خوردگی گالوانیکی آلومینیوم و فولاد ضد زنگ: پیشگیری و انتخاب بست

یک ناظر تعمیر و نگهداری در یک مزرعه خورشیدی ساحلی متوجه خوردگی سفید و پودری در اطراف پیچ‌های فولادی ضد زنگ روی ریل‌های نصب آلومینیومی می‌شود. در عرض چند ماه، آلومینیوم در اطراف سوراخ های پیچ شروع به سوراخ شدن می کند. پیچ و مهره ها خوب به نظر می رسند، اما ساختار از ناحیه تماس دور می شود. این خوردگی گالوانیکی بین آلومینیوم و فولاد ضد زنگ است و یکی از رایج ترین خرابی های اتصال فلزات مخلوط در این زمینه است.

پاسخ کوتاه این است که اتصال دهنده های فولادی ضد زنگ را می توان در سازه های آلومینیومی استفاده کرد، اما تنها زمانی که اتصال با در نظر گرفتن جفت گالوانیکی طراحی شده باشد. بدون عایق بندی مناسب، آلومینیوم ترجیحاً خورده می شود زیرا در سری گالوانیکی پایین تر از فولاد ضد زنگ قرار می گیرد. درک اینکه چرا این اتفاق می افتد و نحوه کنترل آن تعیین می کند که آیا یک مونتاژ ده سال طول می کشد یا در ده ماه شکست می خورد.

خوردگی گالوانیکی چیست؟

خوردگی گالوانیکی که به آن خوردگی دو فلزی نیز می گویند، زمانی اتفاق می افتد که دو فلز غیرمشابه در تماس الکتریکی با یکدیگر باشند و هر دو در معرض الکترولیت قرار گیرند. فلز فعال تر به آند تبدیل می شود و سریعتر از آن که به تنهایی خورده می شود، خورده می شود. فلز نجیب تر به کاتد تبدیل می شود و محافظت می شود.

سری گالوانیکی فلزات و آلیاژها را بر اساس پتانسیل خوردگی آنها در یک محیط معین رتبه بندی می کند. فولادهای ضد زنگ نزدیک به انتهای نجیب ترازو قرار می گیرند، در حالی که آلومینیوم به طور قابل توجهی پایین تر است. هر چه دو فلز در آن مقیاس از هم دورتر باشند، ولتاژ محرک برای خوردگی قوی تر است.

در اتصالات آلومینیوم و فولاد ضد زنگ، آلومینیوم به عنوان آند عمل می کند. الکترون ها از طریق مسیر تماس فلزی از آلومینیوم به فولاد ضد زنگ جریان می یابند، در حالی که جریان یونی مدار را از طریق لایه الکترولیت روی سطح تکمیل می کند. آلومینیوم در سایت های آندی حل می شود و رسوبات هیدروکسید آلومینیوم سفید و گچی را تولید می کند که مهندسان میدانی به سرعت تشخیص می دهند.

آنچه بسیاری از مهندسان را شگفت زده می کند این است که خود فولاد ضد زنگ عملاً دست نخورده باقی می ماند. آسیب همه جانبه آلومینیومی این زوج است. این مشکل را موذیانه می کند: اتصال دهنده ها همچنان جدید به نظر می رسند در حالی که ساختار بی سر و صدا در اطراف آنها خراب می شود.

چرا آلومینیوم و فولاد ضد زنگ نیاز به رسیدگی دقیق دارند

لایه اکسید کروم غیرفعال روی فولاد ضد زنگ دلیل اصلی رفتار نجیب آلیاژ است. این فیلم نامرئی خود ترمیم شونده است و در برابر حمله کلرید بسیار مقاوم است، به ویژه در گریدهایی مانند 304 و 316. آلومینیوم همچنین دارای یک لایه اکسید محافظ است، اما این فیلم در حضور کلریدها پایداری کمتری دارد و به راحتی در اثر سایش، ابزار کاری یا PH شدید آسیب می بیند.

سه عامل تعیین می کند که حمله گالوانیکی به مجموعه آلومینیوم- فولاد ضد زنگ چقدر شدید خواهد بود:

1. تفاوت پتانسیل برای آلومینیوم در برابر فولاد ضد زنگ، اختلاف پتانسیل مدار باز در آب دریا معمولاً بین 0.5 تا 0.7 ولت است که برای ایجاد جریان قابل توجه کافی است.
2. تداوم الکتریکی. تماس مستقیم فلز با فلز به الکترون ها مسیری با مقاومت کم از آند به کاتد می دهد.
3. نسبت مساحت کاتد به آند این عاملی است که بیشتر طراحان را غافلگیر می کند. یک سطح بزرگ فولاد ضد زنگ متصل به یک ناحیه آلومینیومی کوچک، خوردگی سریع و متمرکز ایجاد می کند. در مقابل، یک سطح آلومینیومی بزرگ با یک اتصال دهنده فولاد ضد زنگ کوچک، بسیار کندتر خورده می شود زیرا چگالی جریان آند در یک منطقه وسیع پخش می شود.

