Коррозийная стойкость крепежа — злободневная и даже больная тема для всей строительной отрасли. Особенно это касается крепежных деталей, предназначенных для наружного применения. Все крепежные изделия — саморезы, болты, шурупы и прочие, из какого бы металла или сплава не производились, при эксплуатации ржавеют. Другое дело — как быстро начинается этот процесс, с какой скоростью развивается и что можно сделать, чтобы его замедлить.
Изъеденный ржавчиной крепеж — это не только неэстетичный вид фасадов зданий и сооружений, это — аварийные ситуации, экономический ущерб, безвозвратные потери металлов и даже угроза жизни людей.
В идеале крепежные изделия должны быть прочными, хорошо противостоять воздействию окружающей среды и иметь низкую стоимость, так как их количество при строительных работах исчисляется сотнями и тысячами. Реальность, как всегда, далека от идеала, но все же кое-какие средства защиты строительного крепежа имеются.
Видов коррозии довольно много. Крепеж, подобранный с расчетом на условия дальнейшей эксплуатации, будет служить не вечно, но долго. То есть в течение длительного времени он не будет корродировать сам и не вызовет коррозию тех деталей, которые крепит. Но обо всем по порядку.
Виды коррозии строительного крепежа и способы ее предотвращения
Общее количество типов коррозионных повреждений по условиям протекания подбирается к двум десяткам. Для строительно крепежа характерны семь из них.
Атмосферная коррозия
Ржавление металла происходит в атмосфере. Не самый разрушительный вид коррозии, но наиболее часто встречаемый. Скорость протекания зависит от металла, из которого изготовлен крепеж, состава атмосферы, влажности.
При невысокой температуре и влажности воздуха менее 60–70% на поверхности крепежа образуется оксидная пленка, которая тормозит процесс коррозии. При более высокой влажности поверхность крепежа становится мокрой, и разрушение металла происходит быстрее.
Следующий фактор — загрязнение атмосферы. Если рядом со строением находятся заводы, которые выбрасывают в атмосферу вредные вещества, то скорость коррозии увеличивается в десятки раз.
Кроме этого, влияние на атмосферную коррозию оказывают температура воздуха и наличие в нем пыли. При повышении температуры разрушительные процессы идут медленнее, а в пыльном воздухе, наоборот, ускоряются.
Как защитить метизы от атмосферной коррозии
- нанесение специальных защитных покрытий;
- использование изделий из нержавеющей стали марки А4 при загрязненной атмосфере;
- снижение влажности воздуха (обогрев помещений);
- легирование — небольшое количество титана, хрома, никеля, алюминия добавляется в сталь.
Контактная коррозия
Случается при соприкосновении двух различных металлов, обладающих разными электрохимическими свойствами. Металлы с малым электродным потенциалом будут отдавать свои ионы металлу с более высоким электродным потенциалом и в результате этого будут разрушаться. Скорость протекания этого вида коррозии зависит не только от того, какие металлы контактируют, но и от условий окружающей их среды: влажности, температуры, загазованности и т.д.
Металлы крепежей по возрастанию прочности к контактной коррозии:
Цинк ⇨ алюминий ⇨ углеродистая сталь ⇨ латунь ⇨ нержавейка.
Предупреждающие меры при контактной коррозии
- по возможности избегать контакта соединений с электролитической средой (атмосферная влага, морская вода и пр.);
- использовать крепежные изделия одной марки стали;
- изолировать друг от друга изделия из разных металлов с помощью резиновых или пластиковых прокладок.
Точечная коррозия
Это тот случай, когда название вводит в заблуждение. Нержавеющая сталь все же ржавеет при определенных условиях. Именно на ней, а еще на алюминиевых сплавах и образуется эта коррозия, которая приводит к образованию отверстий (иногда сквозных) в металле. Причина — химическое загрязнение и недостаток кислорода в небольшой области. Развитие обычно начинается с маленького дефекта.
Защита от точечной коррозии
- уход за крепежами, чистка от остатков посторонних материалов;
- аустенитные стали более устойчивы к точечной коррозии, чем ферритные;
- в агрессивных условиях имеет смысл использовать крепеж из специальных марок нержавеющей стали с повышенным содержанием молибдена, хрома, никеля.
Щелевая коррозия
Металл ржавеет в щелях. То есть разрушается в трещинах, резьбе, шлицах, местах неплотного соединения металла с прокладками. В зазорах обычно скапливается влага, и достаточно совсем небольшого ее количества, чтобы процесс пошел. Кроме влаги, толчок к развитию щелевой коррозии дает загрязнение таких мест раствором и песком.
