Wytrzymałość uszczelek ocynkowanych galwanicznie w trudnych warunkach? 

Przejdźmy do sedna: jeśli uważasz, że standardowe uszczelki ocynkowane elektrolitycznie stanowią niezawodne i długoterminowe rozwiązanie problemu mgły solnej, narażenia chemicznego lub wysokiej wilgotności, prawdopodobnie narażasz się na kosztowną awarię w terenie. Prawdziwe pytanie nie dotyczy samej powłoki, ale konkretnych trybów awarii, które są pomijane, dopóki nie jest za późno.

Błędna pewność w warstwie cienkiej o mikron

Widziałem to zbyt wiele razy. Specyfikacja wymaga cynkowania, a cynkowanie galwaniczne cieszy się uznaniem, ponieważ jest tańsze i dobrze wygląda z półki – ładnie i błyszcząco. Zakłada się, że jest to w całości cynk, więc musi zapewniać podobną ochronę. To pierwsza pułapka. Cynkowanie elektrolityczne jest zasadniczo procesem elektrolitycznym, podczas którego osadza się cienką, równą warstwę, zwykle o grubości około 5-10 mikronów. Jest świetny pod względem wyglądu i zapewnia przyzwoitą ochronę podłoża przed korozją w suchym atmosferze. Ale w prawdziwym trudne środowisko— pomyślcie o przybrzeżnych platformach przybrzeżnych, rurociągach wentylacyjnych do przetwarzania chemicznego lub podwoziach maszyn w strefach odladzania — ta pewność szybko wyparowuje. Warstwa jest po prostu zbyt cienka, aby po uszkodzeniu zapewnić znaczne działanie anody protektorowej.

Awaria rzadko zaczyna się od ogólnego rdzewienia. Często jest to zlokalizowany atak wżerowy. Punktem początkowym staje się zadrapanie podczas montażu, mikropęknięcie powstałe w wyniku powstania, a nawet krawędź, w której powłoka jest naturalnie cieńsza. W przypadku cynkowania ogniowego grubsza powłoka i warstwy stopu żelaza i cynku mogą nadal chronić stal przed zarysowaniem. W częściach ocynkowanych elektrolitycznie przerwa niemal natychmiast dociera do metalu nieszlachetnego. Stamtąd rozprzestrzenia się korozja podpowłokowa, a cynk nie jest w stanie w sposób ofiarny chronić dużego obszaru, ponieważ po prostu nie ma wystarczającej masy cynku. Skończy się to wykrwawieniem rdzy spod wciąż wyglądającej nienaruszonej warstwy cynku, co jest koszmarem przy kontroli.

Wiele lat temu przeprowadziliśmy równoległy test, nawet nie tak naukowy, po prostu wieszając próbki na płocie w pobliżu oczyszczalni ścieków. Próbki zanurzone na gorąco wykazały białą rdzę (tlenek cynku) po 6 miesiącach, ale nie wykazały czerwonej rdzy. The uszczelka elektrogalwanizowana próbki? W ciągu mniej niż 90 dni zaczęły pojawiać się czerwone plamy rdzy na otworach na śruby i krawędziach ciętych. W 8. miesiącu rdza była już powszechna. Ta cienka, jednolita powłoka jest sama w sobie wrogiem – brak dodatkowej grubości na wrażliwych krawędziach.

Gdzie cynkowanie galwaniczne może się sprawdzić (i gdzie absolutnie nie będzie)

To nie tylko zagłada i mrok. Istnieją kontrolowane środowiska, w których cynkowanie galwaniczne jest całkowicie wystarczające i opłacalne. Zastosowania wewnętrzne o stabilnej, niskiej wilgotności lub w zespołach odizolowanych od atmosfery (np. wewnątrz niektórych obudów elektrycznych z uszczelkami). Kluczem jest brak ciągłej wilgoci i agresywnych środków chemicznych. Określiłem go na przykład do wewnętrznych połączeń konstrukcyjnych regałów magazynowych. Jest w porządku.

