Долговечность гальванизированных прокладок в суровых условиях? 

Давайте перейдем к делу: если вы считаете, что стандартные гальванизированные прокладки являются надежным долгосрочным средством защиты от солевого тумана, химического воздействия или высокой влажности, вы, вероятно, готовитесь к дорогостоящему сбою в эксплуатации. Настоящий вопрос заключается не в самом покрытии, а в конкретных видах разрушения, которые игнорируются, пока не становится слишком поздно.

Неоправданная уверенность на микронном слое

Я видел это слишком много раз. Спецификация требует оцинковки, а электрогальванизация получила одобрение, потому что она дешевле и хорошо выглядит в готовом виде — красиво и блестяще. Предполагается, что все это цинк, поэтому он должен обеспечивать аналогичную защиту. Это первая ловушка. Электрогальванизация — это, по сути, электролитический процесс, в ходе которого наносится тонкий ровный слой, обычно толщиной около 5–10 микрон. Он отлично выглядит и обеспечивает достойную базовую защиту от сухой атмосферной коррозии. Но в истинном суровая окружающая среда— вспомните прибрежные морские платформы, вентиляционные линии химической обработки или ходовую часть машин в зонах борьбы с обледенением — эта уверенность быстро испаряется. Слой слишком тонкий, чтобы обеспечить существенное защитное анодное действие в случае его повреждения.

Неисправность редко начинается с общего ржавления. Часто это локальная питтинговая атака. Точкой инициации становится царапина при монтаже, образовавшаяся микротрещина или даже просто край, где покрытие естественно тоньше. При горячем цинковании более толстое покрытие и слои железо-цинкового сплава могут защитить сталь от царапин. В электрооцинкованных деталях пролом практически сразу достигает основного металла. Оттуда ползет коррозия под пленкой, и цинк не может надежно защитить большую площадь, потому что массы цинка недостаточно. В конечном итоге из-под еще неповрежденного слоя цинка вытекает ржавчина, что становится кошмаром для проверки.

Несколько лет назад мы провели параллельный тест, даже не настолько научный, просто повесив образцы на забор возле станции очистки сточных вод. На образцах, подвергнутых горячему погружению, через 6 месяцев была обнаружена белая ржавчина (оксид цинка), но не было красной ржавчины. электрогалванизированная прокладка образцы? Менее чем через 90 дней на них начали появляться красные пятна ржавчины на отверстиях под болты и на обрезанных краях. К 8-му месяцу ржавчина распространилась повсеместно. Это тонкое однородное покрытие является его собственным врагом — никакой дополнительной толщины на уязвимых краях.

Где электрогальванизация может выдержать (а где нет)

Не все так мрачно и мрачно. Существуют контролируемые среды, где электрогальванизация вполне адекватна и экономически эффективна. Применяется внутри помещений со стабильной низкой влажностью или в узлах, изолированных от атмосферы (например, внутри некоторых электрических шкафов с герметичными уплотнениями). Ключевым моментом является отсутствие постоянной влаги или агрессивных химических веществ. Я указал его, например, для внутренних структурных соединений складских стеллажей. Это нормально.

Абсолютно запретными зонами являются любые зоны, в которых присутствуют хлориды, частые циклы влажно-сухой или кислотные/щелочные пары. Я вспоминаю проект, связанный с воздуховодами на пищевом заводе с умеренным кислым конденсатом. Инженер заказал для всех фланцев плоские прокладки из гальванизированной стали. Во время установки они выглядели идеально. В течение года у нас возникли протечки в нескольких стыках. Прокладки подверглись коррозии до такой степени, что потеряли силу зажима и целостность уплотнения. Продукт коррозии (ржавчина) также занял больший объем, что теоретически могло увеличить нагрузку на болт, но на самом деле он просто раздавил испорченный материал прокладки. Решением стало полное отключение и замена прокладок из нержавеющей стали 316 — болезненный урок по общей стоимости установки.

Еще одним фактором, который часто упускают из виду, является гальваническая совместимость. Сопряжение электрогалванизированная прокладка с фланцем из нержавеющей стали и болтом во влажной среде, и вы создали батарею. Цинк (анодный) будет подвергаться коррозии преимущественно для защиты нержавеющей стали (катодный). Это может ускорить расходование тонкого слоя цинка с угрожающей скоростью. В такой установке вам может быть лучше использовать простую прокладку из углеродистой стали и полагаться на пассивацию нержавеющей стали или, еще лучше, сочетать все материалы. Дело в том, что прокладку нельзя выбирать изолированно.

Точка зрения поставщика и существенные реалии

Общение с производителями проливает свет на практические ограничения. Для крупносерийных стандартных деталей электрогальванизация является решающей из-за скорости, стоимости и внешнего вида. Компания вроде Хандан Зитай Фастинер Производство Ко., ООО, расположенная в крупнейшем китайском центре по производству крепежных изделий в Юнняне, провинция Хэбэй, может эффективно пропускать большие партии стандартных прокладок через гальванические линии. Их расположение рядом с основными транспортными маршрутами, такими как железная дорога Пекин-Гуанчжоу и национальная автомагистраль 107, является логистическим преимуществом для поставок этих дорогостоящих компонентов в больших объемах по всему миру. Вы можете проверить их стандартные предложения на их сайте по адресу https://www.zitaifasteners.com. Для них это стандартный процесс, который удовлетворяет огромную часть общих потребностей рынка.

