Weichschäkel vs. Stahlschäkel für Schwerlastarbeiten: Wann man welche Variante wählen sollte

Bei gewerblichen Hebevorgängen über 30 Tonnen fällt die Entscheidung zwischen einem synthetischen Schlingenschäkel und einem Stahlbügelschäkel selten von selbst. Beide haben ihre Berechtigung. Beide können korrekt und sicher eingesetzt werden. Die Frage ist, welcher für Ihren Hebevorgang, Ihre Umgebung, Ihr Team und die Wirtschaftlichkeit Ihres Projekts am besten geeignet ist.

Dieser Leitfaden vergleicht HMPE-Weichschäkel mit Bügelschäkeln aus legiertem Stahl anhand der Kriterien, die für Hebeplaner, Takelagetechniker und Schiffsinspektoren von Bedeutung sind: Gewicht, Verhalten unter Last, Haltbarkeit, Zertifizierung und Gesamtkosten über die gesamte Lebensdauer. Er richtet sich an Einkäufer, die Verbindungselemente für Lasten über 30 Tonnen spezifizieren, und ist eher als Arbeitsreferenz denn als Einführung gedacht.

Was ist der Unterschied zwischen einem Kunststoffschäkel und einem Stahlschäkel?

Ein Stahlschäkel ist ein geschmiedetes oder gegossenes Verbindungsstück, in der Regel aus legiertem Stahl, mit einem U-förmigen oder ankerförmigen Bügel und einem Bolzen, der durch ein Gewinde, eine Schraube oder eine Schraube mit Splint gesichert ist. Er wird anhand der zulässigen Tragfähigkeit (WLL) klassifiziert und ist nach wie vor das Standardbauteil für allgemeine Hebe- und Anschlagarbeiten.

Ein Soft-Schäkel ist ein Verbindungselement aus geflochtener hochmoduliger Polyethylenfaser (HMPE). Das Sortiment von Southern Ropes UK wird aus 12-strängiger^Super-12® Stealth^Fibre® hergestellt und bildet eine geschlossene Schlaufe, die durch einen Knoten und eine passende Öse gesichert ist. Es erfüllt dieselbe Verbindungsfunktion wie ein Stahlschäkel, wiegt jedoch nur einen Bruchteil davon, korrodiert nicht und wird anhand der Mindestbruchlast (MBL) bewertet, wobei ein empfohlener Sicherheitsfaktor angewendet wird, um seine sichere Tragfähigkeit zu ermitteln.

Beide erfüllen am Anschlusspunkt denselben Zweck. Im Betrieb verhalten sie sich jedoch sehr unterschiedlich.

Wie viel leichter ist ein Weichschäkel als ein Stahlschäkel?

Die Gewichtsersparnis ist die wichtigste Zahl, und bei kommerziellen Tonnagen ist sie erheblich.

Bei einem fairen Vergleich wird für beide Produkte derselbe Sicherheitsfaktor zugrunde gelegt. Southern Ropes empfiehlt für synthetische Anschlagmittel einen Sicherheitsfaktor von mindestens 5:1, was bedeutet, dass ein Softschäkel mit einer maximalen Belastungsgrenze (MBL) von 200 Tonnen eine zulässige Tragfähigkeit (WLL) von 40 Tonnen aufweist. Im Vergleich zu einem Bügelschäkel aus legiertem Stahl mit gleicher WLL unter Verwendung der vom Hersteller angegebenen Kataloggewichte:

Gewichte für Weichschäkel gemäß den Produktdaten von Southern Ropes UK, mit einer Sicherheitsfaktor von 5:1. Gewichte für Stahlschäkel gemäß den veröffentlichten Katalogdaten für Bügelschäkel aus legiertem Stahl mit gleicher Tragfähigkeit (WLL).

Dieses Muster zieht sich durch den gesamten Bereich. Ein korrekt dimensionierter Kunststoffschäkel wiegt zwischen einem Viertel und einem Zehntel des Gewichts seines Gegenstücks aus Stahl. Im leichten Bereich entlastet dies die Besatzung. Im schweren Bereich verändert es die Art der Durchführung. Ein 200 kg schwerer Stahlschäkel erfordert für seine Positionierung einen eigenen Hebezeug, einen Einweiser und einen Plan für die manuelle Handhabung. Ein 28 kg schweres Gegenstück aus Kunststoff kann von einem einzigen Monteur getragen werden.

Was ist sicherer für gewerbliche Schwerlastarbeiten?

Sicherheitsaspekte lassen sich in vier Kategorien einteilen. Jede davon muss im Kontext der Arbeitsumgebung bewertet werden und darf nicht isoliert betrachtet werden.

