Un supervizor de întreținere de la o fermă solară de coastă observă coroziune albă, sub formă de pulbere, formându-se în jurul șuruburilor din oțel inoxidabil de pe șinele de montare din aluminiu. În decurs de luni, aluminiul din jurul găurilor pentru șuruburi începe să se scurgă. Șuruburile arată bine, dar structura este consumată din zona de contact. Aceasta este coroziunea galvanică între aluminiu și oțel inoxidabil și este una dintre cele mai comune defecțiuni de fixare cu metale mixte din domeniu.
Răspunsul scurt este că elementele de fixare din oțel inoxidabil pot fi utilizate pe structurile din aluminiu, dar numai atunci când îmbinarea este proiectată având în vedere cuplul galvanic. Fără o izolare adecvată, aluminiul se va coroda de preferință, deoarece se află mai jos pe seria galvanică decât oțelul inoxidabil. Înțelegerea de ce se întâmplă acest lucru și modul de control al acestuia determină dacă o asamblare durează zece ani sau eșuează în zece luni.
Ce este coroziunea galvanică?
Coroziunea galvanică, numită și coroziune bimetală, apare atunci când două metale diferite sunt în contact electric unul cu celălalt și ambele sunt expuse la un electrolit. Metalul mai activ devine anodul și se corodează mai repede decât ar fi singur; cu cât metalul mai nobil devine catod și primește protecție.
Seria galvanică clasifică metalele și aliajele după potențialul lor de coroziune într-un mediu dat. Oțelurile inoxidabile se află aproape de capătul nobil al scalei, în timp ce aluminiul se află semnificativ mai jos. Cu cât două metale sunt mai îndepărtate pe această scară, cu atât este mai puternică tensiunea de antrenare pentru coroziune.
Într-o îmbinare din aluminiu și oțel inoxidabil, aluminiul acționează ca anod. Electronii curg din aluminiu în oțel inoxidabil prin calea de contact metalic, în timp ce curentul ionic completează circuitul prin filmul de electrolit de la suprafață. Aluminiul se dizolvă în locuri anodice, producând depozitele de hidroxid de aluminiu albe, cretas, pe care inginerii de teren învață rapid să le recunoască.
Ceea ce surprinde mulți ingineri este că oțelul inoxidabil în sine rămâne practic neatins. Pagubele sunt toate pe partea de aluminiu a cuplului. Acest lucru face ca problema să fie insidioasă: elementele de fixare arată încă noi, în timp ce structura se deteriorează liniștit în jurul lor.
De ce aluminiul și oțelul inoxidabil au nevoie de manipulare atentă
Stratul pasiv de oxid de crom de pe oțel inoxidabil este principalul motiv pentru care aliajul se comportă atât de nobil. Această peliculă invizibilă se autovindecă și este foarte rezistentă la atacul clorurilor, în special în clase precum 304 și 316. Aluminiul poartă, de asemenea, un strat protector de oxid, dar acea peliculă este mai puțin stabilă în prezența clorurilor și este ușor deteriorată de abraziune, scule sau pH-ul extrem.
Trei factori determină cât de sever va fi atacul galvanic asupra unui ansamblu aluminiu-oțel inoxidabil:
- Diferență de potențial. Pentru aluminiu față de oțel inoxidabil, diferența de potențial în circuit deschis în apa de mare scade de obicei între 0,5 și 0,7 volți, ceea ce este suficient pentru a conduce un curent semnificativ.
- Continuitate electrică. Contactul direct metal-metal oferă electronilor o cale de rezistență scăzută de la anod la catod.
- Raportul suprafeței catod-anod. Acesta este factorul care îi prinde pe cei mai mulți designeri. O suprafață mare din oțel inoxidabil conectată la o zonă mică de aluminiu produce coroziune rapidă și concentrată. O suprafață mare de aluminiu cu un element de fixare mic din oțel inoxidabil, în schimb, se corodează mult mai lent, deoarece densitatea curentului anodic este răspândită pe o zonă largă.
Principiul raportului de suprafață explică de ce zona imediat sub și în jurul capului de fixare este de obicei prima zonă care prezintă pitting. De asemenea, explică de ce un suport masiv din oțel inoxidabil fixat pe un panou subțire de aluminiu este o combinație mult mai periculoasă decât un șurub mic din oțel inoxidabil trecut printr-un cadru mare de aluminiu.
