DE19806710A1 - Verfahren zur Sanierung von Stahlkonstruktionen - Google Patents
Verfahren zur Sanierung von StahlkonstruktionenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sanierung von
Stahlkonstruktionen, insbesondere von Hochspannungsfrei
leitungsmasten, aus montierten Stahlelementen, wobei
zwischen oder in den Stahlelementen Korrosionsprodukte
enthaltende Spaltbereiche ausgebildet sind. - Stahlkon
struktion meint im Rahmen der Erfindung insbesondere
Gitterfachwerke aus Stahlelementen, die mit Hilfe von
Schraub- und/oder Nietverbindungen montiert sind. Diese
Gitterfachwerke finden sich vor allem an Hochspannungs
freileitungsmasten. Derartige Stahlkonstruktionen mit einem
Alter von mehr als 40 Jahren bestehen in der Regel aus
sogenanntem schwarzen Stahl (Baustahl bzw. C-Stahl) und
sind zur Vermeidung von Korrosionen mit Mehrfach
beschichtungen, beispielsweise Bleimennige und einer Deck
schicht, versehen worden. Bei diesen alten Stahlkonstruk
tionen sind heutzutage insbesondere in den Spaltbereichen
zwischen den über Schraub- und/oder Nietverbindungen ver
bundenen Stahlelementen Korrosionsprodukte in erheblichem
Ausmaß zu beobachten. Diese Erscheinung wird auch als
Spaltkorrosion bezeichnet.
Bei mit Schraub- und/oder Nietverbindungen aneinander
montierten Stahlelementen tritt die Spaltkorrosion
insbesondere in den Spaltbereichen auf, in denen ein
relativ großer Abstand der Schraub- und/oder Nietlochungen
zum Stahlelementrand bzw. zur Spaltöffnung vorgegeben ist.
Vornehmlich in diesen Bereichen sind lokale Spalt
korrosionen zu beobachten. Die Spaltkorrosion führt im
Spalt zu einer Stahlabtragung an den miteinander
verbundenen Stahlelementen und das sogenannte Aufblühen der
Korrosionsprodukte führt zu einer nachteilhaften Aufweitung
des Spaltes. Die im Laufe der Zeit sich aufweitenden Spalte
können eine Spaltbreite bis zu einigen Zentimetern
aufweisen. Sind die Stahlelemente über Schraub- und/oder
Nietverbindungen verbunden, führt die Spaltaufweitung zu
einer erheblichen axialen Beanspruchung der Schrauben
und/oder Nieten. Messungen haben ergeben, daß die Schrauben
und/oder Nieten durch den Einfluß der Spaltkorrosion
beachtlichen Zugspannungen ausgesetzt werden, deren Werte
oberhalb der gemäß Norm zulässigen Spannungswerte liegen.
Im Extremfall können die mechanischen Beanspruchungen der
Verbindungsmittel, insbesondere Schrauben und/oder Nieten,
zum Versagen der Verbindungsmittel bzw. der Verbindung
zwischen den Stahlelementen führen. - Bei jüngeren
Stahlkonstruktionen, deren Alter geringer als 40 Jahre ist,
sind die Stahlelemente zwecks Reduzierung der Korrosion
verzinkt worden. Auch bei diesen verzinkten Stahl
konstruktionen kann die Spaltkorrosion jedoch nicht
vollständig ausgeschlossen werden und sind teilweise
ebenfalls die oben geschilderten Nachteile zu beobachten.
Bei dem aus der Praxis bekannten Verfahren, von dem die
Erfindung ausgeht, werden die über Schraub- und/oder
Nietverbindungen verbundenen Stahlelemente zunächst
auseinandermontiert. Anschließend werden die Korrosions
produkte von den entsprechenden Flächen der Stahlelemente
entfernt und daraufhin werden die Stahlelemente wieder
montiert oder auch teilweise durch neue Stahlelemente
ersetzt. Diese bekannte Verfahrensweise ist in erheblichem
Maße zeitaufwendig, kostenaufwendig und materialaufwendig.
Im übrigen ist auch bei diesem Verfahren ein langfristiger
Korrosionsschutz, der allen Anforderungen genügt, nicht
gewährleistet.
Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem
zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art
anzugeben, mit dem in wenig zeit-, und kosten- und
materialaufwendiger Weise ein langfristiger Korrosions
schutz zwischen den miteinander verbundenen Stahlelementen
sichergestellt ist.
Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung
ein Verfahren der eingangs genannten Art, welches dadurch
gekennzeichnet ist, daß die Korrosionsprodukte im montier
ten Zustand der Stahlelemente aus den Spaltbereichen
entfernt werden und daß anschließend die an der Außen
oberfläche der Stahlelemente angeordnete Spaltöffnung
zumindest bereichsweise mit einer Naht feuchtigkeitsdicht
verschlossen wird. - Eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlelemente
als Stahlprofile und Verbindungsstahlbleche ausgeführt
sind, wobei die Verbindungsstahlbleche über Schraub- und/oder
Nietverbindungen an die Stahlprofile montiert sind
und die Korrosionsprodukte aus Spaltbereichen zwischen
Stahlprofilen und Verbindungsstahlblechen entfernt werden.
Das Verbindungsstahlblech ist insbesondere ein sogenanntes
Knotenblech, daß vorzugsweise zur Verbindung von Stahl
profilen in Stahlkonstruktionen von Hochspannungsfrei
leitungsmasten eingesetzt wird. Beispielsweise wird ein
solches Knotenblech im Kreuzungsbereich von diagonal ange
ordneten Stahlprofilen dieser Stahlkonstruktionen ver
wendet.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß vor Entfernung der
Korrosionsprodukte der jeweilige Spaltbereich bzw. der
zugeordnete Spalt aufgeweitet wird. Zweckmäßigerweise kann
der Spalt mit Hilfe eines Keils oder Meißels aufgeweitet
werden. Beispielsweise wird der Spalt dabei um etwa 1 cm
geöffnet.
Eine bevorzugte Ausführungsform, der im Rahmen der Erfin
dung besondere Bedeutung zukommt, ist dadurch gekenn
zeichnet, daß die Korrosionsprodukte durch mechanische
Behandlung, vorzugsweise mit Hilfe einer Stichsäge, aus den
Spaltbereichen entfernt werden. Dabei werden zweckmäßiger
weise Stichsägen mit unterschiedlicher Schränkung der
Sägeblätter eingesetzt, mit denen die Korrosionsprodukte
funktionssicher aus den Spaltbereichen herausgearbeitet
werden können. - Obwohl die mechanische Entfernung der
Korrosionsprodukte die bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung darstellt, liegt es nichtsdestoweniger auch im
Rahmen der Erfindung, die Korrosionsprodukte durch
thermische Behandlung, vorzugsweise mit Hilfe eines
Schneidbrenners, aus den Spaltbereichen zu entfernen. Bei
der thermischen Behandlung, vorzugsweise mit dem
Schneidbrenner, werden die Korrosionsprodukte in den
Spaltbereichen verbrannt. Beim Einsatz eines Schneid
brenners wird dieser zweckmäßigerweise in geringem Abstand
parallel entlang der Stahlelemente geführt. Zweckmäßiger
weise wird als Schneidbrenner ein zum Entfernen von Nieten
verwendeter Nietkopfabschneider, der eine entsprechende
Brennerdüse aufweist, eingesetzt. - Es hat sich gezeigt,
daß poröse Korrosionsprodukte, die in Spaltbereichen von
wetterfesten Baustählen zu finden sind, durch die
thermische Behandlung effektiv herausgebrannt werden
können. Bei Korrosionsprodukten mit hoher Dichte ist jedoch
die mechanische Behandlung vorzuziehen und daher ist diese
mechanische Behandlung die bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung. - Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß nach der
mechanischen Entfernung der Korrosionsprodukte oder der
thermischen Entfernung der Korrosionsprodukte in den Spalt
bereichen verbliebene lose Korrosionsprodukte durch Druck
luft ausgeblasen werden.
Der Erfindung liegt zunächst die Erkenntnis zugrunde, daß
die in den Spaltbereichen vorhandenen Korrosionsprodukte
auch im montierten Zustand der Stahlelemente sehr voll
ständig entfernt werden können, ohne daß ein aufwendiges
Auseinandermontieren der Stahlelemente erforderlich wird.
