Перейти к содержанию

Защита строительного крепежа от коррозии

Содержание

Защита строительного крепежа от коррозии

Последствия ошибок при выборе материала крепежа без учета его коррозионной стойкости могут быть различными: от некрасивых пятен на фасаде до катастрофических разрушений строительных конструкций. Так, частой ошибкой является применение анкерных болтов из оцинкованной углеродистой стали для наружных конструкций или конструкций, которые находятся в условиях повышенной влажности. Обычное цинковое покрытие — электролитическое — можно применять только в сухих внутренних помещениях или на очень короткий срок во влажных условиях. Даже известные марки нержавеющей стали 304 и 316, которые считаются идеальными для большинства видов коррозионных наружных условий, также имеет свои ограничения в некоторых экстремальных условиях.

1. Инструкция по защите крепежа от коррозии

Ниже представлены основные положения инструкции (Guidance Note) британской Ассоциации строительного крепежа (Construction Fixing Association), признанного европейского авторитета по строительному крепежу. Цель этой инструкции — сформулировать основные положения по:

  • условиям возникновения коррозии строительного крепежа;
  • степени коррозионной защиты, которую обеспечивают различные материалы и покрытия;
  • основным путям предотвращения коррозии крепежа.

2. Условия эксплуатации строительного крепежа

В таблице 1 представлены рекомендации для применения анкерных болтов из различных материалов в типичных условиях их работы для крепления деталей или кронштейнов, которые совместимы с ними с точки зрения контактной коррозии (см. 3.3).

Таблица 1 — Материалы и защитные покрытия анкерных болтов в различных атмосферных условиях

Самым важным выводом из таблицы 1 является то, что обычный, электролитически оцинкованный крепеж можно применять только в условиях сухих внутренних помещений или на очень короткий срок во влажных внутренних условиях (см. раздел 6).

3. Типы коррозии, характерные для крепежа

Для строительного крепежа характерны шесть типов коррозионных повреждений (термины — по действующему ГОСТ

  • атмосферная коррозия;
  • точечная коррозия (питтинг);
  • контактная коррозия (часто называется гальванической коррозией);
  • щелевая коррозия;
  • коррозия под напряжением (коррозионное растрескивание);
  • снижение коррозионной стойкости нержавеющих сталей под воздействием высоких температур.

Потенциальными факторами, которые оказывают влияние на коррозионную стойкость крепежа, являются:

  • тип металла;
  • влажность;
  • присутствие загрязняющих веществ;
  • температура;
  • напряжения;
  • особенности конструкции, например, узкие щели и стыки.

3.1. Атмосферная коррозия

3.1.1. Сущность атмосферной коррозии

Большинство металлов встречаются в природе в виде окислов. Поэтому их окисление, которое происходит в присутствии кислорода и воды — это просто естественная тенденция возврата к этому состоянию. Для железа и стали «ржавление» — это интенсивное явление, при котором происходит настолько значительное увеличение объема вещества, что оно может вызывать усилия, способные вызывать растрескивание бетона или кирпичной кладки.

Окисление алюминия происходит сразу же, как только он соприкасается с атмосферой с образованием плотного оксидного покрытия, который защищает его от дальнейшей коррозии.

Нержавеющая сталь обладает аналогичным защитным механизмом — на ее поверхности образуется пассивированное защитное покрытие на основе оксидов хрома.

Коррозия цинка, когда он соприкасается с атмосферой, происходит в виде образования карбоната цинка («белая ржавчина») со скоростью примерно в десять раз медленнее, чем образование обычной, «рыжей», ржавчины.

3.1.2. Меры по предотвращению атмосферной коррозии:

  • Крепеж из оцинкованной углеродистой стали может применяться в наружных строительных конструкциях только при ограничении требуемого срока службы и незначительной степени загрязнения окружающей среды.
  • Для большинства атмосферных условий при длительном сроке службы в сельских и городских регионах с низкой концентрацией хлоридов рекомендуется применять крепеж из нержавеющей стали марки А2.
  • Для городских районов с повышенным содержанием хлоридов, промышленных или прибрежных районов рекомендуется применять нержавеющую сталь марки А4 (см. таблицу 1).

3.2. Точечная коррозия

3.2.1. Сущность точечной коррозии

Точечная коррозия — это локальное разрушение пассивированного слоя на таких материалах как нержавеющая сталь и алюминий (алюминиевые сплавы). Этот тип коррозии проявляется в виде образования отдельных язвинок (ямок), которые при небольшой толщине изделия могут приводить к образованию сквозных отверстий. Точечная коррозия обычно начинается в результате химического загрязнения, например, морской водой и другими хлоридами.

3.2.2. Меры предотвращения точечной коррозии:

  • Обеспечивать достаточную толщину крепежных компонентов.
  • Избегать загрязнения поверхности посторонними коррозивными материалами, например, стальной стружкой.
  • Применять нержавеющую сталь марки А4 для загрязненных атмосферных условий (см. таблицу 1).
  • Для особо агрессивных условий эксплуатации «специальные» марки нержавеющей стали (см. 4.5.3).

3.3. Контактная коррозия

3.3.1. Сущность контактной коррозии

Иногда называется биметаллической коррозией.. Она случается, когда два различных металла находятся в электрическом контакте в присутствии электролита, например, дождевой воды.

Металл, который является менее «благородным» в гальваническом ряду, будет корродировать быстрее, чем это было бы, если бы он был изолирован от другого металла. Именно благодаря этому эффекту цинковое покрытие защищает сталь. Если поцарапать цинковое покрытие или удалить его на небольшой поверхности, то происходит следующее. Цинк, который является менее благородным, чем сталь, корродирует быстрее, тогда как коррозия стали замедляется и, таким образом, она оказывается защищенной от коррозии.

Когда цинковое покрытие удаляется с большой поверхности, то происходит обыкновенная атмосферная коррозия. Выбор соотношения площадей анода и катода — менее благородного и более благородного металлов — является одним из рычагов для снижения скорости коррозии. Если более благородный металл имеет относительно большую площадь, то менее благородный металл будет корродировать быстрее. Влияние на скорость коррозии крепежа, который находится в контакте с другими металлами, показано в таблице 2 для сельских и городских районов.

Относительная «благородность» крепежных материалов (от менее благородных к более благородным):

Цинк
Алюминий
Углеродистая сталь
Латунь
Нержавеющая сталь

Таблица 2 — Гальваническое влияние контакта на скорость коррозии крепежа в сельских и городских районах

3.3.2. Меры предотвращения контактной коррозии

Необходимо выбирать материал крепежа и скрепляемые материалы, которые или идентичны, или имеют рейтинг (Защита строительного крепежа от коррозии) в таблице 2. Если это невозможно, то необходимо или полностью исключить попадание воды в крепежное соединение или электрически изолировать материалы друг от друга с помощью неметаллических шайб или втулок или другим способом.

Например, при установке анкера из нержавеющей стали в условиях морской воды или другой агрессивной среды может возникнуть гальваническая коррозия в контакте нержавеющего анкера со стальной арматурой, которая находится в бетоне. В таком случае необходимо обеспечить между ними электрическую изоляцию. Этого легче всего достигнуть путем применения химического анкера, в котором такая изоляция получается сама собой. Однако в случае агрессивной окружающей среды необходимо убедится в коррозионной стойкости самого полимерного состава такого анкера.

3.4. Щелевая коррозия

3.4.1. Сущность щелевой коррозии

Щелевая коррозия возникает в растворах, содержащих хлориды, когда узкие щели или трещины ограничивают к металлу доступ кислорода, но позволяют доступ раствора. Этот вид коррозии может поражать даже нержавеющие стали, которые являются очень стойкими к общей атмосферной коррозии.

Щелями, которые вызывают этот вид коррозии, могут быть стыки между шайбами и гайками (или головками болтов) и материалом, которые они скрепляют.

