025-5 | Werkstoff- | SEW 087 | Salzgitter | Thyssen | Arcelor | SSAB |
S235JOW | 1.8958 |
| Allwesta 360 |
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S235J2W | 1.8961 | WTSt 37-3 | Allwesta 360 F |
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S355JOWP | 1.8945 |
| Allwesta 510 P |
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| DOCOL 355 W |
S355J2WP | 1.8946 |
| Allwesta 510 FP | COR-TEN A |
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S355JOWP | 1.8959 |
| Allwesta 510 |
| Indaten 355 A |
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S355J2G1W | 1.8963 | WTSt 52-3 | Allwesta 510 F | COR-TEN B |
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S355J2G2W | 1.8965 |
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S355K2G1W | 1.8966 |
| Allwesta 510 F 40 |
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S355K2G2W | 1.8967 |
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Weitere Informationen bei Stahl-Online, dem Internetportal des Stahl-Zentrums: www.stahl-online.de.
Die in der Norm festgelegten Analyse-Spannen und Legierungszusammensetzungen sind in der Tabelle 2 zusammengefasst.
Tabelle 2: Legierungszusammensetzung
Salzgitter Flach- | C | Si | Mn | P | S | Cu | Cr | Ni |
Allwesta 360 | ~ | ~ | 0,20 | ~ | ~ | 0,30 | 0,50 | ~ |
Allwesta 510 | ~ | ~ | 0,90 | ~ | ~ | 0,30 | 0,50 | ~ |
Allwesta 510 P | ~ | ~ | ~ | 0,06 | ~ | 0,25 | 0,30 | ~ |
Quellen
1Neroth G., Vollenschaar D.; Wendehorst Baustoffkunde, Vieweg + Teubner Verlag, 27. Auflage, 2012
Technisches
Technische Daten
Die technischen Eigenschaften von wetterfesten Stählen sind grundsätzlich ähnlich wie die von unlegierten Stählen.
Das besondere an wetterfesten Baustählen ist, dass sie durch Legierung mit ca. 0,6% Cr, 0,4% Cu und 0,3% Ni, korrosionsträge Baustähle sind. Durch die Bildung einer Rostschicht, die sich in Kontakt mit Luft bildet, wird ein Fortschreiten der Korrosion verhindert.
Eigenschaften und Kennzahlen unterschiedlicher Baustähle1
Werkstoffnorm | EN 10025-2 Unlegierte Baustähle | EN 10025-3 Normalgeglühte/normalisierend gewalzte schweißgeeignete Feinkornbaustähle | ||||||
Stahlsorte | S235 | S275 | S355 | S450 | S 275 N/NL | S 355 N/NL | S 420 N/NL | S 460 N/NL |
Zugfestigkeit fu [N/mm2] bei Erzeugnisdicke t mm | ||||||||
t ≤ 40 | 360 | 430 | 490 | 550 | 390 | 490 | 520 | 540 |
40 < t ≤ 80 | 360 | 410 | 470 | 550 | 370 | 470 | 520 | 540 |
Streckgrenze fy [N/mm2] bei Erzeugnisdicke t mm | ||||||||
t ≤ 40 | 235 | 275 | 355 | 440 | 255 | 355 | 420 | 460 |
40 < t ≤ 80 | 360 | 430 | 490 | 550 | 275 | 335 | 390 | 430 |
Werkstoffnorm | EN 10025-4Thermomechanisch gewalzte schweißgeeignete Feinkornbaustähle | EN 10025-5Wetterfeste Baustähle | EN 10025-6 Flacherzeugnisse aus Stählen mit höherer Streckgrenze im vergüteten Zustand | ||||
