Наши услуги

Пятна мокрого хранения

Как бороться с пятнами мокрого хранения
на стали горячего цинкования

Горячее цинкование и защита от коррозии

Рассматриваемые здесь материалы были разработаны для предоставления точной и авторизованной информации о стали горячего цинкования после её производства. Это информация исключительно общего характера, которая по своей применяемости и пригодности в конкретных отраслях не заменяет компетентные профессиональные исследования и анализ. Также данная информация не предполагает каких-либо гарантий со стороны AGA. Любой пользователь этой информацией должен понимать ответственность, связанную с таким использованием.

Горячее цинкование как способ защиты от коррозии имеет тысячи областей применения во всём мире. Сталь горячего цинкования является наиболее экономичным и не требующим обслуживания способом защиты от коррозии, из известных в настоящее время. Главное потребительское свойство продукции из стали горячего цинкования (СГЦ) – долгий срок службы в различных условиях. Необходимость обслуживания СГЦ напрямую зависит от толщины цинкового покрытия; отсюда важность наблюдения за всеми факторами, могущими привести к уменьшению толщины покрытия. Как и в других производственных процессах, при горячем цинковании необходима инспекция конечного продукта на соответствие спецификациям существующих стандартов. Одним из параметров СГЦ, которому уделяется особое внимание – это качество поверхности и внешний вид. Некоторые аспекты внешнего вида конечного продукта подвластны гальванику, а некоторые – нет. Одним из таких процессов является формирование так называемых пятен мокрого хранения, известных также как белая ржавчина, которая может появиться уже сразу после цинкования.

СГЦ в конструкции центральной библиотеки в Сан-Диего

Пятна мокрого хранения

Пятна мокрого хранения – это порошкообразный налёт белого или серого цвета, который образуется на недавно оцинкованной стали. Часто их можно обнаружить на складируемой продукции в местах, куда попала влага и где к оцинкованной поверхности затруднён доступ потока воздуха, а также после того, как СГЦ подверглась действию дождя, росы или условий высокой влажности. Пятна мокрого хранения представляют собой видимые глазом отложения оксида цинка и гидроксида цинка на поверхности оцинкованной стали.

Важно отметить, что сам процесс горячего цинкования не способствует образованию пятен мокрого хранения. Пятна образуются при взаимодействии цинкового слоя с окружающей средой, а не в процессе цинкования. Ответственность гальваника, в соответствии со спецификациями ASTM, заключается в производстве высококачественного гальванического покрытия и в следовании лучшим известным рекомендациям по противодействию образованию пятен при хранении продукции на складе завода- изготовителя СГЦ. При условии следования этим рекомендациям производитель не несёт ответственности за образование пятен мокрого хранения на своём складе, во время транспортировки или хранения на площадке покупателя перед использованием.

Пятна мокрого хранения на поверхности СГЦ

Влияние естественных атмосферных условий на цинковое покрытие

Цинк, как любой металл, претерпевает изменения под воздействием атмосферы. Подвергаясь циклам намокания и высыхания под влиянием внешних условий, свежая цинковая поверхность образует защитную плёнку, состоящую из продуктов коррозии цинка, которую называют цинковой патиной. Когда СГЦ подвергается воздействию свободно текущего воздуха, на цинковой поверхности образуется тонкий слой оксида цинка. С этого начинается процесс естественного старения покрытия. Затем, под влиянием атмосферной влаги – дождя, росы, влажного воздуха – частицы оксида цинка захватывают воду и образуется пористое желеобразное вещество – гидроксид цинка. Далее при взаимодействии оксида цинка и гидроксида цинка с атмосферным диоксидом углерода образуется тонкий, прочный и плотно прилегающий к поверхности слой, состоящий, главным образом, из карбоната цинка.

