Durata della guarnizione elettrozincata in ambienti difficili? 

Andiamo al sodo: se pensi che le guarnizioni elettrogalvanizzate standard siano una soluzione affidabile a lungo termine per nebbia salina, esposizione chimica o umidità elevata, probabilmente ti stai preparando per un costoso guasto sul campo. La vera domanda non riguarda il rivestimento in sé, ma le specifiche modalità di guasto che vengono trascurate finché non è troppo tardi.

La fiducia malriposta in uno strato sottile di un micron

L'ho visto troppe volte. Le specifiche richiedono la zincatura e l'elettrozincatura ottiene il consenso perché è più economica e ha un bell'aspetto, bella e brillante. Il presupposto è che sia tutto zinco, quindi deve offrire una protezione simile. Questa è la prima trappola. L'elettrogalvanizzazione è essenzialmente un processo elettrolitico che deposita uno strato sottile e uniforme, tipicamente intorno ai 5-10 micron. È ottimo per l'aspetto e offre una discreta protezione di base contro la corrosione atmosferica secca. Ma in modo vero ambiente duro– si pensi alle piattaforme offshore costiere, alle linee di sfiato per la lavorazione chimica o al telaio dei macchinari nelle zone di sghiacciamento – che la fiducia evapora rapidamente. Lo strato è semplicemente troppo sottile per fornire una sostanziale azione sacrificale dell'anodo una volta compromesso.

Raramente il cedimento inizia con una ruggine generale. Spesso è un attacco di vaiolatura localizzato. Un graffio durante l'installazione, una microfessura da formazione, o anche solo un bordo dove il rivestimento è naturalmente più sottile diventa il punto d'inizio. Nella zincatura a caldo, il rivestimento più spesso e gli strati di lega ferro-zinco possono comunque proteggere l'acciaio dai graffi. Nei pezzi elettrozincati la rottura raggiunge quasi immediatamente il metallo base. Da lì si insinua la corrosione del sottofilm e lo zinco non può proteggere in modo sacrificale una vasta area perché semplicemente non c’è abbastanza massa di zinco. Alla fine, la ruggine fuoriesce da sotto uno strato di zinco dall'aspetto ancora intatto, il che è un incubo per l'ispezione.

Anni fa abbiamo eseguito un test fianco a fianco, nemmeno così scientifico, semplicemente appendendo campioni su una recinzione vicino a un impianto di trattamento delle acque reflue. I campioni sottoposti a immersione a caldo hanno mostrato ruggine bianca (ossido di zinco) dopo 6 mesi ma nessuna ruggine rossa. Il guarnizione elettrogalvanizzata campioni? Hanno iniziato a mostrare macchie rosse di ruggine nei fori dei bulloni e sui bordi tagliati in meno di 90 giorni. Entro l'ottavo mese la ruggine era diffusa. Quel rivestimento sottile e uniforme è il suo stesso nemico: nessuno spessore aggiuntivo sui bordi vulnerabili.

Dove l’elettrogalvanizzazione potrebbe reggere (e dove assolutamente non lo farà)

Non è tutto negativo. Esistono ambienti controllati dove l'elettrozincatura è perfettamente adeguata ed economicamente vantaggiosa. Applicazioni interne con stabilità, bassa umidità o in gruppi sigillati dall'atmosfera (come all'interno di alcuni quadri elettrici con guarnizioni con guarnizioni). La chiave è l’assenza di umidità continua o di agenti chimici aggressivi. L'ho specificato, ad esempio, per i collegamenti strutturali interni negli scaffali del magazzino. Va bene.

Le zone assolutamente vietate sono quelle che coinvolgono cloruri, frequenti cicli umido-secco o fumi acidi/alcalini. Ricordo un progetto che coinvolgeva condutture in un impianto di lavorazione alimentare con condensa leggermente acida. L'ingegnere ha richiesto guarnizioni piatte elettrozincate per tutte le flange. Sembravano perfetti durante l'installazione. Nel giro di un anno abbiamo avuto perdite in più giunti. Le guarnizioni si erano corrose al punto da perdere la forza di serraggio e l'integrità della tenuta. Anche il prodotto della corrosione (ruggine) occupava più volume, il che teoricamente avrebbe potuto aumentare il carico sui bulloni, ma in realtà non faceva altro che frantumare il materiale degradato della guarnizione. La soluzione è stata uno spegnimento completo e la sostituzione con guarnizioni in acciaio inossidabile 316: una lezione dolorosa sul costo totale di installazione.

Un altro fattore spesso trascurato è la compatibilità galvanica. Abbina un guarnizione elettrogalvanizzata con una flangia e un bullone in acciaio inossidabile in un ambiente umido e hai creato una batteria. Lo zinco (anodico) si corroderà preferibilmente per proteggere l'acciaio inossidabile (catodico). Ciò può accelerare il consumo di quel sottile strato di zinco a un ritmo allarmante. In una configurazione del genere, potresti stare meglio con una semplice guarnizione in acciaio al carbonio e fare affidamento sulla passivazione dell'acciaio inossidabile, o, meglio ancora, abbinare tutti i materiali. Il punto è che la guarnizione non può essere selezionata isolatamente.

