В предыдущей статье блога мы рассмотрели основные виды коррозии металлов, причины, которые ее вызывают, и ключевые способы по ее предотвращению. Одним из заявленных антикоррозионных мероприятий является использование защитных покрытий, в том числе металлических. А наиболее распространенным металлическим покрытием для стальных изделий является цинковое. Это обусловлено оптимальным соотношением стоимости и практической эффективности такого технического решения.
Однако, что следует делать потребителю, если само защитное цинковое покрытие начинает ржаветь? Причем ржаветь неравномерно, с образованием локальных белых пятен и полос. Как возникает белая ржавчина на «оцинковке» и из чего она состоит? Существуют ли способы воспрепятствовать ее распространению и минимизировать негативное влияние? Попробуем ответить на все эти вопросы в сегодняшнем материале.
Металлопрокат, который может вас заинтересовать
Оцинкованная сталь. Сущность процесса цинкования и принцип защиты
В современной промышленности цинкование применяют к весьма широкому ассортименту стальных изделий, начиная от рулонной стали, проволоки и метизов и заканчивая крупногабаритными строительными металлоконструкциями и кузовами автомобилей. Процесс состоит в нанесении на поверхность металлопродукции тонкого слоя цинка или его сплавов с другими элементами (цинк-алюминий, алюмоцинк, цинк-магний и т.д.). Наиболее популярными способами нанесения покрытия в условиях крупносерийного производства являются:
- Горячее оцинкование – металлическое изделие после подготовки поверхности погружается в ванну с расплавленным цинком, после выхода из которой оно охлаждается, а покрытие застывает. При охлаждении возможно регулирование толщины покрытия путем сдувания с поверхности излишков еще не застывшего цинка (например, в случае с оцинкованными рулонами это выполняется в специальной системе «воздушных ножей»);
- Электролитическое (гальваническое) оцинкование – стальное изделие размещается в ванне с электролитом, выступая катодом. За счет пропускания электрического тока ионы цинка с расходуемого анода переносятся и оседают на поверхности изделия.
В результате этих операций на стальном продукте образуется слой защитного металлического покрытия. Толщина слоя зависит от применяемой технологии и конкретных требований, предъявляемых к металлоизделию с учетом условий его дальнейшей эксплуатации. Сразу скажу, что в данной статье мы не рассматриваем случаи применения цинксодержащих красок – этот метод относится не к металлическим, а к лакокрасочным видам покрытия и имеет совершенно другой уровень и принцип защиты.
Суть защитного механизма при оцинковании состоит в том, что цинк, являясь более активным металлом в сравнении с железом и выступая в роли анода в паре со стальной основой, первым вступает в реакцию с окружающей средой и окисляется. Таким образом, наружный металлический слой корродирует под воздействием внешних факторов, его толщина постепенно уменьшается вследствие образования продуктов коррозии и их «выветривания» с поверхности. Но пока цинк сохраняется на поверхности, сердцевина из стали остается неповрежденной.
Такую электрохимическую защиту в литературе часто называют «жертвенной», поскольку поверхностный слой «жертвует» собой, защищая стальную основу. Срок службы цинковых покрытий и, соответственно, длительность электрохимической защиты зависят от следующих основных факторов:
1. Толщина защитного слоя.
В одинаковых условиях эксплуатации будет долговечнее то изделие, у которого покрытие имеет большую толщину - с него цинк будет «выветриваться» дольше.
2. Технология получения и начальное качество оцинкованного изделия.
При различных методах производства в поверхностном защитном слое могут образовываться совершенно разные структурные составляющие. Они отличаются химическим составом, плотностью, степенью адгезии с основой, равномерностью нанесения по длине и ширине изделия и другими параметрами, влияющими на дальнейшее использование. Немаловажную роль играет финишная отделка оцинкованной продукции (применение или отсутствие пассивации, состав пассивирующих растворов и других дополнительных покрытий, эффективность сушки, смотка, упаковка), а также условия транспортировки и хранения до момента ее переработки в конечное изделие и начала его использования.
3. Условия эксплуатации.
Оцинкованные изделия могут эксплуатироваться в различных средах, это зависит от области их применения. При этом наибольшее количество металлоконструкций, изготовленных с применением оцинкования, все же работает в атмосферных условиях, и их поведение достаточно детально изучено. Ключевыми параметрами, влияющими на эффективность электрохимической защиты цинкового покрытия, в данном случае являются влажность и температура воздуха, наличие колебаний температуры (конденсация и испарение влаги), длительность нахождения влаги на поверхности, количество и вид выпадающих осадков, степень загрязнения атмосферы газами, пылью, солями, парами кислот и т.д.
Ориентировочные показатели скорости коррозии цинкового покрытия при испытаниях в различных типах атмосферы приводятся в профильных нормативных документах и учебниках и измеряются в микрометрах в год (мкм/год). Наиболее агрессивная коррозия происходит в промышленных и морских условиях эксплуатации (скорость может достигать 5-12 мкм/год в зависимости от степени загрязненности среды, вида покрытия и метода его нанесения).
Белая ржавчина на оцинкованной стали и особенности ее возникновения
Исходя из вышесказанного, получается, что цинковое покрытие в любом случае работает в условиях коррозионного воздействия. Тогда почему мы не наблюдаем белые пятна и разводы, которые называют белой ржавчиной, на абсолютно всех оцинкованных металлоконструкциях, деталях и изделиях?
