Аргументы «Против»: Практические недостатки оцинкованной стали и стратегии их устранения
Хотя преимущества значительны, оцинкованная сталь не является идеальным материалом «установил и забыл». Её недостатки реальны и представляют значительные проблемы монтажа. Опытный проектировщик не игнорирует эти минусы; он предвидит и управляет ими через интеллектуальное проектирование и протоколы на объекте.
Против: Гальваническая коррозия (биметаллическая коррозия) — ловушка проектировщика
Это одна из наиболее распространенных и дорогостоящих ошибок в проектировании. Гальваническая коррозия — это электрохимический процесс, который происходит, когда два разнородных металла находятся в электрическом контакте в присутствии электролита (например, дождевой воды, морской воды или даже влаги).
«Менее благородный» (более анодный) металл будет жертвовать собой, чтобы защитить «более благородный» (более катодный) металл. Анализ гальванического ряда, который ранжирует металлы по их благородности, показывает, что цинк (оцинкованная сталь) является высоко анодным материалом. Материалы, такие как нержавеющая сталь, медь и бронза, являются высоко катодными (благородными).
Современный архитектурный дизайн часто прославляет смешение материалов: необработанный оцинкованный стальной фасад, закрепленный «превосходными» болтами из нержавеющей стали, или оцинкованная крыша в паре с элегантными медными водосточными трубами. Эти обычные проектные решения на самом деле активно создают коррозионные ячейки. Когда дождевая вода стекает по меди и попадает на оцинкованную сталь, или когда болт из нержавеющей стали находится в прямом контакте с оцинкованной панелью, цинк будет быстро жертвовать собой, что приводит к локализованному, ускоренному разрушению покрытия.
Стратегия устранения: Решение состоит в том, чтобы разорвать электрическую цепь. Это критическое требование к детализации. Проектировщики должны предусматривать непроводящие изоляторы между разнородными металлами. Это включает:
- Неопреновые или нейлоновые шайбы и втулки болтов.
- Изолирующие прокладки, ленты или смазки между перекрывающимися поверхностями.
Таблица 2: Упрощенный гальванический ряд в морской воде (относительная благородность)
| Благородность | Металл | Корродирует (анодный) или защищает (катодный)? |
| Наиболее благородный (катодный) | Графит, платина | Защищен |
| ▼ | Нержавеющая сталь (316, 304 — пассивная) | Защищена |
| ▼ | Медь, бронза, латунь | Защищены |
| ▼ | Свинец, олово | Защищены |
| ▼ | Мягкая сталь, чугун | Корродирует (если спарена с вышеуказанными) |
| ▼ | Алюминиевые сплавы | Корродирует |
| Наименее благородный (анодный) | Цинк (оцинкованная сталь) | Корродирует (жертвует собой) |
| ▼ | Магний | Корродирует |
Против: Опасности изготовления на объекте: Сварка, резка и лихорадка металлических испарений
Модификации на объекте — сварка, газовая резка или шлифовка — часто неизбежны во время строительства. Когда оцинкованная сталь нагревается до температур сварки, цинковое покрытие (которое кипит при 907°C / 1665°F) испаряется, создавая шлейф испарений оксида цинка.
Риск для здоровья: Вдыхание этих испарений представляет серьезную профессиональную опасность, которая может вызвать лихорадку металлических испарений. Это острое гриппоподобное заболевание с симптомами, включающими лихорадку, озноб, тошноту, головную боль и кашель. Хотя симптомы изнурительны, они обычно проходят в течение 24-48 часов.
Код и безопасность (Действенное правило): Это вопрос юридического соответствия для подрядчиков. Согласно Управлению по охране труда и здоровья США (OSHA) в 29 CFR 1910.252(c)(2), механическая вентиляция требуется во время сварки или резки металлов с цинковым покрытием, если:
- Пространство составляет менее 10 000 кубических футов (283 м³) на сварщика, ИЛИ
- Высота потолка составляет менее 16 футов (5 м).
На практике это применяется почти ко всей внутренней или сварке в ограниченном пространстве. Для архитектора, застройщика и подрядчика это означает, что сварка оцинкованной стали на объекте будет медленнее, потребует более специализированных СИЗ (респираторов, местной вытяжной вентиляции) и, таким образом, будет дороже, чем сварка голой конструкционной стали. Это должно быть учтено в графиках и бюджетах строительства.
Против: Обращение с материалами и хранение: Как предотвратить «белую ржавчину»
Распространенной и неприятной проблемой на объекте является появление мелового белого налета на недавно доставленных оцинкованных материалах. Это известно как «белая ржавчина» или пятно влажного хранения.
Определение: Белая ржавчина — это гидроксид цинка, объемный белый продукт коррозии.
Причина: Она образуется, когда недавно оцинкованные поверхности — которые еще не сформировали свою стабильную, защитную патину из карбоната цинка — подвергаются воздействию влаги (дождя, конденсата) без достаточного воздушного потока. Наиболее распространенная причина — это вложенные или связанные в пакеты изделия (такие как листы кровли, легкие стойки или настил), доставленные на объект, плотно обвязанные и оставленные под дождем. Вода просачивается между поверхностями, а отсутствие воздуха (углекислого газа) препятствует образованию нормальной патины, что приводит к быстрому образованию гидроксида цинка. Это логистическая проблема и проблема планирования, а не дефект материала. Материал наиболее уязвим в период между доставкой и установкой.
Стратегия устранения:
- Храните пакеты в сухом, хорошо проветриваемом месте.
- Поднимайте пакеты над землей на деревянных брусках (подкладках).
- Слегка приподнимайте один конец пакета, чтобы обеспечить дренаж.
- Разрезайте металлические транспортировочные ленты, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха между вложенными частями.
- Никогда не накрывайте пакеты пластиком или брезентом, которые герметичны. Это задерживает влагу и вызывает конденсацию, усугубляя проблему. Если покрытие необходимо, оно должно быть вентилируемым.
Против: Ремонт на объекте: Ремонт обрезанных краев и сварных швов согласно ASTM A780
Катодная защита цинка «залечивает» только небольшие царапины. Большие непокрытые области, такие как зона сварки, где покрытие было выжжено, или край, обрезанный газом, полностью уязвимы для ржавчины и должны быть отремонтированы для восстановления предусмотренного проектом срока службы.
Стандарт: Процесс ремонта поврежденных оцинкованных покрытий регулируется ASTM A780/A780M, «Стандартная практика ремонта поврежденных и непокрытых областей горячеоцинкованных покрытий».
Процесс:
- Область должна быть очищена до голого, блестящего металла.
- Цинконаполненная краска (часто называемая «холодным цинкованием») наносится кистью или распылением.
- Критическая спецификация: Эта краска должна соответствовать стандарту, который обычно требует, чтобы высушенная пленка содержала 97% цинка.
- Краска должна быть нанесена толщиной, равной или превышающей первоначальное покрытие, чтобы обеспечить эквивалентную защиту.
Спецификация архитектора должна включать пункт, требующий, чтобы все ремонты оцинкованных элементов на объекте соответствовали ASTM A780.