Galvalume tērauda ruļļi: augsta korozijas izturība

Kas ir Galvalume tērauda ruļļi un kā tie pretojas korozijai?

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

Galvalume tērauda ruļļi kombinē alumīnija izturību ar cinka upurējošo aizsardzību precīzi izstrādātā sakausējumā. Pārklājums sastāv no:

Šis ternārais sakausējums karstās pārklāšanas laikā veido metalurģisku saiti ar tērauda pamatni. Silīcija loma ir īpaši svarīga — pētījumi apstiprina, ka tas novērš starpmetālisko trauslumu, ļaujot pārklājumam izturēt mehānisku formēšanu, neizkrišot gabalos.

Barjeras aizsardzība caur bagātu alumīniju virsmas slāni

Aptuveni puse no materiāla ir alumīnijs, kas veido biezu oksīda pārklājumu pār tērauda virsmu. Šis aizsargslānis novērš ūdens, gaisa un to kaitīgo korozīvo jonu iekļūšanu, kas grauž metālu. Parastie cinka pārklājumi vienkārši nespēj tik labi pretoties, īpaši tuvu piekrastei, kur siltīte izplatās visur. Laboratorijas testos esam redzējuši, ka, ja oksīds tiek savainots, tas faktiski pašlabojas laika gaitā. Patiešām iespaidīgi ir tas, kā šis materiāls iztur ilgus gadus, pat pēc eksponēšanas saules gaismai un ekstrēmām temperatūrām — no zemām saldribām līdz vēlām vārīšanās temperatūrām.

Upurēšanās aizsardzība, ko nodrošina sakausējumā esošais cinks

43,4% cinka saturs nodrošina tā saucamo katodisko aizsardzību tieši tajos uzņēmīgajos punktos, kur notiek griezumi vai virsmas bojājumi. Tērauds dažreiz atklājas, un, kad tas notiek, cinks parasti oksidējas pirmkārt. Tas nozīmē, ka aptuveni 0,05 mm aizsargkārta tiek iznīcināta katru gadu salīdzinājumā ar aptuveni 0,2 mm zudumu gadā, ko novēro regulāriem cinkotiem tērauda pārklājumiem. Šeit faktiski darbojas divi aizsardzības līmeņi, kas darbojas kopā: barjeras aizsardzība plus šis upurēšanās elements, kas palīdz izskaidrot, kāpēc galvalūma tērauda ruļļi parasti iztur aptuveni 2 līdz 4 reizes ilgāk nekā to standarta cinkotie analogi paātrinātajos sāls šķīduma testos saskaņā ar ASTM B117 standartiem.

Galvalūma tērauda ruļļu ilgtermiņa izturības mehānisms

Sinerģiska korozijas izturība no alumīnija-cinka mijiedarbības

To, kas liek Galvalume tērauda ruļļiem izcelties, ir to daudz ilgāks kalpošanas laiks salīdzinājumā ar parastu tēraudu. Noslēpums slēpjas to īpašajā aizsardzības kombinācijā: aluminija loma ir šķērsot mitrumu, savukārt cinks spēj patiesi brīnumaini "labot" sevi pēc bojājumiem. Aptuveni puse no materiāla sastāva ir alumīnijs, kas veido izturīgu oksīda pārklājumu, kas novērš ūdens iekļūšanu. Ja tomēr virsma tiek noskrāpēta vai bojāta, vispirms ciet pats cinks, nevis tērauds. Testi rāda, ka šādi ruļļi var izturēt no 2 līdz 4 reizēm ilgāk nekā parasts cinkots tērauds smagos apstākļos, piemēram, saskarē ar jūras ūdeni. Būvēm pie krastmalas vai rūpnieciskās teritorijās tas nozīmē mazāk nomaiņu un uzturēšanas problēmu laika gaitā.

