Коррозионная стойкость цинковых покрытий

Когда говорят о коррозионной стойкости цинковых покрытий, многие сразу думают о толщине слоя по ГОСТу. Но в реальности, на объекте, цифры из сертификата — это только полдела. Гораздо чаще проблемы начинаются с подготовки поверхности, которую в спешке могут недосмотреть, или с состава расплава, который ?устал? от перегрева. Я не раз видел, как идеально оцинкованная по паспорту деталь в узле с повышенной влажностью и контактом с другим металлом начинала ?цвести? белыми продуктами коррозии гораздо раньше срока. Это как раз тот случай, когда формальное соответствие не гарантирует долговечность. Давайте разбираться, от чего на самом деле зависит эта самая стойкость, и где мы, практики, часто спотыкаемся.

Толщина — не панацея. От чего отталкиваться на производстве

Конечно, базовый параметр — это толщина покрытия. 70-80 мкм для конструкций среднего класса — стандарт. Но вот нюанс: равномерность. На углах, кромках, в полостях толщина всегда меньше. Если технология вытяжки или температура ванны не отлажены, разброс может быть критичным. У нас на линии горячего цинкования, например, пришлось долго подбирать угол погружения сложных ферм, чтобы цинк не стекал слишком быстро с нижних граней, оставляя тонкие пятна. Это не теория, это ежедневная борьба за каждый микрометр в ?слабых? зонах.

А еще состав стали. Углеродистые стали цинкуются иначе, чем низколегированные. Кремний в стали — отдельная головная боль, он может приводить к образованию чрезмерно толстого, но хрупкого и матового слоя с пониженной адгезией. Такой слой на изгибе может отслоиться, и коррозия пойдет под ним. Приходится играть температурой ванны и временем выдержки, иногда даже добавлять в расплав определенные легирующие элементы, чтобы подавить реакцию с кремнием. Это знание пришло не из книг, а после нескольких партий брака на заказах для мостовых сооружений.

Здесь кстати, опыт компании ООО Хэнань Юнгуан Электротехнические Технологии (сайт — https://www.hnyongguang.ru) показателен. Они как раз объединяют производство металлоконструкций и горячее цинкование в одном технологическом цикле. Это огромный плюс для контроля: химию стали и параметры цинкования можно согласовать на ранней стадии, а не пытаться ?оживить? уже готовую, но проблемную по составу заготовку. Их экологичное оборудование, соответствующее азиатским стандартам, — это, конечно, хорошо, но ключевое — это именно интеграция процессов. Когда цех металлоконструкций и цинковальный цех работают на общий результат, а не просто как подрядчик и заказчик, качество покрытия становится предсказуемым.

Подготовка поверхности: та самая ?мелочь?, которая решает всё

Обжиг, травление, флюсование. Кажется, все просто. Но травление в соляной кислоте, например, если передержать, приводит к водородному охрупчиванию высокопрочных сталей. А если недодержать — останется окалина, и покрытие ляжет пятнами. Потом на этих пятнах и начнется коррозия. Мы как-то получили рекламацию по партии опор освещения: через год появились локальные вздутия. Вскрыли — под цинком была идеальная, казалось бы, сталь, но в микроскоп увидели микроследы окалины. Причина — изношенные форсунки в камере травления, которые давали неравномерную струю. После замены — проблема ушла.

Флюс. Его задача — защитить чистую сталь от окисления перед погружением в цинк и обеспечить смачиваемость. Старый, перегретый флюс теряет свойства. Цинк просто не ?схватится? с металлом в некоторых местах. Получаются голые пятна — будущие очаги ржавчины. Контроль состояния флюсующей ванны — это рутина, но без нее никуда. Иногда проще и дешевле полностью заменить раствор, чем потом переделывать целую партию конструкций.

И мойка. После травления нужно идеально смыть кислоту и продукты реакции. Любой остаток хлоридов под покрытием — это бомба замедленного действия. Коррозия будет идти изнутри. Поэтому контроль качества воды на последней промывке — не менее важен, чем контроль кислоты. Мы используем деминерализованную воду, и это не роскошь, а необходимость для ответственных объектов.

Условия эксплуатации: где теория расходится с реальностью

В лаборатории испытывают в солевом тумане. На улице же — дождь, УФ-излучение, перепады температур, контакт с бетоном, удобрениями, другими металлами. Вот классический пример: оцинкованные болты в соединении с алюминиевой деталью во влажной среде. Возникает гальваническая пара, и цинк как более активный металл начинает корродировать, защищая алюминий. Скорость коррозии взлетает в разы. Поэтому для таких узлов нужно либо изолировать контакт прокладками, либо использовать метизы с более толстым покрытием или даже кадмированными. Кстати, ООО Хэнань Юнгуан, помимо цинкования, выпускает и болтовые крепежные элементы. Для них критично понимать эти нюансы, чтобы предлагать клиенту правильный крепеж под конкретные условия, а не просто самый дешевый оцинкованный болт.