Скорость образования патины может быть различной, в зависимости от конкретных условий внешней среды. Обычно на её полное образование уходит от 6 до 12 месяцев. Зрелая патина представляет собой инертную, стабильную, нерастворимую в воде плёнку на цинковой поверхности. Он не смывается под воздействием дождя и снега. По мере формирования патины цвет поверхности СГЦ становится матово-серым. Патина замедляет коррозию, скорость которой составляет примерно 1/30 от скорости коррозии стали в одинаковых условиях. Образование цинковой патины очень важно для долгосрочной сопротивляемости СГЦ коррозии в естественных атмосферных условиях. Патина образуется благодаря естественным циклам намокания и высыхания под влиянием внешних условий, поэтому результаты опытов по ускорению коррозии путём разбрызгивания солевых растворов и другими методами, использующими условия постоянной влажности, не являются достаточно точными для предположений относительно долговечности покрытия в реальных условиях эксплуатации.

Жизнь пятен мокрого хранения

Когда только что оцинкованная поверхность лишается естественного притока воздуха, на ней может образовываться влага, которая изменяет весь процесс естественного формирования цинковой патины. Замкнутая влага предоставляет условия для протекания совсем иных реакций, приводящих к появлению порошкообразного продукта коррозии цинка – белых пятен на поверхности изделий из СГЦ.

Если в щель между двумя плоскими оцинкованными поверхностями попала капля воды, то цинк, прилегающий к центральной части капли, получает гораздо меньше доступа к кислороду, чем цинк на краях капли. Эта разница в доступе к кислороду воздуха приводит к разным электролитическим потенциалам цинка. Центральная часть становится анодной, а цинк на краях капли играет роль катода, таким образом образуется потенциальная коррозионная ячейка.

Если сформировалась такая коррозионная ячейка, то анодная область начинает корродировать, в то время как катодная область не претерпевает изменений. На поверхности образуется слой продуктов коррозии, подобных растворимому гидроксиду цинка в цинковой патине. Поскольку гидроксид цинка в этих условиях остаётся относительно стабильным, ионы цинка продолжают покидать покрытие и вступают в реакцию с водой, образуя толстый слой белого порошкообразного вещества. Так как данная область имеет ограниченный доступ к кислороду, такое же ограничение действует и в отношении углекислого газа, что ещё больше препятствует образованию карбоната цинка.

Пример неправильного хранения СГЦ: штабелирование

Степень разрушения цинкового покрытия при мокром хранении зависит от длительности воздействия запертой влаги без свободного доступа воздуха. Если при этом запертая влага содержит хлориды (от морской воды), соединения серы или остатки флюса, то атака на цинк усиливается. Содержащая хлориды влага может также попасть на поверхность СГЦ во время транспортировки по дорогам, обработанным солевыми реагентами, даже под брезентом, что тоже приводит к образованию пятен мокрого хранения.

Экстремально влажные условия хранения

Более того, даже чистая вода может вызывать формирование пятен за достаточно короткое время. Открытость СГЦ дождям, росе, сильной влажности воздуха может спровоцировать образование оксидов и гидроксидов цинка. Количество продуктов реакции пятен мокрого хранения очень велико: они занимают в три-пять раз больше объёма, чем использованный ими металлический цинк. Поэтому видимый ущерб может казаться значительно более серьёзным, чем реальное повреждение покрытия. Пятна мокрого хранения выглядят неприятно, но их действительный ущерб металлу минимален. Поэтому значительного влияния на срок службы покрытия они не оказывают.

