Котушка з гальвалумінієвої сталі: висока стійкість до корозії

Що таке завиток сталі Гальвалюм і як він запобігає корозії?

Склад Гальвалюму: 55% Al, 43,4% Zn, 1,6% Si

Завиток сталі Гальвалюм поєднує міцність алюмінію з жертвенним захистом цинку в точно розробленому сплаві. Покриття складається з:

Цей трійний сплав утворює металургічний зв'язок зі стальним основним матеріалом під час гарячого занурення. Особливо важливу роль відіграє кремній — дослідження підтверджують, що він запобігає утворенню крихких інтерметалічних сполук, дозволяючи покриттю витримувати механічну обробку без відшарування.

Захист бар'єром через поверхневий шар, багатий алюмінієм

Приблизно половина матеріалу — це алюміній, який утворює товстий оксидний шар на поверхні сталі. Цей захисний шар перешкоджає проникненню води, повітря та агресивних корозійних іонів, що руйнують метал. Звичайні цинкові покриття не так довговічні, особливо поблизу узбережжя, де солона вода потрапляє всюди. Лабораторні випробування показали, що пошкоджений оксидний шар здатен самовідновлюватися з часом. Особливо вражає те, як довго цей матеріал зберігає свої властивості після років експозиції під впливом сонячного світла та екстремальних температур — від нижче точки замерзання до значно вищої за точку кипіння.

Жертвельний захист, забезпечений цинком в сплаві

Зінк на 43,4% забезпечує так званий катодичний захист, особливо у тих уразливих місцях, де відбуваються порізи або пошкодження поверхні. Сталь іноді піддається впливу, і коли це відбувається, цинк схильний окислюватися першим. Це означає, що приблизно 0,05 мм захисного шару з'їдається щороку, порівняно з втратою близько 0,2 мм на рік, що спостерігається при звичайних оцинкованих сталевих покриттях. Насправді тут працюють два шари оборони: захист бар'єру плюс цей жертвоприношення елемент, який допомагає пояснити, чому гальвалюмної сталі обмотки, як правило, переживають їх стандартні оцинковані аналоги приблизно в 2 до 4 рази в тих прискорених соляних розпилюючих випробувань

Механізм довготривалості сталевих катушок Galvalume

Синергічна стійкість до корозії від взаємодії алюмінію і цинку

Те, що відрізняє рулон гальванізованої сталі Galvalume, — це значно довший термін експлуатації у порівнянні зі звичайною стальлю. Секрет полягає в особливому поєднанні захисту: алюміній діє як бар'єр проти вологи, тоді як цинк має чудову властивість самовідновлюватися при пошкодженні. Приблизно половина матеріалу — це алюміній, який утворює міцне оксидне покриття, що запобігає проникненню води. Коли поверхня пошкоджується або подряпана, спочатку уражається цинк, і лише потім може постраждати сталь. Випробування показали, що такі рулони можуть служити від 2 до 4 разів довше, ніж звичайна оцинкована сталь, у жорстких умовах, наприклад, при впливі солоної води. Для будівель поблизу морських узбережжь або промислових зон це означає менше замін і проблем з обслуговуванням протягом часу.

Роль малих легуючих елементів (Si, Mn, Cr) у стійкості до окиснення

Близько 1,6% кремнію сприяє утворенню міцного зв'язку між покриттям і сталлю, що знаходиться під ним, що має велике значення під час багаторазового нагрівання та охолодження. Марганець і хром також чудово сприяють стабільності матеріалу. У реальних умовах було встановлено, що такі невеликі домішки зменшують окиснення приблизно на 38% у місцях із високою вологістю повітря — проблему, з якою звичайні алюмінієво-цинкові сплави справляються гірше. Більшість виробників стверджують, що завдяки цій спеціальній суміші хімічних елементів червоний ржавчина практично не утворюється протягом 20–35 років за різних погодних умов, що підтверджено польовими випробуваннями протягом часу.