Stahlsorte | S 275 M/ML | S 355 M/ML | S 420 M/ML | S 460 M/ML | S 235 W | S 355 W | S 460 Q/QL/QL1 |
Zugfestigkeit fu [N/mm2] beiErzeugnisdicke t mm | |||||||
t ≤ 40 | 370 | 479 | 520 | 540 | 360 | 490 | 570 |
40 < t ≤ 80 | 360 | 450 | 500 | 530 | 340 | 490 | 550 |
Streckgrenze fy [N/mm2] bei Erzeugnisdicke t mm | |||||||
t ≤ 40 | 275 | 355 | 420 | 460 | 235 | 355 | 460 |
40 < t ≤ 80 | 255 | 335 | 390 | 430 | 215 | 335 | 440 |
Werkstoffnorm | EN 10210-1 Warmgefertigte Hohlprofile für den Stahlbau aus unlegierten Baustählen und aus Feinkornbaustählen | ||||||
Stahlsorte | S235 H | S275 H | S355 H | S275 NH/NLH | S 355 NH/NLH | S 420 NH/NLH | S 460 NH/NLH |
Zugfestigkeit fu [N/mm2] bei Erzeugnisdicke t mm | |||||||
t ≤ 40 | 360 | 430 | 510 | 390 | 490 | 540 | 560 |
40 < t ≤ 80 | 340 | 410 | 490 | 370 | 470 | 520 | 550 |
Streckgrenze fy [N/mm2] bei Erzeugnisdicke t mm | |||||||
t ≤ 40 | 235 | 275 | 355 | 275 | 355 | 420 | 460 |
40 < t ≤ 80 | 215 | 255 | 335 | 255 | 335 | 390 | 430 |
Werkstoffnorm | EN 10219-1 Kaltgefertigte geschweißte Hohlprofile für den Stahlbau aus unlegierten Baustählen und aus Feinkornbaustählen | |||||||||
Stahlsorte | S235 H | S275 H | S355 H | S275 NH/NLH | S 355 NH/NLH | S 460 NH/NLH | S275 MH/MLH | S 355 MH/MLH | S 420 MH/MLH | S 460 MH/MLH |
Zugfestigkeit fu [N/mm2] bei Erzeugnisdicke t mm | ||||||||||
t ≤ 40 | 360 | 430 | 510 | 370 | 470 | 550 | 360 | 470 | 500 | 530 |
Streckgrenze fy [N/mm2] bei Erzeugnisdicke t mm | ||||||||||
t ≤ 40 | 235 | 275 | 355 | 275 | 355 | 460 | 275 | 355 | 420 | 460 |
Baustoffklasse nach DIN 4102-1
A
Euroklasse nach DIN EN 13501-1
A1
Färbung
erst grau dann rostbraun
Technische Baubestimmung
Die allgemeinen Anforderungen an bauliche Anlagen und die Verwendung von Bauprodukten werden in den Landesbauordnungen geregelt. Bei Bedarf können diese allgemeinen Vorgaben durch Technische Baubestimmungen konkretisiert werden. Das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) macht im Auftrag der Länder die Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) bekannt, die als Grundlage für die Umsetzung in Landesrecht dient.
Weitere Informationen dazu bzw. produkt- und bauartspezifische Informationen siehe
→ DIBt / Informationsportal Bauprodukte und Bauarten
→ DIBt / Zulassungs- und Genehmigungsverzeichnisse
Technische Regeln (DIN, EN)
DIN EN 10025-5 | 2011 | Warmgewalzte Erzeugnisse aus Baustählen |
ISO 4952 | 2006 | Baustähle mit verbesserter Beständigkeit gegenüber atmosphärischer Korrosion |
DASt-Richtlinie 007 | 1993 | Lieferung, Verarbeitung und Anwendung Wetterfester Baustähle |
ISO 5952 | 2011 | Kontinuierlich warmgewalzte Flacherzeugnisse aus wetterfesten Baustählen |
MB Stahl 434 | 2004 | Wetterfester Baustahl |
VdTÜV WB 406 | 2001 | Wetterfester Feinkornbaustahl COR-TEN A - Werkstoff-Nr. 1.8962 |
Quellen
1R. Siebers, bauforumstahl e. V.
