У попередній статті блогу ми розглянули основні види корозії металів, причини, які її викликають, та ключові способи щодо її запобігання. Одним із заявлених антикорозійних заходів є використання захисних покриттів, у тому числі металевих. Найбільш поширеним металевим покриттям для сталевих виробів є цинкове. Це зумовлено оптимальним співвідношенням вартості та практичної ефективності такого технічного рішення.
Однак, що слід робити споживачеві, якщо саме захисне цинкове покриття починає іржавіти? Причому іржавіти нерівномірно, з утворенням локальних білих плям та смуг. Як виникає біла іржа на «оцинковці» й з чого вона складається? Чи існують способи перешкодити її поширенню та мінімізувати негативний вплив? Спробуємо відповісти на всі ці питання у сьогоднішньому матеріалі.
Металопрокат, який може вас зацікавити
Оцинкована сталь. Сутність процесу цинкування та принцип захисту
У сучасній промисловості цинкування застосовують до досить широкого асортименту сталевих виробів, починаючи від рулонної сталі, дроту та метизів і закінчуючи великогабаритними будівельними металоконструкціями та кузовами автомобілів. Процес полягає у нанесенні на поверхню металопродукції тонкого шару цинку або його сплавів з іншими елементами (цинк-алюміній, алюмоцинк, цинк-магній тощо). Найбільш популярними способами нанесення покриття в умовах великосерійного виробництва є:
- Гаряче оцинкування – металевий виріб після підготовки поверхні занурюється у ванну з розплавленим цинком, після виходу з якої охолоджується, а покриття застигає. При охолодженні можливе регулювання товщини покриття шляхом здування з поверхні надлишків цинку, що ще не застиг (наприклад, у випадку з оцинкованими рулонами це виконується в спеціальній системі «повітряних ножів»);
- Електролітичне (гальванічне) оцинкування – сталевий виріб розміщується у ванні з електролітом, виступаючи катодом. За рахунок пропускання електричного струму іони цинку з анода, що витрачається, переносяться й осідають на поверхні виробу.
Внаслідок цих операцій на сталевому продукті утворюється шар захисного металевого покриття. Товщина шару залежить від застосованої технології та конкретних вимог, що висуваються до металовиробу з урахуванням умов його подальшої експлуатації. Відразу скажу, що в даній статті ми не розглядаємо випадки застосування фарб, що містять цинк, - цей метод відноситься не до металевих, а до лакофарбових видів покриття і має зовсім інший рівень і принцип захисту.
Суть захисного механізму при цинкуванні полягає в тому, що цинк є більш активним металом у порівнянні із залізом, виступає в ролі аноду в парі зі сталевою основою та першим вступає в реакцію з навколишнім середовищем та окислюється. Таким чином, зовнішній металевий шар кородує під впливом зовнішніх факторів, його товщина поступово зменшується внаслідок утворення продуктів корозії та їхнього «вивітрювання» з поверхні. Але поки цинк зберігається на поверхні, серцевина зі сталі залишається непошкодженою.
Такий електрохімічний захист у літературі часто називають «жертовним», оскільки поверхневий шар «жертвує» собою, захищаючи сталеву основу. Термін служби цинкових покриттів та, відповідно, тривалість електрохімічного захисту залежать від таких основних факторів:
1. Товщина захисного шару.
В однакових умовах експлуатації буде довговічнішим той виріб, у якого покриття має більшу товщину - з нього цинк «вивітрюватиметься» довше.
2. Технологія виробництва та первинна якість оцинкованого виробу.
При різних методах виробництва в поверхневому захисному шарі можуть утворюватися різні структурні складові. Вони відрізняються хімічним складом, щільністю, ступенем адгезії з основою, рівномірністю нанесення по довжині та ширині виробу та іншими параметрами, що впливають на подальше використання. Немаловажну роль відіграє фінішна обробка оцинкованої продукції (застосування або відсутність пасивації, склад пасивуючих розчинів та інших додаткових покриттів, ефективність сушіння, параметри змотування, пакування), а також умови транспортування та зберігання до моменту її переробки в кінцевий виріб та початку його використання.
