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wetterfester Stahl

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-
nummer		 SEW 087 Salzgitter
Flachstahl		 Thyssen
Krupp Stahl		 Arcelor SSAB
S235JOW 1.8958   Allwesta 360      
S235J2W 1.8961 WTSt 37-3 Allwesta 360 F      
S355JOWP 1.8945   Allwesta 510 P     DOCOL 355 W
DOMEX 355 W
S355J2WP 1.8946   Allwesta 510 FP

COR-TEN A

    
S355JOWP 1.8959   Allwesta 510   Indaten 355 A  
S355J2G1W 1.8963 WTSt 52-3 Allwesta 510 F COR-TEN B    
S355J2G2W 1.8965          
S355K2G1W 1.8966   Allwesta 510 F 40      
S355K2G2W 1.8967          

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-
stahl Norm		 C Si Mn P S Cu Cr Ni
Allwesta 360
S235 JOW		 ~
0,13		 ~
0,40		 0,20
0,50		 ~
0,040		 ~
0,035		 0,30
0,55		 0,50
0,80		 ~
0,65
Allwesta 510
S355 JOW		 ~
0,15		 ~
0,50		 0,90
1,30		 ~
0,035		 ~
0,035		 0,30
0,55		 0,50
0,80		 ~
0,65
Allwesta 510 P
S355 JOWP		 ~
0,12		 ~
0,75		 ~
1,00		 0,06
0,15		 ~
0,035		 0,25
0,55		 0,30
1,25		 ~
0,65

1Neroth G., Vollenschaar D.; Wendehorst Baustoffkunde, Vieweg + Teubner Verlag, 27. Auflage, 2012
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Umweltdeklarationen

 

 

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Technisches

 

 

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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

Referenz

Technische Regeln (DIN, EN)

DIN EN 10025-5 2011 Warmgewalzte Erzeugnisse aus Baustählen
Teil 5: Technische Lieferbedingungen für wetterfeste Baustähle
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.
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Literaturtipps

 

 

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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
 
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Rohstoffe / Ausgangsstoffe

 

 

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Hauptbestandteile

Baustahl (niedrig legiert)
Eisen (95-99%)
Kohlenstoff (> 0,2%)
Weitere Legierungselemente* (< 5%)

*Legierungselement (Chrom, Kupfer, Phosphor, Nickel)

Die Rohstoffe entsprechen denen der Stahlerzeugung. Zusätzliche Legierungsbestandteile sind:

  • 0,5 % Kupfer
  • 0,8 % Chrom
  • 0,5 % Nickel 
  • 0,1 % Phosphor

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
 
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Herstellung

 

 

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Prozesskette

Prozesskette wetterfester-Stahl

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

Referenz

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
 
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Verarbeitung

 

 

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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
 
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Nutzung

 

 

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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
 
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Nachnutzung

 

 

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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