Болты из нержавеющей стали: маркировка, использование в алюминии и руководство по покраске

Объяснение маркировки болтов из нержавеющей стали

Крепежи из нержавеющей стали не используйте ту же систему маркировки головки, что и для болтов из углеродистой стали. Большинство болтов из нержавеющей стали не имеют отметок на головке. — вместо этого они идентифицируются штампами с обозначением материала, которые можно легко неправильно прочитать или вообще не заметить. Знание того, на что обращать внимание, позволяет избежать дорогостоящих ошибок в спецификациях при работе.

Общие маркировки на головах и что они означают

В отличие от болтов из углеродистой стали SAE или ASTM, на которых для обозначения марки используются выпуклые радиальные линии, на болтах из нержавеющей стали обычно используются буквенные коды, выштампованные или подвергнутые холодной штамповке на головке:

• А2 — Нержавеющая сталь 304 (18-8). Самый распространенный сорт, подходящий для общего использования внутри помещений и в умеренных условиях на открытом воздухе. Устойчив к коррозии, но не идеален для соленой воды или хлоридной среды.
• А4 — нержавеющая сталь 316. Содержит 2–3% молибдена, что придает ему значительно лучшую устойчивость к хлоридам. Стандарт для морской техники, берегового строительства и химического оборудования.
• А2-70 / A4-70 — Число указывает минимальную прочность на разрыв в единицах 10 МПа. А2-70 означает прочность на разрыв 700 МПа, что примерно соответствует болту из углеродистой стали класса 5.
• А2-80 / A4-80 — Прочность на разрыв 800 МПа, сравнимая с болтом из углеродистой стали 8-го класса. Используется в конструкциях с более высокими нагрузками.
• СС или 18-8 — Типовое клеймо материала, обозначающее нержавеющую сталь, но без определенного класса прочности. Обращайтесь с ними с осторожностью в несущих конструкциях, поскольку их прочность не проверена.

ASTM и системы маркировки ISO

Обозначения A2/A4 соответствуют стандарту ISO 3506, который широко используется в Европе и за рубежом. Вместо этого североамериканское оборудование может ссылаться на ASTM F593 (для болтов) и F594 (для гаек), в которых используются обозначения групп сплавов, такие как CW (холодная обработка) или SH (деформационная закалка), а не более простое сокращение A2/A4. При поиске крепежных изделий на разных рынках подтвердите, какой стандарт применяется, чтобы избежать смешивания несовместимых спецификаций.

Использование винтов из нержавеющей стали в алюминии: гальваническая коррозия — реальный риск

Нержавеющую сталь и алюминий можно использовать вместе, но гальваническая коррозия является серьезной проблемой. — особенно во влажной или открытой среде. Эти два металла находятся отдельно в гальваническом ряду: нержавеющая сталь более благородна (катодная), а алюминий более активен (анодная). Когда электролит, такой как вода или солевой туман, связывает их, алюминий преимущественно корродирует. Скорость зависит от соотношения площадей, электролита и продолжительности воздействия.

Насколько серьезна гальваническая реакция?

В сухих помещениях гальванический риск между нержавеющей сталью и алюминием незначителен — без электролита электрохимическая цепь не образуется. В морских или постоянно влажных условиях алюминий, окружающий винт из нержавеющей стали, может иметь измеримые питтинги внутри. от 6 до 12 месяцев если барьер не установлен. Соотношение площадей катода и анода имеет огромное значение: большой болт из нержавеющей стали в маленькой алюминиевой пластине ускоряет коррозию гораздо сильнее, чем маленький винт из нержавеющей стали в большом алюминиевом профиле.

Практические способы снижения гальванической коррозии

• Используйте изолирующий барьер: Перед установкой нанесите пасту из хромата цинка, противозадирный состав или резьбовой герметик на основе ПТФЭ. Они вытесняют влагу и прерывают электролитический путь.
• Используйте нейлоновые или неопреновые шайбы: Изолирующие шайбы, расположенные под головкой болта и гайкой, предотвращают прямой контакт металла с металлом на зажимаемых поверхностях.
• Анодируйте или покрасьте алюминий: Ухоженная анодированная или окрашенная поверхность обеспечивает физический барьер, который значительно замедляет перенос ионов.
• Выбирайте нержавеющую сталь 316 вместо нержавеющей стали 304: В средах с высоким содержанием хлоридов нержавеющая сталь 316 более стабильна и создает меньшую разницу потенциалов коррозии по сравнению с 304.
• Рассмотрите возможность использования крепежа из алюминия или покрытия для соединений с низким напряжением: Если нагрузка на конструкцию невелика, алюминиевые винты серии 5000 или оцинкованная сталь полностью устраняют проблему разнородного металла.

Истирание: другая проблема с винтами из нержавеющей стали в алюминии

Помимо гальванической коррозии, крепеж из нержавеющей стали подвержен раздражающий — явление холодной сварки, при котором поверхности резьбы заедают во время установки. Нержавеющая сталь особенно восприимчива, поскольку ее оксидный слой разрушается при трении, и металл быстро затвердевает. В алюминиевых резьбах это может привести к сорванию внутренней резьбы или необратимому заклиниванию крепежа. Предотвратите истирание, нанося противозадирную смазку (на основе никеля для высокотемпературного применения, на основе меди для стандартного использования) и медленно закручивая винты из нержавеющей стали, особенно в резьбовые алюминиевые отверстия.

Как покрасить нержавеющую сталь, чтобы она прилипала

Краска не сцепляется естественным образом с нержавеющей сталью. Пассивный слой оксида хрома, который делает нержавеющую сталь устойчивой к коррозии, также является причиной нарушения адгезии краски. . Без надлежащей подготовки поверхности даже качественные покрытия отслаиваются в течение нескольких месяцев. Этот процесс достижим, но требует большей подготовки, чем покраска голой стали или алюминия.