Diese Entfernung der Korrosionsprodukte, vorzugsweise durch
mechanische Behandlung, ist möglich, da sich die
Korrosionsprodukte insbesondere in Spaltbereichen bilden,
die an die Außenränder der Stahlelemente angrenzen bzw. von
außen leicht zugänglich sind. Gegenüber dem eingangs
beschriebenen bekannten Verfahren ergibt sich der
beachtliche Vorteil, daß das aufwendige Auseinander
montieren der Stahlelemente und das aufwendige Entfernen
der entsprechenden Verbindungsmittel entfällt. Beispiels
weise ist ein zeit- und arbeitsaufwendiges Entfernen von
Nieten durch Abtrennen des Nietkopfes und Heraustreiben des
Nietschaftes nicht erforderlich. Im Vergleich zu den
bekannten Maßnahmen ist es bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren auch nicht notwendig, die Stahlkonstruktionen aus
statischen Gründen abzustützen, wenn Stahlelemente entfernt
werden bzw. Schraub- und/oder Nietverbindungen geöffnet
werden. Überraschenderweise wird durch das Aufbringen der
erfindungsgemäßen Naht nach Entfernung der Korrosions
produkte ein langfristiger Korrosionsschutz der Stahl
elemente erzielt.
Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung, der
besondere Bedeutung zukommt, wird die Spaltweite eines
Spaltbereiches nach Entfernen der Korrosionsprodukte mit
einer Spannvorrichtung reduziert. Hierzu können zweck
mäßigerweise Spannzwingen eingesetzt werden. Es versteht
sich, daß diese Spaltweitenreduzierung vor Aufbringen der
erfindungsgemäßen Naht durchgeführt wird und die Spaltweite
dabei so eingerichtet wird, daß die Naht funktionssicher
auf der Spaltöffnung angebracht werden kann. Es liegt im
Rahmen der Erfindung, die Spaltweitenreduzierung insbeson
dere dann durchzuführen, wenn der entsprechende Spalt zuvor
und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung für die
Entfernung der Korrosionsprodukte aufgeweitet wurde. Die
Spaltweitenreduzierung wird aber vor allem auch dann
erforderlich, wenn größere Spaltbreiten vorliegen, die
durch das sogenannte Aufblühen der Korrosionsprodukte
entstehen. Durch die Spaltkorrosion werden die Stahl
elemente häufig plastisch verformt, so daß sich auch nach
Entfernen der Korrosionsprodukte aus den Spaltbereichen der
Spalt nicht vollständig schließt. Im Anschluß an die
Reduzierung der Spaltweite mit Hilfe der Spannvorrichtung
wird die an der Außenoberfläche der Stahlelemente
angeordnete Spaltöffnung zumindest bereichsweise mit der
Naht feuchtigkeitsdicht verschlossen. Vorzugsweise wird die
Naht als Schweißnaht, zweckmäßigerweise als Kehlnaht,
ausgeführt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß diese
Naht relativ dünn an den Rändern der Spaltbereiche
aufgebracht wird, stets mit der Maßgabe, daß die
Spaltöffnung dabei feuchtigkeitsdicht verschlossen wird, so
daß korrodierende Flüssigkeiten nicht in die Spaltöffnungen
eindringen können. Bei Spaltbereichen, die zwischen
miteinander verbundenen Stahlelementen ausgebildet sind,
beispielsweise zwischen Stahlprofilen und daran montierten
Verbindungsstahlblechen, ist es nicht erforderlich, daß die
Schweißnaht nach Maßgabe der mechanischen Beanspruchungen
ausgelegt wird, die diese Verbindung aufzunehmen hat. Diese
mechanischen Beanspruchungen werden regelmäßig durch die
Verbindungsmittel, insbesondere die Schraub- und/oder Niet
verbindungen, aufgenommen. Es liegt im Rahmen der
Erfindung, daß die gesamte Spaltöffnung zwischen oder in
Stahlelementen mit der erfindungsgemaßen Naht verschlossen
wird. Vorzugsweise werden die Oberflächen, auf die die Naht
aufzubringen ist, vor dem Aufbringen der Naht geschliffen.
Hierdurch wird insbesondere ein funktionssicherer Halt der
erfindungsgemäß aufgebrachten Naht gewährleistet.
Nach bevorzugter Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird nach Entfernung der Korrosionsprodukte aus
den Spaltbereichen zumindest eine korrosionshemmende
und/oder hydrophobe Substanz in die Spaltbereiche ein
gebracht. Zweckmäßigerweise wird die zumindest eine
Substanz nach der Reduzierung der Spaltweite eingebracht.