Хранение СГЦ, использование проставков для улучшения притока воздуха

Примеры правильного хранения

Существуют несколько простых советов для тех, кто хранит или перевозит недавно произведённую СГЦ, как повод задуматься над тем, стоит ли хранить или упаковывать оцинкованную сталь слишком плотно. Вот эти соображения:

По возможности избегайте штабелирования
Обеспечьте достаточную вентиляцию между слоями материала
Храните материал в наклонённом положении для стока влаги
Во время транспортировки используйте прокладки и брезент, если существует вероятность образования конденсата или влаги
Располагайте материал в шахматном (перекрёстном) порядке
Материал, складируемый на открытом воздухе, храните на возвышении от земли, используйте прокладки из тополя, ясеня или ели
Избегайте складирования на сырой земле или увядшей траве
Перед отправкой на хранение или перед упаковкой тщательно сушите материал
Используйте десиканты при упаковке и хранении в закрытых контейнерах
При любой возможности складируйте материал под крышей в сухих помещениях с хорошей вентиляцией, подальше от дверных проёмов
Следите, чтобы на материале не было остатков шлака
Используйте обработку пассиваторами
Удаляйте дорожную соль с поверхности СГЦ

Пассивация

Конструкции, все гальванизированные поверхности которых доступны свободно циркулирующему воздуху, обычно не требуют последующей обработки для предотвращения образования пятен мокрого хранения. Большинство таких изделий отгружаются после цинкования без обработки, однако необходимость такой обработки всё-таки определяется, по большей части, конкретными условиями производства, хранения и транспортировки. Для борьбы с пятнами мокрого хранения существуют различные средства для обработки поверхности:

Воски и масла для таких видов продукции как проволока, листовая сталь, материал для ограждений
Пассиваторы
Двойные (дуплексные) или порошковые покрытия

Несмотря на применение пассивирующих агентов, не следует пренебрегать должной организацией хранения СГЦ. Если гальваническая поверхность предназначена под покраску или порошковое покрытие, то не следует планировать последующую обработку пассиваторами, так как она может препятствовать адгезии краски (порошка).

Удаление пятен мокрого хранения

Несмотря на присутствие мелоподобного белого вещества, появление пятен мокрого хранения носит поверхностный характер. Пятнистость лёгкой и средней степени не требует очистки и не влияет на стойкость цинкового слоя. Для удаления пятен мокрого хранения первым делом нужно быстро и полностью осушить материал. Когда он высохнет, исследуйте поверхность материала на степень поражения пятнами (лёгкая, средняя, сильная, критическая). Сообразно результатам осмотра выбирайте способ обработки.

Лёгкая степень пятнистости

Удаление пятен мокрого хранения

При лёгкой и средней степени поражения пятнами мокрого хранения можно ограничиться тем, что просто оставить материал для его естественного старения (вызревания), обеспечив лишь достаточный приток свежего воздуха. Со временем, по мере реагирования с углекислым газом, пятна превратятся в карбонат цинка, сформировав в конце концов цинковую патину. Если же приток воздуха органичен, или поверхность будет покрыта стоячей водой, пятна мокрого хранения нужно удалить при помощи жёсткой нейлоновой щётки (не проволочной). После этого конструкцию можно монтировать и оставить в естественных условиях.

Средняя степень пятнистости

Удаление пятен мокрого хранения

При сильной и критической степени поражения материала пятнами мокрого хранения от последних необходимо избавляться, чтобы гальваническое покрытие могло сформировать цинковую патину. Если не бороться с этой стадией пятен мокрого хранения, может быть поставлен под угрозу срок службы цинкового покрытия и, соответственно, самой стальной основы.

Сильная степень пятнистости

Критическая степень пятнистости

Удаление пятен мокрого хранения

Чтобы удалить пятна мокрого хранения, обработайте материал жёсткой нейлоновой щёткой с моющим средством. Для определения оптимального моющего средства AGA провела исследование, которое позволило выделить пять агентов, не ухудшающих внешний вид материала: это CLR®, сок лимона, Naval Jelly® Rust Dissolver, Picklex® 10CG и белый уксус. Чтобы узнать больше об этом исследовании и его результатах, свяжитесь с AGA для получения статьи «Удаление пятен мокрого хранения с гальванических поверхностей».

