Как проверить устойчивость к воздействию солевого тумана образцов стальных рулонов GI с различной массой цинкового покрытия

Как проверить устойчивость к воздействию солевого тумана образцов стальных рулонов GI с различной массой цинкового покрытия

Испытание в соляном тумане — наиболее распространённый метод оценки коррозионной стойкости покрытий на рулонах оцинкованной стали. Для покупателей и инженеров по качеству понимание того, как различные значения массы цинкового покрытия проявляют себя в условиях ускоренной коррозии, имеет решающее значение при выборе материала. В этом руководстве приведён пошаговый протокол испытаний образцов рулонов оцинкованной стали с пятью типовыми значениями массы цинкового покрытия — от Z20 до Z275 — в соответствии со стандартной методикой ASTM B117.

Почему испытание в соляном тумане имеет значение для оценки качества рулона оцинкованной стали

Цинковое покрытие на рулоне оцинкованной стали обеспечивает жертвенную катодную защиту основного стального субстрата. Толщина и однородность этого цинкового слоя напрямую определяют, как долго сталь остаётся защищённой до появления красной ржавчины. Испытание в соляном тумане ускоряет процесс коррозии, позволяя производителям и покупателям прогнозировать реальную эксплуатационную надёжность за несколько дней вместо лет.

Для рулона оцинкованной стали, применяемого в прибрежных, промышленных или высоковлажностных условиях, выбор правильной массы цинкового покрытия имеет решающее значение. Рулон оцинкованной стали с однородным цинковым слоем и стабильной массой покрытия по всей ширине и длине ленты даёт более предсказуемые и воспроизводимые результаты испытаний в соляном тумане.

Протокол подготовки образцов для испытаний

Правильная подготовка образцов критически важна для получения надёжных и воспроизводимых результатов испытаний в соляном тумане. Выполните следующие шаги для каждого образца рулона оцинкованной стали:

Шаг 1: Вырежьте пять испытательных образцов размером 150 мм × 100 мм из разных мест по ширине рулона для проверки равномерности покрытия. Используйте ножницы или лазерную резку, чтобы избежать нагрева кромок, который может повлиять на цинковый слой.

Шаг 2: Очистите каждый образец мягкой тканью и этиловым спиртом для удаления поверхностных масел и загрязнений. Не используйте абразивные чистящие средства, которые могут поцарапать цинковое покрытие.

Шаг 3: Заклейте срезанные кромки коррозионностойкой лентой, чтобы обеспечить экспозицию только плоской поверхности с покрытием в условиях солевого тумана. Коррозия кромок может существенно исказить результаты.

Шаг 4: Измерьте фактическую массу цинкового покрытия каждого образца гравиметрическим методом согласно ASTM A90 или магнитным толщиномером согласно ASTM E376. Зафиксируйте полученные значения для сопоставления с результатами испытаний.

Шаг 5: Присвойте каждому образцу уникальный идентификационный номер и задокументируйте место отбора пробы, измеренную массу покрытия и состояние поверхности до начала испытаний.

Настройка и параметры испытания по ASTM B117

Камера для испытания в солевом тумане должна быть откалибрована и эксплуатироваться в соответствии со стандартом ASTM B117. В течение всего испытания должны поддерживаться следующие параметры:

Концентрация солевого раствора должна составлять 5 процентов хлорида натрия в дистиллированной воде при pH от 6,5 до 7,2. Температура в камере должна поддерживаться на уровне 35 градусов Цельсия плюс-минус 2 градуса. Скорость сбора солевого раствора должна составлять от 1 до 2 миллилитров в час на 80 квадратных сантиметров горизонтальной площади сбора. Давление распыления должно быть установлено в диапазоне от 0,7 до 1,4 бар.

Испытательные панели должны быть расположены под углом от 15 до 30 градусов к вертикали, обращённые к соплу распыления солевого тумана. Убедитесь, что панели не соприкасаются друг с другом и со стенками камеры, чтобы предотвратить артефакты, вызванные стеканием раствора.

Осмотр панелей должен проводиться через регулярные интервалы по 24 часа. Зафиксируйте время появления первых признаков белой ржавчины, процент площади покрытия белой ржавчиной на каждом интервале, а также время появления первых признаков красной ржавчины.

Результаты: масса цинкового покрытия по сравнению с продолжительностью испытания в соляном тумане

На основе обширных испытаний рулонов оцинкованной стали (GI), соответствующих стандартам ASTM A653 и JIS G3302 SGCC, приведённые ниже типичные результаты служат ориентировочной базой для ожидаемой стойкости к коррозии в условиях соляного тумана:

Образцы с массой цинкового покрытия Z20, как правило, образуют белую ржавчину в течение 24–48 часов и красную ржавчину — в течение 72–96 часов. Образцы Z80 образуют белую ржавчину через 72–120 часов и красную ржавчину — через 168–240 часов. Образцы Z120 образуют белую ржавчину через 120–168 часов и красную ржавчину — через 288–432 часа. Образцы Z180 образуют белую ржавчину через 168–240 часов и красную ржавчину — через 480–720 часов. Образцы Z275 образуют белую ржавчину через 240–336 часов и красную ржавчину — через 720–1000 часов.

