Што го прави цинк-покривениот челик отпорен на корозија во влажни средини?

Жртвена заштита: Како електрохемиски цинкот заштитува галванизиран челик во влажност

Електрохемискиот принцип: Цинкот како анода во атмосферски ќелии при влажност

Заштитата што ја нуди галванизираниот челик потекнува од способноста на цинкот да надминува други материјали во хемиски однос кога се соочува со корозија во влажни средини. Влажноста создава тенок слој влага на површините, кој ја започнува природната реакција меѓу металите. Цинкот станува негативен пол (анода), додека челикот зазема позитивна улога (катода). Она што се случува понатаму е доста интелигентно: цинкот прв починува да се оксидира, всушност доброволно се жртвува за да заштити челикот подолу. Потоа овие ситни честички цинк патуваат по површината на метала, мешајќи се со водена пареа и воздушни компоненти за да формираат нови заштитни слоеви. Според индустриски стандарди поставени од организации како NACE International и ISO 1461, цинкот всушност се распаѓа со брзина 10 до 100 пати спореди од обичниот незаштитен челик кога е изложен на постојана влажност. Ова значи дека конструкциите остануваат силни и нетакнати, дури и ако дел од прекривката се исцрта или избрише со текот на времето.

Стапка на потрошувачка на цинк и времетраење под долгорочно висока влажност

Начинот на кој цинкот се корозира одредува колку долго ќе трае галванизираниот челик на места каде што има многу влага во воздухот. Кога влажноста достигнува околу 90%, цинкот всушност се троши доста бавно во споредба со обичниот челик. Зборуваме за околу 1 до 2 микрометри годишно, во споредба со повеќе од 50 микрометри за обичниот челик. Уште подобро е тоа што откако ќе се изложи на временските услови, цинкот формира заштитен слој од карбонат на цинк кој ја намалува стапката на корозија на приближно половина микрометар годишно. Така, ако се нанесе стандардниот превлекување со топло галванизирање од 85 микрометри, може да се очекува металните конструкциии да траат значително повеќе од 35 години во овие влажни индустриски средини без потреба од поправки. Американската асоцијација за галванизирање го следи овој податок веќе многу долго време, а нивните откритија се во согласност со набљудувањата од истражувањата за корозија спроведени во тропски региони.

Заштитна бариера: Физичката улога на цинкот во блокирање на влажноста и кислородот

Галванизираниот челик има корист од два комплементарни механизми на заштита: електрохемиска жртва и физичка бариерна перформанса. Густата, кристална структура на цинкот по суштина отпорува на проникнување на водената пареа и кислородот — дури и под екстремна влажност — што го прави посебно ефективен во прибрежните и тропските средини.

Целост на прекривката и непропустливост на влагата во прибрежни и тропски клими

Во региони со висока влажност како Флорида или Југоисточна Азија, непропустливоста на цинкот е клучна. Непрекината, недеформирана прекривка спречува доаѓање на кислород и влага до челичната основа. Оптималната функција на бариерата зависи од:

• Дебелина на слојот на цинк ≥80 µm (според ASTM A123)
• Одсуство на механички оштетувања или абразии
• Конструктивни карактеристики кои минимизираат накупување на морска сол

Цинкот има сосема различна приказна во споредба со оние порозни прекривки кои се достапни. Неговата кристална структура е толку збиена и не апсорбира влага, па останува сув дури и кога влажноста достигнува околу 95%. Оваа природна отпорност се комбинира одлично со начинот на кој цинкот штити металните површини преку жртвување, што станува исклучително важно во региони склони кон кондензација и солена морска воздух. Полски тестови спроведени низ разни брегски региони постојано покажуваат дека конструкциите третирани со соодветно цинкање траат од два до три пати подолго од незаштитените. Зошто? Двојниот систем на заштита за кој зборувавме продолжува да работи ден по ден против корозивните фактори.