3. Умови експлуатації.
Оцинковані вироби можуть експлуатуватися в різних середовищах, це залежить від сфери використання. При цьому найбільша кількість металоконструкцій, виготовлених із застосуванням оцинкування, все ж таки працює в атмосферних умовах, і їхня поведінка досить детально вивчена. Ключовими параметрами, що впливають на ефективність електрохімічного захисту цинкового покриття, в даному випадку є вологість і температура повітря, наявність коливань температури (конденсація та випаровування вологи), тривалість знаходження вологи на поверхні, кількість і вид опадів, ступінь забруднення атмосфери газами, пилом, солями, парами кислот тощо.
Орієнтовні показники швидкості корозії цинкового покриття при випробуваннях у різних типах атмосфери наводяться у профільних нормативних документах та підручниках й вимірюються у мікрометрах на рік (мкм/рік). Найбільш агресивна корозія відбувається у промислових та морських умовах експлуатації (швидкість може досягати 5-12 мкм/рік, залежно від складу та ступеню забрудненості середовища, виду покриття та методу його нанесення).
Біла іржа на оцинкованій сталі та особливості її виникнення
З вищесказаного виходить, що цинкове покриття у будь-якому випадку працює в умовах корозійного впливу. Тоді чому ми не спостерігаємо білі плями та розводи, які називають білою іржею, на абсолютно всіх оцинкованих металоконструкціях, деталях та виробах?
Згідно з інформацією австралійської асоціації виробників оцинкованої продукції, біла корозія (англ. white corrosion) - це формування білих, зазвичай порошкоподібних утворень на поверхні оцинкованого виробу. Вона також може створювати поверхневі чорні плями на стадії початкового розвитку і зазвичай складається з типових продуктів корозії цинку, таких як оксид і гідроксид цинку. Такі утворення ще називають білою іржею (англ. white rust) чи плямами від вологого зберігання (англ. wet storage stain). Плями виникають, коли оцинковані поверхні зазнають впливу вологи (наприклад, дощу, роси або конденсату), а потік повітря, що обдуває виріб, обмежений.
Під час повсякденної експлуатації оцинкованих виробів цинк на поверхні реагує з вологою з утворенням гідроксиду Zn(OH)2, який згодом, при висиханні в присутності вільного потоку повітря, перетворюється на карбонат цинку. Карбонати цинку є основним компонентом патини - тонкої плівки на поверхні, яка утворює захисний бар'єр для подальшої корозії.
Однак в умовах, коли цинк позбавлений вільного доступу повітря і постійно піддається впливу вологи (наприклад, при її потраплянні під упаковку та тривалому зберіганні виробів в такому вигляді або під час перевезень оцинкованої продукції у відкритих вагонах та вантажівках під дощем), у місцях її скупчення гідроксиди цинку утворюються у великих кількостях без подальшого перетворення на карбонати. Це призводить до прискореної корозії захисного шару та утворення локальних плям та смуг білої іржі.
Найчастіше біла іржа на цинкових покриттях зустрічається:
- На свіжооцинкованих виробах, коли захисна патина ще не встигла повністю сформуватися (включаючи випадки, коли продукція була недостатньо висушена перед змотуванням/ пакуванням);
- На тісно складених та зв'язаних предметах, у т.ч. із застосуванням зовнішньої упаковки, особливо коли вільний потік повітря відсутній, а сухі умови неможливі (перевезення морським або відкритим сухопутним транспортом, зберігання на відкритих складах тощо);
- У вологому середовищі або там, де відбувається швидка зміна навколишніх умов (наприклад, у цехах та складських приміщеннях, де температура протягом доби один або кілька разів проходить точку роси з утворенням на металевих поверхнях конденсату).
