Соединения элементов конструкций с помощью болтов в настоящее время широко применяются при возведении металлоконструкций мостов, башен, промышленных зданий, опор ВЛ и порталов ОРУ. Надежность и долговечность болтовых соединений элементов стальных конструкций определяется соблюдением технологии изготовления болтов, монтажа соединений, а также скоростью разрушения болтов под воздействием агрессивной среды. В последние годы все большее внимание уделяется работе болтовых соединений при атмосферной коррозии.
В настоящее время нанесение защитных покрытий на крепежные изделия, применяемые при сборке опор ВЛ, проводится электролитическим методом или методом горячего цинкования. Но не всегда эти методы удовлетворяют требованиям, предъявляемым к деталям международными стандартами. Например, по требованию стандарта МЭК толщина цинкового покрытия на метизах должна быть не более 43 мкм. При нанесении покрытия больше указанной толщины гальваническим методом или методом горячего цинкования не обеспечивается свинчивание винтовой пары, так как слой цинка, располагаясь на поверхности изделия, изменяет его геометрические размеры.
Применение последующей механической обработки для обеспечения свинчиваемости нарушает сплошность покрытия, увеличивает трудоемкость и себестоимость их изготовления.
Для обеспечения свинчиваемости винтовой пары, повышение надежности и долговечности резьбовых соединений целесообразно использование диффузионного метода нанесения цинкового покрытия. Данный метод обеспечивает получение антикоррозионного слоя заданной толщины (по требованию заказчика) и свинчиваемость резьбовой пары, так как цинк диффундирует в поверхность изделия, образуя антикоррозионный слой, не изменяя существенно размера резьбы. Диффузионные цинковые покрытия практически беспористы, имеют высокую твердость и значительную прочность сцепления с металлом основы. Они предотвращают наводораживание стали, имеют равномерную толщину по всей поверхности болтового соединения. Все это повышает монтажно-эксплуатационные свойства крепежа. Покрытия отвечают требованиям международных стандартов, что позволяет использовать их для деталей, изготовляемых на экспорт. Однако технология цинкования крепежных изделий диффузионным способом разработана совсем недавно, поэтому возникла необходимость произвести сравнительную оценку коррозионной стойкости с ныне применяемым горячим цинкованием.
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ УСКОРЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ
Образцами для испытаний служили болты и гайки, покрытые цинком горячим и диффузионным способами.
После нанесения покрытия образцы взвешивались и измерялась толщина покрытия (по ГОСТ 9.304-84, приложение 38). Испытания проводились двумя методами. Первый — при повышенных значениях относительной влажности и температуры воздуха с последующим перемещением в среду SO2 (по ГОСТ 9.308-85).
Полный цикл испытаний по первому методу: размещение деталей в гидростате при температуре 55± 2 “С в течение 6 ч с последующим помещением в камеру с диоксидом серы SO2 концентрацией 50 г/м3 при температуре 18—23 °С в течение 18 ч.
При втором методе образцы многократно погружались в электролит (по ГОСТ 9.308-85). Для испытаний детали размещались в 30 %-ном растворе NaCl и выдерживались в нем в течение 10 мин, а затем выдерживались на воздухе в течение 50 мин. Эксперимент происходил при температуре 18—23 °С в течение 8 ч ежесуточно.
8. Результаты испытаний оцинкованных деталей
Примечание. В числителе приведены данные для горячего цинкования, в знаменателе — для диффузионного.
Для сравнения были оставлены контрольные образцы, которые не подвергались воздействию агрессивной среды.
Испытания проводились в течение 70 циклов с промежуточными съемами после 28 и 50 циклов. Контроль коррозионных потерь цинка производился гравиметрическим способом, обработка результатов — по ГОСТ 9.908-85 (приложение 2.3). Внешний осмотр деталей проводился ежедневно, до появления первых признаков коррозии с оценкой по 10- балльной шкале (по ГОСТ 9.041-74, приложения 1.5, 2).
В результате проведения испытаний получены потери массы, скорости коррозионного разрушения и уменьшения толщины цинкового покрытия (табл. 8).
Графическая интерпретация результатов испытаний представлена на рис. 20.
Установлено, что потери массы (скорость коррозионного разрушения цинка) в моделируемых средах для образцов с диффузионными покрытиями меньше, чем для образцов с покрытием, нанесенным методом горячего цинкования. Для деталей в сборе (болт с гайкой) разница составляет: в гидростате с последующим перемещением в среду сернистого ангидрида — 50%; в 3%-ном растворе хлорида натрия — 27%.
Рис. 20. Зависимости коррозионных процессов в крепежных изделиях от времени и способа цинкования:
а — скорость коррозии; б — глубина поражения; 1 - горячее цинкование; 2 - диффузионное
Для гаек соответственно 87 и 72%. Полученные результаты позволяют сделать вывод о преимуществе диффузионного цинкования метизов по сравнению с методом горячего цинкования.