Однако, когда вы углубляетесь в технические требования к суровым условиям эксплуатации, разговор меняется. Те же поставщики часто рекомендуют отказаться от чистой гальванизированной стали для критически важных применений. Они могут предложить последующую обработку, например хроматные конверсионные покрытия (желтые, синие или прозрачные), которые добавляют слой коррозионной стойкости за счет пассивации поверхности цинка. Это помогает задержать появление белой ржавчины и, в меньшей степени, красной ржавчины. Но это задержка, а не фундаментальное изменение толщины покрытия или его жертвующей способности. За немного более высокую цену покрытия из цинковых чешуек (такие как Geomet или Delta Protekt) обеспечивают гораздо более высокие характеристики, поскольку создают более толстый и более устойчивый к барьерным свойствам слой, который также содержит алюминиевые чешуйки. Но теперь вы покидаете сферу самой дешевой товарной застежки.

Вывод? Цепочка поставок оптимизирована в соответствии со стандартом. Выбор для суровых условий означает, что вам придется активно отказываться от стандарта и часто выполнять специальный заказ, что влияет на время выполнения заказа и стоимость. Это компромисс, который многие проекты терпят неудачу на этапе проектирования стоимости.

Показательный пример: модернизация, которая научила нас большему, чем первоначальный сбой

У нас была работа по модернизации наружных трубопроводов на нефтехимическом предприятии. Оригинальные прокладки были изготовлены из простой углеродистой стали, и они были полностью проржавевшими до фланцев, поэтому для их удаления требовалась работа резаком. Рефлекторной реакцией было перейти на электрогальванизированное покрытие, чтобы предотвратить прилипание. Мы это сделали. Два года спустя, во время ремонта, мы обнаружили, что новые прокладки не приклеились, но были сильно корродированы со значительной потерей толщины. Уплотнительные поверхности были изъеденными и неровными.

Окружающая среда представляла собой убийственную комбинацию: периодические следы пара (жара и влага), соединения серы в воздухе и прибрежная соль. Электрогальванического покрытия уже давно не было. Посмертный анализ показал, что тонкий слой цинка быстро израсходовался в первый год. Оставшаяся базовая сталь затем подверглась коррозии с ускоренной скоростью, вероятно, из-за первоначальной гальванической активности и агрессивной среды. Обновление на самом деле дало нам ложное чувство безопасности и привело к более ухудшенному состоянию уплотняющей поверхности, чем если бы мы с самого начала использовали более толстое и более эластичное покрытие или вообще другой материал.

Эта неудача подтолкнула нас к использованию горячеоцинкованной стали (с должным вниманием к допускам по размерам и потекам) или чешуйчатого цинка для таких суровых условий эксплуатации. В действительно тяжелых случаях мы полностью отказались от углеродистой стали с покрытием и перешли на прокладки из алюминия или нержавеющей стали, несмотря на скачок стоимости. Общая стоимость утечки или незапланированного отключения превосходит стоимость материала прокладки.

Практические выводы и уточнение с открытыми глазами

Итак, каков вердикт долговечность электрооцинкованной прокладки? Это условное да, с серьезными оговорками. Вы должны определить жесткость очень конкретно. Это случайный конденсат или прямое распыление? pH нейтральный или слегка отклоненный? Каков температурный цикл? Эти детали имеют большее значение, чем общий ярлык.

Мое грубое практическое правило сейчас: если окружающая среда достаточно агрессивна, чтобы потребовать чего-то большего, чем просто покраска окружающих стальных конструкций, то электрогальванизация одного критически важного уплотнительного компонента — это авантюра. Считайте это косметической или очень мягкой защитной отделкой, а не надежной системой предотвращения коррозии. Всегда учитывайте последствия неудачи. Выход из строя прокладки на панели доступа – это неприятность. Выход из строя той же прокладки на топливопроводе высокого давления – это катастрофа.

Наконец, задокументируйте среду в своей спецификации. Не пишите просто «оцинкованный». Укажите процесс (электрогальванизация по ASTM B633, тип I, Fe/Zn 5) и, если возможно, потребуйте хроматного конверсионного покрытия (тип II) для большей стойкости. Или, еще лучше, определите необходимое время испытаний в солевом тумане до отказа (например, ASTM B117). 96 часов без красной ржавчины сильно отличаются от 500 часов. Это требует более детального разговора с вашим поставщиком, будь то крупный производитель, такой как вышеупомянутый Handan Zitai, или местный дистрибьютор. Это переводит дискуссию с обычного товара на инженерный компонент, которым и должна быть прокладка в суровых условиях.