Stal jest obecnie najczęściej stosowanym materiałem. Jednak stal ma jedną dużą wadę – wysoką szybkość korozji. Ochrona konstrukcji i elementów stalowych ma zatem ogromne znaczenie gospodarcze.
najlepszą ochronę antykorozyjną stali uzyskuje się cynkiem. Powłoki cynkowe na stali chronią przed korozją na dwa sposoby:
- efektem barierowym, tzn. zapobiegają przedostawaniu się tlenu i wilgoci na powierzchnię stali.,
- zapewniając ochronę katodową przy zadrapaniach, wiórach, krawędziach itp.
cynk jest metalem o stosunkowo niskim potencjale galwanicznym i wysokiej tendencji do korozji. Jednak szybkość korozji jest niska w większości środowisk, ponieważ powierzchnia powłoki jest szybko pokryta produktami korozji, które następnie chronią przed dalszą korozją.
korozja w atmosferze
gdy obiekt ocynkowany ogniowo opuszcza wannę cynkową, powierzchnia obiektu jest natychmiast atakowana przez tlen w powietrzu., Powstająca warstwa tlenku ma bardzo małą zdolność do ochrony przed korozją. Jednak woda i dwutlenek węgla w powietrzu szybko zmieniają warstwę tlenkową na węglany cynku. Dają one szczelną warstwę o bardzo dobrej przyczepności. Ponieważ węglany mają bardzo niską rozpuszczalność w wodzie, zapewniają doskonałą ochronę powierzchni powłoki cynkowej. Oryginalna błyszcząca powierzchnia z metalicznym połyskiem znika, aby zastąpić ją matowym, jasnoszarym kolorem (rys.1).
Rys. 1., Odsłonięta powierzchnia powłoki cynkowej z zewnętrzną warstwą czystego cynku. Błyszcząca powierzchnia znika, zastępując ją szarymi produktami korozji (czasami nazywanymi patyną cynkową).
rys. 2. Przebarwiona powierzchnia na kolumnie oświetleniowej. Powłoka składa się głównie ze stopu żelaza i cynku, który rozciąga się na powierzchnię. Żelazo jest narażone podczas korozji, co prowadzi do powstawania rdzy. Jest tylko rdzą powierzchniową i ma jedynie znaczenie estetyczne.,
powietrze zewnętrzne zawiera większą lub mniejszą ilość pierwiastków korozyjnych-gazów, sadzy, wilgoci (mgła, Rosa, deszcz, śnieg), obojętnych i agresywnych pyłów. Poziomy mogą się różnić w zależności od lokalizacji i pory roku. Siarczany i siarczyny cynku są rozpuszczalne w wodzie i mają słabą przyczepność do powierzchni cynku. Są więc łatwo zmywane przez deszcz. Świeża powierzchnia cynku jest następnie narażona na atak tlenu w powietrzu i cykl korozji jest powtarzany. Korozja w powietrzu zawierającym tlenki siarki jest zatem większa niż w czystym powietrzu., Jednak ilość dwutlenku siarki w atmosferze drastycznie spadła w ostatnich latach, w związku z czym zmniejszyła się również korozja cynku.
w środowisku morskim na korozję cynku wpływa zawartość soli w powietrzu. Jednak powietrze morskie zawiera niewielkie ilości soli magnezu, z dobrymi wpływami pasywującymi. Korozja nie jest zatem tak wielka, jak można się spodziewać. Zawartość soli w powietrzu szybko zmniejsza się z dala od wybrzeża.
na korozję cynku wpływa wiele czynników., Oznacza to, że nie można podać powszechnie stosowanego wzoru na współczynniki korozji. Powłoki cynkowe są jednak stosowane przez długi czas, w szerokim zakresie warunków, w celu ochrony stali przed rdzą. Przeprowadzono również wiele badań długoterminowych. Wiedza na temat korozji cynku i szybkości korozji w różnych środowiskach jest zatem dobra. Dziś istnieją przykłady powłok cynkowych, które były narażone na ponad sto lat.
