Крепёж в морской воде: факторы воздействия, требования к изделию

Для металлических изделий постоянный контакт с морской водой опаснее, чем взаимодействие с воздухом – соли в составе воды, в сочетании с другими факторами, разрушают металл значительно быстрее. В этой статье приведена информация о причинах быстрой коррозии метизов в морской воде, о требованиях к такому крепежу, а также об его тестировании на пригодность использования.

Морская вода: состав и характеристики

Средняя соленость морской воды – 35%. Она представляет собой электролит с коэффициентом рН от 7,3 до 8,6, обладающий высокой электропроводностью. При этом морская вода имеет высокий уровень насыщения кислородом – от 4 до 10 мг/л О2. В её состав входят следующие виды солей – сульфаты и хлориды калия, натрия, кальция и магния. Из-за высокого процента содержания хлоридов при взаимодействии с металлами морская вода вызывает процесс их депассивации, что способствует ускоренной коррозии.

Разрушения металлов в такой среде происходит по электромеханическому принципу. Основную роль в этом процессе играет катодный диффузионно-кинетический контроль и такое явление, как кислородная деполяризация.

Факторы, влияющие на скорость коррозии

Температура. В зависимости от изменения температуры воды коррозия крепежа в морской воде может как замедляться, так и ускоряться. Чем теплее вода, тем быстрее идет процесс диффузии кислорода и взаимодействие на катодных и анодных участках. При этом повышение температуры воды снижает уровень растворимости кислорода.

Скорость движения воды. Чем быстрее движение воды, чем выше скорость «подачи» кислорода к той части поверхности металла, который является катодом.

Важно! Для крепежа, изготовленного из коррозионно-устойчивого металла, ускорение диффузии кислорода активизирует процесс пассивизации, что обеспечивает защиту от питтинга (процесса образования ямок, микрополостей на поверхности металла).

При очень высокой скорости движения воды имеет место такое явление, как коррозионная кавитация – то есть помимо «обычной» коррозии металл разрушается и механически. Вода оказывает на его поверхность ударное воздействие при смыкании микроскопических пузырьков. Коррозионная кавитация способна за год «съесть» 10-20 миллиметров металла.

Обрастание морскими организмами. Этот фактор в целом мало влияет на скорость коррозии изделий из низколегированной и углеродистой стали. Тоже самое можно сказать и об изделиях из сплава меди, нержавеющем крепеже и метизах из алюминиевых сплавов.

Состав воды, степень её солености. Сам факт содержания солей в морской воде слабо влияет на скорость коррозии – соли опасны в сочетании с другими факторами. Уровень солености воды определяется объёмом растворенных в ней твердых веществ.

В свою очередь, роль состава воды значительно выше. Наиболее опасными являются сероводород и хлориды (они приводят появлению сложнорастворимых сульфидов и повышению интенсивности анодного и катодного процесса). Высокий уровень ионов брома в составе морской воды также являются фактором, ускоряющим коррозию. Состав воды может быть разным в зависимости от месторасположения объекта.

Блуждающие токи. Самый опасный фактор, который способен привести к усилению коррозии в десятки раз (так называемая «электрокоррозия»). Примером такого явления можно назвать анодную поляризацию поверхности изделия в результате воздействия «стекающего» тока.

Крепеж для морской воды: уровень требований

Все перечисленные выше факторы дают представление о том, насколько агрессивной является морская среда, и насколько важен правильный выбор подобных изделий. Просчет может очень дорого стоить, а для крепежа, используемого в конструкции грузовых и пассажирских суден, ценой ошибки может стать здоровье и жизнь людей. По этой причине любые металлические изделия, контактирующие с соленой водой, должны обладать специальными свойствами, препятствующими морской коррозии.

Выбор крепежных изделий для конструкций, используемых в море должен производиться по результатам испытаний. Их целью является определение устойчивости крепежа в морской воде с учетом её химического состава, уровня солености, скорости течений и других факторов.

Важно! Существует мнение о том, что крепеж, изготовленный из нержавеющей стали, может с одинаковым успехом использоваться как в пресной, так и соленой воде. На самом деле это опасное заблуждение. При выборе крепежа нужно учитывать не только наличие/отсутствие солей в воде, но и всю совокупность факторов, оказывающих влияние на изделие. К примеру, одна марка стали хорошо показывает себя при использовании на малой глубине, а на большой глубине изделие из той же стали быстро разрушается под двойным воздействием давления и воды.

Для проверки крепежа, предназначенного для работы в море, проводят следующие виды исследований:

• тест на устойчивость к давлению;
• химический анализ;
• тестирование на устойчивость к коррозии.

Задачей коррозионных испытаний является определение устойчивости коррозии крепежа в морской воде. Потеря эксплуатационных свойств изделием в таких условиях может произойти за несколько недель, месяцев или лет – это зависит от марки стали и используемых покрытий.

Химический анализ определяет, каким образом материал крепежа будет реагировать на контакт с химическими элементами в составе воды, и с другими металлами. Есть разновидности сталей, которые обладают высокой устойчивостью к коррозии в условиях моря, однако при взаимодействии с другими металлами в той же среде быстро окисляются.

Тест на устойчивость к давлению особенно важен для крепежа, который применяется при строительстве морских конструкций или сооружений, а также в эксплуатации суден. При тестировании искусственно создаются нагрузки, аналогичные или превышающие давление при реальных условиях эксплуатации.