Металлы в морской среде

Источник : Metals in a Marine Environment
Перевод - Сергей Баркалов   www.t22.nm.ru   (При переводе первая часть статьи пропущена)

  • Напряжение , деформация и жесткость (Пропущено...)
  • Крепеж
  • Гальваническая коррозия
  • Химическая коррозия
  • Нержавеющая сталь
  • Сталь и оцинковка
  • Медь и ее сплавы
     

Крепеж

Когда речь заходит про крепеж , в дело вступают дополнительные факторы. Он должен , естественно , обладать прочностью и желательно при этом иметь низкую стоимость , поскольку количество его даже для самой миниатюрной лодки исчисляется сотнями . Но пожалуй самым важным для него является то , что будучи установлен , он не должен ни корродировать сам , ни вызывать коррозию того , что он крепит - по крайней мере в течение достаточно длительного времени . В данном контексте имеются два вида коррозии , о которых следует помнить .

Гальваническая коррозия

Первый ее вид - гальваническая коррозия , которая возникает в тех случаях , когда два разных металла находятся в контакте друг с другом в присутствии электролита . Морская вода является (увы !) отличным электролитом и проникает на лодке повсюду . Гальваническая шкала ниже демонстрирует электрические потенциалы металлов , обычно применяемых в малом судостроении . Я постараюсь слишком не углубляться в химические дебри , но хочу заострить ваше внимание на трех основных моментах , чтобы понять ее практический смысл :

  • Когда два металла находятся в контакте , находящийся левее будет корродировать.
  • Разность потенциалов в 0.1 В является безопасной , 0.2 - приемлемой в зависимости от следующего условия.
  • Темпы коррозии зависят помимо всего прочего от площадей поверхностей открытых металлов . Если крепеж менее инертен , чем деталь , он корродирует довольно скоро . Если же он из более благородного металла , срок его службы будет достаточен .

Так каков практический смысл этой диаграммы ?

  • Из диаграммы понятно , почему элементы крепежа обычно делаются из материалов правой ее части . С алюминием у вас будут проблемы , поэтому позаботьтесь , чтобы вытяжные заклепки были из монеля (алюминиевые широко используются в автомобильной промышленности) .
    (Монель - сплав Ni с 23-27% Cu , 2-3% Fe , 1-2% Mn)
  • Вы сами можете решить , какой крепеж использовать для каких деталей (см. таблицу далее) . Оцинкованного крепежа следует , естественно , избегать на нержавейке и алюминии . Менее явно то , что латунные винты представляют собой неудовлетворительный , а скорее даже опасный выбор для крепления бронзовых деталей .
  • Существуют сплавы , сами по себе способные являться гальваническими парами . Самым ярким примером является латунь , у которой в присутствии электролита одна из "фаз" начинает корродировать . Явление именуется "децинкификация" . Латунный элемент , подверженный этому явлению , представляет собой неприятное зрелище и теряет свою прочность . 

Крепеж

Деталь :

Допустимо

Недопустимо

Оцинкованная сталь

Оцинкованный или нерж.

Латунь и бронза

Алюминий

Нержавеющий

Оцинкованный , латунь

Латунь

Латунь или бронза

Нержавеющий

Бронза

Бронза или нерж.

Латунь

Нерж. сталь

Нерж. или монель

Оцинк. или латунь

Химическая коррозия

Второй вид коррозии , о котором не стоит забывать , является следствием воздействия различных химических веществ. Как правило , металлы защищают сами себя оксидной пленкой на поверхности и главное тут , является ли она самовосстанавливающейся , как в случае нерж.стали , алюминия и цветных металлов или же отваливается хлопьями , как у стали .  Последствия этого могут быть разными - от чисто косметических в случае коррозии бронзового или оцинкованного палубного оборудования , до весьма серьезных - в случае коррозии гвоздей обшивки . Последнее в основном вызывается  образованием в древесине кислот по мере ее пропитывания , дуб в этой ситуации является наихудшим вариантом. Всем хорошо известно , что может ожидать стальной крепеж , а стало быть килевые болты и гвозди . Гораздо чаще забывают , что нержавеющая сталь тоже уязвима .