Эти диапазоны получены при условии однородного цинкового слоя на рулоне GI, нанесённого методом горячего цинкования. Фактические результаты могут отличаться в зависимости от химического состава стальной основы, типа кристаллического узора (спангл) и способа поверхностной обработки.

Интерпретация появления красной ржавчины

Белая ржавчина, проявляющаяся в виде белого порошкообразного налёта, указывает на окисление цинка на поверхности покрытия. Это ожидаемая и некритичная стадия коррозии. Красная ржавчина, напротив, свидетельствует о том, что цинковое покрытие в данном месте полностью израсходовано и началась коррозия underlying стали.

Время до появления красной ржавчины является основным показателем эффективности испытаний на солевом тумане для рулонов оцинкованной стали (GI coil). У рулона GI с равномерным цинковым слоем красная ржавчина появляется равномерно по всей поверхности панели. Если красная ржавчина возникает изолированно и значительно раньше ожидаемого срока, это может указывать на локальный дефект покрытия или неравномерное распределение цинка.

Для целей приёмки большинство технических требований к закупкам определяют минимальное количество часов до первого появления красной ржавчины для каждой категории массы покрытия. Покупатели должны чётко указывать эти требования в своих заказах, чтобы обеспечить соответствие качества.

Пример протокола испытаний: сравнение Z80 и Z275

В недавней программе проверки качества мы провели испытания на стойкость к солевому туману образцов оцинкованной рулонной стали (GI) из двух производственных партий, предназначенных для строительного проекта на Ближнем Востоке. Клиент потребовал подтверждения коррозионной стойкости для условий монтажа в прибрежной зоне.

Группа образцов А состояла из оцинкованной рулонной стали марки Z80 с измеренной массой цинкового покрытия 80 граммов на квадратный метр. Группа образцов B состояла из оцинкованной рулонной стали марки Z275 с измеренной массой цинкового покрытия 275 граммов на квадратный метр. По пять панелей из каждой группы были протестированы в соответствии с методикой ASTM B117, описанной выше.

Панели Z80 показали появление белой ржавчины в среднем через 96 часов и красной ржавчины — в среднем через 210 часов. Панели Z275 показали появление белой ржавчины в среднем через 284 часа и красной ржавчины — в среднем через 845 часов. Образцы Z275 обеспечили примерно в четыре раза более высокую защиту от красной ржавчины по сравнению с образцами Z80.

На основе этих результатов техническое задание на проект было скорректировано: для неэкспонированных конструкционных элементов используется рулонная сталь с цинковым покрытием Z180 GI, а для непосредственно экспонированных кровельных панелей — рулонная сталь с цинковым покрытием Z275 GI. Компания Shenyang Yuanhe Steel поставила оба типа покрытий из нашей постоянной складской партии с полным комплектом испытательной документации, а заказчик подтвердил полученные результаты в собственной независимой испытательной лаборатории.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: В чём разница между белой и красной коррозией при испытании в солевом тумане?

Ответ: Белая коррозия — это окисление цинка, проявляющееся в виде белого порошкообразного налёта на поверхности покрытия. Она свидетельствует о том, что цинковое покрытие активно защищает сталь. Красная коррозия означает, что цинк полностью израсходован и начинается коррозия основного стального основания. Появление красной коррозии является критерием отказа при оценке рулонной стали с цинковым покрытием (GI coil).

Вопрос: Как связано время выдержки в испытании в солевом тумане со сроком службы в реальных условиях?

Ответ: Испытание в солевом тумане — это ускоренный метод испытаний, который не имеет прямой линейной корреляции со сроком службы в реальных условиях эксплуатации. Однако он обеспечивает сравнительный эталон. Образец рулонной оцинкованной стали (GI), выдерживающий 500 часов до появления красной ржавчины, как правило, превосходит образец, выдерживающий лишь 200 часов, в тех же климатических условиях.

Вопрос: Почему равномерный цинковый слой важен для получения стабильных результатов испытаний в солевом тумане?

Ответ: Неравномерное распределение цинка создаёт участки с пониженной толщиной покрытия, которые подвергаются коррозии быстрее, вызывая преждевременное появление красной ржавчины в отдельных местах. Равномерный цинковый слой на рулонной оцинкованной стали (GI) гарантирует постоянную толщину покрытия по всей поверхности, обеспечивая предсказуемое и воспроизводимое сопротивление коррозии, соответствующее ожидаемым характеристикам для каждой категории массы цинкового покрытия.