kolor produktów korozji zmienia się w zależności od środowiska, w którym powstają., Środowiska morskie dają nieco bielsze produkty korozji w porównaniu ze środowiskami wiejskimi i miejskimi. Produkty korozji są zwykle najciemniejsze w środowisku miejskim.
korozja w cieczach
powierzchnia cynku jest zwykle pokryta ochronną warstwą produktów korozji, gdy jest zanurzona w cieczy. Jednak ciecze mogą być kwaśne lub zasadowe i mogą zawierać rozpuszczone lub stałe cząstki agresywnych substancji. Znaczenie ma również temperatura i natężenie przepływu cieczy., Wszystko to oznacza, że warstwa ochronna może mieć bardzo zróżnicowany skład lub może nie tworzyć się w ogóle.
korozja elektrochemiczna, która odgrywa podrzędną rolę w powietrzu, ma większe znaczenie w cieczach. Stopień korozji elektrochemicznej zależy od przewodności elektrycznej cieczy, która wpływa na ochronny wpływ warstwy cynku na większe lub mniejsze obszary.
wartość pH cieczy ma największe znaczenie. Szybkość korozji cynku jest zwykle niska i stabilna w zakresie pH 5,5—12,5, w temperaturach od 0 do 20 °C., Korozja poza tym zakresem jest zwykle szybsza.
woda twarda, która zawiera wapno i magnez, jest mniej agresywna niż woda miękka. Wraz z dwutlenkiem węgla substancje te tworzą trudno rozpuszczalne węglany na powierzchni cynku, chroniąc cynk przed dalszą korozją.
miękka woda często atakuje cynk, ponieważ brak soli oznacza, że warstwa ochronna nie może być utworzona.
agresywne wody miękkie można znaleźć w wielu rzekach i jeziorach w Finlandii, Norwegii, Szwecji i podobnych środowiskach.
Jeżeli natężenie przepływu jest większe niż 0.,5 m / s zapobiega powstawaniu warstwy ochronnej na powierzchni cynku i przyspiesza korozję.
temperatura wody ma duże znaczenie dla szybkości korozji. Powyżej około 55 °C produkty korozyjne tworzące warstwy nabierają gruboziarnistej struktury i tracą przyczepność do powierzchni cynku. Łatwo je usunąć i odsłonić nowy, świeży cynk w celu dalszego i szybkiego ataku korozji. Szybkość korozji osiąga maksimum w temperaturze około 70 °c, po czym spada tak, że w temperaturze 100 °C jest mniej więcej taka sama jak w temperaturze 50 °C.,
Sekwencja korozji w wodzie jest bardzo złożona i ma duży wpływ na bardzo małe różnice w składzie wody. Trudno zatem określić powszechnie obowiązujące przepisy. Informacje przedstawione na rysunku 3 są oparte na praktycznym doświadczeniu i zawierają wskazówki dotyczące niektórych rodzajów wody.
rys. 3. Żywotność na różnych wodach.,
plama Do Przechowywania Na Mokro
czasami Biała, mączna i obszerna warstwa zwana plamą do przechowywania na mokro lub białą rdza, pojawia się na powierzchniach ocynkowanych (rys.4). Biała rdza tworzy się na materiałach o nowo ocynkowanych, błyszczących powierzchniach, a zwłaszcza w szczelinach między ściśle upakowanymi arkuszami, kątownikami i podobnymi materiałami. Warunkiem wstępnym jest wystawienie materiału na działanie kondensacji lub wody deszczowej w warunkach, w których wilgoć nie może szybko odparować., Powierzchnie cynkowe, które otrzymały już normalną warstwę ochronną produktów korozji, są rzadko atakowane. Gdy powłoki cynkowe są narażone na działanie powietrza, powstają tlenek cynku i wodorotlenek cynku. Pod wpływem dwutlenku węgla w powietrzu są one przekształcane w zasadowe węglany cynku. Jeśli dostęp powietrza do powierzchni cynku jest ograniczony, jak w wąskich szczelinach, obszar otrzymuje niewystarczającą ilość dwutlenku węgla, aby umożliwić normalną warstwę węglanów.