Literaturtipps
Deutscher Ausschuß für Stahlbau: DASt-Richtlinie 007 Lieferung, Verarbeitung und Anwendung wetterfester Baustähle, 1991, Köln
Beratungsstelle für Stahlanwendung e.V.: Wetterfester Baustahl, 1974, Düsseldorf
Fischer Manfred: Wetterfester Baustahl Anwendungsbedingungen und konstruktive Gestaltung, Zeitschrift Stahl S.63-68, 1992
Fischer Manfred, Sczyslo Siegfried: Wetterfeste Baustähle und ihr Einsatz bei Brücken Neuer Kenntnisstand, Straße + Autobahn Nr. 10, 1992
Studiengesellschaft Stahlanwendung e.V.: Wetterfester Stahl im Brückenbau, 1993, Düsseldorf
Fachverband Baustoffe und Bauteile für vorgehängte hinterlüftete Fassaden e.V. (FVHF): Sonderdruck Wetterfester Baustahl, Berlin, Juni 2004
www.fvhf.de
Gobrecht, Jürgen: Werkstofftechnik - Metalle. 2., überarbeitete Auflage 2006. Oldenbourg Wissenschaftsverlag. ISBN 3-486-57903-7
Salzgitter Flachstahl: 3.5 Stahlsorten – Wetterfeste Baustähle, Stand: 06.05
http://www.salzgitter-flachstahl.de/de/Informationsmaterial_und_Download/Produktinformationen/Warmgewalzte_Produkte
Neroth G., Vollenschaar D.; Wendehorst Baustoffkunde, Vieweg + Teubner Verlag, 27. Auflage, 2012
Dehn, F.; König, G.; Marzahn G.: Konstruktionswerkstoffe im Bauwesen, Verlag Ernst und Sohn, 1. Auflage, 2003
Scholz/Hiese: Baustoffkenntnis; 17. Auflage, 2011; Werner Verlag (Wolters Kluwer Deutschland GmbH), Köln
Rohstoffe / Ausgangsstoffe
Hauptbestandteile
Baustahl (niedrig legiert)
Eisen (95-99%)
Kohlenstoff (> 0,2%)
Weitere Legierungselemente* (< 5%)
Die Rohstoffe entsprechen denen der Stahlerzeugung. Zusätzliche Legierungsbestandteile sind:
siehe auch Stahl / Rohstoffe
Umwelt- und Gesundheitsrelevanz
Gewinnung der Primärrohstoffe
Siehe Datenblatt Stahl
Verfügbarkeit
Siehe Datenblatt Stahl
Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen
Siehe Datenblatt Stahl
Radioaktivität
Siehe Datenblatt Stahl
Herstellung
Prozesskette
Herstellungsprozess
Bis auf den Zusatz der in geringen Prozenten notwendigen Legierungsbestandteile entspricht die Herstellung von wetterfestem Stahl der Herstellung von Stahl.
siehe auch Stahl / Herstellung
Umweltindikatoren / Herstellung
Einheitliche Werte zu Umweltindikatoren (z.B. Primärenergieaufwand, Treibhauspotential) liefert die Datenbank ÖKOBAUDAT des Informationsportals Nachhaltiges Bauen. Die ÖKOBAUDAT stellt Umweltprofile für Bauprodukte bereit, die als erforderliche Datengrundlage für die Ökobilanzierung (Lebenszyklusanalyse) von Gebäuden eingesetzt werden. Für Bauprodukte gibt es Herstellungs- und End-of-Live-Datensätze. → Datenbank der ÖKOBAUDAT
In der Herstellung von Bauprodukten ist ein großer Anteil der verursachten Umweltbelastungen auf den Verbrauch von nicht erneuerbaren Energieträgern zurückzuführen. Der in den Datensätzen geführte "kumulierte Primärenergieaufwand nicht erneuerbar" (Graue Energie, PENRT) ist daher ein wichtiger Umweltindikator für den Ressourcenverbrauch und i.d.R. gleichgerichtet mit dem Treibhauspotential (GWP), einem wichtigen Indikator der Umwelt(aus)wirkungen.