Als korrosionshemmende Substanzen können Bleimennige
und/oder Zinkpigmente eingesetzt werden. Als hydrophobe
bzw. feuchtigkeitsabweisende Substanzen werden zweck
mäßigerweise Öle und/oder Wachse in die Spaltbereiche
eingebracht. Es liegt im Rahmen der Erfindung, aushärtende
Substanzen, beispielsweise Epoxydharze und/oder Poly
urethane, in die Spaltbereiche einzubringen. Nach bevor
zugter Ausführungsform, der im Rahmen der Erfindung
besondere Bedeutung zukommt, wird eine dünnflüssige
niedrigviskose Rostversiegelungsflüssigkeit auf der Basis
feuchtigkeitserhärtender Polyurethane als Korrosionsschutz
mittel in die Spaltbereiche eingebracht. Diese Rostver
siegelungsflüssigkeit dringt besonders effektiv auch in
dünne und dichte Rostschichten ein. Die im Rost enthaltene
Feuchtigkeit wird als Gas abgespalten und verdampft mit dem
Lösungsmittel der Rostversiegelungsflüssigkeit. Die Poren
des Rostes werden mit Polyurethan ausgefüllt und
versiegelt. Es besteht zunächst die Möglichkeit, die
genannten Substanzen über die Spaltöffnung vor Verschließen
dieser Spaltöffnung mit der Naht in die Spaltbereiche
einzubringen. Nach bevorzugter Ausführungsform werden die
genannten Substanzen nach Verschließen der Spaltöffnung in
die Spaltbereiche eingeführt. Zweckmäßigerweise wird hierzu
in ein Stahlelement zumindest ein Bohrloch eingebracht,
über welches Bohrloch die genannten Substanzen in den
Spaltbereich eingeführt werden. Vorzugsweise wird zumindest
eine Gewindebohrung in einem Stahlelement eingebracht, in
welche Gewindebohrung zweckmäßigerweise eine Vorrichtung
zum Einbringen bzw. Einpressen der Substanzen eingeschraubt
werden kann. Bei dieser Vorrichtung kann es sich beispiels
weise um einen Schmierstoffspender handeln. Es liegt auch
im Rahmen der Erfindung, das Bohrloch bzw. die Gewinde
bohrung mit einem sogenannten Schmiernippel zu versehen, an
welchen Schmiernippel die Vorrichtung zum Einbringen bzw.
Einpressen der Substanzen angeschlossen werden kann. Über
das Bohrloch bzw. die Gewindebohrung oder über den Schmier
nippel kann zumindest eine korrosionshemmende und/oder
hydrophobe und/oder aushärtende Substanz in die Hohlräume
des Spaltes unter Druck eingepreßt werden. Das Einbringen
der genannten Substanzen in die Spaltbereiche ist insofern
zweckmäßig, als nach Entfernung der Korrosionsprodukte in
der Regel mehr oder weniger große Korrosionsnarben an den
Stahlelementen verbleiben, so daß korrosionsgefährdete
Hohlräume entstehen, welche durch die genannten Substanzen
im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens langfristig
funktionssicher gegen Korrosionen geschützt werden.
Im Ergebnis zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren
gegenüber den bekannten Maßnahmen durch eine wenig arbeits
kosten- und zeitaufwendige Arbeitsweise aus. Insbesondere
ist für die Durchführung des Verfahrens lediglich eine
geringe Anzahl von Arbeitsgeräten erforderlich. Grund
sätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren für die
Sanierung der verschiedensten Stahlkonstruktionen geeignet.
Vorzugsweise findet das Verfahren Anwendung bei der
Sanierung der Stahlkonstruktionen bzw. Gitterkonstruktionen
von Hochspannungsfreileitungsmasten, die in beträchtlicher
Anzahl vorhanden sind. Insbesondere auf diesem Gebiet
bietet das erfindungsgemäße Verfahren erhebliche wirt
schaftliche Vorteile.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher
erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung
Fig. 1 einen Schnitt durch zwei über eine
Schraubverbindung verbundene Stahlelemente,
Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 nach Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 3 einen Schnitt durch ein Stahlblech mit Korrosions
spalt,
Fig. 4 den Gegenstand der Fig. 3 nach Durchführung des er
findungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt zwei montierte Stahlelemente 1, 2 eines
Hochspannungsfreileitungsmastes, die als Stahlprofil 1 und
daran über eine Schraubverbindung 3 angeschlossenes Verbin
dungsstahlblech 2 ausgeführt sind. Zwischen den Stahlelementen
1, 2 sind Spaltbereiche 4 ausgebildet, die Korrosions
produkte 5 enthalten. In Fig. 1 ist erkennbar, daß durch
