Galvalume болат орамы: жоғары коррозияға төзімділік

Galvalume болат орамы деген не және ол қалай коррозиядан қорғайды?

Galvalume құрамы: 55% Al, 43,4% Zn, 1,6% Si

Galvalume болат орамы алюминийдің беріктігін және циннің әлсіздендіру арқылы қорғау қасиетін дәл есептелген құймада үйлестіреді. Покрытие мынадай құрамнан тұрады:

Бұл үштік қорытпа ыстық салқындату кезінде болат негізімен металлографиялық байланыс орнатады. Кремнийдің рөлі ерекше маңызды — зерттеулер оның интерметалдық беріктікті болдырмауы арқылы қаптаманың жылжып кетуіне ұшырамай, механикалық пішіндеуге шыдай алатынын растайды.

Алюминийге бай беттік қабат арқылы тосқауыл қорғанысы

Материалдың шамамен жартысы — болат бетінде қалың тотық қабатын құратын алюминий. Бұл қорғаныс қабаты суды, ауаны және металдың бүлінуіне әкелетін коррозиялық иондарды сырттай ұстап тұрады. Күнделікті цинк қаптамалары ерекше теңіз жағалауында, мұнда тұзды су барлық жерге жетеді, сол деңгейде ұзақ уақыт шыдамайды. Зертханалық сынақтарда тотық қабатына сызық қойылса, уақыт өте келе өзі-өзін қалпына келтіретіні байқалды. Шынымен таңғажайып нәрсе — бұл материал мұздың төменгі температурасынан бастап қайнау нүктесінің жоғары температурасына дейінгі экстремалды температуралар мен күн сәулесіне ұзақ жылдар бойы ұшырағаннан кейін де қаншалықты мықты екені.

Қорытпадағы цинк арқылы іске қосылатын әрекеттестік қорғанысы

Цинк мөлшері 43,4% болуы бетінде кесілулер немесе зақымданулар пайда болған жағдайда әсіресе осындай әлсіз жерлерде катодтық қорғаныс деп аталатынын ұсынады. Кейде болат беті ашылады, сонда цинк бірінші тотыға бастайды. Бұл жылына шамамен 0,05 мм қорғаныс қабатының жойылуын білдіреді, ал қалыпты цинкпен қапталған болатта жылына шамамен 0,2 мм жоғалту байқалады. Мұнда шынымен екі қорғаныс қабаты бірге жұмыс істейді: бөгеттік қорғаныс пен тиімді элемент, осылайша ASTM B117 стандарттарына сәйкес үдеулі тұзды брызгық сынақтарында гальванизацияланған болат орамдарына қарағанда галвалюм болат орамдарының жалпы жағдайда 2-ден 4 есе дейін ұзақ қызмет етуін түсіндіреді.

Галвалюм болат орамдарының ұзақ мерзімді қызмет ету механизмі

Алюминий-цинк әрекеттесуінен туындайтын синергиялық коррозияға қарсы төзімділік

Galvalume болат рулонының қалыпты болаттан гөрі едәуір ұзақ қызмет етуі оның ерекше сипаты болып табылады. Сиқырлы кілт оның арнайы қорғаныс комбинациясында: алюминий ылғалдан қорғайтын қорғаныс ретінде пайда болады, ал цинк зақымданған кезде өзін-өзі түзету қасиетіне ие. Материалдың шамамен жартысы суды сырттай ұстап тұратын берік тот баспайтын қабат түзетін алюминийден тұрады. Бетінің бірдеңемен сызылуы немесе зақымдануы жағдайында алдымен цинк зақымданады да, болатқа әсер етуінен бұрын оны қорғайды. Зертханалық зерттеулер бұл рулондардың тұзды су әсеріне ұшыраған кезде қалыпты гальванизацияланған болатқа қарағанда 2-ден 4 есе дейін ұзақ қызмет ете алатынын көрсетеді. Жағалау жақтағы немесе өнеркәсіптік аймақтардағы ғимараттар үшін бұл уақыт өте келе ауыстырудың және жөндеудің азаятынын білдіреді.