Загрязнения, такие как остатки цементного раствора, песка или накопленная грязь могут способствовать к щелевой коррозии.

3.4.2. Предотвращение щелевой коррозии

  • Исключить загрязнение мест крепления цементным раствором, песком и другими строительными веществами.
  • Избегать образования застоя воды на элементах конструкции.
  • Наиболее стойкими материалами к щелевой коррозии являются специальные нержавеющие стали (см. 4.5.3).

3.5. Коррозия под напряжением

3.5.1. Сущность коррозии под напряжением

К этой проблеме приводит комбинация трех специфических условий:

напряжений, присутствия хлоридов и повышенной температуры. Стандартные аустенитные стали, такие как А2 и А4, которые находятся под воздействием нагрузок, особенно подвержены коррозии под напряжением в средах с присутствием хлоридов и температуре выше 60 ºС. Поэтому конструкции крыши плавательных бассейнов особенно склонны к такому виду коррозии. Напряжения могут вызываться, например, затяжкой болтов, а также быть остаточными от холодной обработки или термических циклов при сварке крепежных приспособлений. Результат коррозии под напряжением не виден невооруженным взглядом, так как имеет вид очень тонких трещин, которые могут приводить к катастрофическому разрушению.

3.5.2. Меры по предотвращению:

Стали А2 и А4 не рекомендуется применять в условиях, которые могут вызывать коррозию под напряжением. В таких случая применяют специальные нержавеющие стали (см. 4.5.3).

Традиционным советом для конструкций, подобных плавательным бассейнам, является применение крепежных элементов из углеродистой стали с защитным лакокрасочным покрытием. Это означает, однако, что потребуется периодический осмотр и ремонт этих лакокрасочных покрытий.

3.6. Нержавеющие стали под воздействием высокой температуры

Коррозионная стойкость сталей А2 и А4 может быть значительно снижена под воздействием высокой температуры, например, при неправильной шлифовке или при сварке.

  • Нержавеющие крепежные изделия нельзя сваривать.
  • Нельзя шлифовать нержавеющие детали, если они будут применяться в крепежных элементах.
  • Если шлифовка применяется для укорачивания шпилек, то нужно не допускать их контакта с другими нержавеющими деталями.

4. Материалы анкерных болтов и их коррозионная стойкость

4.1. Углеродистая сталь

Углеродистая сталь без коррозионной защиты быстро подвергается сильной коррозии при эксплуатации во влажных или нормальных атмосферных условиях. Поэтому крепеж из углеродистой стали применяют только с цинковым покрытием, гальваническим или горячего окунания.

4.2. Электролитически оцинкованная углеродистая сталь

Защита от атмосферной коррозии, которую обеспечивает цинковое покрытие, прямо пропорционально его толщине. В случае крепежа с электролитическим цинковым покрытием это составляет обычно всего лишь Поэтому такое цинковое покрытие может служить защитой только в сухих внутренних условиях.

На срок службы покрытия влияют факторы, которые способствуют удалению с поверхности детали карбонат цинка, образующийся при нормальной атмосферной коррозии. Таким положительным фактором является, например, регулярная мойка конструкции. Это значит, что все оценки срока службы цинкового покрытия являются очень приблизительными. Обычно в наружных городских условиях электролитическое цинковое покрытие исчезает менее чем за два года, а в морской воде — за считанные месяцы.

4.3. Хроматная пассивация

Это дополнительная обработка цинкового электролитического покрытия, которая делает его желтоватым, золотистым или голубоватым. Эта пассивация предназначена в основном для предотвращения коррозии цинка по отношению к химическим веществам, которые содержатся в упаковочных материалах. Она не дает значительной дополнительной защиты по отношению к атмосферной и другим видам коррозии.

4.4. Горячеоцинкованная углеродистая сталь

Как и для электролитически оцинкованной стали срок службы горячего цинкового покрытия определяется его толщиной. Толщина цинкового покрытия, которая применяется для крепежа, составляет от Поэтому можно ожидать защиту стали от коррозии около лет в городских условиях и только около трех лет в морской воде. Необходимо помнить, что цинковый слой может повреждаться или удаляться на некоторых типах крепежа в ходе его установки, например, анкеры при забивании их в отверстие в бетонной стене. Если такие сомнения возникают, лучше применить анкеры из нержавеющей стали.

4.5. Нержавеющая сталь

Аустенитная нержавеющая сталь обязана своей коррозионной стойкости хрому, никелю и, в некоторых, марках, молибдену.

4.5.1. Марка А2 (303 и 304)

Содержит хрома и никеля. Пассивированный слой является стойким к атмосферной коррозии в незагрязненных сельских местностях, но может подвергаться язвенной и щелочной коррозии в агрессивных средах, таких как атмосфера промышленных и прибрежных районов. В загрязненной городской атмосфере может покрываться пятнами.

Традиционные (американские) обозначения, такие как AISI 303 и AISI 304 в Европе заменены новыми обозначениями, например, сталь 1.4301.

4.5.2. Марка А4 (316)

Содержит хрома, никеля, молибдена. Молибден повышает стойкость к точечной коррозии. Эта марка нержавеющей стали подходит для долгосрочного применения в «обычных» сильно агрессивных средах, таких как, промышленная прибрежная атмосфера и морская атмосфера, включая полное погружение в морскую воду (кроме «прибойной» зоны, см. 5.1). Нержавеющая сталь марки 316 имеет хорошее сопротивление к точечной и щелевой коррозии при нормальных температурах.

Нержавеющая сталь марки 316 в Европе имеет обозначения 1.4401, 1.4547 и 1.4436.

4.5.3. Специальные марки нержавеющей стали

Эти марки нержавеющей стали имеют повышенную стойкость к точечной и щелевой коррозии по сравнению с маркой А4. Они имеют более высокое содержание хрома и никеля, а главное — не меньше 6,0 % молибдена. Одна из этих марок, 1.4529, содержит хрома, никеля и молибдена.

Крепеж из этой стали изготавливают в основном под заказ. Его применяют для работы в особо агрессивных условиях, включая среды с высоким содержанием хлоридов. Такие среды характерны для дымовых труб электростанций, оборудования для десульфуризации дымовых газов тепловых электростанций, а также для автомобильных тоннелей, где применяют противогололедные соли. С учетом конкретных условий эти марки нержавеющей стали могут применяться в конструкциях крыш плавательных бассейнов.

4.6. Коррозия химических анкеров

Химические анкеры также могут иметь проблемы с коррозией. Речь идет о стойкости химических составов, которые входят в эти анкеры, к конкретным коррозионным условиям. Обычно эти данные предоставляет изготовитель этих анкеров.

Большинство полимеров, которые применяют в химических анкерных болтах, являются стойкими к хлоридам, включая морскую воду и слабые растворы кислот. Они обычно имеют низкую стойкость к смазочным маслам, сильным кислотам, ацетону и чистящим растворам. Однако, эти полимеры обычно спрятаны внутри стены, а малая их часть на ее поверхности может оказывать только незначительное влияние на общую прочность установленного анкера.

5. Особые условия применения крепежа

Для большинства случаев применения строительного крепежа можно применять рекомендации, которые указаны в таблице 1. Однако, в случае особо агрессивных коррозионных условий, когда существует явный риск возникновения конкретных механизмов коррозии, например, щелевой коррозии или коррозии под напряжением, возникает необходимость в дополнительных мерах по защите от коррозии. Некоторые такие особые ситуации обсуждаются ниже.

5.1. Морская вода

Крепежные изделия, которые погружены в морскую воду, работают в особо агрессивных условиях. Для таких условий, особенно в зоне прибоя, необходимо применять специальные нержавеющие стали с повышенным легированием, в том числе, молибденом.

