Коррозионная стойкость металлических анкеров

В строительно-монтажных работах часто возникает необходимость в закреплении каких-либо деталей или конструкций на бетонном основании. Если речь идет о тяжелых нагрузках на крепление, то системой дюбель-шуруп не обойтись.  Здесь нужен более мощный крепеж – металлический анкер. Он, как и дюбель, удерживается трением, возникающим между материалом основания и его распорной зоной, но в отличие от дюбеля сила сцепления у него со стенками отверстия выше, поэтому выше и вырывающая нагрузка.

Для обеспечения длительного срока службы анкерных креплений необходимо учитывать такую важную характеристику анкера, как коррозионная стойкость в тех или иных условиях эксплуатации, которая зависит от его материала или вида защитного покрытия.

Любое анкерное крепление в той или иной степени сопротивляется коррозионному разрушению, так как все виды анкеров изготавливаются либо из стойких к коррозии сплавов, либо имеют специальное защитное покрытие. Если стальной анкер не способен противостоять агрессивному воздействию окружающих сред, то рано или поздно это приведет к снижению его прочности, ослаблению крепления и катастрофическим последствиям.

Рассмотрим основные типы сталей и виды защитных покрытий, которые наиболее часто используются при изготовлении анкерного крепежа.

Анкера из коррозионно-стойких сталей

Для изготовления нержавеющих анкеров применяются две близкие по составу марки легированной стали А2 (Cr-Ni) и А4 (Cr-Ni-Mo). Их превосходная коррозионная стойкость во влажных условиях и промышленных средах объясняется высоким содержанием хрома (16 - 19 %), который на поверхности деталей образует защитную пассивную пленку. Стали после закалки имеют однородное строение аустенита, который хорошо сопротивляется коррозии в этих средах. 

Анкера, изготовленные из коррозионностойкой стали А4, устойчивы при эксплуатации в средах средней и сильной агрессивности. Молибден, входящий с состав сталей, повышает устойчивость пассивного состояния и обеспечивает высокую стойкость аустенитных сталей в кислотных, хлоридсодержащих средах и атмосферных условиях с большим содержанием сернистого газа – в автомобильных туннелях, на гидростанциях, в водных бассейнах, на гидроэлектростанциях и в непосредственной близости от моря.

Примеры популярных нержавеющих анкеров из стали А2 и А4, которые можно приобрести в магазине «Крепком»:

• забивной LAH (Sormat), m2r (Mungo), HST-R (HILTI);
• клиновой S-KAH (Sormat);
• болт самоанкерующийся распорный БСР (ГОСТ 28778-90);
• анкерный гвоздь LN (Sormat)
• гвоздь по бетону Confix (Sormat);
• анкерная шпилька FHB (Fischer) для химической анкеровки.

Виды покрытий для анкеров из углеродистой стали

Стальные анкера из углеродистой и низкоуглеродистой стали изготавливают методом холодного формования. Коррозионная стойкость обеспечивается металлическими покрытиями, в большинстве случаев – цинковым. Существуют различные способы нанесения этого покрытия – гальванический, горячая оцинковка, термодиффузионный. От технологии цинкования и толщины слоя цинка зависит степень коррозионной стойкости крепежного изделия.

Гальваническое цинковое покрытие (электролитическое) обеспечивает невысокую степень устойчивости к коррозии в наружных строительных конструкциях, особенно в промышленной атмосфере, так как его толщина составляет всего 7-18 мкм. Коррозия цинка при атмосферном воздействии проявляется в виде белых пятен («белая ржавчина») со скоростью приблизительно в десять раз меньшей, чем появление обычной «красной», ржавчины на стальных метизах без покрытия.

Отечественный потребитель хорошо знаком с гальванически оцинкованными клиновыми анкерами по бетону S-KA Sormat, которые широко используются мастерами для предварительного, сквозного и дистанционного монтажа тяжелых конструкций внутри сухих помещений.

Для повышения защитных свойств гальванически оцинкованных анкеров их дополнительно подвергают радужной пассивации, в результате чего на их поверхности получают композитную пленку, предохраняющую гальванический цинк от разрушения в большинстве загрязненных атмосфер. Этим способом обычно защищают распорные втулочные анкера или, как их еще называют, анкерные болты. В каталоге компании «Крепком» такой крепеж представлен в различных модификациях: с шестигранной головкой (LSB), с гайкой (LSI), крюком (KLHS) или кольцом (LHO).

