درک خوردگی گالوانیکی در مجموعه های بست
هر مجموعه مکانیکی که دو فلز مختلف را در مجاورت رطوبت ترکیب می کند، خطری پنهان دارد. هنگامی که یک اتصال دهنده ساخته شده از یک آلیاژ در برابر یک ماده پایه ساخته شده از آلیاژ دیگر قرار می گیرد، یک واکنش الکتروشیمیایی می تواند بی سر و صدا شروع شود. این واکنش که به عنوان خوردگی گالوانیکی شناخته می شود، یکی از دلایل اصلی شکست زودرس اتصال دهنده ها در سازه های بیرونی، اتصالات دریایی و حتی مجموعه های داخلی در معرض رطوبت است.
شدت واکنش بستگی به فاصله دو فلز در مقیاس گالوانیکی، میزان رطوبت موجود و مدت زمان قرار گرفتن مجموعه در معرض آن رطوبت دارد. یک بست که شبیه به دیگری در قفسه به نظر می رسد، پس از نصب می تواند کاملاً متفاوت عمل کند، صرفاً به دلیل چیزی که لمس می کند. به همین دلیل است که تفاوت بین فولاد ضد زنگ 18/8 و اتصالات فولاد کربنی بسیار بیشتر از آن چیزی است که اکثر نصاب ها متوجه می شوند.
یک بست برای خوردگی گالوانیکی نیازی به زیر آب رفتن ندارد. یک لایه نازک از تراکم، باران یا حتی هوای مرطوب الکترولیت کافی برای شروع فرآیند است.
آنچه در واقع در طول خوردگی گالوانیکی اتفاق می افتد
خوردگی گالوانیکی زمانی اتفاق میافتد که دو فلز غیرمشابه به صورت الکتریکی به هم متصل شده و در معرض الکترولیتهایی مانند رطوبت حاوی نمکهای محلول یا مواد معدنی قرار میگیرند. یک فلز به عنوان آند عمل می کند و به تدریج مواد را از دست می دهد، در حالی که دیگری به عنوان کاتد عمل می کند و محافظت می شود. هر چه دو فلز روی سری گالوانیکی از هم دورتر باشند، این تبادل سریعتر و تهاجمی تر می شود.
در اصطلاح بست، این بدان معنی است که یک پیچ فولاد کربنی که در یک پانل آلومینیومی رانده می شود، یا یک پیچ درمان نشده که در برابر چشمک زدن مس استفاده می شود، بسیار سریعتر از همان بست مورد استفاده در یک ماده سازگار خورده می شود. اتصال دهنده های فولادی ضد زنگ به دلیل یک لایه اکسید کروم غیرفعال که به طور طبیعی روی سطح تشکیل می شود، در برابر این فرآیند مقاومت می کنند، که در زیر با جزئیات بیشتر مورد بحث قرار می گیرد.
چه چیزی استیل ضد زنگ 18/8 را متفاوت می کند
نام 18/8 به ترکیب فولاد ضد زنگ آستنیتی اشاره دارد که حاوی تقریباً 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است. این ترکیب نزدیک به چیزی است که معمولاً به عنوان فولاد ضد زنگ نوع 304 برچسب گذاری می شود، و در بیشتر کاتالوگ های بست های تجاری این دو اصطلاح به جای هم استفاده می شوند، زیرا 18/8 اساساً روشی ساده برای توصیف خانواده آلیاژهای 304 است.
- محتوای کروم یک لایه اکسید غیرفعال نازک و خود ترمیم شونده را روی سطح تشکیل می دهد
- محتوای نیکل باعث بهبود شکل پذیری و مقاومت در برابر طیف وسیعی از محیط ها می شود
- این آلیاژ در برابر اکثر مواد شیمیایی خانگی، رطوبت و قرار گرفتن در معرض خفیف در فضای باز مقاومت می کند
- بسته به کار سرد در حین ساخت، غیر مغناطیسی یا فقط مغناطیسی ضعیف است
به دلیل این لایه غیرفعال، an فولاد ضد زنگ 18 8 در مقابل 304 مقایسه عمدتاً یک موضوع اصطلاحی است تا تفاوت مادی واقعی. هر دو اصطلاح معمولاً خانواده آستنیتی یکسانی را توصیف میکنند و بستهایی که به این شکل مشخص شدهاند به طور گسترده برای سختافزار مبلمان، مونتاژ لوازم خانگی و ساختوساز عمومی که در آن مقاومت در برابر خوردگی متوسط مورد نیاز است استفاده میشود.