Strefy bezwzględnie zabronione obejmują chlorki, częste cykle mokre-suszenie lub opary kwaśne/zasadowe. Pamiętam projekt obejmujący przewody w zakładzie przetwórstwa spożywczego z łagodnym kwaśnym kondensatem. Inżynier zamówił ocynkowane galwanicznie płaskie uszczelki dla wszystkich kołnierzy. Podczas montażu wyglądały idealnie. W ciągu roku mieliśmy nieszczelności w wielu stawach. Uszczelki skorodowały do ​​tego stopnia, że ​​utraciły siłę docisku i integralność uszczelnienia. Produkt korozji (rdza) również zajmował większą objętość, co teoretycznie mogło zwiększyć obciążenie śruby, ale w rzeczywistości po prostu zmiażdżył zdegradowany materiał uszczelki. Naprawą było całkowite wyłączenie i wymiana uszczelek ze stali nierdzewnej 316 – bolesna lekcja dotycząca całkowitego kosztu instalacji.

Innym często pomijanym czynnikiem jest kompatybilność galwaniczna. Połącz w parę uszczelka elektrogalwanizowana z kołnierzem i śrubą ze stali nierdzewnej w wilgotnym środowisku i powstał akumulator. Cynk (anodowy) będzie korodował preferencyjnie, aby chronić stal nierdzewną (katodową). Może to przyspieszyć zużycie cienkiej warstwy cynku w zastraszającym tempie. W takiej konfiguracji lepszym rozwiązaniem może być zwykła uszczelka ze stali węglowej i poleganie na pasywacji stali nierdzewnej lub jeszcze lepiej dopasowanie wszystkich materiałów. Chodzi o to, że uszczelki nie można dobierać osobno.

Perspektywa Dostawcy i Rzeczywistość Materialna

Rozmowy z producentami rzucają światło na praktyczne ograniczenia. W przypadku standardowych części o dużej objętości, cynkowanie galwaniczne jest królem ze względu na szybkość, koszt i wykończenie kosmetyczne. Firma taka Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd.z siedzibą w głównym chińskim centrum produkcji elementów złącznych w Yongnian w Hebei może wydajnie przepuszczać ogromne partie standardowych uszczelek przez linie galwaniczne. Ich lokalizacja w pobliżu głównych szlaków transportowych, takich jak linia kolejowa Pekin-Kanton i autostrada krajowa 107, stanowi przewagę logistyczną w kontekście globalnych dostaw tych wrażliwych na koszty i masowych komponentów. Możesz sprawdzić ich standardową ofertę na ich stronie internetowej pod adresem https://www.zitaifasteners.com. Dla nich jest to standardowy proces, który zaspokaja ogromną część ogólnych potrzeb rynku.

Jednak gdy zagłębisz się w wymagania techniczne dotyczące trudnych warunków, rozmowa się zmienia. Ci sami dostawcy często zalecają odejście od cynkowania galwanicznego w przypadku zastosowań krytycznych. Mogą sugerować obróbkę końcową, taką jak chromianowe powłoki konwersyjne (żółte, niebieskie lub przezroczyste), które dodają warstwę odporności na korozję poprzez pasywację powierzchni cynku. Pomaga to opóźnić pojawienie się rdzy białej i, w mniejszym stopniu, rdzy czerwonej. Jest to jednak opóźnienie, a nie zasadnicza zmiana grubości powłoki lub zdolności ofiarnej. Za nieco wyższą cenę powłoki cynkowo-płatkowe (takie jak Geomet lub Delta Protekt) oferują znacznie lepszą wydajność, ponieważ tworzą grubszą, bardziej odporną na barierę warstwę, która zawiera również płatki aluminium. Ale teraz opuszczasz sferę najtańszego towarowego elementu złącznego.

Jedzenie na wynos? Łańcuch dostaw jest zoptymalizowany pod kątem standardu. Określanie specyfikacji dla trudnych warunków oznacza, że ​​należy aktywnie odznaczyć standard i często angażować się w zamówienie specjalne, co ma wpływ na czas realizacji i koszt. Jest to kompromis, w którym wiele projektów popełnia błędy na etapie inżynierii wartości.