Тот баспайтындыққа қоспа элементтердің (Si, Mn, Cr) рөлі

Шамамен 1,6% кремний бәрінен бұрын қыздыру мен салқындату кезінде маңызы зор болатын пайда болған қабат пен оның астындағы шыныққан болат арасындағы мықты байланысты қамтамасыз етеді. Марганец пен хром жағдайды тұрақтандыруда да үлкен рөл атқарады. Нақты жағдайларда жүргізілген сынақтар ауада ылғалдылық мөлшері жоғары болатын жерлерде Al-Zn құймаларымен салыстырғанда оттегілену проблемаларын шамамен 38% дейін азайтатынын көрсетті, ал бұл құймалар мұндай жағдайларда соншалықты жақсы әрекет ете алмайды. Уақыт өте келе жүргізілген бақылаулар нәтижесінде көптеген өндірушілер осы химиялық қоспаның әртүрлі ауа-райы жағдайларында 20-ден 35 жылға дейін қызыл түсті тот байқалмайтынын растайды.

Әртүрлі орталарда қорғаныш оксидті қабаттарының пайда болуы

Гальвализацияланған қаптаманың коррозияға төзімділігі ортаға тән пассивдену арқылы бейімделеді:

• Теңіз климаты: Хлоридтердің өтуіне төзімді алюминий оксигидроксидтерінің (AlO(OH)) қабаттары қалыптасады
• Өндірістік аймақтар: Күкірт қосылыстарын бейтараптандыратын мырыш сульфаты кешендерін түзеді
• Шоғырланған аймақтар: Табиғи карбонаттану арқылы тұрақты мырыш карбонат пленкасын құрады

Солтүстік Америкадағы орнатулардан алынған нақты деректер 17 жылдан кейін теңіз жағалауындағы бетінің 97% сақталуын көрсетеді, ал гальванизацияланған болат үшін бұл көрсеткіш орташа 63%. Бұл икемді қорғаныс 2023 жылғы құрылыс материалдары бойынша зерттеулерге сәйкес қазіргі уақытта 78% архитектуралық мамандар маңызды инфрақұрылымдық жобалар үшін галвалюм болат рулонды таңдауының себебі болып табылады.

Теңіз жағалауы мен өндірістік орындардағы қолданудағы нақты өмірдегі жұмыс сапасы

Теңіз және жоғары тұздылық климатындағы галвалюм болат рулонның ұзақ қызмет ету мерзімі

Галвалюминий болат орамы теңіз жағалауында тұз булары мен тұрақты ылғалдың материалдарды бүлдіретін қатаң жағдайларына шыдайды. Оның жақсы жұмыс істеуіне себеп – алюминий мен мырыштың арнайы қоспасы, ол коррозиялық хлорид иондарына қарсы берік қорғаныш қабатын құрады. Теңіз жағдайларын модельдеу кезінде галвалюминийдің зертханалық сынақтары оның қалыпты гальванизацияланған болатқа қарағанда үштен бес есе дейін ұзақ қызмет ететінін көрсетті. Теңізге жақын салынған нақты құрылыстарды зерттегенде инженерлер тіпті он бес жыл бойы тұзды су беттеріне тұрақты әсер еткен аймақтарда да жабын өңдеу жылдық 0,5 миллиметрден төменгі деңгейде болатынын анықтаған.

