Zunder auf Stahl: Was es ist und wie man ihn entfernt

Walzhaut ist die harte, spröde Eisenoxidschicht, die sich bei der Herstellung auf der Oberfläche von warmgewalztem Stahl bildet. Bleibt sie unter einer Beschichtung, ist sie eine häufige Ursache für vorzeitiges Beschichtungsversagen in Industrie-, Marine- und Infrastrukturprojekten – und eine der am meisten missverstandenen Oberflächenverunreinigungen im Korrosionsschutz.

Dieser Leitfaden erklärt, was Walzhaut ist, warum sie vor dem Auftragen einer Schutzbeschichtung entfernt werden muss, wie man sie erkennt, mit welchen Entfernungsverfahren die von Beschichtungsspezifikationen geforderten Reinheitsgrade erreicht werden und wie das Ergebnis überprüft wird.

Was ist Walzhaut?

Walzhaut entsteht, wenn Stahl bei hoher Temperatur gewalzt oder geschmiedet wird. Bei Warmwalztemperaturen oxidiert die Stahloberfläche an der Luft rasch, wodurch ein mehrlagiger Eisenoxidfilm entsteht. Dieser Film besteht aus drei Schichten:

Die Dicke der Walzhaut variiert mit Profilgröße, Walztemperatur und Abkühlgeschwindigkeit und wird üblicherweise im Bereich von einigen zehn Mikrometern bis etwa 100 µm oder mehr bei schweren Profilen angegeben. Das Oxid ist härter und spröder als der darunterliegende Stahl und hat einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten, sodass es reißt und abplatzt, wenn sich der Stahl biegt, erwärmt oder abkühlt.

Warum Walzhaut vor dem Beschichten entfernt werden muss

Walzhaut sieht sauber und glatt aus – genau deshalb ist sie ein schlechter Untergrund für Schutzbeschichtungen. Drei Mechanismen führen zum Beschichtungsversagen:

1. Galvanische Korrosion

Walzhaut ist elektrisch leitfähig und gegenüber dem darunterliegenden Stahl kathodisch. Jede Unterbrechung der Walzhaut (ein Riss, ein Kratzer, eine Schnittkante) bildet ein galvanisches Element zwischen Walzhaut (Kathode) und freiliegendem Stahl (Anode). Die Korrosion konzentriert sich auf den freiliegenden Stahl und unterwandert die Beschichtung von unten, auch wenn deren Oberfläche noch intakt erscheint.

2. Haftungsversagen

Schutzbeschichtungen haften auf Stahl größtenteils durch mechanische Verklammerung mit dem Rauheitsprofil der Oberfläche. Walzhaut ist relativ glatt und bietet nicht das kantige Rauheitsprofil, das Hochleistungsbeschichtungen benötigen. Selbst wenn eine Beschichtung zunächst haftet, ist sie mit der Walzhaut verbunden, nicht mit dem Stahl. Wenn die Walzhaut reißt, unterrostet oder abplatzt, löst sich die Beschichtung mit ihr.

3. Feuchtigkeitsangriff an der Grenzfläche zwischen Walzhaut und Stahl

Feuchtigkeit und Chloride, die durch Risse in der Walzhaut zum Stahl gelangen, lassen den Stahl an der Grenzfläche korrodieren. Die Korrosionsprodukte nehmen mehr Volumen ein als der Stahl, den sie ersetzen, und heben die Walzhaut und die darüberliegende Beschichtung an. Die Folge sind Blasenbildung, Abblättern und Unterwanderung, die häufig an Kanten und beschädigten Stellen beginnen.

