Алюминиевые сплавы имеют довольно высокое естественное сопротивление коррозии благодаря защитной оксидной пленке, которая самопроизвольно образуется на поверхности свежего алюминия сразу после его контакта с воздухом. Это обеспечивает то, что большинство алюминиевых изделий в условиях малозагрязненной атмосферы, например, в сельских районах и умеренно загрязненных городских условиях, сохраняют свой первоначальный внешний вид в течение многих лет. Поэтому в таких условиях для большинства алюминиевых сплавов не требуется никакой специальной защиты от коррозии.
При более жестких коррозионных условиях, например, в прибрежных и сильно загрязненных промышленных районах, как правило, необходимо применять специальные меры, чтобы избежать коррозии, как самих алюминиевых элементов, так и крепежных изделий, которые применяются в соединениях.
При оценке необходимости принятия тех или иных мер по защите алюминиевых элементов конструкций от коррозии принимают во внимание следующие основные виды коррозии:
- общая коррозия поверхности алюминиевой детали или изделия;
- гальваническая (контактная) коррозия, которая возникает при контакте различных металлических материалов, в том числе, в соединениях конструкций;
- щелевая коррозия, которая возникает в щелях, которые образуются в контактах соединений элементов конструкций;
- коррозия в контакте с неметаллическими строительными материалами.
Основные факторы при защите алюминия от общей коррозии
Еврокод 9 предписывает при оценке необходимой степени защиты от коррозии поверхности алюминиевых конструкционных элементов принимать во внимание следующие факторы [1]:
- коррозионный рейтинг алюминиевого сплава – А, В и С;
- толщина алюминиевого профиля или листа (только для класса В);
- коррозионная категория окружающей среды – региональной или локальной;
- расчетный срок службы конструкции;
- возможность технического осмотра и технического обслуживания конструкции;
- тип алюминиевых профилей, например, сплошные или полые.
Рейтинг коррозионной стойкости алюминиевых сплавов
Еврокод 9 рекомендует применять в строительных конструкциях только 17 деформируемых сплавов и 6 литейных сплавов. Все эти алюминиевые сплавы подразделяются по стойкости к коррозии на три класса А, В и С [1]:
- Класс А – высший рейтинг по коррозионной стойкости: марки технического алюминия (серия 1ххх) и сплавы алюминия с марганцем (3ххх) и магнием (5ххх).
- Класс В – средний рейтинг по коррозионной стойкости: сплавы серии 6ххх, в том числе, сплавы 6060 и 6063 для алюминиевых профилей, которые широко применяются в навесных фасадных конструкциях.Алюминиевые профили из сплавов класса В дополнительно подразделяются по их толщинам (больше толщина – выше рейтинг): толщиной до 3 мм и толщиной 3 мм и более.
- Класс С – низший рейтинг коррозионной стойкости для строительных алюминиевых сплавов: только один сплав, сплав алюминия с цинком 7020.
Категории окружающей среды по степени коррозийнности
Стандартные категории условий окружающей среды
Степени защиты поверхности алюминия от общей коррозии зависит от уровня загрязненности окружающей среды газами и частицами, которые вызывают коррозию алюминия. Таблица D.1 стандарта EN 1999-1-1 (Еврокод 9) рассматривает восемь различных видов условий окружающей среды – видов атмосферы и погружений в воду (в порядке ужесточения коррозионного воздействия):
- сельская;
- умеренно загрязненная промышленная/городская;
- сильно загрязненная промышленная/городская;
- морская непромышленная;
- морская с умеренным промышленным загрязнением;
- морская с сильным промышленным загрязнением;
- погружение в пресную воду;
- погружение в морскую воду.
Для некоторых локальных условий может применяться более строгая защита от коррозии, чем этого требуют общие условия для региона, в котором находится рассматриваемое здание или сооружение (см. 4.2.2 и 4.2.3).
С другой стороны, в некоторых случаях возникают условия, которые позволяют смягчить степень защиты алюминия от коррозии (см. 4.2.4 и 4.2.5).
Более жесткие локальные условия окружающей среды
При выборе условий окружающей среды для конкретной конструкции или элемента конструкции необходимо оценивать возможность существования локальных участков внутри региона, которые имеют «микроклимат», который значительно отличается от характеристик окружающей среды региона в целом.
Регион, который формально может считаться «сельским», может иметь локальные условия окружающей среды, больше похожие на промышленную атмосферу в местах, которые находятся вблизи промышленной зоны с преимущественными ветрами со стороны этой зоны.
Аналогично, местность, которая расположена вблизи берега моря и рядом с промышленным производством при соответствующей розе ветров, может иметь характеристики окружающей среды, свойственные для промышленной, а не морской атмосферы.
Влияние особенностей конструкции и защиты от осадков
Возникновение коррозии зависит не только от подверженности к ней материала и от общих условий окружающей среды. Степень возникающей коррозии очень сильно зависит от длительности периода времени, в течение которого в соединениях конструкции присутствовала влага в сочетании с накопившейся в них грязью и коррозионными веществами, например, солями.
Поверхности алюминиевых элементов, в которых грязь накапливается и остается долгое время, более подвержены коррозии, чем те элементы, поверхность которых омывается и чистится дождями, а затем быстро высушивается ветрами. Это значит, что в конструкциях, которые находятся под крышей, нужно избегать различных уступов и других мест, в которых может скапливаться грязь. Кроме того, необходимо избегать образования «карманов», в которых скапливаться вода, или обеспечивать для них эффективный дренаж.