شایان ذکر است که فولاد ضد زنگ 18/8 در برابر هر محیط خورنده ایمن نیست. در شرایط با کلرید سنگین، مانند هوای ساحلی یا قرار گرفتن در معرض نمک یخ زدایی، درجه مولیبدن بالاتر ممکن است از استاندارد 18/8 بهتر باشد. با این حال، برای اکثر کاربردهای داخلی و متوسط در فضای باز، 18/8 تعادل قوی بین دوام، ظاهر و هزینه را فراهم می کند.
اتصال دهنده های فولاد کربنی: نقاط قوت و محدودیت ها
اتصال دهنده های فولاد کربنی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند زیرا مقاومت مکانیکی بالایی را با هزینه مواد کمتری ارائه می دهند. برخلاف فولاد ضد زنگ، فولاد کربنی هیچ لایه غیرفعال ذاتی ندارد، به این معنی که برای مقاومت در برابر زنگ و خوردگی، کاملاً به پوششهای سطحی مانند روکش روی یا عملیاتهای فسفات متکی است.
| اموال | 18/8 فولاد ضد زنگ | فولاد کربن (روکش شده) |
|---|---|---|
| مقاومت در برابر خوردگی پایه | بالا | کم بدون پوشش |
| استحکام کششی نسبی | متوسط تا زیاد | بالا |
| هزینه هر واحد | بالاer | پایین تر |
| بهترین محیط استفاده | مرطوب، در فضای باز، شستشو | قاب بندی خشک، داخلی، ساختاری |
| وابستگی پوشش | لازم نیست | برای طول عمر لازم است |
هنگامی که یک پوشش محافظ روی یک بست فولاد کربنی خراشیده می شود، سوراخ می شود یا فرسوده می شود، فولاد در معرض تقریباً بلافاصله آسیب پذیر می شود، به خصوص اگر با فلز نجیب تری در تماس باشد. این یک حالت شکست معمول در پروژه های عرشه، حصار، و سایدینگ است که در آن سر پیچ فولادی کربن پس از نصب در معرض آب و هوا قرار می گیرد.
نمودار سری Galvanic: Reading Metal Compatibility
سری گالوانیکی فلزات را از فعال ترین یا آندی ترین تا نجیب ترین یا کاتدی رتبه بندی می کند. فلزات نزدیک به هم در نمودار معمولاً می توانند با کمترین خطر در کنار هم استفاده شوند. فلزاتی که دور از هم قرار گرفته اند باید با یک مانع غیر رسانا جدا شوند یا از تماس مستقیم به طور کلی اجتناب شود.
| موقعیت | گروه فلز یا آلیاژ | رفتار نسبی |
|---|---|---|
| 1 (بیشترین آندی) | منیزیم و آلیاژهای منیزیم | خورده اول، قربانی |
| 2 | روی، فولاد گالوانیزه | بالاly active, common coating metal |
| 3 | آلیاژهای آلومینیوم | فعال، رایج در سایدینگ و تریم |
| 4 | فولاد کربن، چدن | فعال، برای محافظت نیاز به پوشش دارد |
| 5 | سرب، قلع | فعالیت خفیفی دارد |
| 6 | برنج، برنز، مس | نسبتا نجیب |
| 7 | فولاد ضد زنگ غیرفعال (نوع 18/8) | نجیب، محافظت شده توسط لایه اکسید |
| 8 (کاتدیک ترین) | تیتانیوم، گرافیت | نجیب ترین، به ندرت خورده می شود |
این گاهی اوقات به عنوان یک نامیده می شود نمودار سری گالوانیکی و مبنایی برای اکثر دستورالعمل های انتخاب بست در مشخصات ساخت و ساز و ساخت است. به عنوان یک قاعده کلی، نگه داشتن بست و مواد پایه در دو یا سه موقعیت از یکدیگر در این مقیاس به طور قابل توجهی خطر خوردگی تسریع را کاهش می دهد.
نمودار سازگاری گالوانیکی عملی برای جفت های اتصال دهنده های معمولی
جدول زیر سری گالوانیکی را به یک مرجع عملی برای ترکیبات بست و بستر معمولی ساده می کند. این نوع از نمودار سازگاری گالوانیکی برای ارزیابی سریع ریسک قبل از شروع پروژه، بدون نیاز به حفظ رتبه کامل فلز مفید است.
| مواد بست | بستر آلومینیومی | بستر فولاد کربنی | بستر مس یا برنج |
|---|---|---|---|
| 18/8 فولاد ضد زنگ | منصفانه است، در صورت مرطوب بودن طولانی مدت از مانع استفاده کنید | خوب | خوب |
| فولاد کربن (روکش شده) | ضعیف، از تماس مستقیم مرطوب خودداری کنید | خوب | بیچاره |
| فولاد زینک اندود | منصفانه | خوب | بیچاره |
| بست آلومینیومی | خوب | بیچاره | بیچاره |
در مواردی که رتبهبندی سازگاری ضعیفی را نشان میدهد، رویکرد توصیهشده یا تغییر به یک ماده اتصال دهنده سازگارتر یا معرفی یک لایه جداسازی غیر رسانا، مانند واشر یا درزگیر پلیمری، بین دو فلز است.
