Galvalume plieno ritulys: aukštesnis atsparumas korozijai

Kas yra Galvalume plieno ritulys ir kaip jis atsparus korozijai?

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

Galvalume plieno ritulys sujungia aliuminio ilgaamžiškumą su cinko aukos apsauga tikslingai sukurtame lydinyje. Danga susideda iš:

Šis ternarinis lydinys karštojo tipo dengimo metu sudaro metalurginį ryšį su plieno pagrindu. Silicio vaidmuo yra ypač svarbus – tyrimai patvirtina, kad jis neleidžia susidaryti tarpmetaliniams trapiesiems junginiams, leidžiant danga išlaikyti mechaninio formavimo apkrovas nesuskilinėjant.

Barjerinė apsauga dėka aliuminiu turtingo paviršiaus sluoksnio

Apie pusę medžiagos sudaro aliuminis, kuris ant plieno paviršiaus sukuria stori oksido sluoksnį. Šis apsauginis sluoksnis nepraleidžia vandens, oro ir tų erzinančių koroziją sukeliančių jonų, kurie ardo metalą. Įprasti cinko denginiai tokios apsaugos teikti negali, ypač netoli kranto, kur druskingas vanduo prisisunkia visur. Laboratoriniuose tyrimuose matėme, kad jei oksidas būna subraižytas, jis laikui bėgant iš tikrųjų pašalinasi pats. Tikrai įspūdingiausia tai, kaip ilgai ši medžiaga išlaiko savo savybes net po metų skaitos veikimo saulės spindulių ir ekstremalių temperatūrų – nuo žymiai žemesnių už užšalimo tašką iki gerokai aukštesnių už virimo tašką.

Aukos apsauga, kurią užtikrina lydinyje esantis cinkas

43,4 % cinko kiekis suteikia taip vadinamą katodinę apsaugą, ypač pažeidžiamose vietose, kur atsiranda pjūviai arba paviršius pažeidžiamas. Kartais atsiskleidžia plienas, ir tuo metu cinkas linkęs oksiduotis pirmasis. Tai reiškia, kad kasmet sunaikinama apie 0,05 mm apsauginio sluoksnio, palyginti su apie 0,2 mm, prarandamu kasmet naudojant įprastines cinkuotas plieno dengimo dangas. Čia iš tikrųjų veikia du apsaugos sluoksniai, dirbantys kartu: barjerinė apsauga ir šis aukojamasis elementas, kas padeda paaiškinti, kodėl galvaliuminio plieno ritės paprastai tarnauja ilgiau nei standartinės cinkuotos rūšys maždaug 2–4 kartus pagal greitinio druskos purslų bandymus, nustatytus ASTM B117 standarte.

Galvaliuminio plieno ritės ilgalaikė tvirtumas

Sinerginė korozijos atsparumo savybė dėl aliuminio ir cinko sąveikos

Tai, kas skiria Galvalume plieno ritinį, yra tai, kad jis tarnauja žymiai ilgiau nei įprastas plienas. Paslaptis slypi jo specialioje apsaugos kombinacijoje: aliuminis veikia kaip skydas drėgmei atremti, o cinkas turi tokią puikią savybę – jis iš esmės pats save remontuoja pažeidus. Apie pusę medžiagos sudaro aliuminis, kuris sukuria tvirtą oksido danga, neleidžiančią vandeniui prasiskverbti. Kai kas nors subraižo ar pažeidžia paviršių, pirma nukentėja cinkas, o tik paskui – plienas. Tyrimai rodo, kad šie ritiniai gali tarnauti nuo 2 iki 4 kartų ilgiau nei įprastas cinkuotas plienas sunkiomis sąlygomis, pvz., veikiamas jūros vandens. Pastatams, esantiems pajūryje ar pramoniniuose rajonuose, tai reiškia mažiau pakaitų ir techninės priežiūros problemų ilgainiui.