Wichtiger Punkt für die Spezifikation: SSPC-SP 10 / NACE No. 2 / ISO 8501-1 Sa 2½ (Near-White-Metal-Strahlen) erfordert die Entfernung sämtlicher Walzhaut, sämtlichen Rosts und sämtlicher Beschichtung; nur leichte Verfärbungen sind auf bis zu 5 % jeder Flächeneinheit zulässig. Jeder Grad bis auf das blanke Metall, einschließlich SSPC-SP 6 (Commercial Blast), SSPC-SP 15 und SSPC-SP 11 (maschinelle Reinigung), erfordert die Entfernung der Walzhaut. Nur SSPC-SP 2 und SP 3 (St 2 / St 3) erlauben, dass festhaftende Walzhaut verbleibt.

So erkennen Sie Walzhaut

Walzhaut hat ein charakteristisches Erscheinungsbild: eine blaugraue bis schwarze, glatte Oberfläche auf neuem oder kürzlich bearbeitetem Stahl. Unter Witterungseinfluss zeigen sich an Rissen und Kanten erste rostfarbene Verfärbungen. Erkennungsmerkmale:

• Blaugraue oder dunkelgraue Färbung auf neuem Stahl
• Glattes, leicht glänzendes Aussehen im Vergleich zu blankem oder gestrahltem Stahl
• Walzspuren in Walzrichtung
• Fleckige Bereiche, in denen die Walzhaut bereits gerissen oder abgeplatzt ist, oft an Kanten und Ecken
• Rostverfärbungen an Rissen oder mechanischen Beschädigungen – ein Zeichen, dass der darunterliegende Stahl korrodiert, während die umgebende Walzhaut intakt bleibt

Ein Kupfersulfat-Tüpfeltest ist eine einfache Prüfung vor Ort: Blanker Stahl verkupfert sich, Walzhaut nicht. In der Praxis ist der Vergleich mit den Fotos des Rostgrads A nach ISO 8501-1 (Stahl weitgehend mit festhaftender Walzhaut bedeckt, kaum oder kein Rost) die übliche visuelle Referenz.

Verfahren zur Entfernung von Walzhaut

Das Entfernungsverfahren muss den Reinheitsgrad aus der Beschichtungsspezifikation des Projekts erreichen. Übliche Anforderungen sind SSPC-SP 10 / Sa 2½ oder SSPC-SP 6 / Sa 2 beim Strahlen bzw. SSPC-SP 11 beim Einsatz von Maschinenwerkzeugen. In der industriellen Praxis werden vier Verfahren eingesetzt:

Strahlen mit Strahlmittel (konventionell)

Das Strahlen mit Strahlmittel (Sand, Kies oder Rundkorn) ist das traditionelle Referenzverfahren zur Entfernung von Walzhaut. Es erreicht zuverlässig SSPC-SP 10 oder SP 5 und erzeugt ein kantiges Rauheitsprofil, typischerweise im Bereich von 40–100 µm, wie es Hochleistungsbeschichtungen erfordern. Einschränkungen: Es erfordert die Einhausung des Strahlmittels, erzeugt Staub und Abfall aus verbrauchtem Strahlmittel, benötigt in explosionsgefährdeten Bereichen meist Heißarbeitsgenehmigungen oder gasfreie Bedingungen und ist für die Instandhaltung installierter Konstruktionen vor Ort logistisch aufwendig.

Bristle Blaster® (strahlmittelfreies Schlagverfahren)

Der Bristle Blaster® entfernt Walzhaut durch den Aufprall von Drahtspitzen mit hoher Geschwindigkeit statt durch Strahlmittel. Nach vorn abgewinkelte Borstenspitzen, die bei einer Betriebsdrehzahl von etwa 2.300 U/min von einer Beschleunigerleiste freigegeben werden, schlagen auf den Stahl und federn zurück. Da die Walzhaut spröde und der Stahl duktil ist, bricht jeder Schlag die Walzhaut auf und hinterlässt einen Mikrokrater im Stahl – ganz ohne Strahlmittel. Auf Stahl mit Walzhaut erzielt das Werkzeug in dokumentierten Tests auf Standardstahl eine Oberflächenreinheit vergleichbar mit ISO 8501-1 Sa 2½ / SSPC-SP 10 und ein Rauheitsprofil von 65–85 µm Rz. Die Ergebnisse variieren je nach Stahlsorte, Rostgrad, Band und Technik; prüfen Sie daher stets anhand des Datenblatts der Beschichtung.

