Korrosionsgutachen zum alten Kohlenturm

Zusammenfassung

 

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Dieses Korrosionsgutachten wurde Im Herbst 2000 fertiggestellt und dokumentiert den Zustand des alten Kohlenturms in den Monaten Juli/August 2000. Die Dokumentation erfolgte augenscheinlich, an relevanten Stellen wurden Oxidschichten entfernt, um die Querschnittsschwächung genauer zu untersuchen.

Bild 1: Alter Kohlenturm

Inhalt

Vorwort
Beschreibung des Dokumentationsgegenstandes
Beschreibung des Zustandes
Zustand des Silos
Aufständerung der Bandumlenkstation
Korrosion
Zusammenfassung, Ausblick und Sanierungsempfehlungen

 

Vorwort

Der hier begutachtete alte Kohleturm der Völklinger Hütte wurde 1896 erbaut und stellt damit eines der ältesten erhaltenen Stahlbauwerke im südwestdeutschen Raum dar. Seine Aufgabe war die Bevoratung von Feinkohlen, die der Erzeugung von Hochofenkoks dienten. 1942 wurde er nach dem Bau des neuen Kohlenturms außer Funktion gesetzt, blieb jedoch als Teil der Aufständerung einer Bandumlenkstation erhalten.
Die hier vorliegende Dokumentation zeigt den Stand der Korrosion in den Monaten Juli/August 2000. Die Dokumentation ist augenscheinlich erfolgt. Soweit Komponenten gefahrlos erreichbar waren, sind die Oxidschichten an kritisch erscheinenden Punkten entfernt worden, um die Querschnittsschwächung/Durchrostungen genauer zu erkennen. Besonderes Augenmerk haben die Bereiche der Aufständerung im Bodenbereich bzw. im Bereich (ehemaliger) Bühnen erhalten, da dort die stärksten Schwächungen auftreten. Daher sind zunächst die Bodeneintrittsbereiche der Aufständerung ausführlich betrachtet worden, danach die Durchtrittsbereiche an den Bühnen. Im Abschluß erfolgt eine Beschreibung der restlichen Bereiche der Aufständerung.

 

Als Abschluß der Dokumentation wird die Aufständerung der Bandumlenksstation beschrieben. Der Betrachtung der Aufständerung der Bandumlenkstation wird im Rahmen dieser Dokumentation weniger Raum zugemessen als der des Kohlenturms, da dieser als technikhistorisch wichtiger anzusehen ist. Eine Betrachtung der Umlenkstation als solches erfolgt nicht, da diese nicht mehr gefahrlos zu betreten ist.

 

Beschreibung des Dokumentationsgegenstandes

 

Der alte Kohlenturm stellt ein zylindrisches Silo mit untenseitigem Kegelstumpf dar. Das Silo hat einen Durchmesser von 10 Metern, der zylindrische Teil eine Höhe von 10 Meter, der kegelstumpfförmige Zapfbereich von 6 Meter. Der Behälter ist mittels 10 Stützen aufgeständert. Die Unterkante des zylindrischen Teils des Silos befindet sich 9,7 m über Flur.

 

Skizze1: Vorderansicht Alter Kohlenturm, Schnitt A-A (gemäß Skizze 2)

 

Skizze 2: Draufsicht Alter Kohlenturm

 

Der Silobereich besteht aus genieteten kreissegmentbogenförmigen Blechen. In nach oben hin geringer werdenden Abständen wird der zylindrische Teil durch sieben Ringe aus L-Profilen verstärkt.

 

Das Silo ist mit einer vieleckigen Konstruktion aus Holz und Bitumenbahnen überdacht. Im kegelstumpfförmigen Bereich befinden sich mehrere Zapfstellen. Desweiteren befinden sich im kegelstumpfförmigen Bereich eingebrannte Löcher von 10 cm Durchmesser.
Die 10 Stützen der Aufständerung bestehen aus je zwei genieteten Kastenträgern. Die einzelnen Kastenträger bestehen aus zwei mit zwei durch Bleche verbundene U300-Profilen. Im Folgenden ist Kasten A der außenseitige Kasten, Kasten B der innenseitige.