Informationen zu ÖKOBAUDAT-Datensätzen im Zusammenhang mit dieser Produktgruppe finden sich in WECOBIS unter Fachinformationen / Reiter Zeichen & Deklarationen → Übersicht Umweltdeklarationen / Umweltindikatoren.
Energieaufwand
Hierzu liegen keine spezifischen Daten vor. Aufgrund der Legierungsanteile und deren Herstellung erhöht sich auch der Energieaufwand zur Herstellung für den wetterfesten Stahl gegenüber Stahl nur geringfügig.
Charakteristische Emissionen
Siehe Datenblatt Stahl
Maßnahmen Gesundheitsschutz
Siehe Datenblatt Stahl
Maßnahmen Umweltschutz
Siehe Datenblatt Stahl
Transport
Siehe Datenblatt Stahl
Verarbeitung
Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen
Bei richtiger Vorbehandlung (Strahlen) färbt sich die Oberfläche von Wetterfestem Stahl gleichmäßig braun. Unter normalen feucht-trocken Wechseln bildet sich eine relativ dichte Deckschicht, so dass die Abrostungsraten zwar wesentlich geringer sind als bei normalem Baustahl aber doch nicht unerheblich. Daher müssen die Stahlbauteile bestimmte Mindestdicken haben. Für tragende Bauteile z. B. gilt eine Mindestdicke von 3 mm.
Beim Schweißen von wetterfesten Stählen ist im unmittelbaren Schweißbereich die Patina zu entfernen, um eine Heißrissgefahr durch Kupfer und Chrom an der Oberfläche zu verhindern.
Bei geschraubten Verbindungen, wird ein Korrosionsschutz der Kontaktstelle empfohlen. Des Weiteren sollten Schrauben aus Baustahl ebenfalls mit einem Korrosionsschutz versehen werden. Von der Verwendung nicht zusätzlich beschichteter Zinkschrauben sollte abgesehen werden, da es zwischen Stahl und Zink zur Kontaktkorrosion kommen kann.
Arbeitshygienische Risiken
Allgemeines
Siehe Datenblatt Stahl
AGW-Werte
Siehe Datenblatt Stahl
REACH / CLP
Die REACH-Verordnung regelt die Herstellung, das Inverkehrbringen und den Umgang mit Industriechemikalien. Zur Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen, dient die CLP-Verordnung (Verordnung über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen), um ein hohes Schutzniveau für die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu gewährleisten.
Wird ein Produkt nicht als Stoff oder Gemisch, sondern als Erzeugnis eingestuft, ist kein Sicherheitsdatenblatt (SDB) erforderlich und Gefahrstoffbezeichnungen entfallen. Lediglich besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) müssen ausgewiesen werden.
Wetterfester Stahl als Werkstoff kann, da er verschiedene Legierungselemente enthält alsGemisch eingestuft werden.
Produkt bezogene Informationen gemäß CLP-Verordnung müssen daher in den Sicherheitsdatenblättern (SDB) der jeweiligen Produkte ausgewiesen sein.
Produkte aus wetterfestem Stahl werden als Erzeugnis eingestuft. Aus diesem Grund ist kein Sicherheitsdatenblatt erforderlich und Gefahrstoffbezeichnungen entfallen.
Lediglich besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) müssen ausgewiesen werden. Produkt bezogene Informationen hierzu finden sich dann in den Sicherheitsdatenblättern (SDB) des Herstellers.