5.2. Дорожные тоннели

Сильное загрязнение атмосферы и применение солей против гололеда в дорожных тоннелях и на подходах к ним могут служить причиной интенсивной коррозии. Поэтому в этих условиях обычно применяют крепежные изделия из нержавеющей стали марки А4, а в особых случаях — специальные нержавеющие стали с повышенным легированием.

5.3. Промышленные дымовые трубы

Продукты сгорания являются очень коррозийными. Поэтому применение в таких случаях нержавеющей стали марки А4 — это необходимый минимум. В некоторых случаях, когда существует риск коррозии под напряжением, необходимо применять специальные нержавеющие стали с повышенным легированием.

5.4. Станции обработки сточных вод

В зависимости от уровня содержания хлоридов применяют нержавеющие стали марок А2 или А4.

6. Временные крепления

Когда крепежные изделия применяют снаружи для короткого (до 2 лет) или среднего срока (до 10 лет) срока службы необходимо предусмотреть, что с ними делать после окончания их срока службы. Если крепеж нельзя будет извлечь из конструкции, и он будет оставлен на своем месте или срезан заподлицо с поверхностью, то лучше избегать анкерных болтов из углеродистой стали, так они будут ржаветь с увеличением объема, что может привести к повреждению конструкции. В таких случаях нужно применять крепеж, который предназначен для длительного срока службы.

7. Мониторинг крепежа

В некоторых случаях, когда трудно обеспечить должную защиту от коррозии или когда объем коррозии трудно прогнозировать, необходимо конструктивно предусмотреть возможность периодического осмотра крепежных узлов конструкции во время планового технического обслуживания здания.

Источник: CFA Guidance Note: Fixing and Corrosion, Construction Fixing Association

ООО «Алюком»
г. Москва, ул. Нагатинская, д. 16, стр. 9, офис 2-5

Тел.: +7 (495) 268 0444
E-mail: info@alucom.ru

Производство и склад: Калужская обл., г. Малоярославец, ул. Калужская, 64.

Покрытие болтов цинком для увеличения их ресурса: способы и альтернативы

Болты с покрытием MODENGY 1014 Оцинкованные болты Покрытие болтов цинком: способы, виды и альтернативы Цинковое покрытие болтов. Основные методы нанесения цинка

В последнее время перед производителями высокопрочного крепежа стоит серьезная задача, которая заключается в увеличении срока эксплуатации изделий и придания им особых свойств. Для реализации этой задачи используются самые различные решения, в том числе и использование специальных сортов стали. Но существует и более простое, но не менее эффективное решение, которое не требует больших затрат, но в тоже время гарантирует максимально качественный эффект. Это решение – нанесение на поверхность изделия защитного покрытия, чаще всего цинкового. Высокопрочный крепеж, покрытый слоем цинка, не теряет своих свойств, но при этом срок его службы значительно увеличивается. Даже в условиях производства с агрессивными средами или в морской воде срок службы оцинкованных метизов может достигать 30 лет.

Технологии цинкования и требования к качеству

Современные технологии цинкования достаточно многочисленны. Самым распространенным и наименее трудоемким является гальваническое цинкование. Несмотря на то, что технологии этой много десятилетий, она успешно используется по сей день и позволяет получать стойкое качественное покрытие. С развитием промышленного производства появились и более сложные способы, такие как механическое, термодиффузионное, горячее и цинкламельное цинкование изделий.

Механизм защиты крепежа цинком очень прост – в активной среде, например в морской или насыщенной минеральными солями воде, цинк работает как анод практически со всеми распространенными металлами, исключая магний и алюминий. Поэтому цинк взаимодействует с агрессивной средой, а сталь, являясь в этом случае катодом, надежно защищена, пока на ней есть слой цинка. Вопреки распространенному мнению о том, что основной характеристикой цинкового покрытия является его толщина, эксперты оценивают качество цинкования крепежа, взяв за основу срок эксплуатации детали с покрытием в годах. В лабораторных условиях крепеж проходит проверку при помощи специального оборудования, которое имитирует климатическое или любое другое воздействие в ускоренном темпе. Таким образом, экспертиза дает возможность очень оперативно оценить долговечность оцинкованного крепежа, не прибегая к многолетним испытаниям.

Для крепежа различного назначения допустимая долговечность покрытия может серьезно отличаться. Если у деталей, имеющих декоративное покрытие, началом коррозии считается момент, когда на поверхности осталось 10-15% цинкового покрытия, то для высокопрочного крепежа, применяемого в строительстве и машиностроении, эта критическая величина равна 50%.

Другие способы защиты болтов

Альтернативным методом защиты крепежных изделий являются антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY. На болты наносятся материалы на основе тефлона MODENGY 1011 и MODENGY 1014.

Болты с покрытием MODENGY 1014

Рис. 2. Болты с покрытием MODENGY 1014
Преимущества покрытия MODENGY 1014:

  • Более внушительные результаты испытания в соляном тумане по стандарту DIN EN ISO 9227 – от 672 часов защиты от воздействия коррозии
  • Работает в широком температурном режиме от -75 до +255 °С
  • Стабилизирует коэффициент закручивания
  • Придает изделиям декоративный внешний вид
  • Снижает трение в резьбе
  • Позволяет избежать заедания, прикипания и возникновения задиров
  • Высокая химическая устойчивость
  • Возможность многократно собирать и разбирать резьбовые соединения (цинковое покрытие позволяет произвести однократное закручивание)

Гальваническое цинкование

Гальваническое цинкование – это ни что иное как процесс электролиза. Для нанесения защитного слоя таким способом в ванну погружают изделия и цинковые пластины, на которые подается постоянный ток. Под воздействием тока цинк, являющийся анодом, растворяется и его молекулы оседают на изделиях из стали, выполняющих роль катода. При гальваническом цинковании толщина защитного слоя может составлять от 5 до 25 мкм. Гальванический способ позволяет получить равномерное качественное покрытие даже на изделиях сложной конфигурации. К недостаткам этого способа можно отнести так называемую «водородную хрупкость», которую приобретает крепеж, что несколько ограничивает использование гальванических ванн при оцинковании высокопрочного крепежа. Кроме этого, такой способ наносит существенный вред окружающей среде, так как получаемые отходы очень токсичны.

Горячее цинкование

При горячем цинковании специально подготовленные изделия погружают в ванну с расплавленным цинком в специальном вращающемся барабане. Перемещение деталей внутри барабана обеспечивает равномерное распределение цинка по поверхности. После того, как слой цинка покроет крепеж, барабан извлекают из ванны с расплавленным цинком и начинают вращать с большой скоростью. Возникающая в этот момент центробежная сила позволяет избавиться от излишков цинка. Главным достоинством этого метода является высокое качество антикоррозийного покрытия – при погружении детали в расплав, цинк заполняет все поры изделия, обеспечивая максимальную защиту. Оцинкованный горячим способом крепеж применяют в самых ответственных конструкциях, таких как опоры мостов, мачты антенн мобильной связи, опоры ЛЭП. К сожалению, одним из главных недостатков способа, который не дает применять его повсеместно, является дороговизна технологии. Себестоимость изделий, прошедших горячее цинкование, на 40% выше, чем у деталей, оцинкованных гальваническим методом.

Методы нанесения цинковых покрытий на крепежные изделия

1. Горячее цинкование

Это наиболее крупномасштабный способ нанесения цинковых покрытий на сталь. Покрытие наносится кратков­ременным погружением предварительно обезжиренных, протравленных либо механически очищенных крепежных изделий из черных металлов в ванну с рас­плавленным цинком (

500-520°С). Перед погружением в рас­плав цинка изделия подвергаются флюсованию и подготовительному разогреву. После извлечения из расплава изделия подвергают центрифугированию для удаления излишков цинка и охлаждению.