Як сказано вище, ступінь розвитку корозійних процесів безпосередньо пов'язаний із складом вологи, що потрапляє на оцинковану поверхню. Так, морська вода має особливо високий вміст солей та іонів хлору, внаслідок чого є електролітом з підвищеною корозійною активністю та електропровідністю. Таке середовище не дає утворитися захисним плівкам та провокує розвиток білої іржі в глибших шарах покриття.
Враховуючи те, що біла корозія цинку може утворитися як на етапі виготовлення оцинкованих виробів, так і при їхньому транспортуванні, зберіганні та переробці, виявити першопричину її виникнення у кожному конкретному випадку буває непросто.
Методи запобігання білій корозії
Фахівці, які займаються виробництвом та переробкою оцинкованої продукції, використовують різні доступні способи для того, щоб запобігти білій корозії. Серед найдієвіших можна відзначити:
- Застосування спеціальних видів обробки поверхні на етапі виробництва оцинкованих продуктів: хімічне пасивування, змащування, пасивування зі змащуванням, фосфатування, фосфатування та змащування, використання ізоляційних органічних покриттів тощо;
- Використання додаткових етапів сушіння продукції з цинковим покриттям після її виготовлення, вилежування перед пакуванням;
- Транспортування критим транспортом, що унеможливлює попадання атмосферних опадів та іншої вологи;
- Зберігання продукції із забезпеченням вільного потоку повітря над оцинкованою поверхнею в приміщеннях, що виключають зниження температури нижче за точку роси;
- При попаданні води на поверхню – забезпечення її стікання та запобігання утворенню калюж під виробами;
- Відокремлення щільно запакованих виробів відразу після їх транспортування, видалення пластикового та іншого тимчасового пакування для забезпечення циркуляції повітря, запобігання постійному контакту з вологими об'єктами та матеріалами (в т.ч. ґрунтом та травою).
Усунення плям білої іржі
Невеликі плями на оцинкованій сталі можна залишити для вивітрювання. Їх слід розмістити у місці, де вони можуть висохнути під впливом природного потоку повітря. У більшості випадків слабо розвинені ділянки гідроксидів цинку вивітрюються з утворенням патини, яка захищатиме металеве покриття від подальшої корозії. Таким чином, наприклад, часто вдається прибрати білий наліт з оцинкованого листа без будь-якої зміни його експлуатаційних властивостей та зовнішнього вигляду.
Розвинені плями білої іржі вимагають видалення перед подальшою переробкою та використанням. Для того, щоб усунути білий наліт на оцинкованій поверхні, рекомендується використовувати слабку кислоту (один з варіантів – розчин оцтової кислоти), губку або щітку з неметалевою щетиною. Для більш глибоких уражень може використовуватись щітка по металу. Після зачистки ці місця слід ретельно промити прісною водою та висушити. Оскільки гідроксиди цинку набагато об'ємніші, ніж цинк у складі покриття, навіть великі плями білої іржі після зачистки часто істотно не впливають на товщину цинкового шару. За необхідності, захисний шар, що залишився, можна виміряти із застосуванням відповідних приладів для того, щоб оцінити довговічність виробу. У той же час чорні плями корозії оцинкованого шару часто є непереборними. У цьому випадку повністю прибрати іржу на «оцинковці» не вдасться, і хоча з часом плями можуть стати одноріднішими, вироби з такого роду дефектами не матимуть товарний вигляд.
У сьогоднішній статті ми розглянули, що таке біла корозія, в чому причини її появи, а також які є методи видалення іржі з «оцинковки». Сподіваюся, мені вдалося допомогти вам розібратися у цій темі. Якщо ж у вас залишилися питання або є необхідність придбання оцинкованого прокату або іншої сталевої продукції, ви завжди можете звернутися до Метінвест-СМЦ через сайт або за телефоном 0800-30-30-70.
