Sunt șuruburile din oțel inoxidabil complet sigure pentru fixarea foilor de aluminiu colorate?

Introducere

În decorațiunile arhitecturale, instalarea peretelui cortină în aer liber și proiectele de incinte industriale, foile de aluminiu colorate sunt favorizate pe scară largă pentru proprietatea lor ușoară, rezistența excelentă la intemperii și diversele opțiuni de culoare. Pentru fixarea la fața locului, șuruburile din oțel inoxidabil au devenit alegerea principală pentru majoritatea constructorilor și inginerilor. Un consens comun în industrie predomină că șuruburile din oțel inoxidabil sunt rezistente la rugină, robuste și foarte compatibile cu plăcile metalice, ceea ce îi face pe oameni să dea de la sine înțeles că această metodă de fixare este 100% sigură și durabilă. Cu toate acestea, cazurile practice de inginerie și testele electrochimice ale materialelor demonstrează că folosirea șuruburilor din oțel inoxidabil pentru a fixa foile de aluminiu colorate nu echivalează cu siguranță absolută . Riscurile ascunse de coroziune și pericolele structurale există încă în medii specifice și condiții de construcție necorespunzătoare.

1. De ce șuruburile din oțel inoxidabil sunt alegerea preferată în majoritatea scenariilor

Șuruburile din oțel inoxidabil (în principal clasele 304 și 316) au avantaje evidente față de șuruburile obișnuite din oțel carbon atunci când se potrivesc cu foi de aluminiu colorate, motiv pentru care sunt aplicate pe scară largă în proiectele de fixare a plăcilor de aluminiu.

În primul rând, șuruburile din oțel inoxidabil au o rezistență remarcabilă la auto-coroziune. Spre deosebire de șuruburile din oțel carbon care sunt predispuse la rugină, oxidare și defectare a filetului după expunerea pe termen lung la aerul exterior, apa de ploaie și aerul umed, șuruburile calificate din oțel inoxidabil pot menține rezistența mecanică stabilă și structura completă a filetului timp de zeci de ani. În al doilea rând, au rezistență ridicată la tracțiune și forfecare, care poate bloca ferm foile de aluminiu colorate pe chile și structurile de bază, prevenind eficient deplasarea plăcilor, deformarea și căderea cauzate de presiunea și vibrațiile vântului extern. În al treilea rând, în comparație cu șuruburile speciale din aliaj de aluminiu, elementele de fixare din oțel inoxidabil au costuri de achiziție mai mici, specificații mai complete și o universalitate mai puternică, îndeplinind cerințele de construcție ale majorității proiectelor convenționale.

În medii interioare uscate și proiecte în aer liber pe termen scurt, șuruburile din oțel inoxidabil pot obține într-adevăr efecte de fixare stabile și sigure, aproape fără pericole evidente de siguranță. Acest lucru formează și o cunoaștere greșită a „șuruburilor din oțel inoxidabil + foi de aluminiu = siguranță permanentă” în industrie.

2. Pericol ascuns de bază: coroziune galvanică între metale diferite

Motivul fundamental pentru care șuruburile din oțel inoxidabil nu pot garanta siguranța absolută pentru fixarea tablei de aluminiu color este coroziunea galvanică (coroziune bimetală) între două metale diferite. Această reacție electrochimică este cauza principală a defecțiunii pe termen lung a structurilor de fixare a plăcilor de aluminiu și este ușor ignorată în construcția convențională.

Mecanismul de diferență de potențial electrochimic

În seria galvanică a metalelor, aliajul de aluminiu și oțelul inoxidabil se află la niveluri de potențial complet diferite. Foile de aluminiu colorate, ca aliaje pe bază de aluminiu, se află la capătul anodic activ cu un potențial de electrod scăzut, în timp ce oțelul inoxidabil 304 și 316 se află la capătul catodic stabil cu un potențial mult mai mare. Diferența de potențial dintre cele două metale poate ajunge la aproximativ 0,5 V, ceea ce este suficient pentru a conduce reacții electrochimice continue.