В России данный вид покрытия применительно к крепежу практически не распространен. Это обуславливается целым рядом факторов. Во-первых — с практической точки зрения он не выгоден производителям отечественного крепежа по причине достаточно сложной технологии и экологической небезопасности. Во-вторых — установка линии горячего цинкования метизов имеет слишком большой срок окупаемости и попросту не выгодна на отдельно взятом метизном заводе. А те немногие линии, появляющиеся сейчас на отечественных специализированных цинковальных предприятиях, абсолютно не предназначены для цинкования крепежа, так как их основное назначение — нанесение горячецинковых покрытий на мелкие элементы металлоконструкций. Поэтому крепеж, оцинкованный подобным способом, абсолютно не пригоден для использования: полнейшее несоответствие ГОСТам, неравномерность покрытия, наплывы, неконтролируемая толщина и т.д.

Однако во всем мире, в Европе, в первую очередь, при монтаже металлических конструкций горячеоцинкованный крепеж получил широчайшее распространение. По антикоррозионным свойствам он уступает лишь нержавеющему. Уникальность данного покрытия заключается в его способности создавать двойной антикоррозионный барьер — непосредственно в качестве оболочки и благодаря катодному восстановлению стали даже в случае повреждения цинкового слоя.

При монтаже металлоконструкций самым слабым участком являются, несомненно, их стыковые соединения, выполненные с использованием крепежных изделий. Основные нагрузки при изменениях температуры, внешних воздействий приходятся именно на места соединений. Поэтому жесточайшие требования, предъявляемые к данному виду крепежа, полностью оправданы. На сегодняшний день для этих целей используется отечественный крепеж без покрытия весьма удручающего качества. Кроме того, при монтаже металлоконструкций организация, его осуществляющая, несет колоссальные затраты, связанные с предварительной очисткой крепежа, обезжириванием, дробеструйной обработкой стыковых соединений, грунтовкой, покраской. Кроме экономической стороны при выполнении данных работ есть и огромная экологическая составляющаяя. Все вышеперечисленные работы наносят огромный вред экологии.

В последнее время проектировщики сооружений с использованием металлических конструкций стали рекомендовать к использованию высокопрочный крепеж, оцинкованный термодиффузионным методом. Он, несомненно, лучше метизов без покрытия, однако из-за несовершенства технологии и специфики самого покрытия его качество весьма далеко от требований заказчиков. Кроме того, крепеж с термодиффузионным покрытием не может использоваться без дополнительного лакокрасочного поверхностного слоя, так как на его поверхности не создается однородной цинковой оксидной пленки, выполняющей основную защиту от коррозии, как в случае с горячеоцинкованным крепежом. Но самое главное – данный вид покрытия подвержен межкрисаллитной коррозии, что при определенных условиях ведет к разрушению самого изделия.

Все вышеперечисленные проблемы полностью исключены при использовании горячеоцинкованного крепежа. Во-первых — крепежные изделия, оцинкованные горячим способом не нуждаются ни в какой дополнительной обработке. Срок эксплуатации данного крепежа без дополнительной защиты (покраски и т.д.) составляет 50-120 лет в зависимости от условий окружающей среды.

Его более высокая стоимость по сравнению с крепежом без покрытия полностью себя оправдывает и приносит дополнительную экономию еще на этапе сборки металлоконструкций.

Получаемое покрытие неоднородно по составу. На гра­нице цинк-сталь покрытие представляет собой слой интерме­таллидных соединений цинка с железом (диффузионный слой — FeZn7 и FeZn3). Вер­хний слой покрытия состоит из чистого цинка.

Толщина и качество получаемого покрытия зависят от температу­ры расплава, продолжительности погружения, скорости из­влечения из ванны и последующих операций удаления из­лишков расплава цинка.

На металлоконструкции цинк наносят толщиной 20-150 мкм, что достаточно для многолетней защиты от атмосферной коррозии. Этим способом можно покрывать изделия больших размеров, например, строительные металлоконструкции.

Слой покрытия, наносимый на метизные (крепежные) изделия, составляет, как правило, 20-70 мкм. При нанесении покрытия большей толщины изменяются физико-технические характеристики изделий, прежде всего, в местах сопряжения (болт-гайка), такие как: коэффициент закручивания, разрыв пары болт-гайка и т.д.

Непрерывное горячее цинкование реализовано в многотоннажных объемах при производстве листового проката, труб и проволоки на высокоскоростных автоматических ли­ниях. Развитие техники и технологии горячего цинкования позволило наладить производство тонколистовой холодно­катаной оцинкованной стали для автомобилестроения. При этом излишки цинка сдуваются с поверхности листа «пнев­матическими ножами» и получается покрытие малой толщи­ны (8-10 мкм), что облегчает последующую штамповку, свар­ку и окраску деталей кузова автомобиля.

В современных автомобилях 60-90% панелей кузова изго­тавливаются преимущественно из горячеоцинкованной стали.

2. Металлизация напылением

Металлизация производится распылением расплавлен­ного металла на покрываемую поверхность из специальных газопламенных или электродуговых пистолетов. Цинк в виде проволоки поступает в распылительный пистолет, расплав­ляется и пульверизируется на изделия. Расплавленные кап­ли цинка застывают на поверхности в виде множества мел­ких чешуек, формирующих покрытие.

Структура покрытия имеет вид отдельных пластинча­тых наслоений. Одним из важных условий прочного сцепле­ния покрытия с основой является достаточная шероховатость покрываемой поверхности, которая достигается пескоструй­ной обработкой или травлением.

По сравнению с горячим цинкованием для металлиза­ции напылением не требуется использования энергоемкого и крупногабаритного оборудования, например, ванн. Напы­ление цинка можно применять не только в цеховых, но и в полевых условиях практически всесезонно.

Метод применяется для защиты крупных металлоконструк­ций и для местной металлизации, при этом возможно избиратель­но регулировать количество нанесенного цинка и наносить покры­тия большой толщины

250 мкм и более. К недостаткам метода следует отнести большие (до 35%) потери цинка при распылении.

Для уплотнения «металлизационных» цинковых покрытий и повышения их защитных свойств применяют после­дующую пропитку слоя различными защитными составами или используют органические грунтовки и лакокрасочные покрытия.

3. Термодиффузионное цинкование

Сущность метода (ранее процесс назывался «шерардизация») заключается в насыщении поверхности железа цин­ком и осуществляется при повышенных температурах в цинксодержащей смеси порошков. Покрытия могут наносится на низко- и высокоуглеродистые стали, а также чугуны.

При нагревании цинк диффундирует вглубь железа с образованием в поверхностном слое интерметаллидов Zn- Fe различного состава, составляющих основу термодиффу­зионного покрытия.

Процесс осуществляется в медленно вращающихся закрытых стальных барабанах с загрузкой нескольких сот килограммов деталей при температурах порядка 300

450°С. В результате химико-термических процессов, протекающих в течение 2-4 часов, происходит формирование довольно равномерного покрытия.

Химический состав стали не оказывает заметного вли­яния на толщину и структуру полученных покрытий, а ли­митирующей стадией цинкования является подвод порош­ковой смеси к поверхности изделия. Толщина получаемого покрытия регулируется составом и объемом подаваемой в барабан цинковой смеси, температурой и продолжительнос­тью процесса. Термодиффузионным способом наносят по­крытия толщиной 10-150 мкм.

Для улучшения внеш­него вида, повышения коррозионной стойкости и предотвращения вышеперечисленных проблем (межкристаллитная коррозия) для данного вида покрытия применяют обязательную финишную поверхностную обработку — нанесение лакокрасочного слоя.

Термодиффузионное цинкование в сочетании с дополнительной поверхностной обработкой применяют, главным образом, как альтернативу горячему цинкованию при дол­говременной защите от коррозии металлоизделий в строи­тельной индустрии. Однако экономия от его использования весьма сомнительна, а порой и опасна. Так как между производством крепежных изделий, оцинкованных подобным способом, и непосредственным их применением проходит некоторое время (влажность, влияние окружающей среды и т.д.), то на поверхности изделий образуется бурый налет (окисление железа) — первый признак начавшейся межкристаллитной коррозии. Поэтому данные изделия перед применением необходимо подвергать предварительной обработке, схожей с подготовкой крепежа без покрытия и покрывать лакокрасочным слоем для дальнейшей защиты.