Gefahr durch herabfallende Gegenstände

Ein schwerer Stahlschäkel, der in 80 Metern Höhe an einen Kranhaken gehängt wird, stellt eine erhebliche Sturzgefahr dar. Die gleiche Verbindung mit einem Kunststoffschäkel verringert sowohl die Folgen eines Sturzes als auch die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einem solchen kommt, da er von einem einzigen Monteur ohne Schlingen, Hakenbeutel oder Hilfsseile hochgezogen werden kann.

Bei der Wartung von Windkraftanlagen, Arbeiten auf Offshore-Plattformen, der Takelage von Schiffsmasten und allen Hebearbeiten in großer Höhe ist dies oft schon allein der entscheidende Faktor.

Verhalten im Ausfallfall

Wenn Drahtseile oder Stahlseilteile unter Spannung stehen, wird die gespeicherte elastische Energie als Rückstoß freigesetzt. Die Folge ist ein Peitschenhieb, der zu schweren Verletzungen führen kann.

HMPE weist eine Bruchdehnung von nur 3,5 Prozent auf. Wenn ein synthetischer Softshackle versagt, geschieht dies mit minimalem Rückstoß. Die freigesetzte Energie beträgt nur einen Bruchteil der Energie, die bei einem vergleichbaren Versagen von Stahl freigesetzt würde. Dies ist einer der Hauptgründe, warum Offshore-Betreiber bei Verankerungsleinen und Notfall-Schleppvorrichtungen zunehmend auf synthetische Materialien umsteigen, und es ist ein wichtiges Argument für den Einsatz von synthetischen Materialien bei allen Hebevorgängen, bei denen sich Personen in der Kraftlinie befinden.

Funkenbildung und chemische Umgebungen

Der Kontakt von Stahl auf Stahl erzeugt Funken. In Umgebungen mit Kohlenwasserstoffen, in Raffinerien, Chemieterminals, Ammoniakanlagen und allen Bereichen, die der ATEX-Klassifizierung unterliegen, handelt es sich hierbei um ein Problem der Gefahrenkontrolle, das durch den Einsatz von Kunststoffschäkeln vollständig beseitigt wird.

HMPE zeichnet sich zudem durch eine außergewöhnliche Chemikalien- und UV-Beständigkeit aus. In Umgebungen, in denen Stahl beschichtet werden müsste, regelmäßig auf Korrosion überprüft werden müsste oder in kurzen Abständen ausgetauscht werden müsste, verringern synthetische Alternativen den Wartungsaufwand erheblich.

Manuelle Handhabung

Ein Stahlbügelschäkel mit einer Tragfähigkeit von 55 Tonnen wiegt 44,6 kg. Das liegt deutlich über dem von der Arbeitsschutzbehörde empfohlenen Grenzwert für die Handhabung durch eine einzelne Person. Das synthetische Äquivalent mit einer Tragfähigkeit von 60 Tonnen wiegt weniger als 12 kg. Der Verzicht auf den Zweipersonen-Hub im Montageplan verringert das Risiko von Rückenverletzungen, verkürzt die Auf- und Abbauzeiten und vereinfacht den Hubplan.

Wann sollte man Stahl einem Weichschäkel vorziehen?

Kunststoffschäkel sind kein universeller Ersatz, und ein Ratgeber, der ehrlich genug ist, um nützlich zu sein, sollte dies auch sagen. In den folgenden Situationen ist Stahl die richtige Wahl.

Fahrverhalten in engen Kurven

Dies ist der Vergleich, der Ingenieure überrascht, die sich zum ersten Mal mit synthetischen Seilen beschäftigen. Drahtseile und Ketten verlieren an den Anschlagstellen mit kleinem Durchmesser rasch an Festigkeit, wobei das Verhältnis D/d an den Endpunkten entscheidend wird. Eine um eine kleine Öse gebogene Drahtschlinge wird oft weit unterhalb ihrer Nennfestigkeit betrieben.

Die HMPE-Geflechtkonstruktion verteilt die Last auf zwölf Stränge, anstatt sie auf die äußeren Fasern eines gebogenen Drahtes zu konzentrieren. Der Weichschäkel behält auch bei engen Biegeradien seine hohe Festigkeit bei, was ihn zur besseren Wahl für Hebevorgänge macht, bei denen kleine Befestigungspunkte umschlungen werden: kompakte Ösen, schmale Zapfen und die vertieften Hebepunkte, wie sie typischerweise bei modularer Ladung, Maschinen-Skids und Projektladungsrahmen vorkommen.