Өнеркәсіптік аймақтардағы күкірт пен ластануларға төзімділік

Галвалюме өзінің қышқылдық ластануға қарсы шыдамды силицийге бай қаптамасы арқасында химиялық өңдеу зауыттары мен жүйелі өнеркәсіптік аймақтар сияқты қатаң жағдайларда өзін дәлелдеді. Күкірт қосылыстарын шығаратын объектілердің маңында жүргізілген зерттеулер қарапайым цинкпен қапталған болатқа қарағанда коррозияның тек 14% жылдамдықпен жүретінін көрсетті. Неліктен? Себебі бұл материал уақыт өте күкірттенуге қарсы төзімді алюминий тотығының қорғаныш қабатын түзеді. Ауа сапасы тұрақты түрде кубометріне 50 микрограмнан төмен бөлшектер мөлшеріне дейін төмендейтін фабрикалар мен интенсивті көлік ағыны бар аймақтарда ғимараттар салумен айналысатындар үшін Галвалюме шатыр орнатулары мен желдету жүйелері сияқты нәрселер үшін айқын таңдау болып табылады. Бұл материал осындай қиын жағдайларда әлдеқайда ұзақ қызмет етеді.

Жергілікті деректер: рждету пайда болу жылдамдығы қапталмаған және цинкпен қапталған болатқа қатысты

42 алаңда жүргізілген тәуелсіз сынақтар Галвалюменің озық жұмыс істеу көрсеткіштерін көрсетті:

Цинк компоненті қаптама зақымданған жерде әсер ететін коррозиядан қорғайды, ал алюминий бүтін аймақтарда кедергі құрайды.

Галвалюме мен гальванизацияланған және алюминиймен қапталған болат: Өнімділікті салыстыру

Коррозияға төзімділік: Галвалюме болат рулондары мен гальванизацияланған болат

Зертханалық тұз бүрку сынақтарында (2023 жылғы ASTM B117 стандарты) гальванизацияланған болаттан 2-4 есе ұзақ қызмет ететіні дәлелденді. Қарапайым гальванизацияланған материалдардың жұмыс істеу принципі цинк металдың астындағы бөлігін коррозиядан қорғауға негізделген, яғни алдымен өзі тот басады. Алайда Galvalume су өтуге қарсы күштірек қорғаныс құратын алюминий мен цинктің арнайы қоспасынан тұрады. Нақты теңіз жағалауындағы жағдайларды қарастырсақ, айырмашылық одан да айқынырақ болады. Жалпысынан, Galvalume теңіз жағалауында қолданылған кезде құрылымын 25-40 жыл бойы сақтайды, ал қарапайым гальванизацияланған болат осындай жағдайларда 12-18 жылдан кейін бұзыла бастайды.

Жылулық шағылдыру және әсерлер: Galvalume мен алюминиймен қапталған болат

Галвалюминий күн сәулесінің шамамен 80% дәрежесін шағылдырады, бұл болаттың алюминиймен жабылған түрінің 65% шағылысу коэффициентіне қарағанда қолайлырақ. Бұл айырмашылық беткі қабат температурасына да елеулі әсер етеді, күшті күн сәулесінің әсерінен ыстық күзетте оны шамамен 14 градус Фаренгейтке (немесе шамамен 8 градус Цельсийге) төмендетеді, біз көрген әртүрлі жылулық сынақтар негізінде. Алайда, температура 750 градус Фаренгейттен жоғары деңгейге дейін көтерілгенде, алюминиймен жабылған нұсқалар төзімдірек болып келеді. Мұндай экстремалды температураларда галвалюминийдегі мырыш тотығу процестері нәтижесінде бүлініп бастайды. Алайда, ұзақ мерзімді төзімділікті қарастырсақ, екеуі де уақыт өте келе қатты нашарламайды. Елдің көптеген жерлерінде қалыпты ауа-райы жағдайларында он бес жыл бойы ұсталған кезде ешбір материал көп өзгеріске ұшырамайды және коррозияға төзімділікті сынау бойынша ISO 9227 стандартында көрсетілген 5% -дан төменгі бұзылу шегінде қалады.

Жабын түрі бойынша жалпы иелік құны мен қызмет ету мерзімі

Өмірлік цикл құнын модельдеу Галвалюминийдің шатыр жабыны қолданыстарында (40 жылдық көзқарас) алюминиймен қапталған жүйелерге қарағанда 23% үнемдеуге қол жеткізетінін көрсетеді.