Condiții care accelerează atacul
Nu orice ansamblu aluminiu-oțel inoxidabil eșuează. Multe instalații uscate, interioare, funcționează timp de decenii fără daune galvanice vizibile. Rata de coroziune depinde în mare măsură de mediu și de geometria îmbinării.
| Factor | Efectul asupra coroziunii galvanice |
|---|---|
| Umiditate sau electrolit | Necesar pentru transportul ionic; umezirea continuă accelerează atacul |
| Concentrația de clorură | Aerul sărat, sărurile de dezghețare și apa marină descompun filmele protectoare de oxid |
| Temperatura | Temperaturile mai ridicate cresc cinetica de reacție și curentul de coroziune |
| Raportul suprafeței catod-anod | O suprafață mai mare a catodului conduce la dizolvarea mai rapidă a anodului |
| Starea acoperirii | Vopseaua deteriorată sau anodizarea creează locuri mici de anozi active |
| Contact galvanic | Contactul direct metal-metal la filete și capetele șuruburilor este calea principală a curentului |
Cel mai periculos mediu de service combină umiditatea persistentă cu clorurile: structuri exterioare de coastă, cadre pentru piscine, feronerie pentru puntea marine și componente expuse drumului. Mediile interioare, climatizate rareori furnizează suficient electrolit pentru a susține un curent galvanic semnificativ, motiv pentru care elementele de fixare din metal mixt sunt utilizate pe scară largă în interiorul clădirilor, fără incidente.
Cum să preveniți coroziunea galvanică între aluminiu și oțel inoxidabil
Principiul de inginerie este simplu: fie întrerupeți continuitatea electrică dintre cele două metale, fie împiedicați electrolitul să le pună.
Separați metalele cu o barieră
Așezați un material neconductor între suprafața de aluminiu și elementul de fixare din oțel inoxidabil. Șaibe din nailon, garnituri de plastic și manșoane izolatoare care acoperă tija șurubului sunt toate eficiente. Bariera trebuie să se extindă pe întreaga zonă de contact, inclusiv zona de sub capul șurubului și fața piuliței.
O șaibă plată din oțel inoxidabil nu izolează cele două metale, dar are totuși o importantă sarcină de protecție. Distribuie uniform presiunea de prindere și împiedică capul șurubului sau piulița să taie stratul de oxid de aluminiu. Un strat de oxid deteriorat creează un mic loc de anod activ care intensifică atacul localizat, astfel încât o șaibă plată dimensionată corect atât sub cap, cât și sub piuliță păstrează integritatea suprafeței de aluminiu și scade riscul de coroziune a fisurilor.
SS304 DIN125/GB97 M10 șaibe plate pentru ansambluri din aluminiu Aceste șaibe plate de precizie din oțel inoxidabil 304, dimensionate pentru elemente de fixare M10, distribuie uniform sarcina de prindere și protejează stratul de oxid de aluminiu. Ideal pentru reducerea riscului de coroziune în fisuri în ansamblurile existente. Vizualizare produs → Sigilați articulația
Aplicați un material de etanșare sau mastic în jurul orificiului de fixare pentru a exclude umezeala. Dacă niciun electrolit nu ajunge la joncțiune, celula galvanică nu poate funcționa. Aceasta este adesea cea mai practică modernizare pentru ansamblurile existente, dar etanșantul trebuie inspectat periodic, deoarece se degradează sub expunerea la UV și îndoirea mecanică.
Minimizați zona catodică
Păstrați suprafața din oțel inoxidabil mică în raport cu anodul de aluminiu. Evitați gruparea plăcilor mari din oțel inoxidabil, consolelor sau elementelor de fixare multiple într-o zonă restrânsă, deoarece fiecare suprafață suplimentară a catodului crește cererea de aluminiu.
Design pentru drenaj
Eliminați capcanele de apă din punctele de fixare. Suprafețele orizontale în care piscinele de apă împotriva unui dispozitiv de fixare sunt locații cu risc ridicat. Înclinați îmbinarea sau adăugați canale de drenaj, astfel încât umiditatea să nu se afle pe dispozitivul de fixare și pe aluminiul din jur.
