Крепёж в условиях коррозии: как выбрать материал и систему защиты

Коррозия - один из факторов, напрямую влияющих на долговечность металлических конструкций и крепёжных соединений. Риск возникновения коррозии существует в любых климатических условиях, независимо от категории размещения изделий и типа атмосферы. Поэтому вопросы коррозионной стойкости важно учитывать ещё на этапе проектирования. Материал крепежа и соединяемых элементов, их электрохимическая совместимость, условия эксплуатации и выбранная система защиты должны рассматриваться комплексно, как элементы одного соединения.

При оценке условий эксплуатации необходимо учитывать климатическое исполнение изделия, категорию его размещения и тип атмосферы. Эти параметры определяют характер воздействия окружающей среды и должны учитываться при выборе материала крепежа и системы его защиты.

Коррозионные процессы зависят от свойств металла и условий окружающей среды. Наличие влаги и электролитов создаёт условия для протекания электрохимических реакций, а хлориды, соединения

серы и другие агрессивные компоненты среды могут

значительно ускорять разрушение металла.

Отдельного внимания требует контактная или гальваническая коррозия. Она может развиваться при электрическом контакте разнородных металлов с различными электродными потенциалами при наличии электролита. В такой системе один металл выступает анодом, другой - катодом. Анодный материал может корродировать значительно интенсивнее, чем при отсутствии гальванического контакта. Поэтому при проектировании необходимо оценивать не только свойства каждого материала по отдельности, но и их совместную работу в составе соединения.

При проектировании соединений важно:

• учитывать электрохимическую совместимость контактирующих металлов

• по возможности избегать неблагоприятных сочетаний разнородных металлов

• снижать вероятность попадания и длительного удержания влаги в зоне контакта

• при необходимости предусматривать электрическую изоляцию разнородных материалов

• учитывать не только электрохимические свойства металлов, но и конструкцию соединения, в том числе соотношение площадей контактирующих элементов.

Наглядный пример - контакт алюминия и нержавеющей стали. При определённых условиях алюминий в такой гальванической паре выступает более активным материалом и может подвергаться ускоренной коррозии, тогда как нержавеющая сталь выполняет роль катода.

Тот же принцип необходимо учитывать в резьбовых соединениях, если материал крепежа отличается от материала соединяемых элементов. При наличии электролита такая пара также может образовывать гальваническую систему. Поэтому материал крепежа нельзя выбирать изолированно от материала конструкции и условий эксплуатации соединения.

Крепёж - часть силовой системы соединения, поэтому его состояние напрямую влияет на работоспособность и надежность конструкции.

Коррозионные процессы могут приводить к потере металла и уменьшению эффективного сечения крепежа, локальным повреждениям поверхности, ухудшению состояния резьбы и изменению условий работы соединения. Поэтому оценивать состояние крепежа только по внешнему виду недостаточно.

Особого внимания требует высокопрочный крепеж.

При выборе технологии его защиты необходимо учитывать не только требуемую коррозионную стойкость, но и риск водородного охрупчивания. При определённых условиях водород, проникший в металл, может способствовать возникновению хрупкого разрушения под действием растягивающих напряжений. Поэтому способ подготовки поверхности и нанесения покрытия должен выбираться с учётом материала и класса прочности крепежа, технологии производства и требований к готовому соединению. Подробнее о водородном охрупчивании высокопрочного крепежа мы расскажем в одном из следующих материалов. 

Использование нержавеющего крепежа или одинаковых материалов для всех элементов соединения также не является универсальным решением. Выбор должен учитывать механические характеристики крепежа, материал конструкции, условия эксплуатации и требования проекта. Поэтому во многих случаях необходима дополнительная защита поверхности.

Один из основных способов защиты стального крепежа от коррозии - применение защитных покрытий. В зависимости от типа покрытия защита может обеспечиваться за счёт барьерного, протекторного или комбинированного механизма.

Выбор покрытия зависит от условий эксплуатации, требуемой коррозионной стойкости, материала и класса прочности крепежа, особенностей соединения и требований проектной документации.

Для крепежных изделий применяются различные системы защиты, в том числе горячее цинкование, цинк-ламельные и другие виды покрытий. При этом выбирать покрытие только по показателю коррозионной стойкости недостаточно. Необходимо учитывать его совместимость с конкретным крепежом и требования работе соединения.

Особенности различных систем защиты мы подробно разберём в следующих материалах.