Maznozīmīgo sakausējuma elementu (Si, Mn, Cr) loma oksidācijas izturībā

Aptuveni 1,6% silīcija palīdz izveidot stipru saiti starp pārklājumu un tēraudu zem tā, kas ir ļoti svarīgi, kad materiāls tiek pakļauts atkārtotai uzsildīšanai un atdzišanai. Kad runa ir par mangānu un hromu, tie arī veic lielisku darbu, nodrošinot stabilitāti. Reālos apstākļos veiktie testi patiesībā atklāja, ka šie nelielie daudzumi samazina oksidācijas problēmas aptuveni par 38% vietās ar augstu gaisa mitrumu — kādu regulāri Al-Zn sakausējumi nevar tik labi kontrolēt. Vairumā ražotāju ziņojumos norādīts, ka ar šo speciālo ķīmisko vielu maisījumu sarkanais rūsa praktiski pazūd uz 20 līdz 35 gadiem dažādos laikapstākļos, pamatojoties uz ilglaicīgiem lauka testiem.

Aizsargkārtu veidošanās dažādos vides apstākļos

Galvaluma korozijas izturība pielāgojas atkarībā no vides specifiskas pasivizācijas:

• Jūras klimatā: veido slāņveida alumīnija oksi-hidroksīdu (AlO(OH)) kārtas, kas izturīgas pret hlorīdu iekļūšanu
• Rūpnieciskās zonas: Veido cinka sulfāta kompleksus, kas neitralizē sēra savienojumus
• Mērenie reģioni: Veido stabilas cinka karbonāta plēves caur dabisko karbonizāciju

Lauka dati no Ziemeļamerikas uzstādījumiem parāda 97% virsmas integritātes saglabāšanos pēc 17 gadiem piekrastes reģionos, pārspējot cinkota tērauda vidējos 63%. Šī adaptīvā aizsardzība izskaidro, kāpēc 78% arhitektūras specifikatoru saskaņā ar 2023. gada būvmateriālu aptaujām tagad dod priekšroku galvalūma tērauda ruļļiem kritiskiem infrastruktūras projektiem.

Reālais veiktspēja piekrastes un rūpnieciskajos pielietojumos

Galvalūma tērauda ruļļa ilgmūžība jūras un augsta sāļuma klimatā

Galvaluma tērauda ruļļi patiešām izturīgi panes bīstamos apstākļus pie krastlīnijas, kur sāļš gaiss un pastāvīgs mitrums grauž materiālus. Tam, ka tas tik labi darbojas, par iemeslu ir īpaša alumīnija un cinka maisījuma radīts izturīgs aizsargkārtu pret agresīviem hlorīda joniem. Laboratorijas testi, kas paātrina novecošanas procesu, rāda, ka Galvaluma kalpo aptuveni trīs līdz piecas reizes ilgāk nekā parasts cinkots tērauds, kad to pakļauj simulētiem jūras apstākļiem. Analizējot faktiskās konstrukcijas, kas uzbūvētas tuvu okeānam, inženieri ir fiksējuši pārklājuma nodiluma ātrumu zem 0,5 milimetriem gadā, pat pēc piecpadsmit gadiem, kas pavadīti tidālajās zonās, kur sāļūdens nepārtraukti uzbrūk metāla virsmām.

Rezistence pret sēru un piesārņotājiem rūpnieciskās zonās

Galvalume ir pierādījis savu efektivitāti ļoti agresīvās vides apstākļos, piemēram, ķīmisko vielu pārstrādes rūpnīcās un slinkšņainās rūpnieciskās zonās, pateicoties speciālam silīciju bagātinātam pārklājumam, kas faktiski pretojas skābajiem piesārņotājiem. Pētījumi, kas veikti ap objektiem, kuri izdala sēra savienojumus, atklāj kaut ko diezgan ievērojamu — korozija notiek tikai ar 14% no parasta cinkota tērauda korozijas ātruma. Kāpēc? Tāpēc, ka šis materiāls veido aizsargkārtu no alumīnija oksīda, kas ilgstoši daudz labāk iztur sulfidācijas bojājumus. Katram, kurš strādā pie būvprojektiem tuvu rūpnīcām vai intensīvas satiksmes zonām, kur gaisa kvalitāte regulāri krītas zem 50 mikrogramiem uz kubikmetru suspendēto daļiņu, Galvalume kļūst par acīmredzamu izvēli jumtu segumiem un ventilācijas sistēmām. Šis materiāls vienkārši ilgst ilgāk šādos grūtos apstākļos.

