Anlauffarben an Edelstahl entfernen: Beizen, Bürsten oder Laser

Was Anlauffarben am Edelstahl verändern

Nach dem Schweißen zeigen Bauteile aus Edelstahl oft farbige Säume entlang der Naht, von Gelb über Rotbraun bis Blau. Diese Anlauffarben entstehen, wenn das heiße Metall mit dem Sauerstoff der Luft reagiert. Sie liegen auf der Naht und in der Wärmeeinflusszone, also dem Streifen daneben, den die Hitze verändert hat, ohne ihn aufzuschmelzen. Ob Sie Anlauffarben entfernen müssen und welches Verfahren dafür passt, hängt davon ab, was das Bauteil später aushalten soll.

Warum die Verfärbung mehr als eine Frage der Optik ist, erklärt die Passivschicht. Nichtrostender Stahl schützt sich durch eine sehr dünne, unsichtbare Schicht aus Chromoxiden, die sich unter dem Einfluss von Sauerstoff und Luftfeuchte von selbst bildet. Beim Schweißen verändern Oxidation und Diffusion diese Schicht in Dicke und Aufbau. Weil Chrom leichter oxidiert als Eisen, bleibt an und direkt unter der Oberfläche eine Zone mit weniger Chrom zurück, und auch diese chromverarmte Zone muss weg, wenn die volle Korrosionsbeständigkeit zurückkehren soll.

Nach dem Merkblatt 826 „Beizen von Edelstahl Rostfrei“ der Informationsstelle Edelstahl Rostfrei verhindern Zunder, Anlauffarben und chromverarmte Bereiche örtlich, dass sich die Passivschicht neu bildet; an diesen Stellen kann der Stahl angegriffen werden. Besonders begünstigen Anlauffarben die Lochkorrosion, also einen punktförmigen Angriff, der sich ins Werkstoffinnere fortsetzt. Am besten entstehen Anlauffarben gar nicht erst; beim Formieren wird die Nahtwurzel auf der Rückseite der Naht während und nach dem Schweißen mit Schutzgas abgedeckt, was sie dort vermeidet oder zumindest stark verringert.

Wann Sie Anlauffarben entfernen sollten

Wie streng Verfärbungen zu bewerten sind, sehen die Fachschriften unterschiedlich. Die Anwendungsinformation eines Gaseherstellers zum Formieren wertet elektrochemische Korrosionsuntersuchungen aus. Danach beeinträchtigen gelbe Anlauffarben die Beständigkeit gegen Lochkorrosion kaum, im roten und rotbraunen Bereich sinkt sie dagegen stark ab; gelbe Töne könnten deshalb meist bleiben. Ein europäischer Edelstahlverband empfiehlt dagegen, alle sichtbaren Anlauffarben zu entfernen, und das Merkblatt 826 zählt Anlauffarben aus dem Schweißen zu den Fällen, in denen der optimale Oberflächenzustand nicht mehr gesichert ist und gebeizt werden muss.

Manche Branchen legen strenger aus. In der Lebensmittel- und Pharmaindustrie, wo es besonders auf Reinheit ankommt, wird meist eine Naht ganz ohne Anlauffarben verlangt. Welche Färbung im Einzelfall zulässig ist, sollte deshalb vor dem Schweißen mit dem Auftraggeber geklärt sein.

Neben der Farbe zählt der Einsatz. Ein Geländer im trockenen Innenraum, ein Behälter für Lebensmittel und ein Bauteil, das im Freien mit Tausalz in Berührung kommt, stellen unterschiedliche Ansprüche an die Naht. Folgt eine Beschichtung, bestimmt deren Vorbereitung das Ziel, bei Sichtteilen zusätzlich das vereinbarte Erscheinungsbild. Diese Fragen beantworten Schweißaufsicht, Qualitätssicherung oder Planung, bevor über das Verfahren entschieden wird.