Методы защиты от щелевой коррозии
- исключить при проектировании застой влаги;
- использовать крепежи, изготовленные из материалов, не склонных к щелевой коррозии;
- чистка от загрязнений.
Коррозия под напряжением
Одновременно действуют коррозионная среда и механическое напряжение, которое может возникнуть в процессе эксплуатации или быть остаточным. Внешне этот вид проявляется в виде быстро распространяющихся глубоких трещин. Начинается КРПН из-за повышенной нагрузки, агрессивной внешней среды и чувствительности металла.
Защита
- по возможности снять напряжение;
- не использовать шлифованные детали из нержавейки;
- применять крепеж из низколегированных сталей, так как он менее восприимчив к этому виду коррозии.
Почвенная коррозия
Из названия понятно, что разрушение металла происходит в почве. Почва сама по себе очень агрессивная среда (исключение — песчаные почвы), плюс к этому добавляется влажность, и получается, что металлические изделия ржавеют в ней очень быстро. Скорость, с которой происходит коррозия зависит от состава, влажности, пористости, кислотности и электропроводности грунта. Температура действует не напрямую, но ее повышение вызывает высыхание почв, что, в свою очередь, уменьшает скорость коррозии.
Методы защиты от почвенной коррозии
- изоляция соединений;
- нанесение защитных покрытий;
- предотвращение трещин, повреждений.
Биологическая коррозия
Вплотную переплетается с почвенной и атмосферной коррозией. В почве, в воде обитают живые микроорганизмы, которые в процессе своей жизнедеятельности разрушают крепежные соединения. Там, где существуют бактерии и плесневые грибы, и возникает этот вид коррозии. Чаще всего в коррозионном процессе участвуют бактерии многих видов, как анаэробные, так и аэробные. Проходить этот процесс может и в почве, и в воздухе. Начинается эта коррозия с появления желто-коричневого налета или углублений.
Как с ней бороться
- лакокрасочные покрытия с фунгициндными добавками;
- обработка изделий бактерицидными средствами;
- предварительный анализ грунта на коррозионную агрессивность;
- использование в конструкциях изделий из биостойких материалов;
Как защититься от коррозии
Все методы защиты можно объединить в четыре группы. Применяя каждый метод по отдельности или объединяя их, можно защититься от коррозии если не навсегда, то надолго.
- Использование крепежей из коррозионно устойчивых металлов.
- Нанесение защитных покрытий.
- Уменьшение коррозионной активности среды. То есть внесение в эту среду специальных соединений или удаление из этой среды компонентов, вызывающих коррозию.
- Рациональное строительство. Строить нужно в тех условиях, где коррозионная активность будет минимальна.
Крепеж, который ржавеет медленно
Чаще всего при строительстве применяют крепежи из нержавеющей стали и оцинкованный крепеж. Иногда при строительстве в приморских районах используют метизы из кремнистой бронзы.
Нержавеющая сталь
Крепеж из аустенитных сталей. Прочный, пластичный, стойкий к коррозии. Не закаляется и чаще всего является немагнитным.
А1 — содержит много серы и не очень устойчив к коррозии.
А2 — подвержен межкристаллической коррозии.
А3 — добавки из титана и ниобия, придают повышенной прочностью и коррозионную стойкость.
А4 — сталь легирована молибденом. Применяется в агрессивной среде. Изделия из этой стали кислотоустойчивы.
А5 — предназначены для длительной эксплуатации при температуре до 600 °C.
Нержавейка из ферритных сталей. Очень высокая коррозионная стойкость практически в любых атмосферных условиях (кроме приморских районов). Изделия из нержавеющей стали ферритной структуры обладают отличной прочностью и пластичностью.
Крепеж из мартенситных сталей. Его прочность выше, чем у нержавеющих метизов из аустенитных сталей, он магнитен. Лучшую стойкость против коррозии показывают изделия из хромистой мартенситной стали. Делится они на четыре типа:
- Первый тип. Имеет высокую пластичность, стойкость к ударным нагрузкам и коррозионную устойчивость. Применяется не только в строительстве, но и в нефтеперерабатывающей промышленности.
- Второй тип. Жаропрочный и коррозионно-стойкий. Большое содержание углерода в стали позволяет успешно противостоять коррозии.
- Третий тип. Еще больше углерода. Значит еще больше прочности и коррозионной устойчивости.
- Четвертый тип. Меньше углерода, но больше хрома. Применяется при высоких и низких температурах, при очень больших нагрузках.