اصل نسبت مساحت توضیح می دهد که چرا ناحیه بلافاصله زیر و اطراف سر بست معمولاً اولین ناحیه ای است که گودال را نشان می دهد. همچنین توضیح می دهد که چرا یک بست فولادی ضد زنگ عظیم که به یک پانل آلومینیومی نازک پیچ شده است، ترکیبی بسیار خطرناک تر از یک پیچ فولادی ضد زنگ کوچک است که از یک قاب آلومینیومی بزرگ عبور می کند.

شرایطی که حمله را تسریع می کند

هر مونتاژ فولاد ضد زنگ آلومینیوم شکست نمی خورد. بسیاری از تاسیسات خشک و داخلی برای چندین دهه بدون آسیب گالوانیکی قابل مشاهده کار می کنند. نرخ خوردگی به شدت به محیط و هندسه اتصال بستگی دارد.

خطرناک‌ترین محیط خدماتی رطوبت پایدار را با کلریدها ترکیب می‌کند: سازه‌های فضای باز ساحلی، چارچوب استخرهای شنا، سخت‌افزار عرشه دریایی و اجزای در معرض جاده. محیط های داخلی و تحت کنترل آب و هوا به ندرت الکترولیت کافی برای حفظ جریان گالوانیکی قابل توجه را تامین می کنند، به همین دلیل است که اتصال دهنده های فلزی مخلوط به طور گسترده در داخل ساختمان ها بدون حادثه استفاده می شوند.

چگونه از خوردگی گالوانیکی بین آلومینیوم و فولاد ضد زنگ جلوگیری کنیم؟

اصل مهندسی ساده است: یا پیوستگی الکتریکی بین دو فلز را بشکنید، یا از اتصال الکترولیت به آنها جلوگیری کنید.

فلزات را با یک مانع جدا کنید

یک ماده غیر رسانا را بین سطح آلومینیوم و بست فولادی ضد زنگ قرار دهید. واشرهای نایلونی، واشرهای پلاستیکی و آستین های عایق که ساقه پیچ را می پوشانند همگی موثر هستند. مانع باید در سراسر منطقه تماس کامل، از جمله ناحیه زیر سر پیچ و روی مهره گسترش یابد.

یک واشر تخت فولاد ضد زنگ این دو فلز را جدا نمی کند، اما همچنان یک وظیفه محافظتی مهم دارد. فشار گیره را به طور یکنواخت توزیع می کند و از برش سر پیچ یا مهره از لایه اکسید آلومینیوم جلوگیری می کند. یک لایه اکسید آسیب دیده یک محل آند فعال کوچک ایجاد می کند که حمله موضعی را تشدید می کند، بنابراین یک واشر صاف با اندازه مناسب زیر سر و مهره، یکپارچگی سطح آلومینیوم را حفظ می کند و خطر خوردگی شکاف را کاهش می دهد.

واشر تخت SS304 DIN125/GB97 M10 برای مجموعه های آلومینیومی این واشرهای تخت فولاد ضد زنگ دقیق 304 که برای اتصال دهنده های M10 اندازه گیری شده اند، بار گیره را به طور یکنواخت توزیع می کنند و از لایه اکسید آلومینیوم محافظت می کنند. ایده آل برای کاهش خطر خوردگی شکاف در مجموعه های موجود. مشاهده محصول →

محل اتصال را مهر و موم کنید

در اطراف سوراخ بست یک درزگیر یا ماستیک بمالید تا رطوبت را از بین ببرید. اگر هیچ الکترولیتی به محل اتصال نرسد، سلول گالوانیکی نمی تواند کار کند. این اغلب کاربردی‌ترین مقاوم‌سازی برای مجموعه‌های موجود است، اما درزگیر باید به‌طور دوره‌ای بازرسی شود، زیرا در معرض اشعه ماوراء بنفش و خم شدن مکانیکی تخریب می‌شود.

مساحت کاتد را به حداقل برسانید

سطح فولاد ضد زنگ را نسبت به آند آلومینیومی کوچک نگه دارید. از قرار دادن صفحات بزرگ فولاد ضد زنگ، براکت ها یا اتصال دهنده های متعدد در یک منطقه محدود خودداری کنید، زیرا هر سطح کاتد اضافی باعث افزایش تقاضا برای آلومینیوم می شود.

طراحی برای زهکشی

تله های آب در نقاط بست را از بین ببرید. سطوح افقی که در آن حوضچه های آب در مقابل یک بست، مکان های پرخطر هستند. محل اتصال را کج کنید یا کانال های زهکشی را اضافه کنید تا رطوبت نتواند در مقابل بست و آلومینیوم اطراف آن قرار گیرد.

