Одним з важливих питань при проектуванні з'єднань є питання про те, як захистити сталевий кріплення - болти, гвинти, гайки, шайби - від корозії. Захист сталевого кріплення від корозії є обов'язковою, тому що, якщо болт або гвинт проржавіє і лопне, може порушитися цілісність всі конструкції.
Найбільш часто для захисту сталевого кріплення від корозії застосовують його гаряче цинкування. Гаряче цинкування забезпечує максимальну довговічність захисного покриття в атмосферних умовах, в бетоні, в грунті і у воді. Воно не вимагає технічного обслуговування протягом багатьох років (див. Докладніше тут).
Підготовка поверхні сталевого кріплення
Як і для будь-якого покриття першої і дуже важливою операцією є підготовка поверхні. Гаряче цинкування має «вбудований» контроль якості: реакція між цинком і сталлю просто не піде, якщо поверхня не буде достатньо чистою.
Процес підготовки поверхні сталевого кріплення включає занурення в серію робочих розчинів.
- Перший розчин - лужний (гаряча луг) для видалення органічних забруднень.
- Промивання.
- З промивання кріплення надходить в ванну з розчином кислоти для кислотного травлення поверхні. У цій ванні видаляються окалина та іржа.
- Промивання.
- Третя робоча ванна - останній етап підготовки поверхні - флюсування.
Флюсування видаляє оксиди і запобігає подальше окислення підготовленій поверхні до занурення її в ванну з розплавленим цинком.
Сталевий кріплення з підготовленою поверхнею завантажується в перфорований барабан. Барабан з кріпленням повністю занурюється в розплавлений цинк. Після того як металургійна реакція завершиться і гвинти і гайки повністю покриються цинком, барабан витягується з ванни і цинк з нього втекти назад в в Анну. Потім барабан обертають навколо його осі, що видалити з поверхні кріплення зайвий цинк. Це забезпечує гладку поверхню цинкового покриття і чисті різьблення на гвинтах і гайках.
Контроль якості є заключною операцією гарячого цинкування кріплення. При належній очищенню поверхні цей контроль дуже простий: якщо покриття добре виглядає, то і якість його гарне.
Властивості оцинкованого сталевого кріплення
- Повний і суцільне покриття. Повне занурення вироби в розплавлений цинк забезпечує 100% -ву корозійний захист із суцільним однорідним по товщині покриттям, включаючи кути і кромки, внутрішні порожнини і різьблення.
- Товщина покриття. Гаряче цинкове покриття на сталевому кріпленні має зазвичай товщину від 40 до 85 мкм.
- Катодний захист. На відміну від інших бар'єрних покриттів, таких фарби, цинк є жертовним металом і піддається корозії для захисту від неї нижележащей стали.
- Міцність зчеплення покриття з основою. Гаряче цинкове покриття надзвичайно важко пошкодити, так як міцність зчеплення його на кріпленні становить близько 25 МПа.
- Твердість. Гаряче цинкове покриття включає цинково-залізні шари, які формуються в ході процесу цинкування. Твердість цих шарів вище, ніж самій стали, на якій вони розташовані. Ці стійкі до зносу шари роблять гаряче покриття дуже стійким до пошкодження при затягуванні болтів і гайок.
- Температурний інтервал. Оцинкований сталевий кріплення працює в широкому діапазоні температури: від тривалого впливу арктичного клімату до екстремальних температур близько 200 ºС в виробничому обладнанні.
- Окрашиваемость. Для підвищення стійкості до корозії і поліпшення декоративного виду оцинковані сталеві листи часто додатково забарвлюють спеціальними фарбами. Перед фарбуванням поверхню листів піддають підготовці.
Нове цинкове покриття є дуже гладким для нанесення фарби. Тому його знежирюють і протруюють лужним розчином. Іноді цинкове покриття піддають фосфатной обробці для створення цинко-фосфатного конверсійного покриття.
Старі цинкові покриття вже природним чином є «шорсткими» і тому вимагають тільки знежирення або лужними розчинами або розчинниками. Поєднання гарячого цинкування і фарбування забезпечує тривалий захист від корозії. - Ремонтнопригодность. Гаряче цинкування є промисловим процесом, який не залежить від погодних умов і дуже рідко вимагає ремонту. Однак, якщо потреба в ремонті виникає, то цинкове покриття легко відновлюється за допомогою простих методів. Один метод ремонту цинкового покриття полягає в нагріванні поверхні не нижче 315 ºС, але не вище 400 ºС. На розігріту поверхню наносять цинк за допомогою натирання поверхні цинковим стрижнем або нанесення на неї цинкового порошку. Іншим методом ремонту є фарбування поверхні спеціальними цинковими фарбами.
Біметалічні пари металів
Як для всіх сталевих виробів для сталевого кріплення дуже важливо бути уважним при застосуванні різнорідних матеріалів. Коли два матеріалу знаходяться в контакті, вони утворюють корозійну осередок, яку також називають біметалічною парою. У біметалічною парі метал, який є більш анодним відповідно до гальванічним поруч буде корродировать для захисту іншого металу в парі. Це явище треба враховувати при виборі матеріалу кріплення. Крім відносного розташування металів в гальванічному ряду велике значення має відносна площа двох матеріалів, що знаходяться в контакті.
Оцинкований болт на «голому» сталевому листі
Наприклад, цинкове покриття на оцинкованому болті, який скріплює два великих голих сталевих листа, дуже швидко зруйнувалося і зникло, так як цинк є анодним стосовно сталі, а відносна площа болта мала в порівнянні з площею сталевих листів.
Голий болт на оцинкованому сталевому лист
В протилежному випадку, коли листи є оцинкованими, а болт голим сильної корозії відбуватися не буде. У цьому випадку хоча цинк також є анодним стосовно сталі його площа на сталевих листах набагато більше площі цинку на болті. Тому болт взагалі не буде корродировать, а цинкове покриття на сталевих листах буде повільно деградувати.
Завжди рекомендується застосовувати для з'єднання оцинкованих конструкцій також оцинкований кріплення. Якщо ж є необхідність застосовувати різнорідні метали, то необхідно ізолювати два металу один від одного, прокладкою, яка не проводить електрику.
Збільшення розмірів болтів і гайок
Гаряче цинкування збільшує товщину стали на 50-200 мкм. При проектрованіі отворів необхідно передбачати як збільшення товщини оцинкованого болта, так і зменшення отвори в оцинкованої деталі.