После того, как пятна при помощи нейлоновой щётки и моющего средства были удалены, поверхность нужно промыть проточной водой и обсушить. Наконец, весьма полезно измерить толщину цинкового слоя и убедиться, достаточно ли оставшейся толщины для защиты стальной основы.

Если из-за длительного воздействия неблагоприятных условий образовался мощный слой белых отложений, то повреждённые поверхности нужно восстановить по процедуре ASTM A780 “Стандартная методика восстановления повреждённых областей горячеоцинкованных покрытий”. В особо запущенных случаях пятна мокрого хранения становятся чёрными; это указывает на то, что значительная часть цинкового слоя поглощена коррозией – в этом случае материла нужно полностью очистить от цинкового покрытия и провести повторную гальванизацию на соответствие требованиям спецификаций ASTM.

Исследование конкретного случая естественного старения СГЦ

Как уже говорилось, пятна мокрого хранения лёгкой и средней степеней поражения не требуют вмешательства, если позволить им состариться естественным образом. В описываемом ниже случае приводится пример естественного старения части конструкции из СГЦ, на которой образовались пятна.

Исследование конкретного случая естественного старения СГЦ

На снимке вверху мы видим два элемента дорожного ограждения: один из них имеет глянцевую поверхность, другой серовато-матовую. Правый элемент ограждения на фото хранился в помещении с хорошим притоком свежего воздуха, а левый подвергался воздействию влаги – дождя или влажной атмосферы – без достаточного притока воздуха, вследствие чего на этом элементе ограждения образовались пятна мокрого хранения. Спустя неделю после хранения оба элемента были смонтированы рядом для естественного старения

Исследование конкретного случая естественного старения СГЦ

На фото внизу показаны эти же самые элементы ограждения спустя немногим более трёх месяцев после монтажа. Теперь левый элемент, имевший признаки поражения пятнами мокрого хранения, выглядит одинаково с элементом, который до этого был ярким и глянцевым. Как только СГЦ с лёгкой и средней степенью поражения пятнами мокрого хранения получает доступ к свободному току атмосферного воздуха, продукты коррозии цинка вступают в реакцию с диоксидом углерода и образуют матовую серую плёнку карбоната цинка, или цинковой патины. Как правый, так и левый элементы ограждения смогли сформировать путём естественного старения одинаковый и стабильный слой цинковой патины, которая придаёт конструкциям из СГЦ их знаменитую сопротивляемость коррозии. Как только элементам дорожного ограждения позволили состариться в естественных условиях, не только внешний вид, но и антикоррозионная стойкость обоих элементов стали идентичными.

Выводы

Сталь горячего цинкования остаётся основой североамериканской промышленности, а новые технологии и химические исследования продолжают укреплять эту основу. Используемое когда-то лишь как средство защиты от коррозии, горячее цинкование сегодня приобретает новые качества: низкую себестоимость производства и обслуживания в течение всей жизни изделия, стойкость, долговечность, доступность, многогранность применения, повторяемость качества, высокую эстетичность. Как в любом производстве, высокое качество изделия обеспечивается применением лучших практических приёмов и способов контроля. Хорошее планирование всего процесса, от производства и хранения до перевозки и монтажа, является важнейшим фактором успеха в проектах с использованием СГЦ. Следуя приведённым здесь простым указаниям, Вы сможете минимизировать возможность появления пятен мокрого хранения на Ваших изделиях и быть уверенными в том, что Ваш продукт переживёт века и климатические невзгоды, обеспечив отличную защиту от коррозии для последующих поколений.

© American Galvanizers Association 6881 South Holly Circle, Suite 108 Centennial, CO 80112 720.554.0900 www.galvanizeit.org
Оригинал статьи находится по этой ссылке

Перевод: ООО СтанкоФорвард, 2016
ООО СтанкоФорвард
тел. +7 4912 466 505
моб. +7-910-613-9288, +7-920-954-01-88 моб.
+7-910-903-8397, +7-920-9797-404
www.stankoforward.ru
stankforward@gmail.com