Vorteile gegenüber dem Strahlen bei der Walzhautentfernung: keine Einhausung des Strahlmittels, keine Entsorgung von verbrauchtem Strahlmittel und mobiler Einsatz an installierten Konstruktionen, Pipelines und Offshore-Plattformen ohne Strahlkabine. Der Bristle Blaster® Pneumatic ist ATEX-bewertet (2014/34/EU, Kategorie 2) für Zone 1 Gas (Gruppe IIA) und Zone 21 Staub. Für kleine Flächen siehe Walzhaut von kleinen Stahlflächen entfernen, zum Vorgehen siehe So erreichen Sie ein SSPC-SP 10-Ergebnis ohne Sandstrahlen.

Chemisches Beizen

Beim Beizen (SSPC-SP 8) wird Walzhaut durch Eintauchen in Salz- oder Schwefelsäure aufgelöst. Das ist für neu gefertigten Stahl in der Werkstatt wirksam, für die Instandhaltung vor Ort oder an installierten Konstruktionen jedoch nicht praktikabel. Es erfordert Neutralisation und Abwasserbehandlung und erzeugt eine saubere Oberfläche mit wenig oder keinem Rauheitsprofil, sodass vor Dickschichtbeschichtungen ein separater Profilierungsschritt nötig ist.

Flammstrahlen

Beim Flammstrahlen (historisch SSPC-SP 4) wird die Walzhaut mit einem Brenngas-Sauerstoff-Brenner ungleichmäßig erwärmt, sodass sie reißt und sich löst; die lose Walzhaut wird anschließend mit der Drahtbürste entfernt. Das Verfahren erreicht weder einen Grad bis auf das blanke Metall noch ein für Hochleistungs-Beschichtungssysteme geeignetes Rauheitsprofil, birgt Brandgefahr und kann dünne Querschnitte verziehen. Für Schutzbeschichtungsarbeiten wird es heute kaum noch eingesetzt. Die Unterschiede zwischen den Entzunderungsmechanismen werden in Mechanisches Entzundern von Walzhaut behandelt.

Das richtige Verfahren für Ihre Anwendung wählen

Prüfung: So bestätigen Sie, dass die Walzhaut vollständig entfernt ist

Nach der Behandlung wird die Entfernung der Walzhaut durch drei kombinierte Prüfungen nachgewiesen:

• Visuelle Beurteilung: Vergleichen Sie die behandelte Oberfläche mit den Referenzfotos nach ISO 8501-1 für den ursprünglichen Rostgrad (Grad A bei neuem Stahl mit Walzhaut). Es darf keine blaugraue Walzhaut zurückbleiben, nur das matte Grau von sauberem, profiliertem Stahl.
• Messung des Rauheitsprofils: Verwenden Sie Replikaband (ASTM D4417 Methode C), abgelesen mit einer kalibrierten Messuhr, oder ein Tiefenmessgerät (Methode B). Ein Profil deutlich unter dem für das Verfahren erwarteten Bereich kann auf verbliebene Walzhaut hindeuten.
• Prüfung auf lösliche Salze: Auch nach der Entfernung der Walzhaut können lösliche Salze (Chloride, Sulfate) zurückbleiben. Verwenden Sie das Bresle-Patch-Verfahren (ISO 8502-6 mit ISO 8502-9) und vergleichen Sie mit dem Grenzwert der Beschichtungsspezifikation. Die US Navy lässt zum Beispiel maximal 3 µg/cm² Chlorid für Tauchbeanspruchung und 5 µg/cm² für atmosphärische Beanspruchung zu.

Zur vollständigen Prüfung eines Near-White-Ergebnisses siehe unseren vollständigen technischen Leitfaden zu SSPC-SP 10, und zu Abfall und Exposition umweltfreundliche Walzhautentfernung.