warstwa plam do przechowywania na mokro jest obszerna i porowata i tylko luźno przylega do powierzchni cynku., W rezultacie ochrona przed dalszym atakiem nie istnieje. Korozja może zatem trwać tak długo, jak długo na powierzchniach pozostaje wilgoć. W przypadku wystąpienia plam przechowywanych na mokro obiekt należy układać w stosy, aby umożliwić szybkie wyschnięcie powierzchni. To zatrzyma atak i przy swobodnym dostępie do powietrza utworzy się normalna warstwa ochronna. Plama do przechowywania na mokro jest stopniowo wypłukiwana, a powłoka nabiera normalnego wyglądu dla odsłoniętej stali ocynkowanej ogniowo.,
ponieważ ten biały produkt korozyjny jest bardzo nieporęczny (około 500 razy większy niż cynk, z którego został utworzony), może wydawać się poważny. Jednak plamy do przechowywania na mokro często mają niewielkie znaczenie lub nie mają żadnego znaczenia dla żywotności ochrony antykorozyjnej. Jednak w przypadku bardzo cienkich powłok, np. na obiektach galwanicznych, istotny może być silny atak plam na mokro.
najlepiej unikać plam Do Przechowywania Na Mokro, zapobiegając kontaktowi nowo ocynkowanych powierzchni z deszczem lub kondensatem podczas transportu., Materiały przechowywane na zewnątrz powinny być ułożone tak, aby woda mogła łatwo spływać i aby wszystkie powierzchnie były dobrze wentylowane (rys. 5). Malowanie po ocynkowaniu daje bardzo dobrą ochronę.
korozja w glebie
warunki korozyjne w glebie są bardzo skomplikowane i różnice mogą być duże między różnymi lokalizacjami, nawet w pobliżu siebie. Gleba może zawierać produkty zwietrzałe, wolne lub związane sole, kwasy i zasady, mieszaniny substancji organicznych, grzyby utleniające lub redukujące, mikroorganizmy itp., W zależności od swojej struktury gleba ma różny stopień przepuszczalności powietrza i wilgoci. Zwykle zawartość tlenu jest mniejsza niż w powietrzu, podczas gdy zawartość dwutlenku węgla jest wyższa.
gleby Szwedzkie na ogół nie są bardzo agresywne. Średnia korozja cynku jest zwykle przyjmowana jako 5 µm rocznie. Gleby silnie agresywne są rzadko spotykane. W Północnej i zachodniej Botni gleby mogą zawierać siarkę. Często są czarne, ale rozjaśniają się po wystawieniu na działanie powietrza. W tych glebach wskaźniki korozji cynku są bardzo wysokie.
jedną z metod określania korozyjności gleby jest pomiar jej rezystywności., Jeśli nie można określić rezystywności gleby, reguły wymienione na rysunku 6 mogą dać miarę wskazówek. Jednakże w przypadku narażenia metali na działanie gleby wskazane jest zasięgnięcie porady eksperta z odpowiednio kwalifikowanych źródeł.
korozja galwaniczna
Jeśli dwa różne metale lub stopy, całkowicie lub częściowo otoczone elektrolitem, są połączone, powstaje ogniwo galwaniczne. To, który metal staje się anodą lub katodą, zależy od ich potencjałów elektrodowych w danym elektrolicie. W wodzie morskiej, która odpowiada większości warunków praktycznych, niektóre metale i stopy zajmują różne pozycje w skali elektrochemicznej, pokazanej na rysunku 7.,
Jeśli Stal jest połączona z miedzią lub mosiądzem, stal staje się anodą w komórce i koroduje. Jeśli jednak Stal jest połączona z kadmem, aluminium, cynkiem lub magnezem, staje się katodą i jest chroniona przed korozją, podczas gdy Metal anodowy jest zużywany. Korozja galwaniczna jest również nazywana korozją bimetaliczną i służy do ochrony podwodnych konstrukcji przed korozją, gdy jest określana jako ochrona katodowa.
