Chcę połączyć dwa pręty gwintowane M20 jeden nierdzewny (stal A2) z drugim czarnym (34GS). Łącznik w postaci tulei wykonany ze stali 34GS. Po skręceniu tuleja łącząca będzie znajdować się bez dostępu powietrza w masie żywicznej. Czy są jakieś przeciwwskazania? Czy nie nastąpi jakaś korozja stali nierdzewnej od stali czarnej na połączeniu skręcanym. Ile lat takie połączenie wytrzyma?
W przypadku opisanego połączenia między stalą węglową i nierdzewną może wystąpić zjawisko korozji bimetalicznej. Poniżej opisano zalecenia, w jaki sposób unikać tego tyku korozji. W szczególności, jeżeli jest to możliwe ze względów konstrukcyjnych należy odizolować elektrycznie powierzchnie obu materiałów lub zastosować uszczelnienie całości węzła masą uszczelniającą. Kluczowym zagadnieniem w tym przypadku jest uniemożliwienie przepływu prądu elektrycznego między materiałami w obecności elektrolitu – deszczu, skroplonej pary wodnej, itd.
Korozja bimetaliczna
Podczas kontaktu różnych metali ze sobą w obecności wilgoci istnieje ryzyko wystąpienia korozji bimetalicznej elementów.
Jeżeli dwa różne metale będą znajdować się w środowisku elektrolitu to istnieje możliwość przepływu prądu elektrycznego od metalu mniej szlachetnego (anody) do metalu bardziej szlachetnego (katody), a metal anodowy będzie korodować w szybszym tempie niż gdyby metale się nie stykały. Zjawisko to jest nazywane korozją bimetaliczna. Stale nierdzewne w parach elektrochemicznych zazwyczaj stanowią materiał katodowy i przez to zwykle w takim połączeniu to ten drugi metal będzie narażony na korozję. Do typowych elektrolitów spotykanych w budownictwie należy deszcz i skroplona para wodna. Szybkość korozji w takich warunkach jest uzależniona od wielkości powierzchni styku, temperatury i składu chemicznego elektrolitu.
W połączeniach mechanicznych konstrukcji ze stali nierdzewnej elementy złączne powinny charakteryzować się przynajmniej równą lub wyższą odpornością korozyjną od odporności łączonych elementów. Powszechną pomyłką jest stosowanie elementów łącznych z innych materiałów niż stale nierdzewne do łączenia stali nierdzewnej np. galwanizowanych śrub lub aluminiowych nitów. Ponadto im większa powierzchnia materiału szlachetnego (katody) w stosunku do materiału anodowego tym większe ryzyko wystąpienia korozji bimetalicznej.
Podobnie niekorzystnie wpływa stosunek powierzchni elementów w przypadku, gdy stal nierdzewna (metal szlachetny) jest łączona z mniej szlachetnym materiałem np. aluminiowym nitem, może to przyspieszyć korozję złącza. Podobnie galwanizowane śruby mogą skorodować nadmiernie szybko, jeżeli zostaną użyte do łączenia blach ze stali nierdzewnej. Rdza powstała w procesie korozyjnym może także zanieczyścić powierzchnię elementów tworząc nacieki i przyspieszyć ich korozję wżerową. Dlatego ważne jest by do łączenia elementów ze stali nierdzewnych stosować elementy złączne również ze stali nierdzewnych. Należy zwrócić uwagę na fakt, że korozja bimetaliczna jest rzadkim zjawiskiem, w przypadku łączenia ze sobą różnych gatunków stali nierdzewnej.
Powinno się unikać stosowania śrub ze stali węglowej w połączeniach elementów ze stali nierdzewnej, ponieważ ze względu na znaczną dysproporcję powierzchni obu stali śruby byłyby narażone na agresywną korozję. Odwrotnie, w sytuacji elementów ze stali węglowej i łączników ze stali nierdzewnej, szybkość ataku korozyjnego byłaby znacznie mniejsza. Rozpatrując ewentualność korozji bimetalicznej, warto odwoływać się do doświadczeń praktycznych w podobnych środowiskach. Często, bowiem można bez ryzyka łączyć różne metale, unikając niekorzystnych skutków w warunkach sporadycznego występowania skroplin lub zwiększonej wilgotności zwłaszcza, gdy elektrolit charakteryzuje się niską przewodnością.
Korozji bimetalicznej można zapobiec przez niedopuszczanie wody do szczegółów konstrukcji (np. przez pomalowanie węzłów lub owinięcie ich taśmą uszczelniającą) a najlepiej przez wzajemne elektryczne odizolowanie metali (np. przez pomalowanie ich powierzchni kontaktowych). W przypadku połączeń śrubowych efekt izolacji można uzyskać za pomocą nieprzewodzących plastikowych lub gumowych podkładek, uszczelek lub tulei.
