Was Anlauffarben sind
Anlauffarben sind dünne Oxidschichten, die sich beim Schweißen neben der Naht bilden. Sie entstehen, wenn heißes Metall mit Sauerstoff in Berührung kommt. Für das Chrom in diesen Schichten fehlt es darunter im Stahl, und dort sinkt die Korrosionsbeständigkeit.
Bei Raumtemperatur schützt sich Edelstahl selbst: Eine nur wenige Nanometer dünne Passivschicht aus Chromoxid bildet sich an der Luft immer wieder neu, siehe Was Edelstahl nichtrostend macht. Unter Schweißhitze läuft die Oxidation dagegen schneller und tiefer ab. Die Schicht wird dicker, ändert ihre Zusammensetzung und verliert ihre Schutzwirkung.
Die Farbe kommt vom Licht, das an der Oxidschicht gebrochen wird. Je weiter weg vom Schmelzbad, desto dünner die Schicht. Von der Naht nach außen folgen grob Grau, Blau, Rot, Gelb und schließlich blankes Metall, mit fließenden Übergängen. Die Farbe hängt nicht nur von der Temperatur ab, sondern auch davon, wie lange die Wärme einwirkt und wie viel Sauerstoff da ist.
Welche Farben schaden
Gelb mindert die Korrosionsbeständigkeit wenig, Rot und Grau deutlich. Weil neben jeder blauen Verfärbung auch eine rote liegt, gilt praktisch: Alles, was dunkler als Gelb ist, muss weg, wenn die Naht korrosiv beansprucht wird.
| Farbe | Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit |
|---|---|
| Strohgelb bis gelb | nur geringe Minderung der Beständigkeit; die einzige Farbe, die auch allein auftritt |
| Dunkelgelb bis rot | ab dunkler als Rotgelb steigt die Anfälligkeit für Lochkorrosion sprunghaft |
| Blau | für sich genommen wieder beständiger, tritt aber nie allein auf: daneben liegt immer Rot |
| Grau, schwarz, verzundert | Beständigkeit stark beeinträchtigt; das Chrom ist hier regelrecht verbrannt |
Nach DVS 0937 und Warzawa (DVS-Berichte Bd. 275). Im Salzsprühtest nimmt die Beständigkeit gegen Lochkorrosion mit dunkler werdendem Gelb stetig ab.
Zusätzlich kann sich bei langer Erwärmung das Chrom im Gefüge umverteilen. Sinkt es örtlich unter etwa 12 %, ist der Stahl dort nicht mehr nichtrostend.
Anlauffarben vermeiden
Am einfachsten ist es, Anlauffarben gar nicht erst entstehen zu lassen. Dafür muss der Sauerstoff von der heißen Oberfläche fernbleiben.
- Wurzelseite formieren: Wurzelschutz und Formieren.
- Oberseite mit gutem Gasschutz schweißen, bei Bedarf mit Schleppgasdüse, die die abkühlende Naht nachträglich abdeckt: Schutzgase.
- Wenig Wärme einbringen: Je kürzer das Metall heiß ist, desto dünner die Oxidschicht, siehe Wärmeeinbringung und Zwischenlagentemperatur.
- Trockene, dichte Gasleitungen: Feuchtigkeit im Gas erzeugt ebenfalls Anlauffarben.
Anlauffarben beurteilen
Welche Anlauffarbe noch zulässig ist, sollte vor dem Schweißen festgelegt werden, etwa im Auftrag oder in der Schweißanweisung. Geprüft wird dann durch Vergleich mit Farbtafeln oder Musterstücken.
- Gleiche Oxidation gibt gleiche Farbe, unabhängig vom Grundwerkstoff. Deshalb lassen sich Anlauffarben mit neutralen Farbtafeln vergleichen.
- Licht und Betrachter beeinflussen das Urteil: Helligkeit, Lichtfarbe, Erfahrung und Farbsehvermögen. Am besten wird die Art der Betrachtung im Prüfbericht festgehalten.
- Durch das Endoskop sehen Farben anders aus. Hier hilft es, Musterflächen erst durchs Endoskop und dann direkt zu betrachten.
- Raue Oberflächen und gedruckte Farbtafeln geben Farben anders wieder als glatter Stahl.
Anlauffarben entfernen
Anlauffarben, Zunder, Schlacke und Spritzer behindern die Passivschicht und müssen bei korrosiv beanspruchten Nähten entfernt werden, mechanisch oder chemisch.
| Verfahren | Womit | Wann |
|---|---|---|
| Bürsten | mit Bürsten aus nichtrostendem Stahl, nur für diesen Zweck | genügt, wenn keine hohen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit bestehen und die Oberfläche danach metallisch blank ist |
| Schleifen | eisen- und schwefelfreie Scheiben, Fertigschliff etwa Körnung 180 bis 240 | flächig und mit wenig Druck, damit keine neuen Anlauffarben und Spannungen entstehen; Schleifstaub gleich entfernen |
| Strahlen | Glasperlen; nach ISER-Merkblatt auch Edelstahlkorn oder andere eisenfreie Strahlmittel | entfernt leichte Anlauffarben und gibt eine gleichmäßige Oberfläche; bei hohen Anforderungen danach beizen |
| Beizen | Bad, Paste oder Sprühbeize, meist mit Salpeter- und Flusssäure | entfernt Anlauffarben, Zunder und die chromverarmte Schicht darunter; gründlichste Reinigung |
| Elektropolieren | elektrochemischer Abtrag, Werkstück als Anode | besonders glatte, hochwertige Oberflächen; als Handgerät auch zum Reinigen von Nähten |
Nach DVS 0931 und ISER-Merkblatt 823 (2019). Für alle mechanischen Verfahren gilt: Werkzeuge und Strahlmittel nur für nichtrostende Stähle verwenden, sonst bleibt Eisenabrieb zurück und rostet.