Când cele două metale sunt în contact direct și expuse unui mediu electrolit, se va forma o celulă galvanică completă. În acest sistem de reacție, foaia de aluminiu de culoare acționează ca anod și este de preferință oxidată și corodata, în timp ce șurubul din oțel inoxidabil acționează ca catod și este protejat fără ruginire sau deteriorare. Pe scurt, șurubul din oțel inoxidabil rămâne intact, dar placa de aluminiu din jur este erodata treptat.

Condiții de declanșare a mediului

Coroziunea galvanică nu va apărea într-un mediu interior uscat și izolat. Este declanșată în principal de condițiile externe umede și corozive. Electroliții obișnuiți în scenele de inginerie includ apa de ploaie, umiditatea atmosferică, roua și pulverizarea de sare în zonele de coastă. Praful industrial pe bază de acid și apa de ploaie poluată pot accelera, de asemenea, acest proces de coroziune.

Cu cât umiditatea aerului este mai mare și cu cât conținutul de sare din atmosferă este mai mare, cu atât viteza de coroziune este mai rapidă. În zonele de coastă, subtropicale umede și cu poluare industrială, fenomenul de coroziune este deosebit de grav. În schimb, orașele uscate din interior, cu umiditate scăzută, prezintă riscuri relativ ușoare.

3. Pericole progresive de eroare cauzate de coroziune

Coroziunea galvanică între șuruburile din oțel inoxidabil și foile de aluminiu colorate este un proces lent și progresiv, care nu va cauza probleme pe termen scurt, dar va induce treptat riscuri de siguranță structurală odată cu prelungirea duratei de service.

Deteriorarea suprafeței foilor de aluminiu de culoare

În stadiul incipient al coroziunii, în jurul orificiilor pentru șuruburi ale foii de aluminiu colorate vor apărea depuneri de oxid alb. Aceste produse de coroziune albe vor distruge acoperirea suprafeței plăcii de aluminiu de culoare, ducând la decojirea vopselei, decolorarea și formarea de vezicule locale, ceea ce afectează grav aspectul decorativ al peretelui cortină și al structurii incintei.

Slăbirea găurii filetului și instabilitatea structurală

Odată cu progresul continuu al coroziunii, se vor forma pitting și coroziune în cavitate la partea de contact dintre orificiul șurubului și filetul șurubului. Materialul de aluminiu din jurul orificiului este consumat și pierdut în mod continuu, rezultând lărgirea orificiului șurubului și eșecul conexiunii filetate. În cele din urmă, șurubul fixat inițial se va slăbi și se va agita, iar forța de fixare a foii de aluminiu de culoare va scădea brusc.

Riscul general de cădere

În cazurile severe, găurile multiple pentru șuruburi de pe o singură placă de aluminiu sunt corodate și invalide. Sub acțiunea încărcăturii vântului, a deformarii temperaturii și a vibrațiilor, foaia de aluminiu de culoare se va desprinde parțial sau complet, provocând accidente majore de siguranță, cum ar fi deteriorarea peretelui cortină a clădirii și prăbușirea instalației, aducând mari pericole ascunse pentru siguranța construcției și siguranța publică.

4. Alte riscuri potențiale de siguranță

Pe lângă coroziunea galvanică, selecția nerezonabilă a materialelor și construcția nestandardă vor duce, de asemenea, la probleme de siguranță ale structurilor de fixare cu șuruburi din oțel inoxidabil.

