Izolační podložky pro galvanickou korozi: Průvodce materiály a instalací

Proč jsou izolační podložky důležité v sestavách hliník-nerez

Nerezový šroub zašroubovaný přímo do hliníkového držáku vypadá první den dobře. Přidejte několik měsíců deště nebo pobřežní vlhkosti a hliník kolem otvoru pro šroub začne křídovat, prohlubovat se a ztrácet přilnavost na závitu. To je galvanická koroze a začíná v okamžiku, kdy se dva různé kovy dotýkají v přítomnosti vlhkosti.

Hliník je na elektrochemickém měřítku hluboko pod nerezovou ocelí, s potenciálovým rozdílem zhruba 0,5 až 0,6 voltu mezi těmito dvěma v typickém venkovním prostředí. Hliník se stává anodou a koroduje; nerezová ocel funguje jako katoda a zůstává z velké části nedotčená. Čím větší je mezera mezi dvěma kovy na galvanické řadě a čím větší je plocha nerezového povrchu vzhledem k hliníku, tím rychleji tato reakce probíhá.

Izolační podložka přeruší tento obvod fyzickým oddělením hlavy spojovacího prvku od hliníkového povrchu. Podrobnější informace o tom, jak se tato reakce projevuje v různých prostředích a třídách nerezu, naleznete zde širší návod k zabránění galvanické korozi mezi nerezem a hliníkem . Zbytek tohoto článku se zaměřuje konkrétně na podložku samotnou: z čeho je vyrobena, jak ji nasadit a kde končí její ochrana.

Porovnání běžných materiálů izolačních podložek

Ne všechny nevodivé podložky se chovají stejně při zátěži, horku nebo letech vystavení venkovnímu prostředí. Výběr nesprávného materiálu může znamenat, že podložka v den instalace dokonale izoluje a během jednoho roku poteče, praskne nebo se stlačí.

Nylon pokrývá většinu obecných sestav s nejnižšími náklady, ale při trvalém upínacím tlaku se plazí, a proto může točivý moment během prvního roku tiše klesnout. Lamináty G10 a G11 jsou dražší, ale drží svůj tvar při skutečném předpětí, což z nich činí běžnější volbu ve strukturálních nebo kritických spojích. Ať už je použit jakýkoli materiál, stále potřebuje tuhost ploché podložky z nerezové oceli pro rozložení zátěže naskládané mezi hlavou šroubu a polymerem, takže měkký izolační materiál není rozdrcen přímo hlavou šroubu.

Jak správně nainstalovat izolační podložky

Podložka funguje pouze tehdy, pokud pokrývá celé kontaktní rozhraní. Podložka, která je mírně poddimenzovaná, nebo podložka, která se během utahování posune mimo střed, zanechává střípek holého hliníku dotýkající se holé nerezové oceli – a tento střípek je vše, co je potřeba k restartování galvanické reakce, jen se soustředí na menší plochu.

Úplná izolace znamená ošetření dříku, nejen hlavy. Pokud se samotný dřík šroubu dotýká hliníkového vývrtu, je kromě podložky pod hlavou zapotřebí plastové nebo PTFE pouzdro kolem dříku; jinak se stopka stane novým kontaktním bodem. U šroubových spojů to obvykle znamená izolační pouzdro, izolační podložku pod hlavou a další pod maticí.

Na pořadí stohování záleží také. Častou chybou je umístění izolační podložky přímo proti hlavě upevňovacího prvku bez ničeho jiného, ​​což způsobí, že se ostrá hrana hlavy během utahování zaryje do měkkého polymeru a nakonec ho prorazí. Vložení tuhé nerezové podložky mezi hlavu spojovacího prvku a izolační podložku rozloží zatížení a udržuje polymer neporušený po dobu životnosti spoje.

Co izolační podložky nedokážou opravit

Izolační podložky izolují pouze povrchy, které fyzicky pokrývají. Pokud se nerezový šroub našroubuje přímo do závitového hliníkového otvoru, závity zůstanou v elektrickém kontaktu po celé své zasunuté délce bez ohledu na to, jaká podložka je pod hlavou. Technický přehled od Australian Stainless Steel Development Association uvádí, že nerezový šroub v hliníku se často používá, ačkoli koroze hliníku bezprostředně kolem nerezové oceli je docela možná, právě proto, že samotný závitový spoj nelze izolovat podložkou.

Pro závitový záběr do hliníku je třeba podložku spárovat se samostatnou strategií: tvrdou anodizací hliníkového otvoru, nanesením nevodivé směsi proti zadření na závity nebo v náročnějších aplikacích s izolačním nerezové závitové tyče pro izolované přírubové sestavy uspořádání, kde se nosný závit nikdy nedotýká přímo hliníku.

Mechanická pevnost je dalším limitem, který stojí za to plánovat. Polymerové podložky obecně nedokážou vydržet předpětí spoje s vysokým kroutícím momentem nebo spojem kritickým pro skluz, aniž by se případně deformovaly, takže kritická konstrukční spojení často vyžadují kovovou vložku nebo laminátovou podložku spíše než obyčejný nylon. Správné včasné určení tohoto rozlišení zabrání dodatečné montáži, kdy se spoj, který se zdál být při instalaci bezpečný, po sezóně tepelných cyklů povoloval.

Výběr správné sady nerezových spojovacích prvků pro izolované spoje

Podložka je pouze jedním kusem sestavy. Stejně tak záleží na kvalitě spojovacího materiálu, zejména v pobřežních nebo námořních prostředích, kde vystavení chloridům urychluje jakoukoli korozi, která projde. Pro návod na výběr mezi třídami nerezových šroubů 304 a 316 , 316 s obsahem molybdenu z něj dělá spolehlivější sběrač všude tam, kde jsou součástí životního prostředí solná mlha nebo mycí chemikálie.

Typicky se kombinuje kompletní izolovaný spoj šrouby se šestihrannou hlavou z nerezové oceli v příslušné třídě pevnou kovovou podložku proti hlavě šroubu, samotnou izolační podložku a – tam, kde hrají roli vibrace – pružinová podložka z nerezové oceli pro udržení upínacího napětí pod ořechem. Vynechání některého z těchto prvků má tendenci se projevit jako problém s údržbou během jednoho nebo dvou let, obvykle jako uvolněný spoj nebo kroužek bílého korozního produktu kolem spojovacího prvku.

Žádná z těchto součástí není sama o sobě exotická nebo drahá. Náklady na správné provedení stohu napoprvé jsou zlomkem toho, co je zapotřebí k vyvrtání zadřeného, ​​zkorodovaného spojovacího prvku a pozdější opravě hliníku kolem něj.