Die Voraussetzung bleibt unverändert. Die Aufnahmefläche muss glatt sein. Der Kantenschutz ist Teil der Spezifikation und kein nachträglicher Einfall.

Zertifizierung und was man von einem kompetenten Lieferanten erwarten kann

Die Behandlung eines synthetischen Schäkels als Massenware ist der häufigste Fehler bei der Beschaffung im Rahmen der Umstellung von Stahl. Ein zertifizierter handelsüblicher Soft-Schäkel sollte folgende Merkmale aufweisen:

• Eine gemäß ISO 2307:2019 geprüfte Nennbruchlast
• Ein strapazierfähiges Typenschild mit den wichtigsten technischen Daten; Seriennummern und Rückverfolgbarkeit sind auf Wunsch bei der Bestellung erhältlich
• Ein Prüfbelastungszertifikat, sofern angegeben
• Eine deutlich gekennzeichnete Tragfähigkeit, die anhand eines dokumentierten Sicherheitsfaktors berechnet wurde (Southern Ropes empfiehlt mindestens 5:1)
• Eine festgelegte Mindestöffnungslänge, die die sichere Einsatzgeometrie des Schäkels im Betrieb bestimmt

Die Mindestöffnungslänge stellt Käufer häufig vor ein Problem. Ein Schäkel mit einer Mindestbelastbarkeit (MBL) von 500 Tonnen erfordert eine Mindestöffnungslänge von 3 Metern. Die Angabe der Tragfähigkeit ohne Angabe der Geometrie führt zu einem Schäkel, der zwar technisch zulässig ist, aber physisch die falsche Form für den Hebevorgang aufweist.

Wenn ein Lieferant keine zertifizierten Bruchlastprüfungen oder die für einen gewerblichen Aufzug erforderlichen Nachweise vorlegen kann, ist das Produkt für den Einsatzzweck ungeeignet, unabhängig davon, was auf dem Typenschild angegeben ist.

Wie sieht es mit der Einhaltung der LOLER-Vorschriften aus?

Beide Optionen fallen unter die Verordnung über Hebevorgänge und Hebezeuge von 1998. Kunststoffschäkel müssen von einer sachkundigen Person in denselben Abständen wie Stahlschäkel gründlich geprüft werden: alle sechs Monate bei Ausrüstung zum Heben von Personen, alle zwölf Monate bei allgemeiner Hebeausrüstung sowie zusätzlich nach jedem Vorfall, der die Sicherheit beeinträchtigt haben könnte.

Die Prüfkriterien unterscheiden sich. Eine sachkundige Person, die synthetische Seile prüft, achtet auf Schnitte, Abrieb, Vergläsung durch Hitzeeinwirkung, Verfärbungen durch chemische Verunreinigungen, Durchmesserschwankungen sowie Beschädigungen an Spleißstellen oder Ösenenden. Jede Organisation, die von Stahlseilen auf synthetische Seile umstellt, sollte sicherstellen, dass ihr Prüfverfahren und ihre sachkundige Person in der Lage sind, beide Arten zu beurteilen.

Gesamtkosten über die gesamte Nutzungsdauer

Bei geringeren Tonnagen ist Stahl aufgrund der Anschaffungskosten im Vorteil. Ab einer Tragfähigkeit von 100 Tonnen ändert sich das Bild, sobald folgende Faktoren berücksichtigt werden:

• Hebezeuge aufstellen oder bei deren Bedienung helfen, die zum Positionieren schwerer Stahlteile auf der Ladung erforderlich sind
• Zweiköpfige Teams für die manuelle Handhabung von Schäkeln, die die HSE-Grenzwerte für Einzelhebevorgänge überschreiten
• Regelmäßiges Neuverzinken, Gewindeprüfung und Überprüfung auf Verformungen des Bogens
• Versicherungsaspekte und Überlegungen zum DROPS-Risiko bei Arbeiten in großer Höhe
• Planmäßiger Austausch am Ende der zertifizierten Lebensdauer

Synthetische Schlingen schließen bei einer Tragfähigkeit von rund 100 Tonnen die Lücke hinsichtlich der Anschaffungskosten und sind bei einer Tragfähigkeit von über 250 Tonnen häufig kostengünstiger, insbesondere bei Projekten mit wiederholten Hebevorgängen, Arbeiten in der Höhe oder in maritimen Umgebungen. Für Betreiber und Wartungsunternehmen von Windparks, Bergungsunternehmen und Projektladungs-Rigger sprechen die Betriebskosten zunehmend für synthetische Schlingen.

Auf einen Blick: Welcher Schäkel für welche Hebevorrichtung?