انتخاب اتصال دهنده های فولادی ضد زنگ برای مجموعه های آلومینیومی

هنگامی که تصمیم به پیچ فولادی ضد زنگ بر روی یک سازه آلومینیومی می رسد، درجه، استاندارد و هندسه بست به اندازه جزئیات نصب مهم است.

برای قاب بندی آلومینیومی همه منظوره در محیط های سرپوشیده یا سرپوشیده، پیچ های شش گوش SS304 عرضه شده به DIN933 یا GB5783 یک انتخاب اثبات شده و مقرون به صرفه است. آنها مقاومت در برابر خوردگی قابل اعتمادی را ارائه می دهند که در آن کلریدها عامل اصلی نیستند و خواص مکانیکی آنها به خوبی با اکستروژن های آلومینیومی استاندارد مطابقت دارد.

پیچ سر شش گوش SS304 DIN933 M10 برای استفاده عمومی در داخل ساختمان این پیچ و مهره های شش گوش استیل ضد زنگ A2-70 یک انتخاب عملی برای قاب آلومینیومی محافظت شده، مقاومت در برابر خوردگی قابل اعتماد و ظرفیت بارگذاری قوی را بدون هزینه بالاتر فولاد ضد زنگ 316 ارائه می دهد. مشاهده محصول →

برای قرار گرفتن در معرض فرآیندهای شیمیایی، ساحلی، دریایی یا شیمیایی، پیچ‌های شش گوش SS316 مشخصات ایمن‌تر هستند. افزودن 2 تا 3 درصد مولیبدن، مقاومت حفره‌ای را در محیط‌های کلریدی بهبود می‌بخشد، که مستقیماً خطر حمله موضعی در رابط اتصال اتصال دهنده به آلومینیوم را کاهش می‌دهد. هزینه مواد بالاتر در مقایسه با هزینه برش و جایگزینی قطعات آلومینیوم خورده شده در مزرعه بی اهمیت است. مقایسه ما از پیچ شش گوش فولاد ضد زنگ 304 در مقابل 316 شکاف عملکرد را به صورت عملی توضیح می دهد.

پیچ سر شش گوش SS316 DIN933 M10 برای محیط های دریایی این پیچ‌های شش گوش که از فولاد ضد زنگ A4-80 با مولیبدن ساخته شده‌اند، مقاومت بالایی در ایجاد حفره در تنظیمات ساحلی یا فرآیندهای شیمیایی غنی از کلرید دارند و خوردگی موضعی در رزوه‌های بست را کاهش می‌دهند. مشاهده محصول →

خریداران همچنین قسمت رزوه دار بست را نادیده می گیرند. ریشه نخ ذاتاً شکافی است و رطوبت را در برابر سطح آلومینیوم نگه می دارد. در اتمسفر دریایی، پیچ 304 می تواند حفره های کم عمق و تغییر رنگ زنگ مانند ناشی از ذرات آهن جاسازی شده ایجاد کند، در حالی که 316 معمولاً تمیز می ماند. زمانی که رزوه های بست مستقیماً از سوراخی در عضو آلومینیومی عبور می کنند، این تفاوت بیشترین اهمیت را دارد.

مشاوره تدارکات و مشخصات

هنگام سفارش اتصالات فولادی ضد زنگ برای سازه های آلومینیومی، استاندارد، درجه مواد و وضعیت سطح را به صراحت مشخص کنید. DIN933 برای پیچ های شش گوش، DIN934 برای مهره های شش گوش و DIN125 برای واشرهای تخت در پروژه های بین المللی شناخته شده اند. از تأمین‌کننده گواهی‌های آزمایش مواد که ترکیب شیمیایی و در صورت نیاز، خواص مکانیکی را پوشش می‌دهد، بخواهید.

به پرداخت سطح توجه کنید. فولاد ضد زنگ ترشی و غیرفعال شده در برابر خوردگی بسیار بهتر از مواد نورد شده یا نادرست تمیز شده مقاومت می کند. بست های ارزان قیمتی که به عنوان ضد زنگ فروخته می شوند، گاهی اوقات از فولاد کم عیار با یک لایه کروم نازک ساخته می شوند. تست غیرفعال سازی یا یک چک آهنربایی ساده می تواند بدترین آنها را بررسی کند.

برای پروژه‌های بزرگ‌تر، با سازنده‌ای کار کنید که می‌تواند پیچ‌ها، مهره‌ها، واشرها و میله‌های رزوه‌دار را از یک خط تولید با قابلیت ردیابی درجه یکسان تامین کند. یک تامین کننده قابل اعتماد همچنین اندازه واشر، طول رزوه و مقادیر گشتاور صحیح را توصیه می کند که همه اینها بر عملکرد طولانی مدت یک اتصال پیچ و مهره آلومینیومی تأثیر می گذارد. را کاتالوگ کامل بست پیچ‌های شش گوش، مهره‌ها، واشرها، میله‌های رزوه‌دار، و سایر بست‌های فولادی ضد زنگ را با داده‌های تمام ابعاد پوشش می‌دهد.