Утворення захисних оксидних шарів у різних середовищах

Корозійна стійкість Galvalume забезпечується шляхом пасивації, що залежить від умов навколишнього середовища:

• Морський клімат: утворюються стратифіковані шари алюмінієвих оксигідроксидів (AlO(OH)), стійкі до проникнення хлоридів
• Промислові зони: утворює комплекси цинкового сульфату, які нейтралізують сполуки сірки
• Помірні зони: утворює стабільні плівки цинкового карбонату внаслідок природної карбонізації

Польові дані з установок у Північній Америці демонструють збереження 97% цілісності поверхні після 17 років експлуатації в прибережних регіонах, що перевершує середній показник оцинкованої сталі — 63%. Ця адаптивна захисна дія пояснює, чому згідно з опитуваннями щодо будівельних матеріалів 2023 року, 78% архітектурних проєктувальників тепер надають перевагу сталевому рулону Galvalume для важливих інфраструктурних об'єктів.

Реальна ефективність у прибережних та промислових застосуваннях

Тривалість служби сталевого рулону Galvalume в морських умовах та кліматах із високим вмістом солі

Котушка з гальвалумінієвої сталі дійсно добре витримує жорсткі умови на узбережжях, де солоне повітря та постійна волога руйнують матеріали. Ефективність забезпечує спеціальний склад алюмінію та цинку, який створює міцний захисний шар проти корозійних хлорид-іонів. Лабораторні випробування, що прискорюють процес старіння, показують, що термін служби гальвалумінію у морських умовах приблизно втричі-п'ять разів довший, ніж у звичайної оцинкованої сталі. Аналізуючи реальні споруди, побудовані поблизу океану, інженери зафіксували швидкість зносу покриття менше 0,5 міліметра на рік навіть після п’ятнадцяти років перебування в припливних зонах, де солона вода постійно впливає на металеві поверхні.

Стійкість до сірки та забруднюючих речовин у промислових зонах

Galvalume зарекомендував себе в складних умовах, таких як хімічні заводи та навантажені промислові зони, завдяки спеціальному кремнієвому покриттю, яке активно протидіє кислотним забруднювачам. Дослідження, проведені навколо об'єктів, що виділяють сполуки сірки, показали досить вражаючі результати — швидкість корозії становить лише 14% від рівня, зафіксованого на звичайних оцинкованих сталях. Чому? Тому що цей матеріал утворює захисний шар оксиду алюмінію, який значно краще протистоїть сульфідаційному пошкодженню з часом. Для всіх, хто займається будівельними проектами поблизу фабрик або зон інтенсивного руху, де якість повітря регулярно опускається нижче 50 мікрограмів на кубічний метр завислих частинок, Galvalume стає очевидним вибором для таких елементів, як дахові покриття та системи вентиляції. Цей матеріал просто довше служить у цих важких умовах.

Польові дані: швидкість утворення іржі порівняно з необробленою та оцинкованою сталью

Незалежне тестування на 42 майданчиках виявило переваги продуктивності Galvalume:

Цинкова складова забезпечує катодний (жертвений) захист у місцях пошкодження покриття, тоді як алюміній зберігає бар'єрний захист на непошкоджених ділянках.

Galvalume порівняно з оцинкованою та сталлю з алюмінієвим покриттям: порівняльна характеристика

Стійкість до корозії: рулон з Galvalume сталі порівняно з оцинкованою сталлю

Дослідження показали, що сталеві рулони Galvalume тримаються приблизно в 2–4 рази довше, ніж звичайна оцинкована сталь, коли піддаються випробуванням у соляному тумані, які проводяться в лабораторіях (стандарт ASTM B117 від 2023 року). Звичайна оцинкована сталь працює за рахунок того, що цинк захищає метал під ним, жертвуючи собою і корродуючи першим. Однак Galvalume містить спеціальну суміш алюмінію та цинку, яка утворює значно міцніший бар'єр проти проникнення води. Коли розглядаємо, що відбувається в реальних прибережних умовах, різниця стає ще очевиднішою. Galvalume зазвичай зберігається близько 25–40 років, перш ніж з'являються серйозні ознаки зносу, тоді як звичайна оцинкована сталь починає руйнуватися вже через 12–18 років за подібних умов на узбережжі.