راهنمای کاربردی خاص: پیچ های ماشین و پیچ های نئوپان
پیچ ماشین معمولاً در سوراخهای از پیش کوبیده شده یا با مهرهها استفاده میشوند، که آنها را در محفظهها، پانلها، مجموعههای الکتریکی و محفظه ماشینآلات رایج میکند. از آنجایی که این کاربردها اغلب شامل پانل های فلزی غیرمشابه مانند محفظه های آلومینیومی یا بلوک های ترمینال برنجی است، انتخاب یک ماده پیچ دستگاه مقاوم در برابر خوردگی به ویژه زمانی که مونتاژ هرگونه رطوبت یا قرار گرفتن در معرض شستشو را مشاهده می کند، مهم است.
پیچ های نئوپان در مقابل، اتصال دهنده های خودکشی هستند که عمدتاً برای پانل های چوبی مانند تخته خرده چوب، ام دی اف و تخته سه لا طراحی شده اند. اینها به طور گسترده در مونتاژ مبلمان، کابینت و ساخت و ساز سبک استفاده می شوند. در حالی که خود چوب معمولاً واکنشهای گالوانیکی ایجاد نمیکند، پیچهای تخته نئوپان اغلب در تماس غیرمستقیم با براکتهای فلزی، لولاها یا کانکتورها قرار میگیرند که همان نگرانیهای سازگاری را که قبلاً ذکر شد، دوباره مطرح میکند.
پیچ های نئوپان خودکف که برای مونتاژ تخته خرده چوب و ام دی اف طراحی شده اند
برای مبلمان فضای باز، سختافزار عرشه یا هر مجموعه مبتنی بر تخته نئوپان که در معرض آب و هوا قرار دارد، یک گزینه ضد زنگ 18/8 عموماً انتخاب طولانیمدت امنتری است، زیرا از مشکل وابستگی به پوشش که بستهای فولادی کربنی پس از نصب و در معرض قرار گرفتن با خود حمل میکنند، جلوگیری میکند.
انتخاب اتصال دهنده های غیر خورنده برای ساخت و ساز در فضای باز
پروژه های ساخت و ساز در فضای باز، از جمله عرشه، نرده، آلاچیق، و تزئینات بیرونی، برخی از سخت ترین شرایط را برای عملکرد اتصال دهنده ها ارائه می دهند. بارندگی، نوسانات دما، و در برخی مناطق هوای مملو از نمک، همگی خوردگی را تسریع میکنند، بهویژه در سرهای بست که در معرض عناصر باقی ماندهاند.
هنگام مشخص کردن اتصال دهنده های غیر خورنده و کلی پیچ های ساختمانی در فضای باز برای این پروژه ها، عوامل زیر معمولاً بیشتر از هزینه اولیه مهم هستند:
- این که آیا سر بست پس از نصب در معرض دید باقی میماند، یا فرورفته و مهر و موم میشود
- این که آیا زیرلایه از الوار پردازش شده است که می تواند حاوی مواد نگهدارنده شیمیایی خورنده باشد
- شرایط آب و هوایی محلی، از جمله رطوبت، قرار گرفتن در معرض نمک، و چرخه های انجماد و ذوب
- این که آیا بست با هر چشمک زن فلزی، براکت یا کانکتور غیر مشابه تماس می گیرد
الوارهای فرآوری شده به ویژه شایسته توجه هستند، زیرا بسیاری از مواد نگهدارنده چوب مدرن حاوی ترکیبات مبتنی بر مس هستند. مس در سری گالوانیکی نسبتاً بالا قرار می گیرد، به این معنی که اتصال دهنده های فولاد کربنی تصفیه نشده در الوارهای فرآوری شده می توانند به طور قابل توجهی سریعتر از چوب های تصفیه نشده خورده شوند. این یکی از رایجترین و نادیده گرفتهشدهترین علل خرابی زودرس اتصال دهندهها در عرشههای فضای باز است.
یک فرآیند تصمیم گیری ساده برای انتخاب مواد اتصال دهنده
به جای حفظ کل سری گالوانیکی، بیشتر پروژه ها را می توان از طریق یک فرآیند تصمیم گیری کوتاه هدایت کرد تا به انتخاب اتصال دهنده مناسب برسند.