Еще один враг — застойная влага. Если конструкция спроектирована так, что в пазах, карманах скапливается вода и грязь, цинк там долго не продержится. Он растворится в этой агрессивной среде. Поэтому хорошая практика — при проектировании закладывать дренажные отверстия, избегать ?мертвых? зон. Иногда приходится идти на разговор с проектировщиками, чтобы немного изменить узел еще до изготовления. Это экономит всем нервы и деньги в будущем.

Атмосферная коррозия в промышленной зоне, где в воздухе есть сернистые соединения, идет иначе, чем в сельской местности. Продукты коррозии — уже не просто карбонат цинка (так называемая ?белая ржавчина?, которая иногда даже слегка тормозит процесс), а более сложные и рыхлые сульфаты. Покрытие разрушается быстрее. Для таких объектов мы иногда рекомендуем не просто цинкование, а цинкование с последующей пассивацией или нанесением легкого лакокрасочного слоя (система Duplex). Это резко увеличивает срок службы.

Контроль и диагностика: во что стоит верить на объекте

Магнитный толщиномер — наш главный инструмент. Но он врет на ферритных сталях или на мелких деталях. Для контроля сложных профилей нужен ультразвуковой прибор, а это уже другая цена и квалификация оператора. Частая ошибка — делать замеры в пяти удобных местах и ставить галочку. Нужно искать именно самые уязвимые места: углы, кромки, зоны возле сварных швов. Именно там толщина минимальна, и именно там начнется разрушение.

Визуальный осмотр — это искусство. Блестящее покрытие — не всегда хорошо. Слишком блестящий, ?зеркальный? слой может говорить о быстром охлаждении и повышенной хрупкости. Нормальное качественное горячее цинкование дает скорее матово-кристаллическую поверхность с характерным рисунком (спанглайз). Наличие потеков, наплывов, ?слез? — это не только эстетика. Под толстыми наплывами могут быть пустоты, а тонкие ?слезы? на краю часто обрываются, оставляя незащищенный металл.

А еще есть тест на адгезию. Простейший — скотч-тест. Но он грубый. Более надежно — легкое простукивание или даже использование специальных режущих приборов (решетчатые надрезы). Если покрытие отслаивается чешуйками — это брак, как ни крути. Такое бывает при неправильной подготовке или перегреве в цинковой ванне. Мы раз в квартал обязательно делаем такие тесты на контрольных образцах, которые цинкуем вместе с каждой крупной партией. Это как калибровка собственного процесса.

Мысли в сторону и практические выводы

Часто спрашивают про сравнение горячего цинкования с цинк-ламельными составами или термодиффузионными методами. У каждого метода своя ниша. Горячее цинкование — это все же максимальная долговечность для крупных конструкций, работающих на открытом воздухе. Оно дает не только барьерную, но и электрохимическую защиту. Если цинк поврежден до стали, он будет ?жертвенно? корродировать, защищая основной металл. Этого нет у большинства красок.

Возвращаясь к коррозионной стойкости. Ее нельзя купить, просто заказав цинкование. Это системное свойство, которое складывается из: 1) качества стали и ее подготовки, 2) соблюдения технологии цинкования (температура, время, состав расплава), 3) грамотного проектирования узла (избегание гальванических пар и застойных зон), 4) условий эксплуатации. Выпадение любого звена резко снижает итоговый ресурс.

Поэтому подход, как у ООО Хэнань Юнгуан Электротехнические Технологии, где производство, антикоррозийная обработка и даже разработка софта для управления процессами сведены вместе, выглядит логичным. Потому что коррозионная стойкость — это не операция, а сквозной процесс. Когда инженер по роботизированному монтажу (а они такие системы тоже разрабатывают) знает, как поведет себя оцинкованное соединение через 10 лет, он может заложить другие допуски или способы фиксации. Это и есть настоящая технологическая цепочка, а не просто набор услуг. В итоге, для клиента важна не толщина цинка в микрометрах, а гарантия, что его объект не начнет ржаветь раньше времени. И эту гарантию может дать только глубокая интеграция знаний на всех этапах — от чертежа до монтажа и обслуживания. Вот о чем на самом деле речь, когда мы говорим о долговечности покрытий.