În primul rând, calitatea șuruburilor din oțel inoxidabil nu se potrivește cu mediul. Șuruburile obișnuite din oțel inoxidabil 304 au încă o rezistență slabă la coroziune în mediile de coastă cu conținut ridicat de sare. Utilizarea pe termen lung va provoca o ușoară coroziune cu sâmburi pe suprafața șurubului, afectând precizia de potrivire cu plăcile de aluminiu. În al doilea rând, operațiunile de construcție nestandard, cum ar fi cuplul excesiv și perforarea forțată, vor cauza micro-fisuri în jurul orificiilor pentru șuruburi ale plăcii de aluminiu. Aceste defecte minuscule vor deveni puncte de străpungere a coroziunii, accelerând deteriorarea plăcii. În al treilea rând, lipsa măsurilor de impermeabilizare și de etanșare la îmbinările șuruburilor duce la acumularea de apă și umiditate pe termen lung în spațiul de contact, oferind continuu condiții pentru coroziunea electrochimică.

5. Soluții standard pentru a obține o fixare sigură

Nu este faptul că șuruburile din oțel inoxidabil nu pot fi folosite pentru fixarea foilor de aluminiu colorate, dar utilizarea orb fără măsuri de protecție este nesigură . Prin procese standardizate de potrivire a materialelor și de construcție, riscul de coroziune galvanică poate fi evitat în mod eficient pentru a realiza o funcționare sigură pe termen lung.

Izolați contactul metalic diferit

Adăugați garnituri izolatoare, șaibe de cauciuc EPDM sau manșoane de izolare polimerice între șuruburile din oțel inoxidabil și foile de aluminiu colorate pentru a întrerupe complet contactul electric direct al metalelor diferite. Acest lucru poate elimina în mod fundamental formarea celulelor galvanice și poate evita coroziunea electrochimică. Aceasta este cea mai eficientă și aplicabilă măsură de protecție.

Selectați grade adecvate de șuruburi

Selectați șuruburi din oțel inoxidabil 304 pentru proiecte convenționale de interior și uscate în aer liber. Pentru mediile corozive de coastă, umede și industriale, faceți upgrade la șuruburi din oțel inoxidabil 316 cu rezistență mai mare la coroziune la clorură pentru a îmbunătăți stabilitatea generală a sistemului de fixare.

Întăriți etanșarea și tratamentul impermeabil

După finalizarea instalării șuruburilor, aplicați un etanșant rezistent la intemperii sau un strat impermeabil la orificiile și îmbinările șuruburilor pentru a bloca invazia apei de ploaie, a umezelii și a stropilor de sare, tăiați mediul electrolitic necesar pentru reacția la coroziune și protejați interfața de contact pentru o lungă perioadă de timp.

Standardizarea operațiunii de construcție

Controlați cuplul de înșurubare strict în timpul construcției pentru a evita deteriorarea plăcii cauzată de forța excesivă. Pregătiți găuri de poziționare rezonabile pentru a reduce extrudarea șuruburilor și deteriorarea plăcilor de aluminiu și pentru a elimina pericolele ascunse de micro-coroziune cauzate de defectele de construcție.

6. Concluzie

Utilizarea șuruburilor din oțel inoxidabil pentru a fixa foile de aluminiu colorate este o schemă de fixare matură și de încredere în industria construcțiilor, dar nu înseamnă niciodată siguranță absolută . Diferența de potențial electrochimic inerentă dintre oțelul inoxidabil și aliajul de aluminiu va induce coroziune galvanică în medii umede și corozive, ducând la deteriorarea treptată a plăcilor de aluminiu și defectarea structurilor de fixare. Așa-numitul efect „sigur” este limitat doar la mediile uscate și la condițiile standardizate de construcție de protecție.

În aplicațiile reale de inginerie, personalul din construcții ar trebui să renunțe la cunoașterea unilaterală a „oțelului inoxidabil este egal cu siguranță permanentă”. În funcție de diferitele medii de serviciu, ar trebui să se efectueze protecția țintită a izolației, tratamentul de etanșare și optimizarea selecției materialelor. Doar prin eliminarea pericolului ascuns al coroziunii metalelor diferite prin mijloace tehnice standardizate, siguranța structurală și stabilitatea pe termen lung a fixării tablelor de aluminiu colorate pot fi cu adevărat garantate.