Kontakt między stalą nierdzewną a innymi metalami
Aby zapobiec zjawisku korozji bimetalicznej należy unikać bezpośredniego kontaktu między stalą nierdzewną, a innymi metalami i ich stopami. W przypadku, gdy takiego kontaktu nie da się uniknąć to należy umieścić izolator między materiałami, choć nie jest to zawsze konieczne w środowisku nienarażonym na korozję i w niektórych przypadkach bywa niepraktyczne. Innym sposobem ochrony jest zapobieganie dostępu wody do elementów, która może oddziaływać jak elektrolit.
Zastosowana metoda przeciwdziałania korozji lub zapobiegania przed dostępem wody do elementów będzie uzależniona od cech danego rozwiązania konstrukcyjnego.. Jednak takie metody mogą okazać się trudne do prawidłowego wdrożenia i wymagać wysokiej dbałości o szczegóły. Rysunek 1 przedstawia szczegóły izolacji w połączeniu śrubowym.
Jeżeli stal nierdzewna ma być spawana ze stalą węglową to zastosowana warstwa ochronna musi się rozciągać na elemencie ze stali węglowej przez całą strefę spawania i zachodzić, co najmniej 20 mm w głąb elementu ze stali nierdzewnej z odpowiednio założoną warstwą materiału powlekającego na zakładkę.
Wskazówki dotyczące montażu elementów ze stali nierdzewnych za pomocą połączeń śrubowych
1. Podczas montażu elementów, materiały izolacyjne należy instalować zgodnie z przeznaczeniem oraz unikać ich szkodzenia.
2. Połączenia śrubowe są jednym z wielu rodzajów możliwych typów połączeń elementów. W ich przypadku należy zadbać o prawidłowe wykonanie połączenie, wyrównanie przy użyciu klinów i dokręcenie odpowiednim kluczem. Jeżeli występuje pojedyncze połączenie śrubowe elementów może wystąpić konieczność zastosowania dodatkowego oprzyrządowania ułatwiającego montaż, aby utrzymać łączone części w równej pozycji podczas montażu pojedynczej śruby. Jest niedopuszczalne skręcanie połączenia samą śrubą bez podkładki, ponieważ zniszczy to podkładkę izolacyjną.
3. Przed zmontowaniem połączenia podkładki izolacyjne z obu stron śruby powinny być odpowiednio wyrównane. Taka konieczność może wymagać utwierdzenia podkładki na odpowiednim miejscu przy pomocy kleju, który nie może wpływać na długookresową integralność materiału uszczelnienia.
4. Po dopasowaniu połączenia należy sprawdzić otwór czy jest dobrze umiejscowiony i czy tulejka izolacja nie wystaje przez niego, co mogłoby spowodować jej uszkodzenie po wprowadzeniu śruby.
5. Prawidłowe umiejscowienie powinno zapewnić odpowiednią szczelinę pomiędzy samą śrubą a wewnętrzną średnicą otworu tak, aby dostosować grubość tulei izolacyjnej i uzyskać odpowiednie tolerancje oraz pewien trwały brak idealnego dopasowania między otworem, a łączonymi blachami. Można to sprawdzić podczas montażu próbnego typowych połączeń przed rozpoczęciem prac eksploatacyjnych.
6. Po zmontowaniu każdej ze śrub nie powinno się ich zbyt mocno dokręcać, do momentu aż wszystkie śruby nie będą na swoim miejscu. Następnie śruby powinny być dokręcone w odpowiedniej kolejności tj. poczynając od środkowej w stronę skrajnych.
7. Należy uważać, aby zbyt mocno nie dokręcić śrub, ponieważ może to spowodować zgniecenie i zniszczenie podkładek oraz uszczelek izolacyjnych. Odpowiednia kontrola momentu obrotowego klucza może wymagać zastosowania kalibrowanych kluczy dynamometrycznych lub procedur opracowanych na podstawie zdobytych doświadczeń podczas montażów próbnych używając odpowiedniej wielkości klucza maszynowego.
8. Po zakończeniu montażu lub po pewnym okresie użytkowania można sprawdzić integralność izolacji używając miernika oporu elektrycznego bądź oporności izolacyjnej. Jedna metoda taka zapewnia wiarygodne rezultaty jedynie w bardzo suchych warunkach i w przypadku braku żadnych alternatywnych źródeł przewodnictwa elektrycznego przez połączone elementy konstrukcyjne.