Beizen: Tauchbad, Sprühbeize oder Beizpaste

Beim Beizen lösen Säuren die Oxidschicht von der Oberfläche. Die Mittel enthalten in der Regel Flusssäure und Salpetersäure und greifen dabei auch den Grundwerkstoff an, sodass eine dünne Lage Metall mit abgetragen wird. Die Informationsstelle Edelstahl Rostfrei nennt das Beizen ein besonders geeignetes Verfahren, um Anlauffarben an geschweißten Verbindungen sicher zu entfernen und die ursprüngliche Korrosionsbeständigkeit wiederherzustellen.

Welche Form passt, hängt vom Bauteil ab. Im Tauchbad wird das ganze Teil behandelt, solange es in den Beizbehälter passt. Große Apparate und Behälter werden mit Sprühbeize bearbeitet, in Räumen mit säurefester Auffangwanne und ausreichender Lüftung. Für einzelne Schweißnähte, auch auf der Baustelle, gibt es Beizpaste, die mit einem säurefesten Pinsel aufgetragen und nach der Einwirkzeit gründlich abgespült wird.

Die Kehrseite sind Gefahrstoffe und Abwasser. Bei nitrathaltigen Beizen entstehen nitrose Gase, also Stickoxide. Welche Schutzausrüstung nötig ist, steht im Sicherheitsdatenblatt, und alle Spülwässer sind aufzufangen und nach den gesetzlichen Vorschriften aufzubereiten oder zu entsorgen. Wird zu lange oder zu warm gebeizt, greift die Säure den Grundwerkstoff so stark an, dass die Oberfläche unnötig rau wird und die Beständigkeit leidet. Spalten, die sich nicht freispülen lassen, bergen die Gefahr von Spaltkorrosion.

Bürsten, Schleifen und elektrolytisches Beizen

Mechanische Verfahren kommen ohne Säure aus. Beim Bürsten müssen die Borsten aus nichtrostendem Stahl bestehen, weil gewöhnliche Drahtbürsten Fremdrost verursachen, also Rost aus eingetragenen Eisenteilchen. Nach dem Merkblatt 823 „Schweißen von Edelstahl Rostfrei“ der Informationsstelle kann Bürsten ausreichen, wenn es Oxid und Schlacke völlig beseitigt und eine metallisch blanke, saubere Oberfläche hinterlässt; hohe Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit verlangen anschließendes Beizen und gegebenenfalls Passivieren. Beim Schleifen ist ein gleichmäßiger Abtrag schwierig, und die Fläche kann örtlich überhitzen.

Hinzu kommt die Gefahr verwechselter Werkzeuge. Eisenpartikel von Bürsten oder Schleifmitteln, die auch an unlegiertem Stahl benutzt wurden, stören die Passivschicht. Die Informationsstelle Edelstahl Rostfrei hält die nötige Freiheit von Fremdrost und Eisenstaub durch Schleifen und Bürsten für nicht gesichert, wenn im Betrieb neben Edelstahl auch andere Stähle verarbeitet werden. Bei starken Anlauffarben ist das Beizen nach dem Merkblatt 826 nicht zu umgehen.

Das elektrolytische Beizen arbeitet mit einem Elektrolyten und elektrischem Strom, der die Oberfläche abträgt. Die Elektrolyte enthalten nach dem Merkblatt 826 keine gasenden Säuren wie Flusssäure oder Salpetersäure, und weil es mobile Geräte gibt, kann das Verfahren häufig anstelle von Sprüh- und Nahtbeizen eingesetzt werden. Nach der Anwendungsinformation zum Formieren eignen sich die handgeführten Geräte eher für kleinere Werkstücke, und die Arbeit geht häufig langsam voran. An dicken Zunderschichten endet das Verfahren, weil sie den Stromdurchgang verhindern.

Was der Laser leisten kann und was offen bleibt

Der gepulste Laser kann Anlauffarben trocken abtragen; Säure, Spülwasser und Strahlmittel fallen dabei nicht an. Das kann helfen, wo Teile nicht ins Beizbad passen oder vor Ort ohne Beizpaste gearbeitet werden soll. Wie gut das Ergebnis wird, hängt von Werkstoff, Verfärbung und Einstellung ab. Allerdings bringen auch Laserpulse Wärme ein. Bei der herkömmlichen Laserbeschriftung von Edelstahl ist das gewollt; die Pulse erhitzen das Metall so stark, dass es mit dem Sauerstoff der Luft reagiert, und nach Angabe eines Laserherstellers beeinträchtigt diese Oxidation die Korrosionsbeständigkeit. Die Einstellung muss die Anlauffarben also abtragen, ohne neue zu erzeugen.