این گردش کار عمداً ساده شده است، اما نشان میدهد که بیشتر مشخصکنندههای بست چگونه در عمل به انتخاب مواد نزدیک میشوند: با شرایط نوردهی شروع کنید، سپس بر اساس آنچه که بست پس از نصب با آن تماس فیزیکی خواهد داشت، محدود کنید.
مقایسه ارزش بلند مدت، نه فقط قیمت واحد
یک اشتباه رایج در انتخاب اتصال دهنده ها، مقایسه قیمت هر واحد فولاد ضد زنگ در مقابل گزینه های فولاد کربنی است. در محیط های مستعد خوردگی، مقایسه هزینه کل باید شامل هزینه کار و مواد جایگزینی بست های خراب، آسیب احتمالی به مواد اطراف ناشی از زنگ زدگی، و خطر شل شدن ساختار در صورت ضعیف شدن بست در طول زمان باشد.
| در نظر گرفتن | 18/8 فولاد ضد زنگ | فولاد کربن |
|---|---|---|
| هزینه اولیه | بالاer | پایین تر |
| عمر مورد انتظار خدمات در شرایط مرطوب | طولانی | کوتاه تا متوسط |
| نیاز به تعمیر و نگهداری | حداقل | نیاز به بازرسی دوره ای |
| خطر لک شدن مواد اطراف | کم | بالاer, especially with rust bleed |
برای پروژههایی که دسترسی به بستها پس از نصب دشوار است، مانند قاببندی سازهای در پشت سایدینگ، هزینه اولیه بالاتر فولاد ضد زنگ معمولاً با کار جایگزین در طول عمر سازه جبران میشود.
سوالات متداول
Q1: آیا مقایسه فولاد ضد زنگ 18 8 در مقابل 304 معنادار است یا آنها همان مواد هستند؟
از نظر عملی، فولاد ضد زنگ 18/8 و 304 اساساً به همان خانواده آلیاژ آستنیتی اشاره دارد. برچسب 18/8 محتوای تقریبی کروم و نیکل را توصیف می کند، در حالی که 304 تعیین درجه رسمی است. اکثر اتصال دهنده هایی که با هر نام فروخته می شوند در استفاده عمومی عملکرد مشابهی دارند.
Q2: آیا می توان از فولاد کربنی و اتصال دهنده های فولادی ضد زنگ با هم با خیال راحت استفاده کرد؟
آنها می توانند در محیط های داخلی خشک که در آن رطوبت عاملی نیست، زیرا خوردگی گالوانیکی نیاز به الکترولیت دارد. در هر برنامه ای که در معرض باران، رطوبت، یا تمیز کردن شستشو باشد، باید از تماس مستقیم بین این دو اجتناب شود یا با یک مانع غیر رسانا جدا شود.
Q3: چرا برخی از گزینه های پیچ ss به طور قابل توجهی بیشتر از معادل های فولاد کربنی پوشش داده شده قیمت دارند؟
آلیاژهای فولاد ضد زنگ حاوی درصد بیشتری از کروم و نیکل هستند که هر دو مواد اولیه گرانتری نسبت به فولاد کربنی ساده هستند. هزینه اضافه شده منعکس کننده ترکیب مواد و مقاومت در برابر خوردگی است که بدون تکیه بر پوشش خارجی حاصل می شود.
Q4: آیا پیچ های نئوپان برای مونتاژ مبلمان داخلی باید از جنس فولاد ضد زنگ باشند؟
به طور کلی خیر مونتاژ مبلمان داخلی در شرایط خشک معمولاً به فولاد ضد زنگ نیاز ندارد و پیچهای تخته نئوپان با روکش استاندارد به اندازه کافی عمل میکنند. ضد زنگ برای مبلمان در فضای باز، کابینت حمام یا هر برنامه ای که در معرض رطوبت مداوم قرار دارد اهمیت بیشتری پیدا می کند.
Q5: چگونه می توانم بگویم که خرابی اتصال دهنده به طور خاص به دلیل خوردگی گالوانیکی ایجاد شده است؟
خوردگی گالوانیکی معمولاً به جای زنگ زدگی سطح یکنواخت در کل بست، حفره های متمرکز یا از دست دادن مواد را در نقطه تماس بین دو فلز مختلف نشان می دهد. اگر خوردگی دقیقاً در جایی که دو فلز غیرمشابه با هم تماس دارند سنگینترین باشد، عمل گالوانیکی احتمالاً عامل آن است.