Selectarea elementelor de fixare din oțel inoxidabil pentru ansambluri din aluminiu
Când decizia se reduce la un șurub din oțel inoxidabil pe o structură de aluminiu, calitatea, standardul și geometria elementelor de fixare sunt la fel de importante ca și detaliile de instalare.
Pentru cadrele din aluminiu de uz general în medii adăpostite sau interioare, șuruburile hexagonale SS304 furnizate conform DIN933 sau GB5783 sunt o alegere dovedită și economică. Ele oferă o rezistență sigură la coroziune acolo unde clorurile nu reprezintă un factor major, iar proprietățile lor mecanice sunt bine potrivite cu extrudarile standard de aluminiu.
SS304 DIN933 M10 șuruburi cu cap hexagonal pentru uz general în interior O alegere practică pentru cadrele din aluminiu protejate, aceste șuruburi hexagonale din oțel inoxidabil A2-70 oferă rezistență fiabilă la coroziune și capacitate de încărcare puternică, fără costul mai mare al oțelului inoxidabil 316. Vizualizare produs → Pentru expunerea la coastă, marină sau la procese chimice, șuruburile hexagonale SS316 sunt specificația mai sigură. Adăugarea de 2 până la 3 procente de molibden îmbunătățește rezistența la stropire în mediile cu clorură, ceea ce reduce direct riscul de atac localizat la interfața elementului de fixare la aluminiu. Costul mai mare al materialului este banal în comparație cu costul tăierii și înlocuirii secțiunilor de aluminiu corodate pe teren. Comparația noastră de Șuruburi hexagonale din oțel inoxidabil 304 față de 316 explică decalajul de performanță în termeni practici.
SS316 DIN933 M10 șuruburi cu cap hexagonal pentru medii marine Fabricate din oțel inoxidabil A4-80 cu molibden, aceste șuruburi hexagonale oferă o rezistență superioară la zâmbituri în condiții de coastă sau procese chimice bogate în clorură, reducând coroziunea localizată la filetele elementelor de fixare. Vizualizare produs → Cumpărătorii trec cu vederea și porțiunea filetată a dispozitivului de fixare. Rădăcina firului este o crăpătură prin natură și prinde umezeala pe suprafața de aluminiu. Într-o atmosferă marină, un șurub 304 poate dezvolta gropi superficiale și decolorare asemănătoare ruginei din particulele de fier încorporate, în timp ce 316 rămâne de obicei curat. Această diferență contează cel mai mult atunci când firele de fixare trec direct printr-un orificiu din elementul de aluminiu.
Consiliere privind achizițiile și specificațiile
Când comandați elemente de fixare din oțel inoxidabil pentru structuri din aluminiu, specificați în mod explicit standardul, calitatea materialului și starea suprafeței. DIN933 pentru șuruburi hexagonale, DIN934 pentru piulițe hexagonale și DIN125 pentru șaibe plate sunt recunoscute în cadrul proiectelor internaționale. Solicitați furnizorului certificate de testare a materialelor care acoperă compoziția chimică și, dacă este necesar, proprietățile mecanice.
Acordați atenție finisării suprafeței. Oțelul inoxidabil decapat și pasivizat rezistă la coroziune mult mai bine decât materialul rulat sau curățat necorespunzător. Elementele de fixare ieftine care sunt vândute ca inox sunt uneori fabricate din oțel de calitate scăzută, cu un strat subțire de crom; testarea pasivației sau o simplă verificare a magnetului pot elimina cele mai rele dintre acestea.
Pentru proiecte mai mari, lucrați cu un producător care poate furniza șuruburi, piulițe, șaibe și tije filetate dintr-o linie de producție cu trasabilitate constantă. Un furnizor de încredere va recomanda, de asemenea, dimensiunile corecte ale șaibelor, lungimile filetului și valorile cuplului, toate acestea afectând performanța pe termen lung a unei îmbinări cu șuruburi din aluminiu. The catalog complet de elemente de fixare acoperă șuruburi hexagonale, piulițe, șaibe, tije filetate și alte elemente de fixare din oțel inoxidabil cu date dimensionale complete.
Podul nr. 2, drumul Chuangxin, orașul Dainan, orașul Xinghua, orașul Taizhou, provincia Jiangsu 
+86-17315333748(Wechat)
+86-17315333748(Wechat/Whatsapp)