Покрытие «горячий цинк» признано одним из лучших способов защиты  анкерных болтов и шпилек от коррозии, эффективность которого в несколько раз выше, чем у электролитического цинка. Технология нанесения горячих цинковых покрытий позволяет получить на анкерах защитный слой цинка толщиной 45-50 мкм. Именно его толщина и определяет долговечность всех элементов крепежной детали.

Например, клиновой анкер Sormat S-KAK (горячий цинк) допущен для использования во влажных помещениях и на открытом воздухе в сельской местности при условии регулярной контроля целостности защитного слоя. Временем окончания срока службы защитных металлических покрытий считается появление красной ржавчины.

Анкера также могут поставляться с альтернативными видами защитных покрытий, например, такими как DELTA. Это комплексное цинк-ламельное покрытие, состоящее из базового цинкового слоя, нанесенного гальваническим способом, толщиной 20 мкм и протекторной защиты из дополнительных изолирующих слов Delta Protekt RL100 + Delta Seal GZ Silver не менее 15 мкм. Таким образом общая толщина - 35 мкм (это меньше, чем у горячеоцинкованного, а степень защиты выше). Достойным примером крепежа с таким покрытием может служить клиновой анкер Sormat S-KAD.

Оценка степени коррозионной стойкости анкеров

1. Атмосферная коррозия гальванически оцинкованных анкеров с толщиной цинка 10-12 мкм в неагрессивных и слабоагрессивных средах (под навесом) будет протекать со скоростью не более 1 мкм/год. Учитывая возможность капельной конденсации влаги и, следовательно, язвенного поражения цинка, можно прогнозировать сохранение защитной способности покрытия на протяжении порядка 20 лет.
2. Горячеоцинкованные анкера с толщиной защитного слоя не менее 45 мкм обладают хорошей коррозионной стойкостью, которая обусловлена большой толщиной цинка. Скорость разрушения горячего цинкового покрытия в средах слабой агрессивности (под навесом) составляет 2-3 мкм/год. При этом следует учесть, что во время эксплуатации на покрытии образуется налет продуктов коррозии цинка, который играет роль протектора, тормозящего развитие коррозионного процесса и препятствующего разрушению нижнего защитного слоя. Пленка, образующаяся на поверхности цинка, определяет конечную скорость течения коррозионного процесса, идущего с торможением во времени. Срок службы анкеров с горячим цинком в слабоагрессивной атмосфере составит порядка 50 лет.
3. Анкера из нержавеющей стали А4 имеют высочайшую степень сопротивляемости коррозии и рекомендуются для эксплуатации в слабоагрессивных и среднеагрессивных промышленных (при повышенной влажности и содержании сернистого газа) и приморских (при повышенной влажности и содержании хлоридов) средах сроком до 50 лет при эксплуатации на открытом воздухе.

Таблица 1. Рекомендации по применению оцинкованных и нержавеющих анкеров в различных условиях окружающей среды.

Примечание. Зона влажности и степень агрессивности воздействия окружающей среды определяются с учетом СП 28.13330 и СП 50.13330. Оценка коррозионной стойкости анкеров дана без учета воздействия на них других элементов строительных конструкций.

Поскольку крепеж применяется в конструкциях при непосредственном контакте с другими материалами и металлами, то долговечность анкерного крепления зависит не только от степени агрессивности внешней среды, характеристик стали и покрытия, но и от контактирующих с ним металлов и неметаллов.

Крепежные элементы должны изготавливаться из того же металла, что и закрепляемая деталь, или металла с более высоким коррозионным потенциалом. Прямой контакт разнородных металлов не допускается для предотвращения контактной коррозии.

Вывод:

• Анкера с обычным цинковым покрытием (гальваническим) можно использовать только в сухих закрытых помещениях с контролируемым уровнем влажности или для временных креплений во влажных условиях.
• Крепеж горячего цинкования можно применять для внутренних работ в сухих и нормальных влажностных условиях, на улице под навесом, в навесных фасадных системах при незначительной степени загрязнения окружающей среды.
• Анкерные болты из нержавеющей стали А2 подходит для большинства атмосферных условий, для длительной эксплуатации в сельской и городской местности с повышенной влажностью и концентрацией сернистого газа, без содержания хлоридов.
• Нержавеющие анкера из коррозионно-стойкой стали А4 допущены к использованию на морском побережье, бассейнах, тоннелях, в городских и промышленных районах с повышенной концентрацией хлоридов и кислотных конденсатов.

Татьяна

Инженер-технолог-строитель. Более 10 лет в сфере технического копирайтинга.

Автор статьи

Татьяна

Инженер-технолог-строитель. Более 10 лет в сфере технического копирайтинга.

Автор статьи