 

Die Verbindung der Kastenträger erfolgt durch Kreuzverbindungen und direkten Querverbindungen. Im oberen Bereich vereinigen sich die beiden Stützen zu einer dreieckigen Fachwerkscheibe. Im unteren Bereich sind die Stützen miteinander in 1,80m Höhe verbunden. Desweiteren werden die Stützen zwischen Boden und 1,80m Höhe durch Versteifungskreuze verbunden. Die Kreuze wurden während der Betriebszeit weitgehend entfernt.
Werkstoff sämtlicher Anlagenteile außer Bedachung: Stahl, erkennbare Verbindungselemente: Halbrundkopfnieten, Schrauben und Schweißungen.

 

Bild 2: Oberes Kreuz zwischen den Kästen A und B der Stütze X

 

Beschreibung des Zustandes

 

Bodeneintrittsbereich


Der Boden ist im Bereich des alten Kohlenturms mit einer durchgehenden Betonschicht versehen. Die Betonschicht weist Risse auf und ist vollständig mit einer Schicht von unterschiedlicher Dicke aus Feinkohle und Schmutz bedeckt. Zur Begutachtung der Bodeneintrittsbereiche der Aufständerung wurde die Schmutzschicht entfernt und die Rostausblühung soweit möglich und sinnvoll durch Hammerschläge bzw. Abmeißeln entfernt um eine Aussage über Querschnittsschwächung oder Durchrostung treffen zu können.

 

Für die Stützen wurden sehr unterschiedliche Schädigungen festgestellt, von leichten bis oftmals auch starken Korrosionsschäden mit der daraus resultierenden Querschnittsschwächung.

 

Bild 3: Stütze II, Ausgangszustand, Außenseite

 

Bild 4: Stütze II, nach Begutachtung, Außenseite

 

 Stützen oberhalb des Bodeneintritts

 

Auch hier sind starke Schädigungen zu erkennen. An vielen Stellen ist der Querschnitt sehr stark durch Korrosion geschwächt. An vielen Stellen sitzen Schmutznester, die Feuchtigkeit halten und damit Korrosion fördern. Auch Durchrostungen sind hier zum Teil auch großfächig, zu erkennen. Der Rostschutz ist nur noch in Resten vorhanden. Auf Grund der Schädigungen kann von einer Tragfähigkeit der oberen Versteifungskreuze grundsätzlich nicht ausgegangen werden.

 

St5_KnB1_loch

Bild 5: Stütze V, Loch über Knotenblech

 

Bild 6: Durch Korrosion abgeplatzte Schraubenmutter

 

Die umlaufenden Bindungen (U300) werden im einzelnen nicht weiter aufgenommen, da ihr Korrosionszustand (und der ihrer Verbindungselemente) keine Tragfähigkeit zuläßt. So sind beispielsweise im Bereich der Stütze III 10 von 12 Schrauben wegkorrodiert, in anderen Bereichen bestehen die U-Profile nahezu nur noch aus Korrosionsprodukten.

Bild 7: Riß in umlaufendfen U-Band

Bild 8: Aufwerfungen durch Korrosionsprodukte am umlaufenden U-Band

 

Zustand des Silos

 

Aufgrund der schlechten Zugänglich- und Einsehbarkeit können über den Silobereich nur grobe Aussagen getroffen werden. Insbesondere über die Verbindungsbereiche zwischen L-Profilen und Blechen kann keine Aussage gemacht werden.
Die Kreissegmente im unteren Bereich weisen flächige Korrosion auf, Durchrostungen sind augenscheinlich keine zu erkennen. Im oberen Bereich weisen die Segmente starke Schädigungen auf. Desweiteren sind die beiden obersten Segmente durch Korrsion stark geschädigt, bis hin zum kompletten Fehlen flächiger Bereiche am obersten Segment zum neuen Kohlenturm.

 

Aufständerung der Bandumlenkstation

 

Die Bandumlenkstationn befindet sich über dem Silo des Kohlenturms. Sie ist mittels vier Stützen aufgeständert. Die einzelnen Stützen sind durch angeschweißte Flachstähle mit dem Silo des Kohlenturms verbunden.

 

Die eigentliche Bandumlenkstation hat kleinere Abmessungen als die Abstände ihrer Aufständerung, d.h. die Umlenkstation ruht auf Fachwerkträgern, die von Stütze zu Stütze ein Quadrat aufspannen. Die Fachwerkträger sind aufgrund der Bedachungsreste des Silos fast nicht ersichtlich, weshalb über den genauen Aufbau keine Aussage getroffen werden kann.