Ochrona katodowa zapewniana przez powłoki cynkowe
w stali ocynkowanej ogniowo cynk i stal mają dobry kontakt elektryczny ze sobą., W przypadku uszkodzenia powłoki cynkowej w obecności elektrolitu powstaje ogniwo galwaniczne. Elektrolit może być kondensatem lub wodą deszczową. Czasami cała struktura może być zanurzona w cieczy. W tym ogniwie cynk staje się anodą lub biegunem rozpuszczającym, odsłonięta stal staje się katodą i dlatego jest chroniona przed korozją.
w początkowej fazie często można zauważyć słabe tworzenie ust na odsłoniętej części powierzchni stali, gdzie powłoka została uszkodzona, ale po chwili tworzą się białawo-szare obszary, które stopniowo rozprzestrzeniają się na cały uszkodzony obszar., Powłoka cynkowa koroduje, a trudno rozpuszczalne stopy cynku schodzą na powierzchnię katody, gdzie chronią stal przed ciągłym atakiem rdzy. Jest to często nazywane „samoleczenie”, co jest czymś w rodzaju błędnej nazwy, ponieważ warstwa cynku nie jest oczywiście przywrócona.
ze względu na ochronę katodową generowaną przez cynk, rdza nie może „wkradać się” pod powłokę w miejscu uszkodzenia w sposób, w jaki może wkradać się pod folie Farb lub powłoki metali szlachetniejszych niż stal., Powłoki cynkowe na stali są nietypowe, ponieważ dość duży obszar uszkodzenia powłoki nie powoduje katastrofalnej utraty ochrony przed rdzą. Zakres ochrony katodowej zależy od charakteru elektrolitu, który tworzy ogniwo. W przypadku konstrukcji w normalnej atmosferze zwykle oczekuje się działania ochronnego na przestrzeni kilku milimetrów. Jednak w wodzie morskiej można spodziewać się znacznie większych odległości.
powłoki cynkowe w kontakcie z metalami nieżelaznymi
skala potencjału elektrochemicznego pokazuje, że cynk jest mniej szlachetny niż większość popularnych metali. Oznacza to, że gdy cynk jest połączony z tymi metalami w ogniwie galwanicznym, to cynk staje się biegunem rozpuszczającym. W związku z tym należy zasadniczo unikać takich połączeń, gdy jest to możliwe. Dobrą metodą jest użycie izolatora, takiego jak plastik lub guma w złączu.,
Aluminium i stal nierdzewna mogą być często łączone bezpośrednio z materiałem ocynkowanym w powietrzu lub dość suchym środowisku bez zauważalnej korozji. Jednak w wodzie zawsze należy stosować izolator.
miedź i stopy miedzi są bardziej aktywne elektrycznie i często dochodzi do uwolnienia jonów miedzi, które rozprzestrzeniają się na dużych powierzchniach i powodują zauważalny atak. Z tego powodu metale te nigdy nie powinny mieć kontaktu ze stalą ocynkowaną i należy użyć izolatora.,
Stal ocynkowana ogniowo w kontakcie z zaprawą, tynkiem i drewnem
wilgotna zaprawa i tynk atakują cynk. Atak ustaje, gdy materiał wyschnie. Suche lub umiarkowanie wilgotne drewno, zarówno impregnowane, jak i nieimpregnowane, może być gwoździowane gwoździami ocynkowanymi ogniowo. Jednak w przypadku gwoździ lub połączeń gwintowanych, które są stale narażone na działanie wody, preferowany jest materiał kwasoodporny. Inne suche materiały budowlane, takie jak wełna mineralna, nie atakują cynku.,
Pakowanie i transport stali ocynkowanej
mimo że powłoka ocynkowana ogniowo jest w stanie wytrzymać dość szorstką obróbkę, należy zachować ostrożność podczas przechowywania i transportu. W przypadku towarów długich proste pakowanie i Wiązanie w wiązki nie tylko zabezpiecza przed uszkodzeniami mechanicznymi, ale często ułatwia sam transport. Jednak pakowanie i Wiązanie powinno odbywać się w taki sposób, aby uniknąć ryzyka szczepu mokrego przechowywania. Aby zapobiec takim atakom, należy stosować dystanse dystansowe.