Offen bleibt am Ende dieselbe Frage wie bei jedem anderen Verfahren: Ist die Naht wieder so korrosionsbeständig, wie ihr Einsatz es verlangt? Ob die chromverarmte Zone erfasst ist und sich die Passivschicht lückenlos neu bilden kann, sieht man der Oberfläche nicht an, und eine helle, gleichmäßige Naht ist noch kein Nachweis. Das Merkblatt 826 in der Auflage von 2006 behandelt die Laserreinigung nicht. Welche Prüfung gilt und wer sie ausführt, legt der Auftraggeber fest; er entscheidet auch, ob nach der Laserreinigung zusätzlich passiviert wird.

Bei PULSWERK beginnt die Arbeit an verfärbten Nähten mit Fotos und Angaben zu Werkstoff, Schweißverfahren und Anforderung. Die gepulsten Faserlaser der Laserklasse 4 bringen wir mobil in Ihren Betrieb, mit Einsätzen von Köln aus in NRW. Bei neuen Werkstoffen oder unklarer Ausgangslage bearbeiten wir zuerst eine Musternaht, also eine Probefläche an einer Naht aus Ihrem Werkstoff, die so geschweißt ist wie in Ihrer Fertigung; Umfang und Kosten vereinbaren wir vorher. Dabei werden die Naht selbst, die Wärmeeinflusszone und das angrenzende Grundmaterial einzeln beurteilt, und das Ergebnis bewerten wir gemeinsam mit Ihrer Qualitätssicherung. Vorher sollten diese Punkte feststehen:

• welche Anlauffarbe danach noch zulässig ist oder ob die Naht frei davon sein muss
• mit welcher Prüfung die Korrosionsbeständigkeit nachgewiesen wird und wer prüft
• ob anschließend passiviert wird und wer diesen Schritt übernimmt
• welche Zonen neben der Naht dazugehören, bei verwinkelten Baugruppen in einer Zeichnung markiert

Grenzen

Bearbeiten lässt sich nur, was der Laserstrahl direkt erreicht. Die Innenseite von Rohrleitungen, geschlossene Profile, enge Spalten und Hinterschneidungen bleiben ihm oft verschlossen. Für Rohrleitungen nennt das Merkblatt 826 das Umlaufbeizen, bei dem das Beizmittel durch die Rohre gepumpt wird.

Die Reinigung ändert nichts an der Naht selbst. Schweißfehler wie Poren oder Risse bleiben bestehen, und die Reinigung ersetzt keine Nahtprüfung. Ist der Werkstoff neben der Naht schwarz verzundert, nennt die Anwendungsinformation des Gaseherstellers das Material verbrannt; nach ihrer Einschätzung lässt es sich auch durch Beizen nicht mehr beständig machen. Wie es dann weitergeht, entscheidet die Schweißaufsicht.

Einen pauschalen Ersatz für Beizen oder Passivieren sagen wir nicht zu, und auch keine bestimmte Korrosionsbeständigkeit. Ob die Naht danach so beständig ist, wie ihr Einsatz es verlangt, prüft und entscheidet der Auftraggeber nach seiner Vorgabe; abgenommen wird nach vorher vereinbarten Kriterien. Schreibt eine Spezifikation ausdrücklich das Beizen vor, gilt sie auch dann, wenn die gelaserte Naht gut aussieht.

Häufige Fragen

Begriffe aus dem Glossar

• Anlauffarben
• Passivschicht
• Wärmeeinflusszone (WEZ)
• Beizpaste
• Elektrolytisches Beizen (elektrochemische Schweißnahtreinigung)
• Passivierung (Repassivierung)