Изолирующие шайбы от гальванической коррозии: материалы и руководство по установке

Почему изолирующие шайбы важны в сборках из алюминия и нержавеющей стали

Болт из нержавеющей стали, ввинченный прямо в алюминиевый кронштейн, с первого дня выглядит отлично. Добавьте несколько месяцев дождя или прибрежной влажности, и алюминий вокруг отверстия для болта начнет мелеть, покрываться ямками и терять сцепление с резьбой. Это гальваническая коррозия, и она начинается в тот момент, когда два разнородных металла соприкасаются в присутствии влаги.

Алюминий находится значительно ниже нержавеющей стали по электрохимической шкале, с разницей потенциалов примерно от 0,5 до 0,6 вольт между ними в типичной внешней среде. Алюминий становится анодом и корродирует; нержавеющая сталь действует как катод и остается практически нетронутой. Чем шире зазор между двумя металлами в гальваническом ряду и чем больше площадь поверхности нержавеющей стали по сравнению с алюминием, тем быстрее протекает эта реакция.

Изолирующая шайба разрывает эту цепь, физически отделяя головку крепежа от алюминиевой поверхности. Более полную информацию о том, как эта реакция протекает в различных средах и марках нержавеющей стали, см. здесь. более широкое руководство по предотвращению гальванической коррозии между нержавеющей сталью и алюминием . Оставшаяся часть этой статьи посвящена самой стиральной машине: из чего она сделана, как ее установить и где заканчивается ее защита.

Сравнение распространенных материалов изолирующих шайб

Не все непроводящие шайбы ведут себя одинаково под нагрузкой, при нагревании или в течение многих лет пребывания на открытом воздухе. Выбор неправильного материала может означать, что шайба будет отлично изолировать в день установки, а в течение года расползется, треснет или сожмется.

Нейлон покрывает большинство общих сборок с наименьшими затратами, но он расползается под постоянным давлением зажима, поэтому крутящий момент может незаметно упасть в течение первого года. Ламинаты G10 и G11 стоят дороже, но сохраняют свою форму при реальной предварительной нагрузке, что делает их более распространенным выбором для структурных соединений или соединений, требующих скольжения. Какой бы материал ни использовался, он все равно нуждается в жесткой плоские шайбы из нержавеющей стали для распределения нагрузки укладывается между головкой крепежа и полимером, поэтому мягкий изоляционный материал не сдавливается непосредственно головкой болта.

Как правильно установить изоляционные шайбы

Шайба работает только в том случае, если она покрывает всю контактную поверхность. Шайба немного меньшего размера или та, которая смещается от центра во время затяжки, оставляет полоску голого алюминия, касающуюся голой нержавеющей стали - и этой полоски достаточно, чтобы возобновить гальваническую реакцию, просто сосредоточившись на меньшей площади.

Полная изоляция означает обработку голяшки, а не только головы. Если сам стержень болта касается алюминиевого отверстия, в дополнение к шайбе под головкой необходима пластиковая или тефлоновая втулка вокруг стержня; в противном случае хвостовик становится новой точкой контакта. В сквозных болтовых соединениях это обычно означает изолирующую втулку, изолирующую шайбу под головкой и еще одну под гайкой.

Порядок укладки тоже имеет значение. Распространенной ошибкой является размещение изолирующей шайбы непосредственно напротив головки крепежа и ничего другого, что позволяет острой кромке головки впиться в мягкий полимер во время затяжки и в конечном итоге пробить его. Установка жесткой шайбы из нержавеющей стали между головкой крепежа и изолирующей шайбой распределяет нагрузку и сохраняет полимер неповрежденным на протяжении всего срока службы соединения.

Что не могут исправить изоляционные шайбы

Изолирующие шайбы изолируют только поверхности, которые они физически покрывают. Если винт из нержавеющей стали ввинчивается непосредственно в резьбовое алюминиевое отверстие, резьба остается в электрическом контакте по всей длине зацепления независимо от того, какая шайба находится под головкой. В техническом обзоре Австралийской ассоциации развития нержавеющей стали отмечается, что часто используется винт из нержавеющей стали из алюминия, хотя коррозия алюминия непосредственно вокруг нержавеющей стали вполне возможна именно потому, что само резьбовое соединение не может быть изолировано шайбой.

Для резьбового соединения с алюминием шайба должна сочетаться с отдельной стратегией: жесткое анодирование алюминиевого отверстия, нанесение на резьбу непроводящего противозадирного состава или, в более сложных случаях, изолирующего покрытия. Резьбовые стержни из нержавеющей стали для изолированных фланцевых узлов расположение, при котором несущая нагрузка резьба никогда не касается непосредственно алюминия.

Механическая прочность — еще один предел, который стоит учитывать. Полимерные шайбы, как правило, не могут выдержать предварительную нагрузку соединения, требующего высокого крутящего момента или критического скольжения, без последующей деформации, поэтому для критических структурных соединений часто требуются металлические вставки или ламинированные шайбы, а не простой нейлон. Правильное понимание этого различия на раннем этапе позволит избежать необходимости модернизации в дальнейшем, когда соединение, которое при установке казалось надежным, после сезона циклических термических воздействий начинает ослабевать.

Выбор подходящего комплекта крепежа из нержавеющей стали для изолированных соединений

Шайба – это всего лишь одна часть сборки. Марка крепежа имеет не меньшее значение, особенно в прибрежных или морских условиях, где воздействие хлоридов ускоряет любую коррозию, которая все же проходит. Для руководства по выбор между марками болтов из нержавеющей стали 304 и 316 Содержание молибдена в 316 делает его более надежным выбором там, где в окружающую среду попадают солевые брызги или химикаты для мытья.

Полный изолированный сустав обычно сочетает в себе болты с шестигранной головкой из нержавеющей стали соответствующего класса, жесткую металлическую шайбу на головке болта, саму изолирующую шайбу и, если вибрация является фактором, пружинная шайба из нержавеющей стали для поддержания натяжения зажима под гайку. Если не учитывать какой-либо из этих элементов, через год или два это может проявиться как проблема с обслуживанием, обычно в виде ослабленного соединения или кольца белого продукта коррозии вокруг крепежа.

Ни один из этих компонентов сам по себе не является экзотическим или дорогим. Стоимость правильной сборки с первого раза составляет лишь небольшую часть того, что нужно, чтобы высверлить заклинившую, проржавевшую застежку и позже отремонтировать алюминий вокруг нее.