4. Цинкнаполненные покрытия

К цинкнаполненным покрытиям отнесятся покрытия на основе неорганического или органического связующего с большим содержанием в нем высокодисперсного цинкового порошка. Бла­годаря высокому содержанию порошка цинка в сухой пленке (как правило, не менее 80%), цинкнаполненные покрытия в некоторой степени проявляют по отношению к стали анодные свойства. Вме­сте с тем, цинкнаполненным покрытиям присущ и типичный для лакокрасочных покрытий барьерный механизм защиты.

В качестве неорганического связующего широко при­меняют этилсиликатные композиции. Органические связу­ющие представляют собой смолы, входящие в состав тради­ционных лакокрасочных материалов — уретановые, эпоксид­ные, акриловые или кремнийорганические. Таким образом, в цинкнаполненных покрытиях суммируются достоинства цинковых металлических и лакокрасочных покрытий. Тол­щины покрытий обычно составляют десятки микрон. Высо­кие защитные свойства позволяют применять цинкнаполнен­ные покрытия в случаях, когда нанесение цинковых покры­тий традиционными методами практически трудноосуще­ствимо или экономически невыгодно. Примерами стальных конструкций, защищаемых от коррозии такими покрытия­ми, могут служить резервуары для хранения воды, металло­конструкции и оборудование нефтегазового комплекса, ра­ботающие в агрессивных условиях. Цинкнаполненные покры­тия являются достойной альтернативой горячему или тер­модиффузионному цинкованию.

(США) разработан способ защиты от коррозии стальных деталей, в основном крепежа, цинкнаполненным покрытием под названием «Dacromet 320» (Дакромет 320). Покрытие наносится мето­дом погружения деталей в суспензию цинковых частиц в вод­ном растворе органических и неорганических компонентов. После удаления излишков суспензии центрифугированием для окончательного формирования покрытия детали подвер­гаются ступенчатому нагреву, начиная с 80°С и до заверша­ющей температуры 300°С.

Особенность покрытия «Дакромет 320» заключается в наличии цинковых частичек микронных размеров в виде хло­пьев, предварительно обработанных в хроматном растворе и плотно связанных между собой неорганическим связующим. Толщина сухого покрытия составляет 8-10 мкм. Покрытие имеет серебристо-серый вид и, благодаря наличию в систе­ме хроматов, обладает высокой коррозионной стойкостью.

Дальнейшим развитием цинкнаполненных покрытий явились так называемые «цинкламельные покрытия» с до­полнительными слоями, не содержащими шестивалентного хрома. Система ламельного цинкового покрытия включает в себя базовый слой, состоящий из тонких алюминиевых и цин­ковых чешуек (ламелей) и, при необходимости, один или не­сколько дополнительных слоев, придающих покрытию спе­циальные свойства: фрикционные, коррозионную и химичес­кую стойкость, цвет и другие.

Цинкламельное покрытие наносят на предварительно подготовленную поверхность деталей путем их окунания в высокодисперсную суспензию цинкового и алюминиевого порошков, имеющих форму чешуек, в связующем материале или напыления суспензии на детали с последующим их нагревом до 240°С для сушки и отверждения. Сформировав­шееся базовое покрытие содержит более 70 % цинкового и до 10 % алюминиевого порошка, а также связующий органичес­кий материал. Оно состоит из множества слоев алюминие­вых и цинковых частиц толщиной менее микрометра и ши­риной около 10 мкм, расположенных параллельно друг дру­гу и покрываемой поверхности, соединенных связующим компонентом. Малый размер частиц делает возможным на­носить цинкламельные покрытия толщиной 4-8 мкм, кото­рые применяют в автомобилестроении. Более толстые по­крытия применяют для нанесения на детали и элементы строительных конструкций.

Покрытие обладает электропроводящими свойствами, его более электроотрицательный потенциал по отношению к стали создает электрохимическую защиту в дополнение к барьерной.

Основной недостаток данных видов покрытия — их высокая хрупкость и недостаточно хорошее сцепление с поверхностью изделий по сравнению с горячим и термодиффузионным цинкованием (в обоих случаях создается промежуточный интерметаллидный слой Fe-Zn).

5. Механическое цинкование

Механическое цинкование относится к «бестоковым» спо­собам нанесения металлических покрытий и применяется в тех случаях, когда требуется хорошая антикоррозионная защита деталей и необходимо предотвратить их наводороживание, ко­торое обычно сопровождает электрохимическое цинкование.

Механически нанесенные цинковые покрытия в насто­ящее время нашли применение в промышленности и вклю­чены в спецификации автомобильных фирм, согласно кото­рым для стальных деталей с прочностью более 1000 Н/мм2 рекомендуется применять «бестоковые» способы цинкова­ния, при нанесении которых не происходит наводорожива­ние покрываемых деталей.

Принцип цинкования заключается в механическом вза­имодействии в водной среде покрываемой поверхности, высокодисперсных (2-5 мкм) частичек цинка, находящихся во взвешенном состоянии, и стеклянных шариков. Процесс осу­ществляется в барабанах или колоколах, куда последователь­но загружаются покрываемые детали, стеклянные шарики и кислый водный раствор химических веществ. Сюда же до­зируется цинковый порошок. При вращении барабана мик­ронные частицы цинка прижимаются стеклянными шарика­ми к металлической основе изделия. В местах их соприкос­новения с основой возникает высокое контактное давление и образование адгезионных связей.

Определяющую роль в нанесении механических покры­тий играют органические вещества, содержащиеся в водных растворах, в которых на поверхности покрываемых метал­лов возможно образование тонких адсорбционных плёнок. К таким веществам относятся амины, амиды, продукты кон­денсации с окисью этилена, четвертичные алифатические соли аммония, простые и сложные ароматические эфиры, спирты, альдегиды и ряд других.

Для улучшения адгезии цинкового покрытия с основой на изделие предварительно наносят химическим способом тонкий промежуточный слой (менее 1 мкм) более «благород­ных» металлов — меди и олова.

В кислом растворе цинковый порошок частично раство­ряется и на поверхности частиц выделяется водород, кото­рый в виде газа удаляется из раствора. Специально вводимые в раствор ингибиторы тормозят бурное взаимодействие цин­ка с кислым раствором и снижают выделение водорода, а под­слой меди препятствует диффузии атомарного водорода в стальную основу. Таким образом, при механическом цинкова­нии не происходит наводороживания основы, не возникает водородная хрупкость высокопрочных и закаленных сталей и отпадает необходимость в операции «обезводороживание».

Цинкование осуществляется в автоматических лини­ях или в однопозиционных колокольных установках, обслу­живаемых ручным способом. Полученные покрытия можно хроматировать (пассивировать) и по коррозионной стойкос­ти в солевом тумане они не уступают традиционным гальва­ническим покрытиям.

Механически нанесенные цинковые покрытия толщиной 7-12 мкм применяют в различных отраслях машиностроения для защиты от коррозии деталей из высокопрочных и закален­ных, а также малоуглеродистых сталей. Для применения в стро­ительстве толщина покрытия может быть 25 мкм и более.

6. Электролитическое цинкование

Электролитическое цинкование в настоящее время яв­ляется широко распространенным способом и применяется практически во всех областях промышленности для защиты от коррозии разнообразных металлических изделий, таких, как болты, гайки, шайбы, всевозможные крепежные и конструкционные элементы. Электролитическим способом цинк наносят также на холоднокатаные тонколистовые стали.

Это наиболее рациональный и экономичный способ цин­кования, позволяющий в широком диапазоне регулировать толщину и свойства осажденного слоя цинка.

