Критерием оценки долговечности конструкции является качество материалов, обладающих достаточной прочностью, устойчивостью к коррозии и другим внешним факторам. Правильный выбор оптимальных конструкционных решений, снижающих вибрации, нагрузки, химические и температурные воздействия на изделие при проектировании, позволяет снизить указанные факторы и сократить затраты на ремонтные и восстановительные работы. Все поверхности металлических конструкций надежно защищают от коррозии в то время, как элементы крепления металлоизделий строительного назначения, такие как соединительные пластины, хомуты и прочее, также как и болтовые соединения высоконагруженных изделий могут проектироваться с учетом подбора атмосферостойких сталей или различных методов антикоррозионной защиты.
В данной статье более подробно будет рассмотрен выбор антикоррозионной защиты покрытий для крепежа, эксплуатирующегося в разных климатических средах. Состояние защитного покрытия, определяющего совокупность его свойств, рассматривается более широко с точки зрения воздействия внешних факторов и видов разрушений под воздействием которых идет формирование дефектов защитного слоя и коррозии металла самого изделия. Так к типовым дефектам можно отнести растрескивание, отслаивание, образование пузырей, изменение внешнего вида и точечная или полная коррозия металла.
Классификация условий окружающей среды для стальных конструкций устанавливается такими стандартами ISO 12944-2 и ISO 9223, ГОСТ 9.104 представленной в таблице 1.
Таблица 1 Классификация условий окружающей среды для стальных конструкций.
В таблице 2 представлены данные по ресурсу до первого ремонта металлоконструкции в различных средах коррозионной активности для металлических покрытий, полученных разными способами нанесения.
Таблица 2. Стойкость металлических покрытий в разных климатических средах.
.jpeg)
Зарубежная практика и опыт применения антикоррозионной защиты изделий, в том числе крепежа позволяет при проектировании использовать обобщенную информацию из иностранных источников для принятия первичного решения, в то время, как метод ускоренных испытаний в нейтральном соляном тумане можно использовать лишь для сравнения, поскольку основная защита цинкового покрытия происходит за счет образования окисной пленки на поверхности, которая не успевает сформироваться при непрерывном распылении раствора, и это необходимо оценивать при прогнозировании долговечности. Одним из решений является комплексная оценка коррозионной стойкости и долговечности при определении нормативного срока службы крепежа.
Наиболее распространенными методами антикоррозионной защиты в строительстве является гальваническое (электролитическое), термодиффузионное и горячее цинкование. Последние два вида покрытий образуют прочный интерметаллид, который обладает высокими адгезионными характеристиками, устойчивостью к абразивному износу, удовлетворительной термостойкостью, сплошностью.
В рамках программы НИОКР стояла задача разработать цинковое покрытие на базе расплава цинка-алюминия, удовлетворяющего следующим характеристикам:
- блестящий внешний вид;
- небольшая толщина покрытия для обеспечения свинчиваемости болткомплекта по классу g/Н,
- высокая коррозионная стойкость,
- снижение удельного веса покрытия, и как следствие веса крепежа в массе;
- высокой твердости;
- возможности применения на высокопрочном крепеже без потери механических свойств.
- Полученное покрытие необходимо сопоставить с традиционным горячецинковым покрытием и произвести расчет срока службы для разных категорий сред.
В данной работе в качестве исследуемых образцов были выбраны болты из углеродистой стали с цинковым покрытием, нанесенным методом погружного горячего цинкования в расплаве чистого цинка и цинка, легированного алюминием. Технологические режимы цинкования отличались по температуре нанесения от 400 до 530 °С. Экспертиза стойкости строительного крепежа проводилась в соответствии со Сводом правил 28.13330.2017 2Защита строительных конструкций от коррозии» и ГОСТ 9.107 «Коррозионная агрессивность атмосферы. Основные положения». В качестве методики оценки антикоррозионных свойств и определения расчетного срока службы покрытия была выбрана методика и испытательная лаборатория национального исследовательского технического университета МИСИС. В таблице 3 представлен внешний вид образцов, подлежащих испытаниям.
Таблица 3 Внешний вид образцов, подлежащих испытаниям.
.jpeg)
Ускоренные коррозионные испытания проводились по ГОСТ 9.308 «ЕСЗКС. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний» в течение 720 ч в климатических камерах:
- влажности (КВ), имитирующей слабоагрессивную среду при относительной влажности 98% и температуре в камере 40°С;
- сернистого газа (КСГ), имитирующей среднеагрессивную среду при повышенном содержании диоксида серы (при относительной влажности 98%, температуре в камере 40°С);
- соляного тумана (КСТ), имитирующей среднеагрессивную среду при повышенном содержании хлоридов (периодическое распыление 3%-ного раствора NaCl при относительной влажности 98% и температуре в камере 40°С.
Также оценка проходила при постоянном воздействии нейтрального соляного тумана в климатической камере в течение 1000 ч. Результаты испытаний представлены в таблице 4.
Таблица 4 Результаты испытаний.
.jpeg)
Таким образом, при проектировании эффективной системы антикоррозионной защиты крепежа для разных категорий сред, можно использовать различные методики испытаний.
На основании проведенных исследований был установлен срок службы покрытия для разных категорий сред. Как показано в таблице 5, влияние легирования расплава цинка алюминием даже при малых толщинах покрытия существенно увеличивает срок службы антикоррозионной защиты. Оценка коррозионных поражений производилась по ГОСТ 9.311.
Таблица 5. Расчетный срок службы покрытий в разных категориях сред.
.jpeg)
Таким образом, разработанное цинк-алюминиевое покрытие, полученное методом погружного горячего цинкования, может быть применено для нанесения на строительные металлоконструкции и крепеж с обеспечением и заданных требований к нормативному сроку службы изделия.