Цинкпен капталған болаттың Галвалюмнан артықшылықтары: парадоксты түсіну

Цинкпен капталған болат күкіртті орталарда (өндірістік суларды тазарту, қағаз зауыттары) алюминий коррозиялық сульфидтер түзетін жерлерде жоғары төзімділік көрсетеді. 2024 жылғы мұнай өңдеу зауытының зерттеуі күкірт бар атмосферада цинкпен капталған болат үшін 0,12 мм/жыл, ал Галвалюм үшін 0,28 мм коррозия жылдамдығын тіркеді. Сонымен қатар, цинктің катодтық қорғанысы герметиктерсіз механикалық бекітілген конструкциялардың кесілген шеттеріндегі коррозияны одан әрі жақсы тежейді.

Галвалюм қолданыстарындағы коррозияға төзімділікті ықпал ететін негізгі факторлар

Қаптама қалыңдығы мен қызмет ету мерзіміне ықпалы

Галвалюминий болат орамының коррозияға төзімділігі көбінесе қаптаманың қалыңдығына байланысты. Өнеркәсіптік зерттеулердің нәтижелеріне сәйкес, галвалюминийдің қаптамасы 35 микроннан жоғары болса, ол АСТМ стандарты бойынша 2022 жылғы деректерге сәйкес 20 микроннан аспайтын қаптамамен жабылған кәдімгі цинктелген болатқа қарағанда теңіз жағалауына жақын аймақтарда едәуір ұзақ уақыт қолданыла алады. Егер қаптама қалыңдығы 45-тен 55 микронға дейін артса, ондай материал орташа климаттық жағдайларда 50 жылдан астам қызмет етуге мүмкіндік алады. Бұл құбылыстың себебі — қалың қабат хлорид иондарын бөгеп, бетіне ылғалдың өтуін тоқтататын алюминийге бай, тым тығыз қорғаныштық қабат түзеді.

Бетін дайындау және қаптаманың жабысуы бойынша ең жақсы тәжірибе

Дұрыс бетін дайындау өңделмеген болатқа қарағанда қаптаманың жабысуын 300% арттырады (SSPC-SP 1 2021). Негізгі қадамдарға мыналар жатады:

• Микрокристалды анкерлік үлгілерді жасау үшін фосфаттау
• Металл оксидтері мен тоттан тазарту үшін химиялық тазалау
• Алюминий-мырыш байланысын оптимизациялау үшін бақыланатын пассивдендіру
  Жеткіліксіз дайындық коррозияға әкелетін заттардың негізгі қабатына тереңдей беруіне және бояудың 73% ерте бұзылуына әкеледі.

Қоршаған орта факторлары: Ылғалдылық, Тұздылық және Ауа ластануы

Гальваникалық қаптаманың орындалуы әртүрлі орталарда әлдеқайда өзгеше болады:

4 000 орнатылымнан алынған деректерге сәйкес, ылғалдылық 70%-дан асқан кезде мырыштың шығыны 40%-ға дейін өседі, ал өнеркәсіптік күкірт қосылыстары алюминийге бай қабаттарда микроскопиялық шұңқырлар тудырады (NACE Field Study 2020).

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

Гальвалюм болатының құрамында қандай элементтер бар?

Гальвалюм болатының құрамында 55% алюминий, 43,4% мырыш және 1,6% кремний бар.

Гальвалюм қалай коррозияға қарсы тұрады?

Гальвалюм алюминийдің барьерлік қорғанысы мен мырыштың әлсізденуі арқылы коррозияға қарсы тұрады.

Теңіз ортасындағы Галвалюм болат орамдарының қызмет ету мерзімі қандай?

Теңіз ортасында Галвалюм болат орамдары әдеттегі гальванизацияланған болатқа қарағанда үштен бестен есе ұзақ қызмет етеді.

Галвалюм гальванизацияланған болатпен салыстырғанда қалай салыстырылады?

Алюминий-мырыш қаптамасы арқасында тұзды сулы сынамаларда Галвалюм әдетте гальванизацияланған болаттан 2-ден 4 есеге дейін ұзақ қызмет етеді.