Защита от коррозии при сокращенном сроке службы
При оценке необходимости и степени коррозионной защиты, которой требует данная алюминиевая конструкция, принимают во внимание ее расчетный срок службы. Для конструкций с коротким сроком службы эти защитные меры могут быть менее жесткими или их может не быть вообще.
Технический осмотр и техническое обслуживание
Если проектом предусмотрены регулярные технические инспекции и техническое обслуживание, с помощью которых можно будет выявить коррозию на ранней стадии и принять соответствующие меры, то начальный уровень защиты от коррозии может быть смягчен. В случае, если такая инспекция является непрактичной и начало коррозии нельзя установить, то начальный уровень защиты от коррозии должен быть более высоким.
Полые алюминиевые профили
При применении полых алюминиевых профилей должны быть приняты меры по защите от коррозии их внутренних полостей при попадании в них коррозионных веществ. Поскольку такие полости трудно окрашивать, то обычно их обрабатывают для создания на них химических конверсионных покрытий, например, хроматных. Если эти внутренние полости подвергаются надежной герметизации, то защита их от коррозии не обязательна.
Степень коррозионной защиты алюминия от общей коррозии
Таблица D.1 стандарта EN 1999-1-1 (Еврокод 9) предусматривает три степени коррозионной защиты алюминия от общей коррозии – «0», «Pr» и «(Pr)».
- 0 – обычно не требуется никакой защиты;
- Pr – требуется защита от коррозии, кроме особых условий, позволяющих снизить уровень защиты от коррозии, например, короткий срок службы или предусмотренное техническое обслуживание (см. 4.4 и 4.5);
- (Pr) – может потребоваться защита от коррозии, если конструкция находится в более жестких локальных условиях окружающей среды или имеет неблагоприятные с точки зрения коррозии конструктивные особенности (см. 4.2 и 4.3).
Защита от общей коррозии профилей из сплавов 6060 и 6063
Коррозионная стойкость профилей из сплавов 6060 и 6063
Среди алюминиевых сплавов класса В сплавы серии 6ххх имеют самую высокую коррозионную стойкость.
Среди сплавов серии 6ххх сплавы 6060 и 6063 имеют максимальную коррозионную стойкость, так как имеют минимальное количество легирующих элементов и примесей.
В свою очередь, сплав 6060 обладает более высокой коррозионной стойкостью, чем сплав 6063, поскольку имеет более низкое количество легирующих элементов и примесей, например, железа.
Кроме того, часто производители алюминиевых профилей применяют варианты сплава 6060 с более узким и пониженным содержанием легирующих элементов (магния и кремния) и более жесткими требованиями по содержанию примесей. Таким сплавом является, например, внутренний сплав компании Hydro 606035, который имеет дополнительные преимущества по коррозионной стойкости по сравнению со стандартным сплавом 6060.
Более толстые профили (толщиной 3 мм и больше) имеют повышенный коррозионный рейтинг. Считается, что при такой толщине профилей общая коррозия, а также точечная коррозия, в течение обычного срока службы не могут существенно снижать их несущую способность.
Профили из сплавов 6060 и 6063 толщиной до 3 мм
Условия эксплуатации, атмосфера:
- сельская;
- умеренно загрязненная промышленная городская.
Защита от коррозии:
- не требуется никакой защиты от коррозии – степень защиты 0.
Условия эксплуатации, атмосфера:
- сильно загрязненная промышленная/городская;
- морская;
- морская с умеренным промышленным загрязнением;
- морская с сильным промышленным загрязнением.
Защита от коррозии:
- защита от коррозии может потребоваться только в локальных условиях с более высоким коррозионным воздействием, чем в целом в регионе –степень защиты (Pr).
Условия эксплуатации:
- погружение в пресную воду
- погружение в морскую воду
Защита от коррозии:
- обязательная защита от коррозии – степень защиты Pr.
Профили толщиной 3 мм и более
Условия эксплуатации, атмосфера:
- сельская;
- умеренно загрязненная промышленная городская;
- сильно загрязненная промышленная/городская;
- непромышленная морская;
- морская с умеренным загрязнением.
Защита от коррозии:
- Не требуется никакой защиты от коррозии – степень защиты 0.
Условия эксплуатации, атмосфера:
- морская атмосфера с сильным загрязнением;
- погружение в пресную воду.
Защита от коррозии:
- защита от коррозии может потребоваться только в локальных условиях с более высоким коррозионным воздействием, чем в целом в регионе – cтепень защиты (Pr).
Условия эксплуатации:
- погружение в морскую воду
Защита от коррозии:
- обязательная защита от коррозии – степень защиты Pr.
заключение
- Согласно Еврокоду 9 элементы алюминиевых конструкций в нормальных условиях эксплуатации – в сухой малозагрязненной и городской с умеренным промышленным загрязнением обычно не требуют защиты от общей коррозии.
- При назначении степени защиты от коррозии кроме региональных условий окружающей среды должны приниматься во внимание локальные условия эксплуатации, а также особенности конструкции, которые могут влиять на коррозию алюминия.
- Алюминиевые профили из сплавов 6060 и 6063 не требуют защиты от общей коррозии в нормальных условиях эксплуатации, то есть в сухой сельской атмосфере и умеренно загрязненной промышленной городской атмосфере.
- Профили из сплавов 6060 и 6063 толщиной 3 мм и более имеют повышенный рейтинг коррозионной стойкости. Такие профили могут применяться без специальной защиты от коррозии в условиях морской атмосферы с умеренным загрязнением.