Lauka dati: rūsas veidošanās ātrums salīdzinājumā ar necinkotu un cinkotu tēraudu

Neatkarīgie testi 42 vietās parāda Galvalume veiktspējas priekšrocības:

Cinka komponente nodrošina upurēšanas aizsardzību tajās vietās, kur notiek pārklājuma bojājums, savukārt aluminija komponente uztur barjeras aizsardzību neskartās vietās.

Galvalume salīdzinājumā ar cinkoto un ar alumīniju pārklāto tēraudu: veiktspējas salīdzinājums

Korozijas izturība: Galvalume tērauda ruļļi pret cinkoto tēraudu

Testi ir parādījuši, ka Galvalume cinkota tērauda ruļļi ilgst aptuveni 2 līdz 4 reizes ilgāk nekā parasts cinkots tērauds, ja tos pārbauda ar sāls šķīduma smidzināšanu laboratorijās (ASTM B117 standarts no 2023. gada). Parastais cinkotais tērauds darbojas tādējādi, ka cinks aizsargā zem tā esošo metālu, pakļaujot sevi korozijai pirmo. Taču Galvalume satur īpašu alumīnija un cinka maisījumu, kas veido daudz izturīgāku aizsardzību pret ūdens iekļūšanu. Aplūkojot situāciju reālos piekrastes apstākļos, atšķirība kļūst vēl acīmredzamāka. Galvalume parasti saglabā savas īpašības aptuveni 25 līdz 40 gadus, pirms parāda nopietnu nodilumu, savukārt parasts cinkots tērauds sāk degradēties jau pēc 12 līdz 18 gadiem līdzīgos apstākļos pie krastmalas.

Termorefleksivitāte un atmosfēriskās iedarbības izturība: Galvalume pret alumīniju pārklātu tēraudu

Galvalume faktiski atstaro aptuveni 80% saules starojuma, kas ir ievērojami vairāk nekā 65% atspīdīgums no alumīniju pārklātā tērauda. Šis atšķirība arī ievērojami ietekmē virsmas temperatūras, tās samazinot aptuveni par 14 grādiem Fārenheita (vai apmēram par 8 grādiem Celsija) karstajās vasaras dienās, kad saule spīd īpaši intensīvi, pamatojoties uz dažādiem termālajiem testiem, ko esam redzējuši. Tomēr, kad siltums kļūst īpaši intensīvs, pārsniedzot 750 grādu Fārenheita, alumīniju pārklātie varianti parasti iztur ilgāk. Šādās ekstrēmās temperatūrās cinka daļa Galvalume sāk sadalīties oksidācijas procesos. Tomēr, ņemot vērā ilgtermiņa izturību, abas iespējas laika gaitā paliek diezgan izturīgas. Pēc piecpadsmit gadiem, kas pavadīti normālos laikapstākļos lielākajā daļā valsts teritorijas, neviena materiāla nav redzama būtiska nodiluma pazīmes, uzturoties zem 5% degradācijas robežas, kas noteikta ISO 9227 standartos korozijas izturības testēšanai.

Īpašuma kopējās izmaksas un kalpošanas laiks pēc pārklājuma tipa

Dzīves cikla izmaksu modelēšana parāda, ka jumta pārklājumiem Galvalume sasniedz 23% ietaupījumu salīdzinājumā ar alumīniju pārklātām sistēmām (40 gadu horizonts).

