Обробка металевих поверхонь на вулиці

Яка обробка поверхні найбільш підходить для сталевих виробів у зовнішньому середовищі?

Перш ніж робити висновки, давайте спочатку розглянемо механізм корозії в сталі. Корозія сталі в першу чергу викликається утворенням локальних електрохімічних пар електродів (також званих як пара анод-катод) на поверхні сталі. Позитивні іони металу розчиняються від анода до розчину і утворюють негативні електрони в металевій решітці, які мігрують в металі до катода. У катоді електрони витрачаються в множинних катодних реакціях. У кислих розчинах утворюється газоподібний водень, тоді як у нейтральних рН розчинах відновлення кисню утворює гідроксидні іони. Електропровідний електроліт між анодом і катодом замикає ланцюг. Анодні та катодні місця можуть бути поруч, що призводить до утворення однорідної корозії, або відокремлено один від одного, що призводить до локалізованої корозії. Анодна ділянка - це менш благородна ділянка поверхні сталі або ділянка з вищою поверхневою енергією. У більшості випадків корозія сталі є електрохімічним процесом, який вимагає одночасної присутності вологи та кисню. При відсутності того і іншого корозія не виникає. По суті, залізо в сталі окислюється з утворенням іржі, яка займає приблизно в 6 разів більше об’єму вихідного матеріалу, спожитого в процесі.
Загалом, існує кілька типових типів корозії, таких як біметалева корозія, точкова корозія та щілинна корозія.
Швидкість, з якою прогресує процес корозії, залежить від ряду факторів, пов’язаних з «мікрокліматом», що безпосередньо оточує конструкцію, головним чином від часу вологості та рівня забруднення атмосфери. Через зміни в атмосферному середовищі дані про швидкість корозії неможливо узагальнити. Однак середовища можна класифікувати широко, і відповідні виміряні швидкості корозії сталі дають корисну індикацію ймовірних швидкостей корозії, визначених BS EN ISO 12944-2 і BS EN ISO 9223.

Як багато хто знає, одним з найпопулярніших методів захисту від корозії єживописі це товсте покриття запобігатиме потраплянню іонів на поверхню сталі, таким чином зменшуючи утворення локальних пар. Епоксидні фарби є прикладом типу фарби, заснованої на непроникності. У фарбах для захисту від корозії, що використовуються проти атмосферних впливів, використовуються пігменти для захисту від корозії, які уповільнюють розчинення іонів сталі з анодних ділянок. Як пігменти для захисту від корозії, наприклад, використовуються різні фосфати і борати, які разом з водою, що надходить у покриття, утворюють захисні шари на анодних ділянках. Фарба захищає сталеву поверхню катодно, коли в ній міститься достатня кількість цинкового пилу. Частинки цинку в покритті знаходяться в електропровідному контакті зі сталевою підкладкою і, як електронегативні метали, є жертовними анодами, які пригнічують корозію сталі.
Коротше кажучи, корозію сталевої поверхні, яку необхідно захищати, можна призупинити або уповільнити за допомогою нанесення різних фарб нижче:
√ фарба для захисту від корозії, що містить пігменти для захисту від корозії, яка пасивує анодну та/або катодну реакцію
√  покриття, яке створює достатній опір проти іонного струму
√  грунтовка, що забезпечує катодний захист

Основна перевага фарби полягає в тому, що вона краще працює з дуже тонкою сталевою сталлю або дуже великою сталевою конструкцією, яку не можна оцинкувати гарячим способом. З дуже простої причини тонка сталь деформується під впливом тепла процесу гарячого цинкування, і її часто фарбують або покривають порошковою фарбою. Очевидно, що поєднання тонкої сталі та фарби для стійкості до корозії призведе до меншого терміну служби; однак, це дає перевагу з точки зору зниження витрат завдяки економії ваги. Фарба в її різноманітних формах є просто покриттям, і воно не більше, ніж прилипає до основи, як це можна було б очікувати від таких речовин, як епоксидна смола або акрил, які не можуть з’єднуватися зі сталлю. В результаті набагато легше досягти рівномірного покриття, яке не пов’язане з основною сталлю, і це покриття зазвичай може прослужити протягом 5-10 років на відкритому повітрі. Тому фарбування також означає досить високі витрати на обслуговування.
Чи є кращі варіанти, ніж фарбування? Сьогодні на ринку є багато варіантів, які часто називають «порівнянними з гарячим цинкуванням» або «кращими, ніж гаряче цинкування». У більшості випадків ці висновки ґрунтуються на прискорених випробуваннях на корозію в сольовому бризці, які дають результати, які не мають відношення до нормального зовнішнього впливу. Оцинкована сталь використовувалася протягом сотень років у багатьох різних сферах застосування, тому є дійсно достовірні результати, які показують, що вона дійсно працює.Гаряче цинкуванняє одним з найефективніших методів захисту від корозії. Завдяки цьому методу виріб майже не потребує обслуговування протягом усього терміну служби. Вже в 1741 році французький хімік Мелуен виявив, що цинк може захистити сталь від корозії. Однак знадобилося до 1837 року, перш ніж метод почав використовуватися. Саме інженер Сорель запатентував метод використання хлориду амонію як флюсу. Гаряче цинкування – це метод, який забезпечує вашій продукції найвищий захист від корозії з низьким впливом на навколишнє середовище, і тому це один з найефективніших методів захисту від корозії. Цинк є основним металом порівняно зі сталлю, тому незначні пошкодження цинкового покриття будуть катодно захищені, а тому не потребують ремонту.
Наведена нижче діаграма споживання цинку показує, як оцинкована сталь може прослужити в різних умовах.