Mažų lydinių elementų (Si, Mn, Cr) vaidmuo oksidacinei atsparumui

Apie 1,6 % silicio padeda sukurti stiprią jungtį tarp dangos ir po ja esančio plieno, kas yra labai svarbu, kai temperatūra kartotinai kyla ir krenta. Kai kalba eina apie mangano ir chromo priedus, jie taip pat puikiai padeda išlaikyti stabilumą. Realiosiomis sąlygomis atlikti tyrimai parodė, kad šie nedideli kiekiai drėgnose vietose sumažino oksidacijos problemas apie 38 %, o su tokia problema įprasti Al-Zn lydiniai susitvarko žymiai blogiau. Daugelis gamintojų teigia, kad dėl šio specialaus cheminės sudėties derinio raudonasis rūdys praktiškai nepasireiškia nuo 20 iki 35 metų skirtingomis oro sąlygomis, kas pagrįsta ilgalaikiais lauko bandymais.

Apsaugojančių oksidinių sluoksnių susidarymas kintamoje aplinkoje

„Galvalume“ atsparumas korozijai prisitaiko priklausomai nuo aplinkos formuojantis praeinamiesiems sluoksniams:

• Jūriniai klimatai: susidaro sluoksniai aliuminio oksihidroksidų (AlO(OH)), atsparių chlorido patekimui
• Pramonės zonose: sudaro cinko sulfato kompleksus, kurie neutralizuoja sieros junginius
• Vidutinės klimato juostos: sukuria stabilias cinko karbonato plėveles dėl natūralios anglį turinčių medžiagų reakcijos su CO₂

Duomenys iš Šiaurės Amerikos diegimų parodo, kad po 17 metų jūros pakrantės regionuose išlieka 97 % paviršiaus vientisumas, kas pranašesnis už cinkuoto plieno vidurkį – 63 %. Tokia adaptuojama apsauga paaiškina, kodėl pagal 2023 metų statybinių medžiagų apklausas 78 % architektūrinių specifikacijų kūrėjų dabar teikia pirmenybę galvalumo plieno ritėms svarbiems infrastruktūros projektams.

Tikrojo naudojimo veikimas jūros ir pramonės aplinkose

Galvalumo plieno ritės ilgaamžiškumas jūros ir aukšto druskingumo klimatui būdingose vietovėse

Galvalume plieno ritulys išties puikiai atlaiko žalingas sąlygas, būdingas pakrantėms, kur druskės oras ir pastovus drėgnumas suardo medžiagas. Tai veiksmingai užtikrina speciali aliuminio ir cinko mišinio sudėtis, sukurianti tvirtą apsauginį sluoksnį prieš koroziją sukeliančius chlorido jonus. Greitinio senėjimo laboratoriniai tyrimai parodė, kad Galvalume tvarumas jūros sąlygose yra apie tris – penkis kartus ilgesnis nei įprasto cinkuoto plieno. Tiriant realias statinių konstrukcijas, pastatytas šalia jūros, inžinieriai nustatė dengiamo paviršiaus dėvėjimosi greitį mažesnį nei 0,5 milimetro per metus net po penkiolikos metų, praleistų pajūrio zonoje, kur druskingas vanduo nuolat veikia metalines paviršiaus dalis.

Atsparumas siera ir teršalams pramonės zonose

Galvalume jau įsitvirtino sudėtingose aplinkose, tokiuose kaip cheminės perdirbimo gamyklos ir intensyviai naudojamos pramonės zonos, dėka savo ypatingo silikonu praturtinto sluoksnio, kuris iš tikrųjų atspariai reaguoja į rūgštinius teršalus. Tyrimai, atlikti aplink objektus, išskiriančius sieros junginius, parodė kai ką įspūdingo – korozija vyksta tik 14 % nuo to lygio, kuris būdingas įprastam cinkuotam plienui. Kodėl? Todėl, kad šis medžiaga sukuria apsauginį aliuminio oksido sluoksnį, kuris ilgesnį laiką geriau atlaiko sulfidacijos pažeidimus. Visiems, kurie dirba statybų projektus šalia gamyklų ar intensyvaus eismo zonų, kur oro kokybė reguliariai nukrenta žemiau 50 mikrogramų dalelių kubiniame metre, Galvalume tampa akivaizdžiu pasirinkimu stogų montažui bei ventiliacijos sistemoms. Šiomis sunkiomis sąlygomis ši medžiaga tiesiog tarnauja ilgiau.