La prospettiva del fornitore e le realtà materiali

Parlare con i produttori fa luce sui vincoli pratici. Per le parti standard di grandi volumi, l'elettrozincatura è fondamentale in termini di velocità, costi e finitura estetica. Un'azienda come Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd., con sede a Yongnian, Hebei, il principale centro di produzione di elementi di fissaggio della Cina, può gestire in modo efficiente enormi lotti di guarnizioni standard attraverso linee di galvanica. La loro posizione vicino alle principali vie di trasporto come la ferrovia Pechino-Guangzhou e la National Highway 107 rappresenta un vantaggio logistico per la fornitura di questi componenti sensibili ai costi e ad alti volumi a livello globale. Puoi controllare le loro offerte standard sul loro sito all'indirizzo https://www.zitaifasteners.com. Per loro si tratta di un processo standard che soddisfa gran parte delle esigenze generali del mercato.

Tuttavia, quando si approfondiscono i requisiti tecnici per un servizio gravoso, il discorso cambia. Gli stessi fornitori consiglieranno spesso di abbandonare l’elettrozincatura pura per applicazioni critiche. Potrebbero suggerire post-trattamenti come rivestimenti di conversione cromatica (giallo, blu o trasparente) che aggiungono uno strato di resistenza alla corrosione passivando la superficie dello zinco. Ciò aiuta a ritardare la comparsa della ruggine bianca e, in misura minore, della ruggine rossa. Ma si tratta di un ritardo, non di un cambiamento fondamentale nello spessore del rivestimento o nella capacità sacrificale. Per un costo leggermente superiore, i rivestimenti in lamelle di zinco (come Geomet o Delta Protekt) offrono prestazioni di gran lunga superiori, poiché costruiscono uno strato più spesso e più resistente alla barriera che contiene anche lamelle di alluminio. Ma ora stai lasciando il regno dei prodotti di fissaggio più economici.

Il cibo da asporto? La catena di fornitura è ottimizzata per lo standard. Specificare per ambienti difficili significa che è necessario deselezionare attivamente lo standard e spesso impegnarsi in un ordine speciale, il che incide sui tempi di consegna e sui costi. È un compromesso che molti progetti sbagliano nella fase di ingegneria del valore.

Caso in questione: un retrofit che ci ha insegnato più del fallimento iniziale

Avevamo un lavoro di retrofit su tubazioni esterne in un impianto petrolchimico. Le guarnizioni originali erano in semplice acciaio al carbonio ed erano arrugginite saldamente sulle flange, richiedendo un lavoro con la torcia per essere rimosse. La reazione istintiva è stata quella di passare alla zincatura elettrolitica per evitare che si attaccasse. L'abbiamo fatto. Due anni dopo, durante un turnaround, abbiamo scoperto che le nuove guarnizioni non erano bloccate, ma erano gravemente corrose, con notevole perdita di spessore. Le superfici di tenuta erano bucherellate e irregolari.

L'ambiente era una combinazione mortale: tracce di vapore intermittenti (calore e umidità), composti di zolfo nell'aria e sale costiero. Il rivestimento elettrozincato era scomparso da tempo. L'analisi post mortem ha concluso che il sottile strato di zinco si è consumato rapidamente nel primo anno. L'acciaio di base rimanente si è poi corroso a un ritmo accelerato, probabilmente a causa dell'attività galvanica iniziale e dell'ambiente aggressivo. L'aggiornamento in realtà ci ha dato un falso senso di sicurezza e ha portato a una superficie di tenuta più degradata che se avessimo utilizzato fin dall'inizio un rivestimento più spesso e più resistente o un materiale completamente diverso.

Questo fallimento ci ha spinto a scegliere la zincatura a caldo (con la dovuta attenzione alla tolleranza dimensionale e ai gocciolamenti) o allo zinco lamellare per servizi così gravosi. Per i casi veramente gravi, abbiamo saltato completamente l'acciaio al carbonio rivestito e siamo passati alle guarnizioni in alluminio o acciaio inossidabile, nonostante l'aumento dei costi. Il costo totale di una perdita o di un arresto non pianificato supera di gran lunga il costo del materiale della guarnizione.

Appunti pratici e specificazioni ad occhi aperti

Allora, qual è il verdetto? durata della guarnizione elettrozincata? È un sì condizionale, con pesanti avvertenze. Devi definire duro in modo molto specifico. Si tratta di condensa occasionale o di spruzzo diretto? Il pH è neutro o leggermente spento? Qual è il ciclo della temperatura? Questi dettagli contano più dell’etichetta generica.

La mia regola pratica ora è: se l'ambiente è sufficientemente corrosivo da richiedere più di un semplice lavoro di verniciatura sulle strutture in acciaio circostanti, allora la sola elettrogalvanizzazione su un componente di tenuta critico è una scommessa. Consideralo una finitura cosmetica o protettiva molto delicata, non un robusto sistema di prevenzione della corrosione. Considera sempre le conseguenze di un fallimento. Una guarnizione difettosa su un pannello di accesso è un fastidio. La stessa guarnizione che si rompe su una linea del carburante ad alta pressione è un disastro.

Infine, documenta l'ambiente nelle tue specifiche. Non scrivere solo galvanizzato. Specificare il processo (elettrogalvanizzato secondo ASTM B633, Tipo I, Fe/Zn 5) e, se possibile, richiedere un rivestimento di conversione cromata (Tipo II) per una maggiore resistenza. O, meglio ancora, definire le ore necessarie per la prova in nebbia salina fino al cedimento (ad esempio, ASTM B117). 96 ore senza ruggine rossa sono molto diverse da 500 ore. Ciò impone una conversazione più articolata con il tuo fornitore, che si tratti di un grande produttore come il già citato Handan Zitai o di un distributore locale. Sposta la discussione da un prodotto di base a un componente ingegnerizzato, che è esattamente ciò che dovrebbe essere una guarnizione in un ambiente difficile.