Электролитические цинковые покрытия, как правило, без финишной обработки не применяются. Под финишной обработкой подразумевается создание на поверхности цин­ка конверсионных пленок — хроматных, фосфатных и их раз­новидностей, а также дополнительная пропитка конверсион­ных пленок уплотняющими составами и/или нанесение на конверсионные плёнки органических полимерных пленок.

Существенно более высокой коррозионной стойкостью по сравнению с покрытиями на основе чистого цинка облада­ют электролитические сплавы цинка Zn-Ni, Zn-Co, Zn-Fe и другие с последующей финишной обработкой.

Варианты конструкций финишной обработки покрытий из цинка и его сплавов становятся все более разнообразными и область применения электролитического цинкования по­стоянно расширяется.

Толщина цинковых покрытий регламентируется в за­висимости от назначения, условий и срока эксплуатации в соответствии с ГОСТ 9.303-84 и колеблется в широких преде­лах — от 3 до 40 мкм. Например, для легких условий эксплуа­тации толщина покрытия составляет 6-9 мкм, для средних и жестких — 15-21 мкм, для особо жестких условий — 24-40 мкм. Толщина покрытия может быть уменьшена при использова­нии дополнительной защиты, наносимой поверх конверсион­ных пленок. К сожалению, данный ГОСТ не предусматривает регламентацию коррозионной стойкости в качестве критерия соответствия покрытия выбранным условиям эксплуатации, как это имеет место во многих инженерных стандартах.

В автомобилестроении, например, минимальная толщи­на цинкового покрытия обычно устанавливается в пределах 6-15 мкм, в некоторых специальных случаях она может быть увеличена до 20-25 мкм. Главным критерием при этом явля­ется коррозионная стойкость покрытия, измеряемая в камере солевого тумана по ГОСТ 9.308-85 (или американским ASTM В-117, германским DIN 50021 и другими национальными стан­дартами). Важно отметить, что при одной и той же толщине покрытия, его фактическая коррозионная стойкость в зави­симости от состава покрытия, вида конверсионной пленки и дополнительной защиты может различаться в несколько раз.

Ни один из вышеперечисленных способов цинкования — погружение в расплав, диффузионный, механический, электро­литический или нанесение цинкнаполненных составов — не яв­ляется универсальным. Все они в какой-то мере взаимно допол­няют друг друга и позволяют решать разнообразные техничес­кие задачи, связанные с защитой изделий от коррозии и прида­ния их поверхности необходимых функциональных свойств.

* В статье использованы материалы из книги Окулова В.В.

Термодиффузное цинкование

Этот способ нанесения покрытий на крепеж является самым молодым и наукоемким. Нанесение на поверхность цинка происходит в герметичных ретортах при температурах от 350 до 4 500 градусов Цельсия. Технология практически безопасна для окружающей среды, а качество получаемого покрытия на порядок выше чем у полученного методом гальванических ванн. Срок службы крепежа с термодиффузным покрытием толщиной 50 мкм достигает 15 лет в условиях производства или морского климата. Отходы, получаемые в результате технологического процесса, абсолютно безопасны и используются как ценный наполнитель для строительных бетонов. Есть у этого способа и недостатки. Процесс термодиффузии достаточно сложен, а объем камер ограничен требованиями технологического процесса. В связи с этим способ мало подходит для массового производства крепежа. Также нужно отметить, что крепеж, оцинкованный таким способом, не имеет декоративных свойств.

Характеристика цинкового покрытия

Цинкование представляет собой нанесение слоя цинка на металлический крепеж. Главная функция такого покрытия – защита от коррозии. Принцип действия основан на окислении цинка при взаимодействии с воздухом. Вследствие этого на поверхности болтов образуется пленка, не пропускающая кислород к металлу.

Цинк защищает болты от коррозии в средних условиях эксплуатации – при температуре до +70 °С и без воздействия агрессивных сред. При повышении температуры антикоррозионные свойства теряются и крепеж защищается только механически.

Метод нанесения цинкового покрытия и его толщина зависят от цели использования и условий функционирования крепежа.

Для работы в легких условиях, то есть в теплом сухом помещении, достаточно нанести слой в 5-8 мкм.

При работе в условиях образования конденсата покрытие должно быть толщиной от 8 до 12 мкм.

При эксплуатации в умеренном климате толщина достигает 25 мкм.

В очень жестких условиях, таких как морской климат и агрессивные среды, наносится слой более 25 мкм.

При проведении теста в соляном тумане по стандарту DIN EN ISO 9227 цинковое покрытие показало результат в 120 часов защиты от коррозии.

Оцинкованный болт

Рис.1. Оцинкованный болт

Механическое цинкование

Защитное покрытие при таком способе образуется методом «втирания» специальной цинковой суспензии в деталь. Для этого используются галтовочные барабаны и стеклянные шарики, которые и служат для «втирания» цинка. Способ обеспечивает толщину покрытия от 10 до 20 мкм с относительно невысоким качеством. Технология отлично подходит для нанесения цинка на высокопрочный крепеж, так как не вызывает «водородной хрупкости». Также детали, оцинкованные механическим способом, прекрасно выглядят. К сожалению, область применения крепежа после механического цинкования ограничена, так как покрытие имеет невысокое сцепление с основным материалом.

Цинкламельный способ

Нанесение цинка при таком способе производится с использованием специальных 80%-х растворов цинка, в которые могут быть добавлены алюминий и другие элементы. Нанесение может осуществляться методом спрея, окунанием в раствор, или в галтовочном колоколе. Цинкламельная технология позволяет получить многослойное качественное покрытие, не содержащее токсичных элементов. Цинкламельным способом получают наиболее толстые покрытия, которые могут достигать 100 мкм. Увы, такой способ редко используют для оцинковки ответственного крепежа, так как долговечность такого покрытия в условиях производства невелика. Зато цинкламельный способ позволяет получить самое качественное декоративное покрытие, которое может иметь различные цвета, в зависимости от добавленных в раствор присадок.

Как мы видим, каждая из технологий хороша для определенных целей и все они могут быть применены для покрытия высокопрочного крепежа. Выбор детали, прошедшей ту или иную обработку, зависит от конкретных требований к коррозионной стойкости крепежа и должен производиться согласно проекта.

Электролитические покрытия крепежных изделий по ГОСТ ISO 4042 — 2015

Для обеспечения коррозионной стойкости резьбовых изделий и придания им товарного вида применяют покрытия, приведенные в таблице.

Вид покрытияОбозначение покрытия
По ГОСТ 9.306цифровое
Цинковое, хроматированноеЦ.хр01
Кадмиевое, хроматированноеКд.хр02
Многослойное: медь-никельМ.Н03
Многослойное: медь-никель-хромМ.Н.Х.б04
Окисное, пропитанное масломХим.Окс.прм05
Фосфатное, пропитанное масломХим.Фос.прм06
ОловянноеО07
МедноеМ08
ЦинковоеЦ09
Окисное, наполненное хроматамиАн.Окс.нхр10
Окисное из кислых растворовХим.пас11
СеребряноеСр12
НикелевоеН13

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

2 1. Внешний вид

2.1.1. Поверхность болтов, винтов, шпилек и гаек должна быть чистой, без следов коррозии и механических повреждений.

2.1.2. Допускаемые дефекты поверхности болтов, винтов и шпилек — по ГОСТ 1759.2.

2.1.3. Допускаемые дефекты поверхности гаек — по ГОСТ 1759.3.

2.2. Механические свойства и материалы

2.2.1. Механические свойства болтов, винтов (кроме установочных) и шпилек из углеродистых нелегированных и легированных сталей — по ГОСТ 1759.4.

2.2.2. Механические свойства установочных винтов и аналогичных крепежных изделий, не работающих на растяжение, из углеродистых нелегированных и легированных сталей — по ГОСТ 25556.