 

Ebenso kann aufgrund der Unzugänglichkeit der Bandumlenkstation keine Angaben über den Zustand ihres Tragwerks gemacht werden. Es läßt sich vermuten, daß das Tragwerk in einem ausreichend guten Zustand ist, da es durch die Wellblechverkleidung weitgehend vor Witterungseinflüssen geschützt war. Durch Sturmeinwirkung haben sich viele der Dachbleche der Bandumlenkstation gelöst und verschoben, so daß dem Dach keine Schutzfunktion zurechnet werden kann.

 

Zustand der Aufständerung: Generell sind sämtliche Stützenelemente über ihre gesamte Fläche korrodiert. Insbesondere die U200-Profile zeigen schichtweise Korrosion, die zu Aufblätterungen dünner im Inneren nicht-korrodierter Stahlflächen führt (siehe Bild und Skizze). In etlichen Bereichen weisen die U200-Profile Durchrostungen auf.

 

Bild 9: Aufblätterungen über weite Bereiche des U-Profils (Stütze 2)

 

Die Aufständerungen weisen spannungsbedingte Ausbeulungen (wegen Knicklast) auf. Aufgrund des geschilderten Zustandes kann von einer Gewährleistung der Tragfähigkeit der Aufständerung nicht ausgegangen werden, vielmehr muß die Konstruktion als stark einsturzgefährdet betrachtet werden. Als gravierender Lastfaktor muß die Wellblechverkleidung der Wände der Bandumlenkstation genannt werden, die eine große Windangriffsfläche darstellt.

 

 Korrosion

 

Vermutlich wurden nach 1942 keine Maßnahmen zum Korrosionsschutz mehr durchgeführt. Reste der schwarzen Korrosionsschutzbeschichtung sind noch vorhanden. Weitestgehend ist die Konsstruktion jedoch mit flächigem Rost bedeckt. Auf korrodierten Flächen lassen sich teilweise Mulden erkennen. Die Ursachen dieser Mulden dürften in der Versagenscharakteristik des Korrosionsschutzes liegen: Es entstehen unterhalb der Beschichtung kleine Rostnester, die kreisförmig nach außen wachsen. Die entstehenden warzenförmigen Gebilde bestehen aus einer Ansammlung von Korrosionsprodukten unter dem Schutzanstrich. Durch den Volumendruck der Korrosionsprodukte platzt die Schutzschicht auf. Es entstehen Rostpusteln wie in Bild 10 zu erkennen. Im weiß markierten Bereich wurde der Korrosionsschutz entfernt.

 

Bild 10: Wirkung des noch vorhandenen Korrosionsschutzes

 

Da der offenliegende Bereich schneller korrodiert als bedeckte entstehen die typischen Muldenformen. Beim probeweisen mechanischen Entfernen der 0,5 bis 1 mm starken Schutzschicht werden zwei Sachverhalte deutlich:
1. Die Schutzschicht ist auch bei sommerlichen Temperaturen stark versprödet.
2. Unterhalb der Schutzschicht sind Korrosionsvorgänge erkennbar.

 

Das Zusammenspiel der stark rostenden Pusteln und der langsamer korrodierenden Stahloberfläche unterhalb der Schutzschicht erklären die Oberflächenstruktur des korrodierten Werkstoffs.

 

 

 Zusammenfassung, Ausblick und Sanierungsempfehlungen

 

Sämtliche Komponenten des alten Kohleturms und der Bandumlenkstation weisen Korrosionserscheinungen in unterschiedlichem Maße auf. Einige Teile sind sehr stark geschädigt, andere weisen nur geringe Rostansätze auf.

 

Alter Kohlenturm

 

Hier liegen die stärksten Schädigungen im Bodeneintrittsbereich. Aufgrund der Statik der Aufständerung kann davon ausgegangen werden, daß die Bodeneintrittsquerschnitte nur auf Druck beansprucht sind.