Lauko duomenys: rūdėjimo sparta palyginus su neapdorotu ir cinkuotu plienu

Nepriklausomi bandymai 42 vietose atskleidžia Galvalume našumo pranašumą:

Cinko komponentas suteikia aukos apsaugą ten, kur atsiranda dengimo pažeidimai, o aliuminis užtikrina barjerinę apsaugą nepažeistose vietose.

Galvalume lyginant su cinkuotu ir aliuminiu dengtu plienu: našumo palyginimas

Apsauga nuo korozijos: Galvalume plieno ritė vs. cinkuotas plienas

Tyrimai parodė, kad Galvalume plieno ritės tarnauja apie 2–4 kartus ilgiau nei įprastas cinkuotas plienas, kai jie patenka į druskos purškimo bandymus, kurie atliekami laboratorijose (ASTM B117 standartas iš 2023 m.). Įprastas cinkuotas plienas veikia taip, kad cinkas apsaugo po juo esantį metalą, pirmasis korozijai aukojantis save. Tačiau Galvalume sudėtyje yra speciali aliuminio ir cinko mišinys, kuris sukuria žymiai stipresnę apsaugą nuo vandens prasiskverbimo. Tiriant, kas vyksta tikrovės kranto zonose, skirtumas tampa dar akivaizdesnis. Galvalume paprastai išlaiko savo savybes apie 25–40 metų, kol pasirodo rimti nusidėvėjimo požymiai, tuo tarpu įprastas cinkuotas plienas pradeda ardytis jau po 12–18 metų panašiomis sąlygomis jūros pakrantėse.

Šilumos atspindžio geba ir atmosferos poveikis: Galvalume lyginant su aliuminiu dengtu plienu

Galvalume iš tikrųjų atspindi apie 80 % saulės spinduliavimo, kas yra gana gerokai daugiau nei 65 % atspindžio rodiklis aliuminiu dengtai plienei. Šis skirtumas taip pat pastebimai veikia paviršiaus temperatūras, jas sumažindamas maždaug 14 laipsnių pagal Farenheitą (arba apie 8 laipsnių pagal Celsijų) karštą vasaros dieną, kai saulė labai stipriai kaitina, remiantis įvairiais mūsų matytiais šiluminiais testais. Tačiau, kai temperatūros pakyla iki labai aukštų reikšmių, virš 750 laipsnių pagal Farenheitą, aliuminiu dengtos versijos paprastai yra atsparesnės. Tokiomis ekstremaliomis temperatūromis cinko dalis Galvalume pradeda tirpti dėl oksidacijos procesų. Ilgalaikę ilgaamžiškumą vertinant, abi parinktys laikosi gana tvirtai. Po penkiolikos metų, praleistų normaliomis oro sąlygomis daugelyje šalies vietų, nė viena medžiaga nerodo didelio nusidėvėjimo, išliekant žemiau 5 % degradacijos ribos, nustatytos ISO 9227 standarte korozijos atsparumo testavimui.

Bendrosios savininkystės kaina ir tarnavimo laikas pagal dangos tipą

Gyvavimo ciklo sąnaudų modeliavimas parodė, kad stogo dangai naudojant Galvalume sutaupoma 23 % lyginant su aliuminiu dengtomis sistemomis (40 metų laikotarpis).