2.2.3. Механические свойства гаек из углеродистых нелегированных и легированных сталей — по ГОСТ 1759.5.

2.2.4. Механические свойства болтов, винтов, шпилек и гаек из коррозионно-стойких, жаропрочных, жаростойких и теплоустойчивых сталей, а также рекомендуемые марки сталей — по табл.1 и 2.

Механические свойства болтов, винтов и шпилек из коррозионно-стойких, жаропрочных, жаростойких и теплоустойчивых сталей при нормальной температуре

Условное обозна- чение группыВременное сопротив- ление , Н/ммПредел текучести (), Н/ммОтноси- тельное удлине- ние , %Ударная вязкость KCU, Дж/смНапря- жение от пробной нагрузки , Н/ммСталь
Не менееМаркаОбозначение стандарта
2151019535Не регла- ментируется17512Х18Н10ТГОСТ 5632
12Х18Н9Т
10X17H13M2T
10Х17Н13МЗТ
06ХН28МДТ
22590345206031012Х13
08Х21Н6М2Т
23690540126048520Х13
14Х17Н2
2488054083048510Х11Н23ТЗМР
25735103066013Х11Н2В2МФ
25Х1МФ;ГОСТ 20072
25Х2М1Ф
20Х1М1Ф1ТР
261080835105075007Х16Н6ГОСТ 5632

Механические свойства гаек из коррозионно-стойких, жаропрочных, жаростойких и теплоустойчивых сталей при нормальной температуре

Условное обозначение группыНапряжение от пробной нагрузки , Н/мм, не менееСталь
МаркаОбозначение стандарта
2151012Х18Н10Т, 12X18H9TГОСТ 5632
10Х17Н13М2Т
10Х17Н13М3Т
06ХН28МДТ
2259012Х13
08Х21Н6М2Т
2369020Х13
14Х17Н2
2488010Х11Н23Т3МР
2513Х11Н2В2МФ
25Х1МФ, 25Х2М1ФГОСТ 20072
20Х1М1Ф1ТР
26108007Х16Н6ГОСТ 5632

2.2.5. Механические свойства болтов, винтов, шпилек и гаек из цветных сплавов, а также рекомендуемые марки сплавов — по табл.3 и 4.

Механические свойства болтов, винтов, шпилек из цветных сплавов при нормальной температуре

Условное обозна- чение группыВременное сопро- тивление , Н/ммПредел текучести , (), Н/ммОтноси- тельное удлинение , %Твердость по Бринеллю НВМарка материала или сплаваОбозначение стандарта
Не менее
3126012015Не регламентируетсяАМг5ПГОСТ 4784
АМг5
32310Не регламентируется1275Латунь Л6З,ГОСТ 15527
Латунь ЛС59-1ГОСТ 12920
33Латунь ЛС59-1 антимагнитная
Латунь Л63 антимагнитная
34490Не регламентируетсяБронза Бр. АМц9-2ГОСТ 18175
3537019510Д1, Д1П, Д16, Д16ПГОСТ 4784

Механические свойства гаек из цветных сплавов при нормальной температуре

Условное обозначение группыНапряжение от пробной нагрузки , Н/мм, не менееМарка материала или сплаваОбозначение стандарта
31260АМг5П, АМг5ГОСТ 4784
32310Латунь ЛС59-1, Л63ГОСТ 15527,
33Латунь Л63 антимагнитнаяГОСТ 12920
Латунь ЛС59-1 антимагнитная
34490Бронза Бр. АМц 9-2ГОСТ 18175
35370Д1, Д1П, Д16, Д16ПГОСТ 4784

2.2.6. Допускается изготовлять болты, винты, шпильки и гайки из материалов и сплавов, не предусмотренных в табл.1-4. При этом их механические свойства должны быть не ниже указанных для соответствующих групп.

2.2.7. По требованию потребителя крепежные изделия из латуни, изготовленные холодной высадкой, должны подвергаться термической обработке для снятия внутренних напряжений.

2.3. Покрытия

2.3.1. Болты, винты, шпильки и гайки должны изготовляться с одним из видов покрытий по табл.5 или без покрытий.

Вид покрытияОбозначение покрытия
по ГОСТ 9.306цифровое
Цинковое, хроматированноеЦ. хр01
Кадмиевое, хроматированноеКд. хр02
Многослойное: медь-никельМ. Н03
Многослойное: медь-никель-хромМ. Н. X. б04
Окисное, пропитанное масломХим. Окс. прм05
Фосфатное, пропитанное масломХим. Фос. прм06
ОловянноеО07
МедноеМ08
ЦинковоеЦ09
Окисное, наполненное хроматамиАн. Oкс. нхр10
Окисное из кислых растворовХим. Пас11
СеребряноеСр12
НикелевоеН13

Допускается применять другие виды покрытий — по ГОСТ 9.303.

2.3.2. Выбор толщины покрытий — по ГОСТ 9.303.

2.3.3. Технические требования к покрытиям — по ГОСТ 9.301.

2.4. Маркировка

2.4.1. Общие правила маркировки

2.4.1.1. Болты с шестигранной головкой, винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ, шпильки и гайки шестигранные следует маркировать знаком класса прочности (или группы материала) и клеймом (товарным знаком) завода-изготовителя, а изделия с левой резьбой дополнительно знаком левой резьбы.

Обязательной маркировке подлежат:

болты с шестигранной головкой классов прочности 4.6, 5.6, 6.6, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9;

винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ и шпильки классов прочности 8.8, 9.8, 10.9, 12.9;

гайки классов прочности 05, 8, 9, 10, 12.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.4.1.2. Изделия, не указанные в п.2.4.1.1 и неуказанных классов прочности, а также изделия, изготовленные методом резания, маркируют по соглашению между изготовителем и потребителем.

2.4.1.3. Знаки маркировки могут быть выпуклыми или углубленными.

2.4.1.4. При маркировке классов прочности допускается не ставить точку, разделяющую первое и второе число знака класса прочности.

При использовании для изделий класса прочности 10.9 низкоуглеродистых мартенситных сталей, знак класса прочности должен быть подчеркнут: 10.9 или 109.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.4.1.5. Размеры знаков маркировки устанавливает завод-изготовитель.

2.4.2. Маркировка болтов с шестигранной головкой и винтов с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ

2.4.2.1. Маркировке подлежат болты и винты с диаметром резьбы 6 мм.

2.4.2.2. Знаки маркировки наносят на торцевой или боковой поверхности головки болта или винта (черт.1). Знаки на боковой поверхности головки должны быть углубленными.

2.4.2.3. При маркировке выпуклыми знаками допускается увеличение наибольшей предельной высоты головки болта или винта на:

0,1ммдля изделий с диаметром резьбы8 мм;
0,2 мм»»»»8 мм 12 мм;
0,3 мм»»»»12 мм.

2.4.3. Маркировка шпилек

2.4.3.1. Маркировке подлежат шпильки с диаметром резьбы 12 мм. Допускается маркировать шпильки с диаметром резьбы 8 мм с применением заменительных знаков:

для класса прочности8.8;
»»»9.8;
»»»10.9;
»»»12.9.

2.4.3.2. Знаки маркировки наносят на торце гаечного конца шпильки.

2.4.4. Маркировка шестигранных гаек

2.4.4.1. Маркировке подлежат гайки с диаметром резьбы 6 мм.

2.4.4.2. Знаки маркировки наносят на одной из торцевых поверхностей. В технически обоснованных случаях допускается наносить знаки маркировки на боковых поверхностях гаек (черт.2). Знаки должны быть углубленными.

2.4.4.3. Допускается применение циферблатной маркировки гаек (черт.3). В этом случае маркировка наносится на фасках выпуклыми или углубленными знаками или на торцевой поверхности углубленными знаками.

2.4.5. Маркировка болтов, шпилек и гаек с левой резьбой

2.4.5.1. Знаком левой резьбы является стрелка, указывающая направление ввинчивания болтов, шпильки и навинчивания гайки.