Пошаговая подготовка поверхности

1. Тщательно обезжирьте: Протрите поверхность ацетоном или изопропиловым спиртом (IPA) чистой безворсовой тканью. Масло, отпечатки пальцев и остатки механической обработки ухудшают адгезию, даже если поверхность выглядит чистой.
2. Отшлифовать поверхность: Используйте наждачную бумагу с оксидом алюминия зернистостью 80–120 или абразивную подушечку Scotch-Brite, чтобы равномерно зачистить поверхность. Это разрушает пассивный оксидный слой и создает механический зуб, за который грунтовка может схватиться. Шлифуйте в одном направлении, чтобы избежать возникновения повышенных напряжений на тонком материале.
3. Еще раз обезжириваем: После шлифовки еще раз протрите ацетоном, чтобы удалить все истертые частицы. Этот шаг не подлежит обсуждению — шлифовальная пыль, оставшаяся на поверхности, подрывает сцепление.
4. Нанесите протравливающий праймер или самопротравливающий праймер: Для нержавеющей стали наилучшую адгезию обеспечивает промывочная грунтовка (на основе винилбутираля) или двухкомпонентная эпоксидная грунтовка. Самопротравливающие грунтовки, разработанные для цветных металлов, подходят для легких работ. Наносите тонкие слои и дайте время полностью затвердеть между слоями.
5. Нанесите верхнее покрытие: Двухкомпонентные полиуретановые или эпоксидные покрытия обеспечивают наиболее долговечную отделку. Однокомпонентные акриловые краски можно использовать для декоративных целей, где долговечность менее важна.

Типы красок, которые подходят для нержавеющей стали

Распространенные ошибки, из-за которых краска отслаивается с нержавеющей стали

• Пропуск истирания: Нанесение краски на гладкую, непоцарапанную поверхность нержавеющей стали является наиболее распространенной причиной преждевременного нарушения адгезии. Оксидный слой должен быть физически разрушен.
• Использование латексной или водной краски напрямую: Они не сцепляются с металлом без совместимой грунтовки, а на нержавеющей стали расслаиваются при первом термическом цикле или воздействии влаги.
• Окраска в условиях повышенной влажности: Влага на поверхности препятствует правильному смачиванию грунтовки. Идеальные условия ниже 85% относительная влажность и температуре подложки выше 10°C.
• Нанесение слишком толстого слоя: Толстые одиночные слои задерживают растворители и вызывают выскакивание растворителя или плохое отверждение. Несколько тонких слоев Толщина сухой пленки 50–75 микрон каждый из них обеспечивает гораздо лучшую долговременную адгезию, чем один толстый слой.

Идентификация немаркированных или неизвестных крепежных изделий из нержавеющей стали в полевых условиях

Не все болты из нержавеющей стали имеют четкую маркировку, особенно старое оборудование или крепеж, полученные от поставщиков, не соответствующих требованиям ISO. Несколько быстрых полевых испытаний помогут отличить нержавеющую сталь от плакированной углеродистой стали или других сплавов:

• Магнитный тест: Аустенитная нержавеющая сталь (304, 316) в отожженном состоянии слабо магнитна или немагнитна. Сильный магнит не притянет его, в отличие от углеродистой или ферритной нержавеющей стали. Обратите внимание, что холодно обработанный 304 может стать слегка магнитным, поэтому частичное притяжение не всегда дисквалифицируется.
• Тест на ржавчину: Оставьте застежку под воздействием влаги на 48–72 часа. Углеродистая сталь быстро покрывается видимой поверхностной ржавчиной; На настоящей аустенитной нержавеющей стали не будет ржавчины, только возможные водяные знаки.
• Точечный тест на молибден (тестовый набор Mo): Химический тест на падение, позволяющий отличить 316 (Mo-положительный) от 304 (Mo-отрицательный). Комплекты стоят менее 30 долларов США и являются стандартными в системах контроля качества, где проверка качества имеет решающее значение.
• РФА-анализатор: Для дорогостоящих или критически важных с точки зрения безопасности применений портативный рентгенофлуоресцентный анализатор позволяет определить точный состав сплава за считанные секунды, не повреждая крепеж. Арендные единицы широко доступны у поставщиков инспекционного оборудования.

Выбор подходящей марки нержавеющей стали для работы

Выбор марки влияет не только на коррозионные характеристики, но также на прочность, обрабатываемость и стоимость. Каждый из трех наиболее часто встречающихся марок крепежных изделий имеет определенные компромиссы:

• 304/А2: Рабочая лошадка. Хорошая коррозионная стойкость, широкодоступен, экономически эффективен. Достаточно для большинства внутренних и сухих наружных работ. Избегайте использования в средах с высоким содержанием хлоридов — соляные брызги могут вызвать образование язв в течение сезона.
• 316/А4: Морской и химический класс. Содержание молибдена значительно повышает устойчивость к хлоридной коррозии. Стоимость примерно на 20–30% больше, чем 304 но это правильный выбор для прибрежных предприятий, предприятий пищевой или фармацевтической промышленности.
• 410/Мартенситная нержавеющая сталь: Магнитный, закаливаемый, прочный, чем 304 или 316, но более низкая коррозионная стойкость. Используется в столовых приборах, клапанах и других устройствах, где твердость и износостойкость имеют большее значение, чем устойчивость к коррозии.

Для проектов со смешанной средой — скажем, наружная конструкция недалеко от побережья, но не подвергающаяся непосредственному воздействию соленой воды — A4-70 — практический вариант по умолчанию. . Он обеспечивает достаточную прочность и буфер защиты от коррозии, необходимые для сред, которые колеблются между влажными и сухими в течение срока службы крепежа.