Крепеж из нержавеющей стали в алюминии: как предотвратить гальваническую коррозию

Крепеж из нержавеющей стали в алюминии: да, с условиями

Вы собираете наружную алюминиевую раму для солнечной батареи, поручня или части морского оборудования, а сборочный чертеж требует использования болтов из нержавеющей стали в алюминиевых элементах. Дождь ударит в сустав. Производитель в цеху предупреждает вас, что нержавеющую сталь и алюминий «нельзя соприкасаться». Ваш инстинкт состоит в том, чтобы проверить это утверждение, прежде чем менять дизайн, и этот инстинкт верен.

Прямой ответ: крепеж из нержавеющей стали в алюминии безопасны для подавляющего большинства структурных и наружных применений. при выполнении трех условий:

• Площадь крепления из нержавеющей стали остается небольшой по сравнению с площадью поверхности алюминия.
• Марка нержавеющей стали соответствует условиям эксплуатации на объекте.
• Соединение изолировано и спроектировано таким образом, чтобы вода не могла контактировать с обоими металлами.

Инженеры используют именно эту пару каждый день в солнечных стойках, архитектурных металлоконструкциях и транспортном оборудовании. При правильной детализации сустав служит десятилетиями.

Почему возникает гальваническая коррозия между двумя металлами?

Гальваническая коррозия – это электрохимическая реакция. Когда два разнородных металла электрически соединяются через электролит, менее благородный металл становится анодом и предпочтительнее корродирует. В сочетании нержавеющей стали с алюминием нержавеющая сталь находится выше в гальваническом ряду и действует как катод, а алюминий действует как анод. Алюминий медленно отдает металл, защищая нержавеющую сталь.

Гальванический ряд и отношение площадей

Склонность к коррозии имеет меньшее значение, чем скорость. Эта скорость контролируется относительными поверхностями двух связанных металлов, а не только их положением в гальваническом ряду. Гальваническая коррозия концентрируется на аноде. Один и тот же гальванический ток, распространяющийся по большому аноду, вызывает медленную неглубокую атаку, в то время как тот же ток, сконцентрированный на маленьком аноде, вызывает быстрое и глубокое изъязвление.

Маленькая площадь крепления, большая алюминиевая поверхность

Именно эта территориальная связь является причиной того, что крепеж из нержавеющей стали в алюминии обычно считается безопасным . Одна головка болта из нержавеющей стали M10 представляет собой всего лишь несколько квадратных сантиметров площади катода, тогда как площадь алюминиевого элемента вокруг нее может составлять тысячи квадратных сантиметров. Низкая плотность тока на алюминиевом аноде обеспечивает незначительную скорость коррозии в большинстве климатических условий. Опасным обратным моментом является то, чего инженеры избегают: алюминиевые заклепки или болты, удерживающие большую пластину из нержавеющей стали. Там крошечный алюминиевый анод питает большой катод из нержавеющей стали, и алюминий быстро выходит из строя.

Среда воздействия: когда риск становится реальным

Без электролита гальваническая цепь размыкается и коррозия эффективно прекращается. Вот почему одно и то же соединение нержавеющей стали с алюминием может годами спокойно жить на сухом заводе и выйти из строя в течение нескольких месяцев в доке с морской водой. Дождь, конденсат, влажность и особенно хлориды активируют клетку. В таблице ниже показано, как воздействие влияет как на риск, так и на необходимые меры предосторожности.

Закономерность проста: чем агрессивнее электролит, тем выше риск. Даже в прибрежных районах решение проблемы заключается не в отказе от крепежа из нержавеющей стали, а в выборе нужного сорта и надлежащей герметизации соединения.

Выбор подходящей марки нержавеющей стали

SS304 для общего внутреннего использования

Аустенитная нержавеющая сталь типа 304 используется по умолчанию для большинства внутренних работ. Его 18-процентное содержание хрома и 8-процентное содержание никеля обеспечивают высокую устойчивость к атмосферной коррозии, а его стоимость умеренная по сравнению с марками более высоких сплавов. Крепежи 304 обеспечивают надежную работу алюминиевых сборок, установленных на сухих или защищенных внутренних площадках. Если вы выбираете между двумя наиболее распространенными марками, посмотрите, как сравниваются болты с шестигранной головкой из нержавеющей стали 304 и 316, чтобы получить практическое представление о коррозионной стойкости и стоимости.

SS316 для прибрежного и морского использования

В тип 316 добавляется молибден, обычно от 2 до 3 процентов, что значительно повышает устойчивость к точечной и щелевой коррозии, вызванной хлоридами. Рядом с побережьем, на лодках, под дорожными солевыми брызгами или в промышленных условиях 316 является ответственной спецификацией для нержавеющих крепежных изделий из алюминия. Небольшие дополнительные затраты незначительны по сравнению со стоимостью замены проржавевших крепежных элементов в работающей конструкции. Для морского болтового соединения алюминиевых компонентов. SS316 болты с шестигранной головкой являются практическим значением по умолчанию.

Нержавеющая сталь 316 DIN933 M10 Болты с шестигранной головкой Поставщики, Custom Company - Ji Jiangsu Jiajie - это китайские поставщики и компания болтов с шестигранной головкой SS316 DIN933 M10. Диаметр резьбы M10 обеспечивает надежную посадку и ... Посмотреть продукт →

Методы установки, которые защищают соединение

Выбор материала устанавливает базовую линию; Детали установки решают результат. Три метода имеют наибольшее значение: разорвать контакт металла с металлом, сохранить соединение сухим и следить за тем, чтобы оно оставалось сухим с течением времени.