Beim Schleifen ohne anschließendes Beizen oder Elektropolieren dürfen keine hohen Eigenspannungen und Kaltverformungen in der Oberfläche entstehen. Sie können bei austenitischen Stählen Spannungsrisskorrosion auslösen. Bei dieser Gefahr, etwa in chloridhaltigen Medien, wird nach dem Schleifen gebeizt.
Beizen in der Praxis
Beizen löst die Oxidschicht und die chromverarmte Zone darunter chemisch ab. Danach kann sich die Passivschicht vollständig neu bilden. Die Hinweise des Beizmittelherstellers gehen vor.
- Vorher entfetten: Grobe Verschmutzungen, Fett und Öl vollständig entfernen.
- Tauchbeizen: möglichst bei Raumtemperatur, Einwirkzeit etwa 30 Minuten bis 2 Stunden.
- Beizpaste oder Beizgel mit dem Pinsel auf die Naht. Wegen des begrenzten Säuregehalts ist die Gefahr des Überbeizens geringer.
- Sprühbeizen für große Behälter, für die kein Beizbad reicht.
- Nicht überbeizen: Zu lange, zu stark oder zu warm schadet der Korrosionsbeständigkeit.
- Gründlich spülen, bis keine Säure mehr nachweisbar ist, etwa mit Indikatorpapier. Spalten und Ecken nicht vergessen, Beizreste dort lösen Korrosion aus.
Arbeits- und Umweltschutz
Beizmittel für Edelstahl enthalten meist Salpetersäure und Flusssäure. Sie erfordern geschultes Personal, Schutzkleidung, Schutzbrille, gegebenenfalls Atemschutz und arbeitsmedizinische Vorsorge. Das Spülwasser darf nicht ungeklärt in die Kanalisation; es kann neutralisiert werden. Beizschlämme sind Sonderabfall.
Passivieren
Nach dem Beizen und Spülen bildet sich die Passivschicht an der Luft von selbst. Das kann je nach Oberfläche mehrere Stunden dauern. Passiviert wird zusätzlich, wenn diese Zeit nicht zur Verfügung steht oder hohe Anforderungen gelten.
Nach dem ISER-Merkblatt kommt dafür eine Behandlung in etwa 20-prozentiger Salpetersäure in Betracht. Auch danach wird gründlich mit Wasser gespült.
Häufige Fragen
Muss strohgelbe Anlauffarbe entfernt werden?
Strohgelb mindert die Beständigkeit nur wenig und wird oft toleriert. Ob sie bleiben darf, hängt von der Beanspruchung ab und sollte vorab vereinbart sein.
Reicht Bürsten?
Bei geringen Anforderungen ja, wenn danach eine metallisch blanke Oberfläche ohne Farbreste bleibt. Die chromverarmte Zone unter der Anlauffarbe entfernt erst das Beizen.
Kann ich mit Quarzsand strahlen?
DVS 0931 nennt für nichtrostende Stähle nur Glasperlen, das ISER-Merkblatt auch andere eisenfreie Strahlmittel. Strahlmittel, mit dem schon Baustahl gestrahlt wurde, ist in jedem Fall tabu.
Muss ich nach dem Beizen passivieren?
Nicht zwingend. Die Passivschicht bildet sich an der Luft von selbst. Zusätzlich passiviert wird, wenn das Bauteil sofort in Betrieb geht oder besonders hohe Anforderungen gelten.
Weiterlesen: Fachbeiträge zum Schweißen nichtrostender Stähle
Die Reihe vom Werkstoff über Verfahren, Gas und Nahtschutz bis zur geprüften Naht. Den Überblick gibt die Seite Schweißen nichtrostender Stähle.
- Was Edelstahl nichtrostend macht
- Gefüge, Deltaferrit und Heißrisse
- Den Schweißzusatz wählen
- Verfahren im Überblick
- Schutzgase
- Wärmeeinbringung und Zwischenlagentemperatur
- Nahtvorbereitung und Heften
- Wurzelschutz und Formieren
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- Prüfung und Arbeitsschutz
Über den Autor
Robert Lahnsteiner, Ing., ist Schweißfachingenieur (SFI/IWE) und Geschäftsführer der MIGAL.CO GmbH. Nach seiner Ausbildung in Nachrichtentechnik und Elektronik an der HTL Braunau arbeitete er ab 1983 achtzehn Jahre bei Fronius in der Schweißtechnik. Seit 2001 führt er MIGAL.CO, den Hersteller von Aluminium-Schweißdraht in Landau an der Isar, gemeinsam mit Martin Erl. Seine Schwerpunkte sind Aluminium-Schweißzusätze, Drahtfertigung und Drahtförderung sowie die Überwachung von Schweißprozessen. Im DVS arbeitet er seit rund 30 Jahren im Fachausschuss FA03 „Lichtbogenschweißen“ mit und ist Obmann der Arbeitsgruppe 2.4.4 „MIG-Schweißen von Aluminium“.