Einstufungen und Gesundheitsgefahren nach GISBAU
Siehe Datenblatt Stahl
Emissionen
Siehe Datenblatt Stahl
Umweltrelevante Informationen
Energiebedarf
Siehe Datenblatt Stahl
Transport
Siehe Datenblatt Stahl
Nutzung
Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall
Brandfall
Siehe Datenblatt Stahl
Wassereinwirkung
Siehe Datenblatt Stahl
Beständigkeit Nutzungszustand
Die besondere Eigenschaft von Wetterfestem Stahl besteht darin, dass er sich durch Rosten und gleichzeitiger Schutzschichtbildung vor schädlicher Korrosion selbst schützt und somit keine Beschichtung benötigt. Die Bildung der stabilen Deckschichten ist nach 1,5 bis 3 Jahren abgeschlossen. Den durch die Bewitterung ausgelösten stark färbenden Rostfahnen ist durch geeignete konstruktive Maßnahmen zu begegnen. Auf der Stahloberfläche bilden sich mit der Zeit schützende, unlösliche basische Sulfate, Hydroxide, Karbonate, Phosphate und Silikate des Kupfers, des Nickels und des Chroms. Sie verändern ihre Farbe im Laufe der Zeit von Hellbraun, Braun, Braunviolett bis annähernd Schwarz. Es entsteht eine genarbte Oberfläche.
Wird der Wetterfeste Stahl Dauerfeuchtigkeit ausgesetzt, rostet er wie ein normaler, unbeschichteter Baustahl; eine Abtrocknung muss daher konstruktiv gewährleistet sein.
Da Wetterfester Stahl keine Beschichtung und Wiederbeschichtung benötigt, entfallen zwar die bei Stahlkonstruktionen notwendigen Korrosionsschutzmaßnahmen und die damit verbundenen Einwirkungen auf die Umwelt, noch genauer zu untersuchen sind jedoch die Abtragungsstoffe in den Boden, in Vorfluter und Kläranlagen, die von den nicht unerheblichen Massenverlusten durch die Korrosion ausgehen müssen, und die beilegierten Schwermetalle enthalten.
Eisen als Hauptbestandteil in Stählen ist in der Regel schwer löslich und zeigt keine relevante Toxizität. Chrom ist im Boden weitgehend immobil, ähnlich verhält sich auch Nickel, das im Boden als relativ immobil einzustufen ist. Kupfer hingegen gilt im Boden als relativ mobil.
Abtragungsraten1
| Korrosivitätsklasse | Korrosionsbelastung | Massenverlust g/m²a | Dickenabnahme µm/a |
| C1 | Unbedeutend | < 10 | < 1,3 |
| C2 | Gering | > 10 bis 200 | > 1,3 bis 25 |
| C3 | Mäßig | > 200 bis 400 | > 25 bis 50 |
| C4 | Stark | > 400 bis 650 | > 50 bis 80 |
| C5-I | Sehr stark (Industrie) | > 650 bis 1500 | > 80 bis 200 |
| C5-M | Sehr stark (Meer) | > 650 bis 1500 | > 80 bis 200 |
Unter der Rubrik Baustoff- und Gebäudedaten / Nutzungsdauern von Bauteilen findet sich auf dem Informationsportal Nachhaltiges Bauen eine Datenbank mit Nutzungsdauerangaben von ausgewählten Bauteilen des Hochbaus für den Leitfaden „Nachhaltiges Bauen“.
→ Datenbank als PDF
Instandhaltung
Alle Konstruktionen müssen gewartet werden. Der Wasserablauf ist zu überprüfen und funktionsfähig zu erhalten. Staub-, Rost- oder Schmutzansammlungen sind zu beseitigen um eine Dauerfeuchtigkeit zu vermeiden.
Quellen
1Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme, Beuth Verlag, 1998, Berlin
Nachnutzung
Wiederverwendung / Wiederverwertung / Beseitigung
Der Wetterfeste Baustahl benötigt im Außenraum keine Beschichtung und ist daher voll recycelbar. Aufgrund seiner geringen Legierungsbestandteile zählt er zu den niedriglegierten Stählen und kann daher ohne Probleme wiederum der Stahlschmelze als Schrottanteil beigegeben werden.
Umwelt- und Gesundheitsrisiko Rückbau
Siehe Datenblatt Stahl
Wiederverwendung
Siehe Datenblatt Stahl
Stoffliche Verwertung
Siehe Datenblatt Stahl
Energetische Verwertung
Siehe Datenblatt Stahl
Beseitigung / Verhalten auf der Deponie
Siehe Datenblatt Stahl
EAK-Abfallschlüssel
Siehe Datenblatt Stahl