Изолируйте интерфейс

Тонкий барьер между крепежом из нержавеющей стали и алюминиевой поверхностью прерывает гальваническую цепь. Нейлоновые шайбы, прокладки из EPDM и изоляционные втулки просты, дешевы и эффективны. Плоская шайба из нержавеющей стали под головкой или гайкой выполняет двойную роль: распределяет зажимную нагрузку на более широкую опорную поверхность и обеспечивает сменную поверхность, которую можно сочетать с изолирующим слоем. В критических сборках проектировщики используют Плоские шайбы SS304 в качестве элемента распределения нагрузки и добавьте нейлоновую шайбу в качестве изолятора.

Поставщики плоских шайб из нержавеющей стали 304 DIN125 / GB97 M10, компания по индивидуальному заказу - Jia Jiangsu Jiajie - это китайские поставщики и компания плоских шайб SS304 DIN125 / GB97 M10, плоские шайбы SS304 являются универсальными компонентами ... Посмотреть продукт →

Уплотнение и дренаж

Герметизация предотвращает попадание электролита в щель, где крепежный элемент соединяется с алюминием. Антикоррозионная паста, полиуретановый герметик или силикон, нанесенные на резьбу и под головку болта, блокируют попадание воды. Дренаж не менее важен: расположите соединение так, чтобы вода не скапливалась вокруг крепежа, и избегайте конструкций, в которых влага задерживается между двумя металлами.

Пошаговая подготовка суставов

1. Очистите алюминиевую поверхность и крепеж от масла, оксидов и мусора.
2. Поместите изолирующую шайбу между головкой или гайкой из нержавеющей стали и алюминиевой поверхностью.
3. Нанесите противозадирный состав или герметик на резьбу и нижнюю часть головки.
4. Затяните крепеж до указанного значения и повторите проверку после первого термического цикла.
5. Загерметизируйте кольцевой зазор вокруг головки крепежа, чтобы вода не попала в щель.

Дополнительные рекомендации по защите болтовых соединений во влажных помещениях: как предотвратить ржавление болтов с шестигранной головкой из нержавеющей стали во влажных средах, в равной степени применимы и к алюминиевым сборкам.

Типы крепежа, которые лучше всего работают с алюминием

Алюминий мягче стали, поэтому распределение нагрузки и зацепление резьбы имеют значение. Практическое правило для резьбового алюминия — стремиться к тому, чтобы резьба была как минимум в два раза больше диаметра болта, поскольку алюминиевая резьба сдирается легче, чем стальная. Если стена слишком тонкая, чтобы обеспечить такую ​​глубину, используйте резьбовую вставку или сквозной болт с гайкой. Следующие семейства крепежа подходят для большинства алюминиевых конструкций.

Болты с шестигранной головкой для структурных соединений

Болты с шестигранной головкой остаются «рабочей лошадкой» для конструкционных алюминиевых соединений. Они обеспечивают надежный зажим стандартными инструментами и позволяют легко контролировать предварительную нагрузку. Соедините их плоскими шайбами ​​под головкой и гайкой, чтобы предотвратить врезание опорной поверхности в алюминий.

Фланцевые болты для мягкого алюминия

Болт с шестигранным фланцем крепит шайбу к головке. Увеличенная площадь опоры снижает контактное давление на алюминиевую поверхность, что полезно при работе с тонкостенными профилями или мягкими алюминиевыми сплавами. Поскольку фланец распределяет нагрузку, Болты с шестигранным фланцем SS304 во многих случаях может устранить необходимость в отдельной шайбе.

Нержавеющая сталь 304 DIN6921 M10 Болты с шестигранной головкой Поставщики, Custom Company - Jiangsu Jiajie - это китайские поставщики и компания шестигранных фланцевых болтов SS304 DIN6921 M10, шестигранные фланцевые болты SS304 DIN6921 M10 и ... Посмотреть продукт →

Резьбовые стержни и нестандартная длина

Там, где фиксированная длина болта нецелесообразна, стержни с резьбой из нержавеющей стали позволяют отрезать точную длину на месте и использовать гайки на обоих концах. Их длинная и равномерная форма резьбы также хорошо подходит для соединения сложенных друг на друга алюминиевых элементов. Какой бы ни была геометрия, выбор нержавеющих материалов и правильные меры изоляции обеспечивают долговечность сборки.

Осмотр и техническое обслуживание

Даже хорошо спроектированное соединение заслуживает периодических проверок в суровых условиях. Ищите белый или серый порошок вокруг головки застежки; этот остаток представляет собой оксид алюминия и сигнализирует об активной гальванической коррозии. Легкие питтинги по краям отверстия являются ранним предупреждением о том, что интерфейс влажный. В прибрежных и промышленных условиях проверяйте соединения нержавеющей стали с алюминием не реже одного раза в год. Раннее вмешательство, обычно путем повторного уплотнения или замены изолирующей шайбы, значительно продлевает срок службы.

Заключительный вывод

Крепеж из нержавеющей стали в алюминии — обычное и надежное решение. при соблюдении физики гальванической коррозии. Следите за тем, чтобы площадь нержавеющей стали была небольшой по сравнению с алюминиевой поверхностью, подбирайте марку нержавеющей стали в соответствии с окружающей средой, изолируйте границу раздела и предусмотрите возможность дренажа. Сделайте эти четыре вещи, и алюминиевый узел с нержавеющими болтами прослужит долгие годы.