Haltbarkeit einer galvanisch verzinkten Dichtung in rauen Umgebungen? 

Um es auf den Punkt zu bringen: Wenn Sie der Meinung sind, dass standardmäßige galvanisch verzinkte Dichtungen eine zuverlässige und langfristige Lösung für Salzsprühnebel, Chemikalieneinwirkung oder hohe Luftfeuchtigkeit sind, rechnen Sie wahrscheinlich mit einem kostspieligen Ausfall vor Ort. Die eigentliche Frage betrifft nicht die Beschichtung selbst, sondern die spezifischen Fehlerarten, die übersehen werden, bis es zu spät ist.

Das fehlgeleitete Vertrauen in eine mikrometerdünne Schicht

Ich habe das schon zu oft gesehen. In der Spezifikation ist eine galvanische Verzinkung gefordert, und die galvanische Verzinkung erhält Zuspruch, weil sie billiger ist und von der Stange gut aussieht – schön und glänzend. Man geht davon aus, dass es sich ausschließlich um Zink handelt und daher einen ähnlichen Schutz bieten muss. Das ist die erste Falle. Bei der Elektroverzinkung handelt es sich im Wesentlichen um einen elektrolytischen Prozess, bei dem eine dünne, gleichmäßige Schicht, typischerweise etwa 5–10 Mikrometer, abgeschieden wird. Es sieht gut aus und bietet einen guten Grundschutz gegen trockene atmosphärische Korrosion. Aber im wahrsten Sinne des Wortes raue UmgebungDenken Sie an Offshore-Plattformen an der Küste, Entlüftungsleitungen für die chemische Verarbeitung oder das Fahrgestell von Maschinen in Enteisungszonen – dieses Vertrauen schwindet schnell. Die Schicht ist einfach zu dünn, um nach einer Beeinträchtigung eine wesentliche Opferanodenwirkung zu erzielen.

Der Ausfall beginnt selten mit einer allgemeinen Rostbildung. Es handelt sich oft um einen lokalisierten Lochfraß. Ein Kratzer beim Einbau, ein Mikroriss durch Bildung oder auch nur eine Kante, an der die Beschichtung von Natur aus dünner ist, wird zum Ausgangspunkt. Bei der Feuerverzinkung können die dickere Beschichtung und die Eisen-Zink-Legierungsschichten den Stahl immer noch vor Kratzern schützen. Bei galvanisch verzinkten Teilen erreicht der Bruch fast sofort das Grundmetall. Von da an breitet sich die Unterschichtkorrosion aus, und das Zink kann nicht ausreichend Schutz für eine große Fläche bieten, da einfach nicht genügend Zink vorhanden ist. Am Ende blutet Rost unter einer noch intakt aussehenden Zinkschicht hervor, was für die Inspektion ein Albtraum ist.

Wir haben vor Jahren einen Paralleltest durchgeführt, der nicht einmal besonders wissenschaftlich war, bei dem wir einfach Proben an einen Zaun in der Nähe einer Kläranlage gehängt haben. Die feuerverzinkten Proben zeigten nach 6 Monaten Weißrost (Zinkoxid), aber keinen Rotrost. Die Elektrogalvanisierte Dichtung Proben? In weniger als 90 Tagen zeigten sich an den Bolzenlöchern und Schnittkanten rote Rostflecken. Im achten Monat war der Rost weit verbreitet. Diese dünne, gleichmäßige Beschichtung ist ihr eigener Feind – keine zusätzliche Dicke an den gefährdeten Kanten.

Wo die galvanische Verzinkung halten könnte (und wo dies auf keinen Fall der Fall sein wird)

Es ist nicht alles Untergang und Finsternis. Es gibt kontrollierte Umgebungen, in denen die Elektroverzinkung völlig ausreichend und kosteneffektiv ist. Innenanwendungen mit stabiler, niedriger Luftfeuchtigkeit oder in Baugruppen, die von der Atmosphäre abgedichtet sind (z. B. in einigen Elektrogehäusen mit abgedichteten Dichtungen). Der Schlüssel liegt darin, dass keine ständige Feuchtigkeit oder aggressive chemische Mittel vorhanden sind. Ich habe es zum Beispiel für strukturelle Innenverbindungen in Lagerregalen spezifiziert. Es ist in Ordnung.