Przykład: modernizacja, która nauczyła nas więcej niż początkowa porażka

Mieliśmy prace związane z modernizacją rurociągów zewnętrznych w zakładzie petrochemicznym. Oryginalne uszczelki były wykonane ze zwykłej stali węglowej i były zardzewiałe na kołnierzach, co wymagało usunięcia za pomocą palnika. Odruchową reakcją było przejście na cynkowanie galwaniczne, aby zapobiec temu sklejaniu. Zrobiliśmy. Dwa lata później podczas naprawy stwierdziliśmy, że nowe uszczelki nie są przyklejone, ale uległy znacznej korozji, co powoduje znaczną utratę grubości. Powierzchnie uszczelniające były podziurawione i nierówne.

Środowisko było zabójczą kombinacją: sporadyczne ślady pary (ciepło i wilgoć), otaczające związki siarki w powietrzu i sól przybrzeżna. Powłoka cynkowana elektrolitycznie już dawno zniknęła. Analiza pośmiertna wykazała, że ​​cienka warstwa cynku uległa szybkiemu zużyciu w pierwszym roku. Pozostała stal podstawowa korodowała następnie w przyspieszonym tempie, prawdopodobnie z powodu początkowej aktywności galwanicznej i agresywnego środowiska. Ulepszenie faktycznie dało nam fałszywe poczucie bezpieczeństwa i doprowadziło do bardziej zniszczonej powierzchni uszczelniającej, niż gdybyśmy od początku zastosowali grubszą, bardziej sprężystą powłokę lub zupełnie inny materiał.

Ta porażka skłoniła nas do wyboru cynkowania ogniowego (z zachowaniem tolerancji wymiarowej i zacieków) lub cynku płatkowego dla tak trudnych zastosowań. W naprawdę ciężkich przypadkach całkowicie pominęliśmy powlekaną stal węglową i przeszliśmy na uszczelki aluminiowe lub ze stali nierdzewnej, pomimo wzrostu kosztów. Całkowity koszt wycieku lub nieplanowanego przestoju przewyższa koszt materiału uszczelki.

Praktyczne wnioski i określanie z otwartymi oczami

Więc jaki jest werdykt trwałość uszczelki ocynkowanej galwanicznie? To warunkowe „tak”, z poważnymi zastrzeżeniami. Musisz bardzo szczegółowo zdefiniować „ostry”. Czy jest to okazjonalna kondensacja, czy jest to bezpośredni rozprysk? Czy ma neutralne pH, czy lekko odbiegające od normy? Jaki jest cykl temperaturowy? Te szczegóły mają większe znaczenie niż ogólna etykieta.

Moja ogólna zasada: jeśli środowisko jest na tyle korozyjne, że wymaga czegoś więcej niż tylko pomalowania otaczających konstrukcji stalowych, wówczas cynkowanie galwaniczne samego krytycznego elementu uszczelniającego jest ryzykowne. Potraktuj to jako kosmetyczne lub bardzo łagodne wykończenie ochronne, a nie solidny system zapobiegania korozji. Zawsze bierz pod uwagę konsekwencje niepowodzenia. Uszkodzona uszczelka panelu dostępowego jest irytująca. Awaria tej samej uszczelki w wysokociśnieniowym przewodzie paliwowym to katastrofa.

Na koniec udokumentuj środowisko w swojej specyfikacji. Nie pisz tylko ocynkowane. Określ proces (cynkowanie galwaniczne zgodnie z ASTM B633, typ I, Fe/Zn 5) i jeśli to możliwe, wymagaj chromianowej powłoki konwersyjnej (typ II), aby uzyskać nieco większą odporność. Lub, jeszcze lepiej, zdefiniuj wymagane godziny testu w mgle solnej do wystąpienia awarii (np. ASTM B117). 96 godzin bez czerwonej rdzy bardzo różni się od 500 godzin. Wymusza to bardziej szczegółową rozmowę z dostawcą, niezależnie od tego, czy jest to duży producent, taki jak wspomniany Handan Zitai, czy lokalny dystrybutor. Przenosi dyskusję z produktu na komponent konstrukcyjny, czyli dokładnie to, czym powinna być uszczelka do stosowania w trudnych warunkach.