Коррозия металла – это естественный процесс, который развивается при контакте стали с влагой и кислородом. Чем дольше металл находится во влажной среде, тем выше вероятность появления ржавчины. Соли и другие коррозионно-активные вещества способны дополнительно ускорять этот процесс.
Для защиты стальных анкерных пластин на их поверхность наносят цинковое покрытие. Оно изолирует сталь от окружающей среды и обеспечивает ее электрохимическую защиту. Эффективность такой защиты определяется не только наличием покрытия, но и его толщиной, равномерностью и целостностью.
В предыдущем исследовании мы изучали влияние герметиков на анкерные пластины с поврежденным и неповрежденным цинковым покрытием. Результаты оказались вполне ожидаемыми: на пластинах с нарушенным защитным слоем уже в ходе испытаний появились выраженные очаги коррозии, тогда как на образцах без видимых повреждений ржавчина на слое герметика не проступала. Такой результат позволил сделать вывод, что отсутствие внешних дефектов гарантирует высокую коррозионную стойкость.
Далее мы предположили и другую возможную причину, а именно то, что в испытании использовались пластины с качественным цинковым покрытием, которое обеспечило необходимую защиту. Поэтому следующим этапом работы стало исследование факторов, которые невозможно оценить визуально. В первую очередь нас интересовало, как на устойчивость анкерных пластин к коррозии влияют фактическая толщина и равномерность цинкового покрытия.
Почему толщина цинка влияет на коррозионную стойкость
Цинковое покрытие выполняет защитную функцию и принимает на себя воздействие окружающей среды. При длительном контакте с влагой цинк постепенно расходуется в результате электрохимических процессов. Чем тоньше исходный слой, тем меньше запас защитного металла на поверхности пластины.
При этом разницу между покрытием толщиной, например, 5 и 15 мкм невозможно определить визуально. В обоих случаях пластина имеет ровную серебристую поверхность без царапин и других заметных повреждений.
Не менее важна равномерность цинкового слоя. Средняя толщина покрытия не показывает, насколько одинаково цинк распределен по всей поверхности. На отдельных участках его слой может быть значительно тоньше. Именно такие зоны в условиях высокой влажности способны стать зонами развития коррозии.
От первого эксперимента к исследованию покрытия
На первом этапе мы сравнивали анкерные пластины двух производителей, условно обозначенных как А и B. На образцы нанесли Стиз В, Стиз PU, который не содержит воду и который быстро отверждается при любой, даже 100%-ой, влажности, а для более жесткого сравнительного воздействия использовали 3%-й раствор поваренной соли.
Пластины выдерживали в условиях высокой влажности. Уже через 72 часа на образцах А появились первые изменения. Под Стиз В наблюдалось очаговое потемнение, а при воздействии раствора соли – пятна ржавчины.
К 20-23 суткам коррозия стала более выраженной. Повреждения наблюдались на пластинах, контактировавших с Стиз В и раствором соли. Коррозионные очаги в области торцов и отверстий появились и на образцах с Стиз PU.
Пластины B в тех же условиях показали существенно более высокую устойчивость. Под Стиз В отмечалось лишь небольшое потемнение покрытия, при этом характерный рыже-бурый осадок ржавчины за время испытания не появился.
Поскольку условия выдержки и воздействующие материалы были сопоставимыми, различия в результатах указывали на возможную связь с характеристиками самих пластин. Поэтому пластины А и B были переданы в Университет науки и технологий МИСИС для исследования цинкового покрытия.
Что показало измерение толщины цинка
Средняя толщина цинкового покрытия пластины А составила около 7 мкм. При этом покрытие было неравномерным. В отдельных точках были получены значения 4,85; 6,65; 7,49; 7,35 и 6,93 мкм.
Согласно технической документации, минимальная толщина цинкового покрытия должна составлять 10 мкм. Ни одно из измеренных значений пластины А не достигло этого уровня, а на отдельных участках толщина защитного слоя была менее 5 мкм.
Результаты исследования пластины B оказались принципиально другими. Средняя толщина цинкового покрытия составила около 14 мкм, а сам слой был более равномерным. Минимальное измеренное значение составило 12,58 мкм, максимальное – 15,89 мкм.
Таким образом, пластина, на которой в первом эксперименте активно развивалась коррозия, могла иметь тонкое и неравномерное цинковое покрытие. Образец, сохранивший устойчивость во влажной среде, был защищен более толстым и равномерным слоем цинка.
Таблица 1 – Измерение толщины и равномерности цинкового покрытия пластин поставщиков A и B
| № п/п | Поставщик | Толщина, мкм | Сплошность |
|
1 |
Пластина A |
7 |
покрытие неравномерное |
|
2 |
Пластина B |
14 |
покрытие равномерное |
На что обращать внимание при выборе анкерных пластин
Чтобы понять, насколько выявленная зависимость характерна и для других анкерных пластин, мы дополнительно исследовали образцы еще четырех поставщиков. Их средние толщины цинкового покрытия находились в диапазоне от 7 до 12 мкм. Полученные результаты показали, что внешний вид пластины не позволяет достоверно оценить ее коррозионную стойкость: даже при отсутствии видимых повреждений отдельные участки могут иметь толщину цинкового покрытия менее 5–7 мкм. Именно такие зоны в условиях повышенной влажности имеют меньший запас защитных свойств и становятся наиболее уязвимыми для развития коррозии.
Следовательно, при выборе анкерных пластин необходимо ориентироваться не только на отсутствие видимых дефектов, но и на фактическую толщину цинкового покрытия. Для исследованных образцов значение 10 мкм оказалось важным ориентиром: при меньшей толщине, особенно в сочетании с неравномерным нанесением цинка, вероятность развития коррозии значительно возрастает. Именно поэтому появление ржавчины после нанесения герметика не всегда свидетельствует о химическом воздействии самого материала – причиной может быть недостаточная антикоррозионная защита металла.