Нержавеющая сталь

Поскольку существует огромное количество ложных представлений о нержавеющей стали  (впрочем , само это название вводит в заблуждение) , стоит провести небольшой ликбез по этой части .  Помимо железа и углерода , нержавеющая сталь содержит ряд легирующих добавок . Из них самой важной является хром (Cr) . Если сталь содержит его более 12%  , вся поверхность покрывается пленкой из оксида хрома . Эта пленка "пассивна" ,  стойка к большинству воздействий и самовосстанавливается в присутствии кислорода . Нержавеющая сталь , содержащая один только хром , довольно хрупкая  и поэтому в нее добавляют в два раза меньшее хрома количество никеля (Ni) .  304-я нержавейка (она же A2) , одна из самых распространенных , содержит 18% Cr и 10% Ni. Мойка или выхлопная труба скорее всего сделаны именно из 304-й и если вы пробовали чистить раковину мойки или релинг , то могли обратить внимание  , что они в некоторой степени подвержены воздействию органических кислот , образующихся в пищевых продуктах , отпечатков пальцев и прочих загрязнений .

Химическая и пищевая промышленность снижают остроту этой проблемы путем добавления в сталь небольшого количества молибдена (Mo). Таким образом 316-я нержавейка (она же А4) обычно содержит 17% Cr, 11% Ni, 2 % Mo и широко используется для хранения и транспортировки агрессивных жидкостей . Из этого напрашивается вывод , что она представляет собой идеальный материал для крепежа древесины (или к ней) и с точки зрения воздействия одних только химических веществ вы скорее всего будете правы . Но надо еще принимать во внимание и ту среду , в которой предстоит работать крепежному элементу . Представим себе болт , гвоздь или шуруп , крепящий доску обшивки к шпангоуту ниже ватерлинии . Его шляпка  , находящаяся на поверхности или вблизи нее будет иметь достаточный приток кислорода для поддержания оксидной пленки . Само же тело , находящееся внутри конструкции , скорее всего будет испытывать его недостаток , при этом находясь в окружении разных кислот и хлоридов . При подобных обстоятельствах пассивная пленка может разрушиться , сделав таким образом нержавейку "активной" . Последствий у этого может быть два . Во первых , взгляните на гальваническую диаграмму и вы увидите , что разность активных и пассивных потенциалов у 304-й нержавейки (у 316-й в меньшей степени) вполне достаточна , чтобы вызвать гальваническую коррозию . Подобно латуни , она способна сама собой образовывать гальваническую пару . Во вторых , лишенная защитной пленки , нержавейка корродирует такими же темпами , как и самая обычная сталь . В результате этого нержавеющий крепеж ниже ватерлинии , независимо от его марки , может не иметь никаких преимуществ по сравнению с простой низкоуглеродистой сталью. Выше ватерлинии (где больше кислорода и меньше электролита) такой крепеж ведет себя превосходно , и в случае выбора между 316-ой и 304-ой в первом варианте вы платите лишние деньги только за ее больший блеск .

В заключение хотелось бы еще указать на неразумность пескоструйной обработки оборудования из нержавеющей стали с целью придания ему вида оцинкованного . Способность пассивной пленки к самовосстановлению выше  , если поверхность отполирована . При образовании на поверхности миллионов маленьких "пиков" вы значительно снижаете такую способность , в результате чего деталь покрывается ржавчиной . Если вам надо , чтобы деталь выглядела как оцинкованная , лучше такую и взять .