Absolute No-Go-Zonen sind Bereiche mit Chloriden, häufigen Nass-Trocken-Zyklen oder sauren/alkalischen Dämpfen. Ich erinnere mich an ein Projekt, bei dem es um Rohrleitungen in einer Lebensmittelverarbeitungsanlage mit leicht saurem Kondensat ging. Der Ingenieur forderte für alle Flansche galvanisch verzinkte Flachdichtungen. Bei der Installation sahen sie perfekt aus. Innerhalb eines Jahres hatten wir an mehreren Verbindungsstellen Undichtigkeiten. Die Dichtungen waren so stark korrodiert, dass sie ihre Klemmkraft und Dichtungsintegrität verloren. Das Korrosionsprodukt (Rost) nahm außerdem mehr Volumen ein, was theoretisch zu einer Erhöhung der Schraubenbelastung führen konnte, in Wirklichkeit jedoch lediglich das beschädigte Dichtungsmaterial zerdrückte. Die Lösung bestand in einer vollständigen Abschaltung und dem Austausch durch Dichtungen aus Edelstahl 316 – eine schmerzhafte Lektion in Bezug auf die Gesamtinstallationskosten.

Ein weiterer oft übersehener Faktor ist die galvanische Verträglichkeit. Koppeln Sie ein Elektrogalvanisierte Dichtung mit einem Edelstahlflansch und einer Schraube in einer nassen Umgebung, und Sie haben eine Batterie erstellt. Das Zink (anodisch) korrodiert bevorzugt, um das rostfreie (kathodische) zu schützen. Dies kann den Verbrauch dieser dünnen Zinkschicht alarmierend beschleunigen. In einer solchen Konfiguration ist es möglicherweise besser, eine einfache Kohlenstoffstahldichtung zu verwenden und sich auf die Passivierung des Edelstahls zu verlassen, oder noch besser, alle Materialien aufeinander abzustimmen. Der Punkt ist, dass die Dichtung nicht isoliert ausgewählt werden kann.

Die Perspektive und die materiellen Realitäten des Lieferanten

Im Gespräch mit den Herstellern werden die praktischen Einschränkungen deutlich. Bei großvolumigen Standardteilen ist die elektrolytische Verzinkung aufgrund der Geschwindigkeit, der Kosten und des ästhetischen Finishs die erste Wahl. Ein Unternehmen wie Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd.mit Sitz in Chinas wichtigstem Produktionszentrum für Verbindungselemente in Yongnian, Hebei, kann große Mengen an Standarddichtungen effizient durch Galvanisierungslinien verarbeiten. Ihre Lage in der Nähe wichtiger Transportrouten wie der Peking-Guangzhou-Eisenbahn und der Nationalstraße 107 ist ein logistischer Vorteil für die weltweite Lieferung dieser kostensensiblen Großserienkomponenten. Sie können ihre Standardangebote auf ihrer Website unter überprüfen https://www.zitaifasteners.com. Für sie handelt es sich um einen Standardprozess, der einen großen Teil der allgemeinen Anforderungen des Marktes erfüllt.

Wenn man sich jedoch genauer mit den technischen Anforderungen für rauen Service befasst, verlagert sich die Konversation. Dieselben Lieferanten empfehlen häufig, bei kritischen Anwendungen von rein elektroverzinktem Material abzuweichen. Sie schlagen möglicherweise Nachbehandlungen wie Chromatumwandlungsbeschichtungen (gelb, blau oder klar) vor, die durch Passivierung der Zinkoberfläche eine Korrosionsschutzschicht hinzufügen. Dies trägt dazu bei, das Auftreten von Weißrost und in geringerem Maße von Rotrost zu verzögern. Dabei handelt es sich jedoch um eine Verzögerung und nicht um eine grundlegende Änderung der Dicke oder Opferkapazität der Beschichtung. Für etwas mehr Kosten bieten Zinklamellenbeschichtungen (wie Geomet oder Delta Protekt) eine weitaus bessere Leistung, da sie eine dickere, barrierebeständigere Schicht bilden, die auch Aluminiumlamellen enthält. Aber jetzt verlassen Sie das Reich der billigsten Standardbefestigungen.

Das Essen zum Mitnehmen? Die Lieferkette ist für den Standard optimiert. Wenn Sie für raue Umgebungen spezifizieren, müssen Sie den Standard aktiv abwählen und häufig eine Sonderbestellung aufgeben, was sich auf die Durchlaufzeit und die Kosten auswirkt. Es ist ein Kompromiss, den viele Projekte in der Value-Engineering-Phase falsch machen.