Крепеж из нержавеющей стали стоит довольно дорого и не является панацеей при строительстве в экстремальных условиях. Тем не менее он стоит затраченных на него средств. Особенно если необходимо укрепить несущие конструкции или необходим крепеж для наружных работ.
Крепеж с покрытием
Менее дорогая сталь, чем в случае с нержавеющими метизами, и покрытия из другого металла. Стоит он недорого, и при больших объемах заказывать его экономически выгодно.
Катодное и анодное покрытие
В обычной атмосфере в качестве анода по отношению к стали используется цинк. В приморских районах для напыления на стальной крепеж предпочтительней употреблять кадмий. Такие крепежи не ржавеют при отсутствии дефектов на изделиях: трещин, царапин, и пр. Важно, чтобы внешняя среда не проникла к основному металлу.
Точно так же и катодные покрытия (никель, хром, медь) обеспечивают защиту до тех пор, пока их целостность не нарушена.
Наиболее распространенные виды покрытий крепежных изделий
Встречаются металлические и неметаллические покрытия. Из металлических чаще всего применяется цинковое. Защитные свойства зависят как от толщины цинкового покрытия, так и от метода его нанесения.
Горячим способом можно нанести цинковое покрытие большей толщины, но возможны потери металла и недостаточное качество.
Электролитический метод повышает однородность и химическую стойкость покрытия, но основной металл при таком методе становится более хрупким, а толщина самого покрытия совсем невелика.
Для повышения коррозионной устойчивости часто применяют хроматирование цинковых покрытий, то есть погружают детали в раствор солей хромовой кислоты. После этой процедуры образуется хроматная пленка, которая защищает основной металл даже при наличии повреждений. Изделия имеют желто-зеленую окраску с радужным оттенком.
Если крепежные детали планируют в дальнейшем окрашивать, проводится фосфатирование.
Крепежи, цинковое покрытие которых получено с хроматированием или фосфатированием, пригодны для наружного применения с условием их правильной эксплуатации.
Никелирование крепежей используют редко, так как эта процедура плохо действует на механические свойства стали и снижает коррозийную ее стойкость.
Неметаллические покрытия
Для стальных изделий, для которых внешний вид не имеет большого значения, применяют фосфатирование. Детали обрабатывают специальным составом, и в результате на поверхности образуется защитная фосфатная пленка, которая хорошо связана с основным защищаемым материалом. После такой обработки цвет деталей получается серого (разные оттенки) или черного цветов.
Оксидирование по антикоррозионным свойствам близко к фосфатному и заключается в формировании на поверхности метизов пленки окислов.
Фосфатированные и оксидированные крепежи эксплуатируют только в легких условиях. Для работ в более жестких условиях дополнительно требуется их промасливание и окрашивание.
Кремнистая бронза
Сплав меди, в состав которого входит кремний. Немагнитен, обладает высокими антикоррозионными качествами и большой прочностью. Стоят такие крепежи в 2–2,5 раза дороже, чем из нержавейки. В приморских районах и там, где влажность зашкаливает, их применение оправдывает вложенные средства, так как они практически не ржавеют.
Итоги, выводы, рекомендации
Метизов в наше время на рынке очень много. Информации тоже немало, но она не систематизирована. Поэтому легко запутаться и купить что-то совершенно неподходящее для своих условий.
Во-первых: необходимо оценить ситуацию в целом — где будет проходить строительство, какие промышленные объекты находятся рядом, какие виды коррозии могут угрожать крепежам в период эксплуатации.
Во-вторых: требуется прикинуть хотя бы приблизительно планируемые нагрузки на крепежные соединения.
В-третьих: решить, в каких местах можно установить метизы с коротким сроком службы, а где применить крепеж, который служит дольше. Некоторые соединения находятся в таких труднодоступных местах, что извлечь заржавевший болт и заменить его на новый практически невозможно. В таких случаях есть смысл потратить больше денег и избавить себя в дальнейшем от проблем.
Допустим, анкерный болт с обычным цинковым покрытием можно применять только в сухих помещения. Во влажных условиях он прослужит недолго, и его придется заменить. Тот же болт из углеродистой стали, но уже с горячим цинковым покрытием, может прослужить при повышенной влажности около 10-ти лет. В то же время крепеж из нержавеющей стали марок А2, А4 в подобных условиях проявит себя как нельзя лучше — срок службы 50–70 лет
И еще один момент. Крепежные узлы периодически нужно осматривать. Период зависит от конкретных условий. Любые меры не дают 100% гарантии защиты от коррозии. Лучше заранее заменить заржавевший метиз, не дожидаясь повреждения всей конструкции.
