Оцинкованный стальной крепеж

Одним из важных вопросов при проектировании соединений является вопрос о том, как защитить стальной крепеж – болты, винты, гайки, шайбы – от коррозии. Защита стального крепежа от коррозии является обязательной, так как, если болт или винт проржавеет и лопнет, может нарушиться целостность все конструкции.

Горячее цинкование стали

Наиболее часто для защиты стального крепежа от коррозии применяют его горячее цинкование. Горячее цинкование обеспечивает максимальную долговечность защитного покрытия в атмосферных условиях, в бетоне, в почве и в воде. Оно не требует технического обслуживания в течении многих лет (см. подробнее здесь).

Подготовка поверхности стального крепежа

Как и для любого покрытия первой и очень важной операцией является подготовка поверхности. Горячее цинкование имеет «встроенный» контроль качества: реакция между цинком и сталью просто не пойдет, если поверхность не будет достаточно чистой.

Процесс подготовки поверхности стального крепежа включает погружение в серию рабочих растворов.

  1. Первый раствор – щелочной (горячая щелочь) для удаления органических загрязнений.
  2. Промывка.
  3. Из промывки крепеж поступает в ванну с раствором кислоты для кислотного травления поверхности. В этой ванне удаляются окалина и ржавчина.
  4. Промывка.
  5. Третья рабочая ванна — последний этап подготовки поверхности – флюсование.

Флюсование удаляет оксиды и предотвращает дальнейшее окисление подготовленной поверхности до окунания ее в ванну с расплавленным цинком.

Стальной крепеж с подготовленной поверхностью загружается в перфорированный барабан. Барабан с крепежом полностью погружается в расплавленный цинк. После того как металлургическая реакция завершится и винты и гайки полностью покроются цинком, барабан извлекается из ванны и цинк из него вытекает обратно в в анну. Затем барабан вращают вокруг его оси, что удалить с поверхности крепежа излишний цинк. Это обеспечивает гладкую поверхность цинкового покрытия и чистые резьбы на винтах и гайках.

Контроль качества является заключительной операцией горячего цинкования крепежа. При должной очистке поверхности этот контроль очень прост: если покрытие хорошо выглядит, то и качество его хорошее.

Свойства оцинкованного стального крепежа

  1. Полное и сплошное покрытие. Полное погружение изделия в расплавленный цинк обеспечивает 100 %-ную коррозионную защиту со сплошным однородным по толщине покрытием, включая углы и кромки, внутренние полости и резьбы.
  2. Толщина покрытия. Горячее цинковое покрытие на стальном крепеже имеет обычно толщину от 40 до 85 мкм.
  3. Катодная защита. В отличие от других барьерных покрытий, таких краски, цинк является жертвенным металлом и подвергается коррозии для защиты от нее нижележащей стали.
  4. Прочность сцепления покрытия с основанием. Горячее цинковое покрытие чрезвычайно трудно повредить, так как прочность сцепления его на крепеже составляет около 25 МПа.
  5. Твердость. Горячее цинковое покрытие включает цинково-железные слои, которые формируются в ходе процесса цинкования. Твердость этих слоев выше, чем самой стали, на которой они расположены. Эти стойкие к износу слои делают горячее покрытие очень стойким к повреждению при затягивании болтов и гаек.
  6. Температурный интервал.  Оцинкованный стальной крепеж работает в широком диапазоне температуры: от длительного воздействия арктического климата до экстремальных температур около 200 ºС в производственном оборудовании.
  7. Окрашиваемость. Для повышения стойкости к коррозии и улучшения декоративного вида оцинкованные стальные листы часто дополнительно окрашивают специальными красками. Перед окраской поверхность листов подвергают подготовке.
    Новое цинковое  покрытие является слишком гладким для нанесения краски. Поэтому его обезжиривают и протравливают щелочным раствором. Иногда цинковое покрытие подвергают фосфатной обработке для создания цинко-фосфатного конверсионного покрытия.
    Старые цинковые покрытия уже естественным образом являются «шершавыми» и поэтому требуют только обезжиривания или щелочными растворами или растворителями. Сочетание горячего цинкования и окрашивания обеспечивает длительную защиту от коррозии.
  8. Ремонтнопригодность. Горячее цинкование является промышленным процессом, который не зависит от погодных условий и очень редко требует ремонта. Однако, если потребность в ремонте возникает, то цинковое покрытие легко восстанавливается с помощью простых методов. Один метод ремонта цинкового покрытия заключается в нагреве поверхности не ниже 315 ºС, но не выше 400 ºС. На разогретую поверхность наносят цинк с помощью натирания поверхности цинковым стержнем или нанесения на нее цинкового порошка. Другим методом ремонта является окрашивание поверхности специальными цинковыми красками.

Биметаллические пары металлов

Как для всех стальных изделий для стального крепежа очень важно быть внимательным при применении разнородных материалов. Когда два материла находятся в контакте, они образуют коррозионную ячейку,  которую также называют биметаллической парой. В биметаллической паре металл, который является более анодным в соответствии с гальваническим рядом будет корродировать для защиты другого металла в паре. Это явление надо учитывать при выборе материала крепежа. Кроме относительного расположения металлов в гальваническом ряду большое значение имеет относительная площадь двух материалов, находящихся в контакте.

Оцинкованный болт на «голом» стальном листе

Например, цинковое покрытие на оцинкованном болте, который скрепляет два больших голых стальных листа, очень быстро разрушилось и исчезло, так как цинк является анодным по отношению к стали, а относительная площадь болта мала в сравнении  с площадью стальных листов.

Голый болт на оцинкованном стальном лист

В противоположном случае, когда листы являются оцинкованными, а болт голым сильной коррозии происходить не будет. В этом случае хотя цинк также является анодным по отношению  к стали его площадь на стальных листах намного больше площади цинка на болте. Поэтому болт вообще не будет корродировать, а цинковое покрытие на стальных листах будет медленно деградировать.

Всегда рекомендуется применять для соединения оцинкованных конструкций также оцинкованный крепеж. Если же есть необходимость применять разнородные металлы, то необходимо изолировать два металла друг от друга, прокладкой, которая не проводит  электричество.

Увеличение размеров болтов и гаек

Горячее цинкование увеличивает толщину  стали на 50-200 мкм. При проектровании отверстий необходимо предусматривать как увеличение толщины оцинкованного болта, так и уменьшение отверстия в оцинкованной детали.

Источник: http://www.galvanizeit.org