Теплове відбиття та стійкість до атмосферних впливів: Galvalume проти сталі з алюмінієвим покриттям

Галвалюма відбиває близько 80% сонячного випромінювання, що набагато краще, ніж відбиття 65% для алюмінієвопокритої сталі. Ця різниця також має помітний вплив на температуру поверхні, знижуючи її приблизно на 14 градусів за Фаренгейтом (або близько 8 градусів за Цельсієм) в ті гарячі літні дні, коли сонце сильно світить, згідно з різними тестуваннями, які ми бачили. Але коли температура стає дуже сильною, вище 750 градусів по Фаренгейту, алюмінієві версії, як правило, витримують краще. При таких екстремальних температурах цинкова частина Galvalume починає розкладатися через окислення. Але якщо подивитися на довгострокову довговічність, обидва варіанти залишаються досить стійкими з часом. Після п'ятнадцяти років впливу звичайних погодних умов у більшості частин країни, жоден з матеріалів не показує значного зносу, залишаючись нижче 5% позначки розкладання, зазначеної в стандарті ISO 9227 для випробувань корозійної стійкості.

Загальні витрати на володіння та термін служби за типом покриття

Моделювання витрат на життєвий цикл показує, що Galvalume досягає заощадження на 23% в порівнянні з системами з алюмінієвим покриттям для покриття (40-річного горизонту).

Коли оцинкована сталь може перевершити гальвалюму: розуміння парадоксу

Зацильблена сталь демонструє вищу стійкість в середовищах з високим вмістом сульфідів (очищення стічних вод, целюшні заводи), де алюміній утворює корозійні сульфіди. Дослідження на рафінерії 2024 року зафіксувало рівень корозії 0,12 мм/річ для оцинкованого проти 0,28 мм для Galvalume в атмосфери, багатій сіркою. Катодична захист цинку також краще пом'якшує ріжучі корозії в механічно закріплених з'єднаннях без герметичних засобів.

Ключові фактори, що впливають на стійкість до корозії в застосуванні гальвалюми

Толщина покриття і його вплив на тривалість життя

Стійкість рулону сталі з покриттям Galvalume до корозії значною мірою залежить від товщини покриття. Дослідження, проведені за результатами промислових випробувань, показують, що коли покриття Galvalume має товщину понад 35 мікронів, його термін служби набагато довший у прибережних зонах у порівнянні зі звичайною оцинкованою стальлю, покриття якої має товщину менше 20 мікронів, згідно зі стандартами ASTM 2022 року. Якщо розглядати ще товщі покриття у діапазоні від 45 до 55 мікронів, то вони фактично можуть забезпечити матеріалу термін експлуатації понад 50 років у місцях із помірними погодними умовами. Це відбувається тому, що товстіший шар утворює по суті щільніший захисний бар'єр, багатий алюмінієм, який блокує шкідливі хлоридні іони та перешкоджає проникненню вологи крізь поверхню.

Найкращі практики підготовки поверхні та адгезії покриття

Правильна підготовка поверхні збільшує адгезію покриття на 300% у порівнянні з непокритою сталью (SSPC-SP 1 2021). Ключові кроки включають:

• Фосфатування для створення мікрокристалічних анкерних структур
• Хімічне очищення для видалення окалини та оксидів
• Контрольована пасивація для оптимізації зчеплення алюмінію з цинком
  Недостатня підготовка є причиною 73% передчасних пошкоджень покриття, що дозволяє корозійним агентам проникати на межі матеріалу.

Чинники навколишнього середовища: вологість, солоність і забруднення повітря

Ефективність Galvalume значно варіюється в різних умовах:

Дані з 4000 об'єктів показують, що вологість понад 70% прискорює вилуговування цинку на 40%, тоді як промислові сполуки сірки призводять до утворення мікропітингу в шарах, багатих алюмінієм (дослідження NACE, 2020 рік).

Часто задані питання

З яких елементів складається сталевий рулон Гальвалюм?

Сталевий рулон Гальвалюм складається з 55% алюмінію, 43,4% цинку та 1,6% кремнію.

Як Гальвалюм захищається від корозії?

Гальвалюм захищається від корозії завдяки поєднанню бар'єрного захисту, який забезпечує алюміній, і катодного (жертвенної) захисту, який забезпечує цинк.

Який термін служби сталевих рулонів Galvalume в морських умовах?

У морських умовах сталеві рулони Galvalume зазвичай служать у три-п'ять разів довше, ніж звичайна оцинкована сталь.

Як Galvalume поступається перед оцинкованою сталлю?

Galvalume, як правило, витримує в 2–4 рази довше, ніж оцинкована сталь, у тестах із сольовим розпиленням завдяки покриттю алюмінієм і цинком.