Beiztechnologie

Edelstahl hat aufgrund seiner Passivschicht (Chromoxidschicht), die nur wenige Nanometer (Milliardstel Meter) dick ist, ein gutes Verhalten gegenüber korrosiven Einflüssen. Beim Schweißen oder anderen Wärmebehandlungen wird diese Passivschicht verändert bzw. zerstört. Dies kann auch durch spanabhebende Bearbeitungen geschehen.

Zur Ausbildung der flächigen, schützenden Passivschicht benötigt man eine saubere, von Verunreinigungen freie Oberfläche. Dies erzielt man am ehesten durch Beizen mit Säuremischungen.
Die am häufigsten eingesetzten Mischungen enthalten Salpeter- und Flußsäure. Lediglich die Premium-Produkte sind Salpetersäure frei. Sie werden als Badbeize, Sprühbeizen und Beizpasten angeboten. Jede dieser unterschiedlichen Applikationsformen ist auf unterschiedliche Anwendungen ausgerichtet.

Die hier beschriebenen Beizen eignen sich für folgende Materialtypen:Nickel und Nickelbasislegierungen, austenitische Stähle (V2A und V4A) und austenitisch-ferritische Stähle (Duplex-Stähle).

Beizzeiten

Die Beizzeiten sind von verschiedenen Faktoren abhängig.

Diese sind:

Temparatur:
Optimum 18 - 30 Grad. Bei tieferen Temperaturen verlängert sich die Beizzeit (30 - 60 Min.) teilweise um das Doppelte und mehr. Um den Gefrierpunkt ist ein Beizen meist nicht mehr möglich.

Wirkstoff:
Mit zunehmendem Chrom- und Nickelgehalt der Legierung verlängert sich die Beizzeit. Außerdem führt ein Zulegieren von Molybden zu einer längeren Einwirkzeit.

Schweißverfahren:
Die Stärke der Anlauffarben ist abhängig vom eingesetzten Schweißverfahren. Weniger stark verbrannte WIG-Nähte sind in kürzerer Zeit sauberer als MAG- und Elektrodennähte.

Säurekonzentration:
Durch die Wahl der geeigneten Beizmittel kann die Behandlungszeit optimiert werden. Die Beizprodukte unterscheiden sich in verschieden konzentrierten Sprühbeizen und Beizpasten.

Beizbild

Alle Edelstahlbeizen erzeugen eine matte Oberfläche. Die zum Einsatz kommenden Edelstahlbeizen lösen aufgrund ihres Flußsäuregehaltes Legierungsbestandteile aus der Oberfläche. Dies ist gewollt, um Verunreinigungen und Spuren von Fremdmetallen zu entfernen. Manchmal wird sogar ein abtragendes Beizen von mehr als 5 µm verlangt

Entsorgung und Abwasserbehandlung

Edelstahlbeizmittel enthalten Säuremischungen, bestehend aus Fluß- und Salpetersäure. Außerdem sind in den Spülwässern die Schwermetalle der gebeizten Legierung enthalten. Die Konzentration der Bestandteile ist abhängig von der Einwirkzeit der Beizen und der Zusammensetzung des Werkstoffes.

Der Gesetzgeber erlaubt ein Einleiten in die Kanalisation nur, wenn die gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte eingehalten werden. Diese Werte sind, auf die Herkunftsbereiche des Abwassers bezogen, verschieden. Für Beizabwässer sind folgende Grenzwerte definiert:

Chrom und Nickel 0,5 mg/l
Salze der Flußsäure (Fluoride) 20 mg/l
Nur beim Einhalten dieser Grenzwerte dürfen die Spülwässer in das öffentliche Kanalnetz geleitet werden.

Um diese Auflagen zu erfüllen, ist folgendes Vorgehen zu empfehlen:
Das Spülwasser wird in einem geeigneten Behälter /Kunststoffbehälter aus Polypropylen, Polyethylen oder PVC aufgefangen. Diese saure Lösung wird unter Rühren mit Natronlauge
versetzt, bis ein ph-Wert von ca. 8 erreicht ist. Hier setzen sich die Legierungsbestandteile Eisen und Chrom als Bodensatz ab. Um Nickel auszufällen, muss der ph-Wert mit Hilfe von gelöschten Kalk auf 10 angehoben werden. Bei diesen Bedingungen werden die Fluoride und Nickel als unlösliche Verbindung gefällt. Sie setzen sich als Schlamm ab. Die klare Lösung kann in die Kanalisation gegeben werden. Der schwermetallhaltige Schlamm wird als Sondermüll gesammelt und entsorgt. Da die Entsorgungskosten sich nach dem Gewicht richten, sollte der Schlamm einen hohen Trocknungsgrad aufweisen.

 Abgearbeitete Beizbäder können ebenfalls nach dieser Methode neutralisiert werden. Hier ist es aber ratsam, die Bäder vorher mit Wasser zu verdünnen.

Nach dem hier beschriebenen Verfahren arbeiten die Fällungsneutralisationsanlagen, ohne die man bei einem großen Anfall an Beizabwasser nicht auskommt.

Die Behandlung mit Neutralisationspaste ist zwar im Hinblick auf das Umweltverhalten des Anwenders lobenswert, die einzuhaltenden Grenzwerte werden aber dadurch nicht erreicht. Dies war früher in den 90er Jahren möglich, als die Werte für Chrom und Nickel noch bei 2 oder 3 mg/l angesiedelt waren. Heute ersetzt die Neutralisationspaste keine Abwasserbehandlung

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