Гаряче цинкування (HDG) - це набагато більше, ніж покриття. Процес створює хімічну реакцію, яка з’єднує цинк і сталь разом до точки, де електрони переміщуються з цинку на сталь як частина процесу захисту. Оскільки відбувається хімічна реакція, досягти такого ж рівня косметики, як фарба, складніше, але вона забезпечує набагато кращий рівень захисту. HDG — це не один шар покриття, а фактично 4 шари покриття з різними властивостями та різними комбінаціями цинку та сталі. Верхній шар складається з 100 відсотків цинку з джгутом 70 DPN. Кожен шар ближче до базової сталі має зростаючий рівень твердості аж до гамма-шару, який складається з 75 відсотків Zn, 25 відсотків Fe і має твердість 250 DPN, що твердіше, ніж основна сталь, яка має твердість 159 DPN. Аспект захисту HDG, який неможливо повторити за допомогою простого покриття, такого як фарба, — це катодний захист цинку. Солона вода діє як електроліт між цинком і сталлю в електрохімічному ланцюзі з цинком як анодом, а сталь як катодом. В результаті сталь захищена від корозії до повного виходу цинку. Це означає, що навіть відкрита сталь буде захищена від корозії цинком навколо сталі, і тому гаряче цинкування завжди вважається найкращим рішенням для захисту сталі від корозії. Згідно з наведеною вище діаграмою, ви можете побачити, що важка сталева конструкція з правильним рівнем кремнію та фосфору може вижити майже 50 років у найбільш корозійному середовищі. Окрім гарячого цинкування, існують ще два типи процесів, пов’язаних із нанесенням цинкового покриттягальванічне покриттяі напилення цинком, і всі ці обробки цинкуванням мають свої плюси і мінуси. Будь ласка, наведіть порівняльну таблицю нижче.

Протягом багатьох років захист сталі від корозії зазвичай передбачав використання гарячого цинкування або певної системи фарбування. Однак все більше фахівців використовують комбінацію обох методів захисту в тому, що зазвичай називаютьдуплексне покриття, і це просто фарбування або порошкове покриття сталі, яка була оцинкована гарячим способом після виготовлення. Коли фарба та оцинкована сталь використовуються разом, наданий контроль корозії перевершує будь-яку систему, що використовується окремо. Оцинковане покриття захищає базову сталь, забезпечуючи катодний і бар'єрний захист. Крім того, оцинковане покриття запобігає утворенню підплівки оксиду заліза, зовнішній тиск якого може призвести до утворення пухирів і відшаровування фарби. Фарба, в свою чергу, забезпечує бар'єрний захист оцинкованого покриття. Фарба уповільнює швидкість витрачання цинку, значно подовжуючи термін служби оцинкованої сталі. У свою чергу, після того, як фарба витримує або пошкоджена, цинк стає доступним для забезпечення катодного та бар’єрного захисту, тому іржа не росте, а фарба не відшаровується. Завдяки такому синергетичному ефекту для дуплексної системи характерно забезпечити захист від корозії в 1,5-2,5 рази довше, ніж сума термінів служби цинку та фарби, що використовуються окремо. Наприклад, якщо очікується, що оцинковане покриття прослужить 40 років, а лакофарбова система – 10 років, то оцинкування та фарба разом повинні прослужити 75 років без технічного обслуговування, або, консервативно, в 1,5 рази більше, ніж сума обох систем.
Таким чином, дуплексне покриття, фарбування або порошкове покриття оцинкованої сталі, є високоефективним, легкозастосовним методом значного збільшення терміну служби практично будь-якого проекту. Звичайно, це покриття є найдорожчим антикорозійним рішенням у порівнянні з одноразовими варіантами покриття, такими як HDG, порошкове покриття або фарбування. Завдяки чудовим антикорозійним характеристикам він широко використовується в наступних галузях промисловості.
√ Рибництво
√ Будівництво
√ Автомобільна
√ Авіація
√ Хімічний
√ Офшор