Kad cinkots tērauds var pārspēt Galvalume: paradoksa izpratne

Cinkotam tēraudam ir labāka pretestība augsta sēra savienojumu vidē (notekūdeņu attīrīšanas iekārtas, celulozes fabrikas), kur alumīnijs veido korozīvus sulfīdus. 2024. gada rafinētavas pētījums fiksēja 0,12 mm/gadu korozijas ātrumu cinkotajam tēraudam pret 0,28 mm Galvalume sēru bagātā atmosfērā. Cinka katodiskā aizsardzība arī efektīvāk mazina griezuma malas koroziju mehāniski piestiprinātās konstrukcijās bez blīvējuma līdzekļiem.

Galvenie faktori, kas ietekmē Galvalume pielietojuma korozijas izturību

Pārklājuma biezums un tā ietekme uz kalpošanas laiku

Tas, cik labi galvalūma tērauda ruļļi iztur koroziju, lielā mērā ir atkarīgs no pārklājuma biezuma. Nozares testu pētījumi liecina, ka tad, ja galvalūmam ir pārklājums biezāks par 35 mikroniem, tas ilgst daudz ilgāk piekrastes tuvumā salīdzinājumā ar parastu cinkotu tēraudu ar pārklājumu zem 20 mikroniem saskaņā ar ASTM standartiem 2022. gadā. Tad, kad aplūkojam pat biezākus pārklājumus diapazonā no 45 līdz 55 mikroniem, tie faktiski var nodrošināt materiālam kalpošanas laiku vairāk nekā 50 gadus vidējos klimatiskajos apstākļos. Tas notiek tāpēc, ka biezāks slānis veido pamatīvi ciešāku aizsargpārsegu, kas bagāts ar alumīniju, kas bloķē kaitīgos hlorīdu jonus un novērš mitruma iekļūšanu caur virsmu.

Virsmas sagatavošana un pārklājuma saistīšanās — labākās prakses

Pareiza virsmas sagatavošana palielina pārklājuma saistīšanos par 300% salīdzinājumā ar neatstrādātu tēraudu (SSPC-SP 1 2021). Svarīgi soļi ietver:

• Fosfātēšana, lai izveidotu mikrokristāliskus enkurēšanas rakstus
• Ķīmiskā tīrīšana, lai noņemtu kausējumu un oksīdus
• Kontrolēta pasivizācija, lai optimizētu alumīnija-cinka saistīšanos
  Nepietiekama sagatavošana izraisa 73 % no agrīnajiem pārklājuma bojājumiem, ļaujot korozīviem aģentiem iekļūt materiāla starpslāņos.

Vides faktori: mitrums, sāļu saturs un gaisa piesārņojums

Galvalume darbība ievērojami atšķiras dažādos vides apstākļos:

Lauka dati no 4 000 uzstādījumiem rāda, ka mitrums virs 70% paātrina cinka izmaksu par 40%, savukārt industriālie sēra savienojumi izraisa mikrobojus alumīniju bagātos slāņos (NACE Field Study 2020).

Bieži uzdavami jautājumi

No kādiem elementiem sastāv Galvalume tērauda ruļļi?

Galvalume tērauda ruļļi sastāv no 55% alumīnija, 43,4% cinka un 1,6% silīcija.

Kā Galvalume pretojas korozijai?

Galvalums iztur koroziju, kombinējot barjeras aizsardzību, ko nodrošina aluminija klājums, un zinku nodrošināto upurēšanās aizsardzību.

Kāds ir Galvaluma tērauda ruļļu kalpošanas laiks jūras vides apstākļos?

Jūras vides apstākļos Galvaluma tērauda ruļļi parasti kalpo trīs līdz piecas reizes ilgāk nekā parasts cinksots tērauds.

Kāds ir atšķirība starp Galvalumu un cinkoto tēraudu?

Sāls aerosola testos Galvalums parasti kalpo 2–4 reizes ilgāk nekā cinkots tērauds pateicoties tā alumīnija un cinka pārklājumam.