Согласно информации австралийской ассоциации производителей оцинкованной продукции, белая коррозия (англ. white corrosion) – это формирование белых, обычно порошкоподобных образований на поверхности оцинкованного изделия. Она также может создавать поверхностные черные пятна на стадии первоначального развития и обычно состоит из типичных продуктов коррозии цинка, таких как оксид и гидроксид цинка. Такие образования еще называют белой ржавчиной (англ. white rust) или пятнами от влажного хранения (англ. wet storage stain). Пятна возникают, когда оцинкованные поверхности подвергаются воздействию влаги (например, дождя, росы или конденсата), а поток воздуха, обдувающий изделие, ограничен.
При повседневной эксплуатации оцинкованных изделий цинк на поверхности реагирует с влагой с образованием гидроксида Zn(OH)2, который впоследствии, при высыхании в присутствии свободного потока воздуха, превращается в карбонат цинка. Карбонаты цинка являются основным компонентом патины - тонкой пленки на поверхности, которая и образует защитный барьер для дальнейшей коррозии.
Однако в условиях, когда цинк лишен свободного доступа воздуха и постоянно подвергается воздействию влаги (например, при ее попадании под упаковку изделий и продолжительном их хранении в таком виде или при длительной перевозке оцинкованной продукции в открытых вагонах и грузовиках под дождем), в местах ее скопления гидроксиды цинка образуются в больших количествах без последующего преобразования в карбонаты. Это приводит к ускоренной коррозии защитного слоя и образованию локальных пятен и полос белой ржавчины.
Белая ржавчина на цинковых покрытиях встречается чаще всего:
- На свежеоцинкованных изделиях, когда защитная патина еще не успела полностью сформироваться (включая случаи, когда продукция была недостаточно высушена перед смоткой/упаковкой);
- На тесно сложенных и связанных предметах, в т.ч. с применением наружной упаковки, особенно когда свободный поток воздуха отсутствует, а сухие условия невозможны (перевозка морским или открытым сухопутным транспортом, хранение на открытых складах и т.д.);
- Во влажной среде или там, где происходит быстрое изменение окружающих условий (например, в цехах и складских помещениях, где температура в течение суток один или несколько раз проходит точку росы с образованием на металлических поверхностях конденсата).
Как уже сказано выше, степень развития коррозионных процессов напрямую связана с составом влаги, попадающей на оцинкованную поверхность. Например, морская вода имеет особо высокое содержание солей и ионов хлора, вследствие чего является электролитом с повышенной коррозионной активностью и электропроводностью. Такая среда не дает образоваться защитным пленкам и провоцирует развитие белой ржавчины в более глубоких слоях покрытия.
Учитывая то, что белая коррозия цинка может образоваться как на этапе изготовления оцинкованных изделий, так и при их транспортировке, хранении и переработке, выявить первопричину ее возникновения в каждом конкретном случае бывает непросто.
Методы предотвращения белой коррозии
Специалисты, занимающиеся производством и переработкой оцинкованной продукции, используют различные доступные способы для того, чтобы предупредить белую коррозию. Среди наиболее действенных можно отметить:
- Применение специальных видов обработки поверхности на этапе производства оцинкованных изделий: химическое пассивирование, промасливание, пассивирование с промасливанием, фосфатирование, фосфатирование с промасливанием, использование изоляционных органических покрытий и т.д.;
- Использование дополнительных этапов сушки продукции с цинковым покрытием после ее изготовления, вылеживание перед упаковкой;
- Транспортировка крытым транспортом, исключающая попадание атмосферных осадков и другой влаги;
- Хранение продукции с обеспечением свободного потока воздуха над оцинкованной поверхностью в помещениях, исключающих снижение температуры ниже точки росы;
- При попадании воды на поверхность – обеспечение ее стекания и предотвращение образования луж под изделиями;
- Разделение плотно упакованных изделий сразу после их транспортировки, удаление пластиковой и другой временной упаковки для обеспечения циркуляции воздуха, предотвращение постоянного контакта с влажными объектами и материалами (в т.ч. почвой и травой).
Устранение пятен белой ржавчины
Небольшие пятна на оцинкованной стали обычно можно оставить для выветривания. Их следует разместить в месте, где они могут высохнуть под воздействием естественного потока воздуха. В большинстве случаев слаборазвитые участки гидроксидов цинка выветриваются с образованием патины, которая будет защищать металлическое покрытие от дальнейшей коррозии. Таким образом, к примеру, часто удается убрать белый налет с оцинкованного листа без какого-либо ухудшения его эксплуатационных свойств и внешнего вида.
Развитые пятна белой ржавчины требуют удаления перед дальнейшей переработкой и использованием. Для того, чтобы устранить белый налет на оцинкованной поверхности, рекомендуется использовать слабую кислоту (один из вариантов - раствор уксусной кислоты), губку или щетку с неметаллической щетиной. Для более глубоких поражений может использоваться щетка по металлу. После зачистки эти места следует тщательно промыть пресной водой и высушить. Поскольку гидроксиды цинка гораздо более объемны, чем цинк в составе покрытия, даже большие пятна белой ржавчины после зачистки часто не оказывают существенного влияния на толщину оцинкованного слоя. При необходимости, оставшийся защитный слой можно измерить с применением соответствующих приборов для того, чтобы оценить долговечность изделия. В то же время черные пятна коррозии оцинкованного слоя часто являются неустранимыми. В этом случае полностью убрать ржавчину на «оцинковке» не удастся, и, хотя со временем пятна могут стать более однородными, изделия с такого рода дефектами не будут иметь товарный вид.
В сегодняшней статье мы рассмотрели, что такое белая коррозия, в чем причины ее появления, а также каковы методы удаления ржавчины с «оцинковки». Надеюсь, мне удалось помочь вам разобраться в данной теме. Если же у вас остались вопросы или есть необходимость приобретения оцинкованного проката или другой стальной продукции, вы всегда можете обратиться в Метинвест-СМЦ через сайт или по телефону 0800-30-30-70.