Формирање на патина: Како галванизираниот челик се лекува сам преку карбонат на цинк во влажен воздух

Кинетика на развој на стабилна патина во региони на САД со висока влажност (на пр. Флорида, брегот на Мексичкиот Залив)

Галванизираниот челик формира заштитен слој во влажни области како што е брегот на Мексичкиот залив поради реакциите кои се случуваат природно во атмосферата. Кога влажноста ќе се помеша со јаглерод диоксид, се создаваат мали кристали од цинкарбонат на откриената цинка површина. Овие кристали ги пополнуваат ситните пори и ги покриваат помалите недостатоци на метала. Целиот процес се забрзува кога влажноста останува над 60%. Истражувањата спроведени во тропски региони покажуваат дека овој заштитен слој се развила целосно за времетраење од шест до осумнаесет месеци. Тоа е околу двапати побрзо од она што се гледа во суви клими. Резултатот е дебел, леплив слој кој намалува корозија за скоро 90% во споредба со обичен челик без заштита. Уште подобро, доколку подоцна има црти или драскотини, материјалот може брзо да се поправи сам.

Бела рѓа спрема заштитен патина: Клучни нивоа на влажност и CO₂

Стабилноста на патината зависи од балансот на животната средина. Под ~50 ppm CO₂ и над ~85% влажност, особено во стагнирачки, лошо проветрени простори, се формира цинк хидроксид (Zn(OH)₂) наместо карбонат. Овој бел, прашкаст „бел рѓа“ е порозен и незаштитен, што забрзува локализирана корозија. Наспроти тоа, издржливата сива патина се формира сигурно под овие услови:

• Концентрација на CO₂ : >50 ppm
• Релативна влажност : 60–80%
• Температура : 10–40°C (50–104°F)

Ова објаснува зошто отворените конструкција во Мајами развијаат силна патина, додека затворената опрема кај бреговите често страда од бела рѓа. Осигурувањето на доволен проток на воздух - како при складирање, така и при употреба - е клучно за одржување на CO₂ достапноста и овозможување долгорочно, самоподдржливо заштита.

Граници на перформансите во реални услови: Кога влажноста и хлоридите ја предизвикуваат галванизираната челик

Галванизираниот челик е отпорен материјал, но има свои ограничувања кога е изложен на висока влажност и области богати со хлорид. Овој проблем најчесто го набљудуваме покрај бреговите и во морски услови, каде што сребрената заштитна слојка исчезнува побрзо од нормално. Кога нивоата на воздушен хлорид достигнат околу 5 mg на квадратен метар дневно, заштитниот слој започнува да се распаѓа. При концентрации над 10 mg/m²/ден, заштитниот бариер веќе не врши своја функција. Тропските региони со постојана влажност над 80% исто така многу влијаат негативно врз цинк-слоевите. Корозијата се случува 3 до 5 пати побрзо таму во споредба со суви области, што може да ја скрати животната доба на конструкциите за половина под лоши услови. За важни проекти или оние кои вклучуваат безбедносни прашања, дополнителна заштита е разумна. Можности вклучуваат комбинирање на галванизација со боја, користење на дебели слоеви на заштита или префрлање на материјали како нерѓосувачки челик целосно во овие строги услови.

ЧПЗ

Која е електрохемиската основа на заштитата на челикот со цинк?

Цинкот делува како анода во електрохемиска реакција со челик, каде што се оксидира за да го заштити челикот.

Колку долго трае галванизираниот челик под висока влажност?

Со стандардни прекривки, галванизираниот челик може да трае повеќе од 35 години во влажни услови поради спората брзина на корозија на цинкот.

Кои фактори ја подобруваат барьерната заштита на цинкот?

Барьерната заштита зависи од дебелината на слојот на цинк, отсуството на оштетувања и минимизирање на натрупването на морска сол.

Како цинкарбонатот допринасува за само-лечењето на галванизираниот челик?

Цинкарбонатот формира заштитен слој врз цинкот во влажни услови, затворајќи мали дефекти и намалувајќи ја корозијата.

Кога галванизираниот челик се соочува со предизвици во брегски и морски средини?

Високите нивоа на хлориди и постојана влажност можат да ја забрзаат трошењето на цинканите прекривки, намалувајќи го нивниот заштитен век.