Aufblühen der Korrosionsprodukte 5 weite Spaltbereiche 4
zwischen den Stahlelementen 1, 2 entstanden sind und die
Stahlelemente 1, 2 hierdurch plastisch deformiert wurden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Korrosions
produkte 5 im montierten Zustand der Stahlelemente 1, 2 aus
den Spaltbereichen 4 durch mechanische Behandlung,
vorzugsweise mit einer Stichsäge, entfernt. Im Anschluß
daran wird die Spaltweite der Spaltbereiche 4 mit einer
nicht dargestellten Spannvorrichtung reduziert und hierbei
die Stahlelemente 1, 2 weitgehend in ihren ursprünglichen
Zustand verformt. Daraufhin wird eine korrosionshemmende
Substanz 6 in die Spaltbereiche eingebracht. Anschließend
wird die an der Außenoberfläche der Stahlelemente
angeordnete Spaltöffnung 7 mit einer Schweißnaht 8
feuchtigkeitsdicht verschlossen. Fig. 2 zeigt die Stahl
elemente 1, 2 nach Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Randbereich eines Ver
bindungsstahlbleches 2 einer Stahlkonstruktion. In diesem
Ausführungsbeispiel ist ein Spaltbereich 4 erkennbar, der
im Randbereich des Verbindungsstahlbleches 2 und im Innern
des Verbindungsstahlbleches 2 zwischen den Blechoberflächen
durch Korrosion entstanden ist. Eine solche Spaltkorrosion
in Stahlblechen resultiert in der Regel aus Walzfehlern,
die bei der Herstellung der Stahlbleche auftreten. Entlang
einer bei der Herstellung der Stahlbleche entstandenen
unerwünschten Doppelung können korrodierende Substanzen an
den Stahlblechrändern eindringen. Fig. 3 zeigt, daß das
Aufblühen der Korrosionsprodukte 5 zu einem Spaltbereich 4
mit erheblicher Weite in dem Verbindungsstahlblech geführt
hat. - Erfindungsgemäß werden die Korrosionsprodukte 5
durch mechanische Behandlung aus dem Spaltbereich 4
entfernt und anschließend die Spaltweite des Spalt
bereichs 4 mit einer Spannvorrichtung, vorzugsweise einer
Spannzwinge, weitgehend reduziert. Fig. 4 zeigt das
Verbindungsstahlblech 2 nach Durchführung des erfindungs
gemäßen Verfahrens. Nach Reduzierung der Spaltweite wurde
eine korrosionshemmende Substanz 6 in den Spaltbereich 4
eingebracht. Die an der Außenoberfläche des Verbindungs
stahlbleches 2 angeordnete Spaltöffnung 7 wurde mit Hilfe
einer Schweißnaht 8 feuchtigkeitsdicht verschlossen. Im
Ergebnis wird ein langfristiger Korrosionsschutz des
Verbindungsstahlbleches 2 erzielt.
Claims (7)
1. Verfahren zur Sanierung von Stahlkonstruktionen,
insbesondere von Hochspannungsfreileitungsmasten, aus
montierten Stahlelementen (1, 2), wobei zwischen oder in
den Stahlelementen (1, 2) Korrosionsprodukte (5) ent
haltende Spaltbereiche (4) ausgebildet sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Korrosionsprodukte (5)
im montierten Zustand der Stahlelemente (1, 2) aus den
Spaltbereichen (4) entfernt werden und daß anschließend die
an der Außenoberfläche der Stahlelemente (1, 2) angeordnete
Spaltöffnung (7) zumindest bereichsweise mit einer Naht (8)
feuchtigkeitsdicht verschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stahlelemente (1, 2) als Stahlprofile (1) und an diese
Profile (1) über Schraub- und/oder Nietverbindungen (3)
angeschlossene Verbindungsstahlbleche (2) ausgeführt sind
und die Korrosionsprodukte (5) aus Spaltbereichen (4)
zwischen Stahlprofilen (1) und Verbindungsstahlblechen (2)
entfernt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Spaltbereiche (4) in einem als Stahlblech ausgeführten
Stahlelement (2) ausgebildet sind und die Korrosions
produkte (5) aus diesen Spaltbereichen (4) entfernt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Korrosionsprodukte (5) durch
mechanische Behandlung, vorzugsweise mit Hilfe einer
Stichsäge, aus den Spaltbereichen (4) entfernt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spaltweite eines Spaltbereiches (4)
nach Entfernen der Korrosionsprodukte (5) mit einer
Spannvorrichtung reduziert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Naht (8) als Schweißnaht ausgeführt
wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß nach Entfernung der Korrosionsprodukte
(5) aus den Spaltbereichen (4) zumindest eine korrosions
hemmende und/oder hydrophobe Substanz (6) in die
Spaltbereiche (4) eingebracht wird.
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