Brauchen Sie Hilfe bei der Spezifikation des richtigen Verfahrens zur Walzhautentfernung?

Unser technisches Team prüft den Zustand Ihres Untergrunds, Ihre Beschichtungsspezifikation und die Bedingungen vor Ort und empfiehlt die passende Werkzeugkonfiguration und das passende Prüfprotokoll für Ihr Projekt.

Häufig gestellte Fragen

Kann man über Walzhaut lackieren?

Nicht bei Beschichtungssystemen, die einen langfristigen Korrosionsschutz bieten sollen. Über Walzhaut aufgetragene Beschichtungen haften an der Walzhaut, nicht am Stahl, und versagen, wenn die Walzhaut reißt, unterrostet oder abplatzt. Beschichtungshersteller schreiben für Hochleistungssysteme einen Grad bis auf das blanke Metall vor, typischerweise Sa 2½ / SSPC-SP 10 oder wie im technischen Datenblatt angegeben.

Ist Walzhaut dasselbe wie Rost?

Nein. Walzhaut entsteht bei der Stahlherstellung bei Warmwalztemperaturen und besteht aus Wüstit, Magnetit und Hämatit. Rost entsteht durch elektrochemische Korrosion bei Umgebungstemperatur in Gegenwart von Feuchtigkeit und Sauerstoff. Walzhaut ist vorhanden, bevor überhaupt Korrosion auftritt; sie ist ein Produkt des Warmwalzprozesses, nicht der Beanspruchung im Betrieb.

Verhindert Walzhaut Korrosion?

Nein. Intakte Walzhaut wirkt schützend, ist aber gegenüber blankem Stahl kathodisch und beschleunigt an jeder Unterbrechung die örtliche Korrosion. In der Praxis weist Walzhaut immer Risse, dünne Stellen und Beschädigungen auf, besonders an Kanten, Schweißnahtübergängen und Ecken. Diese werden zu Ausgangspunkten örtlicher Korrosion, die die umgebende Walzhaut und jede darüber aufgetragene Beschichtung unterwandert.

Was ist das beste mechanische Verfahren zur Entfernung von Walzhaut?

Für örtlich begrenzte Bereiche ein schlagendes Werkzeug wie ein rotierendes Borstenwerkzeug. Es bricht die spröde Walzhaut auf und hinterlässt in dokumentierten Tests im selben Durchgang ein Rauheitsprofil von 65–85 µm Rz, sodass der Stahl ohne zweiten Arbeitsgang beschichtungsbereit ist. Schleifer und Drahtbürsten neigen dazu, die Walzhaut stattdessen zu polieren. Bei starker Walzhaut zuerst eine Tercoo®-Scheibe, danach ein Borsten-Finish.

Wie schnell entfernt ein Bristle Blaster® Walzhaut?

MontiPower dokumentiert etwa 1,1 m² pro Stunde mit einem Bristle Blaster® mit einem Band an API-5L-X42-Rohr bei Rostgrad B und rund 3 m² pro Stunde auf ebenen Flächen mit dem Ultimate Electric Double. Die Leistung bei vollständiger Walzhaut variiert je nach Stahlsorte, Zustand der Walzhaut und Technik. Bei großflächiger Neufertigung ist automatisiertes Rundkornstrahlen wirtschaftlicher.

Wie lässt sich Walzhaut örtlich umweltfreundlich entfernen?

Mechanisch, ohne Strahlmittel: kein verbrauchtes Strahlmittel zu entsorgen, kein Quarz aus dem Strahlmittel, kein Wasser und keine Chemikalien und im Wesentlichen nur die entfernte Walzhaut selbst als Abfall. Strahlmittelfrei ist nicht staubfrei, denn die entfernte Walzhaut wird dennoch zu Partikeln. Erfassen Sie sie daher mit einer Absaughaube und tragen Sie geeignete PSA. Akkuwerkzeuge ermöglichen zusätzlich den Akkubetrieb auf der CAS-Plattform.