Kada cinkuotas plienas gali veikti geriau nei Galvalume: paradokso supratimas

Cinkuotas plienas rodo didesnį atsparumą aukšto sulfidų kiekio aplinkose (nuotekų valymo įrenginiai, popieriaus gamyklos), kur aliuminis sudaro koroziją skatinančius sulfidus. 2024 m. tyrimas naftos perdirbimo įmonėje užregistravo 0,12 mm/metų korozijos greitį cinkuotam plienui prieš 0,28 mm Galvalume siera turinčiose atmosferose. Cinko katodinė apsauga taip pat geriau sumažina pjautinės briaunos koroziją mechaniniu būdu tvirtinamuose mazguose be sandariklių.

Pagrindiniai veiksniai, darantys įtaką Galvalume taikymo korozijos atsparumui

Dangos storis ir jo poveikis tarnavimo laikui

Tai, kaip gerai galvaliuminės plieno juostos atspari korozijai, labai priklauso nuo dengiamojo sluoksnio storio. Pramonės tyrimų duomenys rodo, kad kai galvaliuminė danga yra storesnė nei 35 mikronai, ji tarnauja žymiai ilgiau jūros pakrantės zonose, palyginti su įprasta cinkuota pliena, kurios danga yra plonesnė nei 20 mikronų, pagal 2022 m. ASTM standartus. Tiriant dar storesnius dangos sluoksnius, svyruojančius nuo 45 iki 55 mikronų, nustatyta, kad tokie gaminiai gali tarnauti ilgiau nei 50 metų vietose su vidutinėmis oro sąlygomis. Tai vyksta todėl, kad storesnis sluoksnis sudaro efektyviai tankesnį apsauginį skydą, turintį daug aliuminio, kuris neleidžia kenksmingiems chlorido jonams ir drėgmei prasiskverbti pro paviršių.

Paviršiaus paruošimo ir dangos sukibimo geriausi praktikos

Tinkamas paviršiaus paruošimas padidina dangos sukibimą 300 %, palyginti su neapdorotu plienu (SSPC-SP 1 2021). Svarbūs etapai apima:

• Fosfatavimą, siekiant sukurti mikrokristalinį tvirtinimo raštą
• Chemine valymas, siekiant pašalinti lydinio sluoksnį ir oksidus
• Kontroliuojama pasyvavimas, kad būtų optimizuotas aliuminio-cinko surišimas
  Nepakankamas paruošimas sukelia 73 % ankstyvų dangažių gedimų, leisdamas koroziją sukeliantiems veiksniams prasiskverbti į pagrindo sąsajas.

Aplinkos veiksniai: drėgmė, sūrumas ir oro tarša

Galvalume našumas ženkliai skiriasi priklausomai nuo aplinkos:

Lauko duomenys iš 4 000 įrenginių rodo, kad drėgnumas virš 70 % padidina cinko išsiskyrimą 40 %, o pramoniniai sieros junginiai sukelia mikroskopinius įbrėžimus aliuminiu turtingose sluoksniuose (NACE lauko tyrimas, 2020 m.)

Dažniausiai užduodami klausimai

Iš kokių elementų sudarytas Galvalume plieno ritinys?

Galvalume plieno ritinys sudarytas iš 55 % aliuminio, 43,4 % cinko ir 1,6 % silicio.

Kaip Galvalume atsparus korozijai?

Galvalumas atsparus korozijai dėl barjero apsaugos, kurią suteikia aliuminis, ir cinko teikiamos aukos apsaugos.

Koks yra Galvalumo plieno ritinių tarnavimo laikas jūros aplinkose?

Jūros aplinkose Galvalumo plieno ritiniai paprastai tarnauja tris – penkis kartus ilgiau nei įprasti cinkuoti plieno ritiniai.

Kaip Galvalumas lyginamas su cinkuotu plienu?

Druskos purškimo bandymuose Galvalumas paprastai tarnauja 2–4 kartus ilgiau nei cinkuotas plienas dėl aliuminio ir cinko danga.