Сталь и оцинковка

Низкоуглеродистой стали без защитного покрытия нет места на борту лодки по причине ее склонности к коррозии , но при наличии покрытия это вполне пригодный материал . Обычно этого достигают , нанося на нее слой цинка , получая при этом два плюса . Во-первых , цинк хорошо сопротивляется химической коррозии , а во-вторых , в присутствии электролита он корродирует прежде стали . Существует ряд способов нанесения слоя цинка , основная разница между ними заключается в толщине формируемого слоя . Чтобы получить приемлемый срок службы в морской среде , слой должен иметь толщину порядка 100 мкм. Этого можно достичь лужением (до 125 мкм при горячем погружении) , окраской (около 40 мкм на слой) , но только не электрогальваникой , где толщина обычно ограничивается 20 мкм . Поэтому тот блестящий оцинкованный крепеж , что продается в магазинах стройтоваров , годится для строительства теплицы , на лодке же жизнь его будет недолгой . "Морской" крепеж должен быть луженый .

К сожалению , стоимость такого крепежа растет . Особенно сложно стало найти оцинкованные гвозди , и продаются они как правило только крупными партиями . Остается либо выполнять эту операцию самим (не забывая о возможных проблемах с резьбой) , либо красить (возможны сколы) , либо выбирать другие материалы.

Медь

Медные гвозди с шайбами , широко применяемые в классической деревянной конструкции , до сих пор выпускаются некоторыми фирмами . Для такого рода сравнительно гибких конструкций медные гвозди представляют идеальный материал : легко крепятся , коррозионно устойчивы , достаточно эластичны , чтобы позволить подвижку элементов . С выходом на сцену клееных конструкций и тем более стеклопластиковых корпусов , довольно удивительно , что медные корабельные гвозди до сих пор имеются в продаже . Однако их выбор постепенно сужается . К примеру , 5-6 мм шайбы более не выпускаются , поэтому строителям каноэ приходится теперь расклепывать гвозди . Также исчезают и нестандартные размеры , полезные при ремонте обшивки , когда выбор гвоздей на размер выше поможет решить проблему течи .

Латунь

Латунь чаще всего выступает в роли шурупов - вплоть до №14 и винтов и болтов . Помня о проблемах децинкификации , латунный крепеж следует использовать только в защищенных местах - во внутренней обстройке или в тех местах , где от него не зависит ваша жизнь .

Бронза

Стандартным материалом для крепежа является кремниевая бронза . Помимо использования ее в виде болтов и гвоздей , она является одним из немногих материалов , из которого делают гигантского размера шурупы (вплоть до №30). Она достаточно коррозионно устойчива и служит очень долго - от тридцати до пятидесяти лет . Поэтому , несмотря на свою стоимость , бронзовый крепеж конкурентоспособен .

Медные сплавы - кто есть кто ?

Наименование

Обозначение

Состав

Применение

Латуни

Обычная латунь

CZ108

Zn 37%

Внутреннее оборудование

Морская латунь

CZ112

Zn 37% Sn1%

Оборудование довоенных лодок

Высокопрочная латунь

CZ114

Zn 37% Mn 2% Al 1.5% Fe 1% Pb 1.5% Sn 0.8%

Такелажные скобы , гребные винты , лебедки

Коррозионно-стойкая латунь

CZ132

Zn 36% Pb 2.8% As 0.1%

Водозапорная и трубная арматура

Бронзы

Алюминиевая бронза

CA104

Al 10% Ni5% Fe5%

Высокопрочное оборудование

Фосфористая бронза

PB102

Sn 5% P 0.2%

Сборное и кованое оборудование

 

Кремнистая бронза

CS101

Si 3% Mn1%

Крепеж

 

Оружейная бронза

LG2

Sn 5% Pb5% Zn5%

Литье

Алюминиевая бронза для литья

AB2

Al 10% Ni5% Fe3%

Леерное и мачтовое оборудование

Al - алюминий, As - мышьяк, Fe - железо, Mn - марганец, Ni - никель
P - фосфор, Pb - свинец , Si - кремний, Sn - олово, Zn - цинк


 

 

бесплатный счетчик Рейтинг@Mail.ru

bigmir)net TOP 100