2.4.5.2. Знак левой резьбы наносят на торцевой поверхности головки болта, на одной из торцевых поверхностей гайки (черт.4а

), на конце гаечного конца шпильки. В технически обоснованных случаях допускается наносить знак левой резьбы на боковых поверхностях гайки и головках болтов (черт.4
б
). В этом случае знаки должны быть углубленными.

2.4.5.3. Знак левой резьбы для болтов и гаек может заменяться надрезами на ребрах шестигранников (черт.4в

Схема условного обозначения болтов, винтов, шпилек и гаек

Схема условного обозначения болтов, винтов, шпилек и гаек

Примеры условных обозначений крепежных изделий

Винт — по ГОСТ 17473-80 класса точности А, исполнения 2, диаметром резьбы d=12 мм с мелким шагом резьбы, с полем допуска резьбы 6e, длиной l=60 мм, класса точности 5.8, из спокойной стали с цинковым покрытием толщиной 9 мкм, хроматированным

Винт А2М12×1,25-6e×60.58.С.019 ГОСТ 17473-80

Гайка — по ГОСТ 5916-70 исполнения 2, диаметром резьбы d=12 мм, с мелким шагом резьбы, с левой резьбой, с полем допуска 6Н, класса прочности 05, из стали марки 40Х, с инковым покрытием толщиной 6 мкм, хроматированным

Гайка 2М12×1,25-Л-6Н.05.40Х.016 ГОСТ 5916-70

Примечания:

  1. В условном обозначении не указывают: исполнение 1, крупный шаг резьбы, правую резьбы, отсутствие покрытия, а также параметры, однозначно определяемые стандартами на продукцию; класс точности В, если стандартом на конкретное крепежное изделие предусматривают два класса точности (А и В).
  2. Если применяется покрытие, не предусмотренное настоящим стандартом, его обозначение указывается по ГОСТ 9.306-85.
  • Резьбы цилиндрические
  • Резьбы конические
  • Резьба метрическая
  • Сбеги, недорезы, проточки и фаски по ГОСТ 10549
  • Резьба упорная
  • Резьба трапецеидальная
  • Механические свойства болтов, винтов, шпилек, гаек.
  • Болты общего назначения с шестигранными головками
  • Винты общего назначения
  • Винты невыпадающие
  • Винты установочные
  • Болты и винты специального назначения
  • Винты самонарезающие для металла и пластмасс
  • Стопорение гайки относительно болта дополнительными элементами
  • Стопорение гаек относительно корпуса
  • Стопорение гайки относительно болта за счет дополнительного трения, сварки и пластического деформирования
  • Стопорение болтов. Предохранение винтов и гаек от потери
  • Стопорение винтов
  • Фланцевые соединения деталей
  • Фланцевые соединения труб и крышек цилиндров
  • Фланцевые соединения труб металлоконструкций
  • Примеры применения установочных винтов
  • Клеммовые соединения
  • Фрикционно-винтовые зажимы
  • Стяжки и упоры
  • Крепление машин к основаниям

1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И РАЗМЕРЫ

1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И РАЗМЕРЫ

1.1. Конструкция, размеры и шероховатость поверхности болтов, винтов, шпилек и гаек установлены в стандартах на продукцию.

1.2. Допуски размеров, формы и расположения поверхностей болтов, винтов, шпилек и гаек — по ГОСТ 1759.1.

Основные отклонения резьбы должны назначаться по ГОСТ 16093 в зависимости от требуемой толщины покрытия. Поля допусков резьбы указываются для изделий без покрытия. После нанесения покрытия требования к резьбе — в соответствии с ГОСТ 16093.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.3. По требованию потребителя допускается изготовлять болты, винты и шпильки с увеличенной или уменьшенной длиной резьбовой части.

1.4. По соглашению между изготовителем и потребителем допускается изготовлять:

болты, шпильки и гайки с левой резьбой;

болты с одним контровочным отверстием в головке.

1.5. Допускаемые отклонения формы, от установленной в стандартах на конструкцию болтов, винтов, шпилек и гаек всех классов точности, должны соответствовать указанным в приложении 5.

4. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

4.1. Контроль внешнего вида болтов, винтов, шпилек и гаек должен производиться без применения увеличительных приборов.

Допускается в спорных случаях использовать лупу с увеличением 2,5-3.

4.2. Контроль дефектов поверхности болтов, винтов и шпилек — по ГОСТ 1759.2.

4.3. Контроль дефектов поверхности гаек — по ГОСТ 1759.3.

4.4. Контроль размеров болтов, винтов, шпилек и гаек — по ГОСТ 1759.1.

4.5. Притупление углов квадратного подголовка должно проверяться в контрольной матрице с квадратным отверстием, выполненным по 1-му ряду ГОСТ 16030. Под головкой болта должна устанавливаться плоская шайба с отверстием диаметром, большим диаметра описанной окружности подголовка, и толщиной 0,5 высоты подголовка.

Проворачивание подготовка в отверстии контрольной втулки или шаблона не допускается.

4.6. Шероховатость поверхностей болтов, винтов, шпилек и гаек должна проверяться путем сравнения с образцами шероховатости по ГОСТ 9378.

Допускается осуществлять контроль шероховатости поверхности при помощи измерительных приборов.

Шероховатость поверхности изделий, изготовленных методом холодной штамповки, и шероховатость торца стержней, кроме установочных винтов, не контролируется.

4.7. Шероховатость резьбы болтов, винтов и шпилек должна проверяться на боковых поверхностях профиля.

Шероховатость резьб, полученных накаткой, и шероховатость резьбы гаек не контролируется и должна обеспечиваться технологией изготовления и инструментом.

4.8. Методы проверки качества и толщины покрытий — по ГОСТ 9.302.

4.9. Методы испытаний и программы испытаний болтов, винтов и шпилек из углеродистых нелегированных и легированных сталей — по ГОСТ 1759.4.

4.10. Испытания болтов, винтов и шпилек из коррозионно-стойких, жаропрочных, жаростойких и теплоустойчивых сталей, а также из цветных сплавов должны проводиться по требованию потребителя в соответствии с табл.6 по методике ГОСТ 1759.4.

Механические характеристикиВид испытанийГруппы материалов
2122, 23, 24, 25, 2631, 353432, 33
Временное сопротивлениеИспытание на растяжениеxxxxx
00000
Предел текучестиИспытание на растяжениеxxx
Относительное удлинениеИспытание на растяжениеxxxxx
Твердость по БринеллюИзмерение твердостиx
0
Ударная вязкостьИспытание ударной вязкостиx

0 — для болтов, винтов и шпилек с резьбой M5 и длиной ;

x — для болтов, винтов и шпилек с резьбой M5 и длиной .

Разрушающие нагрузки приведены в приложении 2, пробные нагрузки — в приложении 4.

Другие испытания болтов, винтов и шпилек проводятся по соглашению между изготовителем и потребителем.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

4.11. Методы испытаний гаек из углеродистых нелегированных и легированных сталей — по ГОСТ 1759.5.

4.12. Испытания гаек из коррозионно-стойких, жаропрочных, жаростойких и теплоустойчивых сталей, а также гаек из цветных сплавов пробной нагрузкой должны проводиться по требованию потребителя по методике ГОСТ 1759.5.

Пробные нагрузки приведены в приложении 3.

4.13. При изготовлении болтов, винтов и шпилек резанием, без последующей термообработки, допускается проводить испытание механических свойств на исходном металле или изготовленных из него образцах.

Источник https://alucom.ru/articles/zarubej_opit/zawita-stroitelnogo-krepezha-ot-korrozii

Источник https://pressadv.ru/metally/cinkovanie-boltov-gost.html

Источник https://nicespb.ru/zapchasti/pokrytie-boltov-oboznachenie-2.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.