 

Ein wichtiger Problemfaktor hinsichtlich einer langfristigen Standsicherheit bei vorhandener Schädigung ist die noch vorhandene Befüllung des Silos mit durchnässter Feinkohle. Diese übt aufgrund ihres hohen Gewichts eine hohe Kraft auf die Aufständerungsmimik aus. Hinsichtlich der Feinkohlenfüllung ist noch zu vermerken, daß diese stark backt, d.h., nicht durch Öffnen der Zapfstellen aus dem Silo entfernt werden kann. Hier ist ein Einstieg von Personal zur händischen Entfernung vonnöten.

 

Eine Verstärkung der bereits erwähnten Bodeneintrittsbereiche ist ebenfalls notwendig. Hierzu ist nach Entfernen der Silofüllung und einer Abstützung der Turmkonstruktion ein Auskoffern der Stützen bis hin zu ihren Fundamenten vonnöten. Stark geschädigte Bereiche der Stützen müssen ersetzt werden. Die Aufbringung eines Korrosionsschutzes ist unumgänglich. Kleinere Reparaturen im weiteren Bereich der Stützen sollten ebenfalls durchgeführt werden. Bei der gesamten Sanierung ist nicht von einer Betriebslast auszugehen, sondern nur noch vom Leergewicht zuzüglich der vorgeschriebenen Wind- und Schneelasten (etc).

 

Die Silobleche müssen ebenfalls zum Teil erneuert bzw. repariert werden. Die gesamte Konstruktion ist nach der Sanierung denkmalgerecht mit einem Korrosionsschutz zu versehen.

 

Bandumlenkstation

 

Die stärksten Schädigungen liegen hier etwa in halber Höhe der schlanken Aufständerung. Dieses erscheint als äußerst alarmierend, da die sehr schlanken Stützen einer Knickbelastung ausgesetzt sind, und somit die Schädigung im gefährdeten Bereich liegt. Eine der Hauptursachen der derzeit noch vorhandenen Standfestigkeit der Konstruktion scheint in der Verbindung vom Silo des alten Kohlenturms zu den Stützen der Umlenkstation zu liegen. Diese ebenfalls geschädigten Flachstahlverbindungen scheinen einen großen Teil der Knicklast abzufangen. Bedenklich erscheint dennoch die bereits vorhandene, mit bloßem Auge ersichtliche Ausbeulung einiger der Stützen.

 

Die Bandumlenkstation ist aufgrund ihrer exponierten Höhenlage weitaus stärkeren Windlasten ausgesetzt als der alte Kohlenturm, der sich weiter im Windschatten des neuen Kohlenturmes befindet. Aufgrund der Wellblechverkleidung der Umlenkstation liegen große Windangriffsflächen vor. Besagte Wellblechkonstruktion weist starke Schäden auf, etliche Bleche erscheinen stark verwehgefährdet.
Als erster Schritt zur Sicherung der Standfestigkeit der Umlenkstation sind die Wellblechverkleidungen zu entfernen, um eine verringerte Windangriffsfläche zu erhalten. Stärkere Korrosion ist wegen der Nichtvorhandenheit einer Verkleidung nicht zu erwarten, da aufgrund der starken Schädigung und Verschiebungen der Dachelemente von keinem Wetterschutz mehr ausgegangen werden kann. Eine Neuerrichtung der Aufständerung der Bandumlenkstation erscheint aufgrund der starken Schädigung unabdingbar.

 

Von einer bleibenden Entfernung der Bandumlenkstation sowie der Bandbrücken, die ebenfalls gesichert werden müssen, ist Abstand zu nehmen. Die Bandumlenkstation stellt ein wichtiges Zeugnis der 'evolutionären' Entwicklung des Völklinger Werks dar; alte, in ihrer Funktion nicht mehr genutzte Anlagen wurden umgenutzt und nur der geringstmögliche Umbau- und Abrißaufwand betrieben. Das Ensemble stählerner alter Kohlenturm und neuer Kohlenturm in Stahlbetonbauweise mit automatisierter Beschickung durch Bänder ist ein wichtiges Zeugnis saarspezifischer Technikentwicklungen, da der neue Kohlenturm bereits zum Beschicken der Kokskohlenstampfmaschinen eingerichtet ist.

 

 

Völklingen, 20.11.2000

Dipl.-Ing. Peter Braun
Detlef Jungmann

Copyright 2000: Initiative Völklinger Hütte e. V.
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als Quellenangabe sind die Initiative Völklinger Hütte e.V. und die Autoren zu nennen.