Ein typisches Beispiel: Eine Nachrüstung, die uns mehr lehrte als der anfängliche Fehler

Wir hatten eine Nachrüstung der Außenrohrleitungen in einer petrochemischen Anlage. Die ursprünglichen Dichtungen bestanden aus reinem Kohlenstoffstahl und waren bis auf die Flansche festgerostet, sodass ihre Entfernung mit einem Brenner erledigt werden musste. Die reflexartige Reaktion bestand darin, auf elektroverzinktes Material umzurüsten, um dieses Festkleben zu verhindern. Wir haben es getan. Zwei Jahre später stellten wir bei einer Revision fest, dass die neuen Dichtungen nicht festklebten, sondern stark korrodiert waren und einen erheblichen Dickenverlust aufwiesen. Die Dichtflächen waren narbig und uneben.

Die Umgebung war eine tödliche Kombination: zeitweilige Dampfspuren (Hitze und Feuchtigkeit), Schwefelverbindungen in der Umgebungsluft und Küstensalz. Die elektroverzinkte Beschichtung gab es schon lange nicht mehr. Die Obduktion ergab, dass die dünne Zinkschicht im ersten Jahr schnell verbraucht wurde. Der verbleibende Basisstahl korrodierte dann beschleunigt, was wahrscheinlich auf die anfängliche galvanische Aktivität und die aggressive Umgebung zurückzuführen war. Das Upgrade vermittelte uns tatsächlich ein falsches Sicherheitsgefühl und führte zu einer stärkeren Verschlechterung der Dichtfläche, als wenn wir von Anfang an eine dickere, widerstandsfähigere Beschichtung oder ein ganz anderes Material verwendet hätten.

Dieses Scheitern veranlasste uns dazu, feuerverzinkte (mit der gebotenen Berücksichtigung von Maßtoleranzen und Tropfen) oder Zinklamellenbeschichtungen für solch grenzwertig anspruchsvolle Einsätze zu spezifizieren. In wirklich schweren Fällen haben wir trotz des Kostenanstiegs komplett auf beschichteten Kohlenstoffstahl verzichtet und stattdessen auf Aluminium- oder Edelstahldichtungen umgestellt. Die Gesamtkosten eines Lecks oder einer ungeplanten Abschaltung übertreffen die Kosten für das Dichtungsmaterial.

Praktische Erkenntnisse und Spezifizierung mit offenen Augen

Also, wie lautet das Urteil? Haltbarkeit der galvanisch verzinkten Dichtung? Es ist ein bedingtes Ja, mit starken Vorbehalten. Sie müssen hart sehr genau definieren. Handelt es sich um gelegentliche Kondensation oder handelt es sich um direktes Sprühen? Ist der pH-Wert neutral oder leicht abweichend? Wie ist der Temperaturzyklus? Diese Details sind wichtiger als das breite Etikett.

Meine grobe Faustregel lautet jetzt: Wenn die Umgebung so korrosiv ist, dass mehr als nur eine Lackierung der umliegenden Stahlkonstruktionen erforderlich ist, ist die alleinige galvanische Verzinkung einer kritischen Dichtungskomponente ein Glücksspiel. Betrachten Sie es als eine kosmetische oder sehr milde Schutzausrüstung und nicht als robustes Korrosionsschutzsystem. Berücksichtigen Sie stets die Folgen eines Scheiterns. Eine defekte Dichtung an einer Zugangsklappe ist ärgerlich. Das Versagen derselben Dichtung an einer Hochdruck-Kraftstoffleitung ist eine Katastrophe.

Dokumentieren Sie abschließend die Umgebung in Ihrer Spezifikation. Schreiben Sie nicht einfach verzinkt. Geben Sie den Prozess an (galvanisch verzinkt gemäß ASTM B633, Typ I, Fe/Zn 5) und verlangen Sie, wenn möglich, eine Chromatumwandlungsbeschichtung (Typ II) für etwas mehr Widerstandsfähigkeit. Oder, noch besser, definieren Sie die erforderlichen Stunden bis zum Versagen des Salzsprühtests (z. B. ASTM B117). 96 Stunden ohne Rotrost unterscheiden sich stark von 500 Stunden. Dies erzwingt ein differenzierteres Gespräch mit Ihrem Lieferanten, unabhängig davon, ob es sich um einen großen Hersteller wie den oben genannten Handan Zitai oder einen lokalen Händler handelt. Es verlagert die Diskussion von der Massenware auf die technische Komponente, die genau das ist, was eine Dichtung in einer rauen Umgebung sein sollte.