Galvanická korózia nerezu, môže sa nerez spájať s pozinkovanou oceľou?

Na prvý pohľad môže kombinácia nerezu a pozinkovanej ocele pôsobiť úplne bezproblémovo. Obe riešenia predsa používame práve preto, aby konštrukcia odolávala korózii. Nerezová skrutka vyzerá ako kvalitnejšia voľba než bežná oceľová skrutka a pozinkovaný profil má svoju ochrannú vrstvu zinku. Problém však môže vzniknúť práve v okamihu, keď tieto dva materiály spojíme a pridáme tretiu zložku, vlhkosť. Vtedy sa už nebavíme iba o klasickom hrdzavení ocele. Medzi kovmi môže vzniknúť elektrochemický článok a začne pôsobiť galvanická korózia nerezu a kovu, s ktorým je nerez spojený. V prípade kombinácie nerezu s pozinkovanou oceľou pritom väčšinou netrpí samotná nerezová skrutka, ale zinková vrstva pozinkovaného dielu.

Prečo vzniká galvanická korózia nerezu

Galvanická korózia vzniká vtedy, keď sa stretnú tri základné podmienky. Potrebujeme dva elektrochemicky rozdielne kovy, ich vzájomný elektrický kontakt a elektrolyt, ktorým môže byť napríklad voda obsahujúca rozpustené soli alebo iné nečistoty. Ak máme nerezovú skrutku zaskrutkovanú do pozinkovaného oceľového prvku a celý spoj zostáva úplne suchý, galvanická reakcia bude veľmi obmedzená. Len čo sa však medzi materiály dostane voda a dokáže tam zostať dostatočne dlho, podmienky sa výrazne menia.

Jednotlivé kovy majú rozdielne elektrochemické potenciály. Zinok patrí medzi menej ušľachtilé kovy, zatiaľ čo pasivovaná nerezová oceľ je podstatne ušľachtilejšia. Ak ich spojíme vo vhodnom elektrolyte, zinok sa stane anódou a začne sa postupne rozpúšťať. Nerez funguje ako katóda a zostáva v porovnaní so zinkom chránená. Práve výrazný rozdiel medzi elektrochemickým správaním zinku a pasivovanej nereze vytvára potenciál pre intenzívnu galvanickú reakciu.

Z praktického pohľadu to znamená jednoduchú vec. Ak použijeme nerezovú skrutku v pozinkovanej konštrukcii, nemusíme po čase nájsť skorodovanú skrutku. Koróziu môžeme namiesto toho vidieť na zinkovej vrstve v jej bezprostrednom okolí.

Pozinkovanie chráni oceľ, ale zinok sa môže obetovať

Úlohou pozinkovania je chrániť oceľový podklad. Zinok funguje ako obetovaná ochranná vrstva. Aj keď sa povrch lokálne poškodí, zinok môže elektrochemicky chrániť okolité miesto pred koróziou. Táto vlastnosť je veľmi užitočná, kým má zinok chrániť samotnú oceľ. Situácia sa však mení, keď do systému pridáme výrazne ušľachtilejší kov, napríklad nerez. Zinok sa môže začať spotrebúvať rýchlejšie, pretože elektrochemicky chráni väčšiu katódovú plochu. Ak zinková vrstva v okolí spoja postupne zmizne, odkryje sa základná oceľ. Od tohto momentu už môže začať klasická korózia ocele a okolo skrutky sa objavia hrdzavé miesta. Riziko preto nie je iba estetické. Pri dlhodobo namáhaných konštrukciách môže postupné poškodenie povrchovej ochrany ovplyvniť aj životnosť samotného spoja.

Bez vlhkosti nevznikne problém v rovnakej miere

Pri hodnotení kombinácie nerezu a pozinkovanej ocele sa často príliš sústredíme iba na samotné materiály. V skutočnosti môže byť ešte dôležitejšie prostredie, v ktorom sa spoj nachádza. Galvanický článok potrebuje elektrolyt. V praxi ním býva najčastejšie voda. V suchom interiéri môže kombinácia nerezu s pozinkovanou oceľou fungovať dlhé roky bez viditeľného problému. Ak sa však rovnaký spoj presunie na strechu, fasádu, terasu alebo do priestoru, kde pravidelne kondenzuje voda, podmienky sa výrazne zhoršia.

Ešte väčšie riziko predstavuje prostredie obsahujúce soli. Morská voda, slaná hmla pri pobreží alebo voda kontaminovaná posypovou soľou vedú elektrický prúd omnoho lepšie než čistá voda. Galvanická reakcia preto prebieha rýchlejšie. Aj dažďová voda môže byť agresívnejšia, ak sa v nej rozpustia soli a nečistoty usadené na konštrukcii. Typickým príkladom môže byť nerezová skrutka použitá na pozinkovanom prvku niekde pod strechou, kde spoj po daždi rýchlo vyschne. Riziko býva podstatne nižšie než pri rovnakom spoji v mieste, kde voda zateká medzi dve plochy a zostáva tam celé dni. Z tohto dôvodu je často dôležitejšie správne vyriešiť odtok vody než iba rozmýšľať nad tým, či sa dva konkrétne materiály smú alebo nesmú dotýkať.

Veľkosť nerezovej a pozinkovanej plochy môže rozhodnúť

Pri galvanickej korózii existuje ešte jeden faktor, na ktorý sa v praxi často zabúda, pomer plôch oboch kovov. Najhoršia situácia vzniká vtedy, keď máme malú anódovú plochu a veľkú katódovú plochu. V našom prípade by to znamenalo malú plochu zinku v kontakte s veľkou nerezovou plochou. Korózny proces sa potom sústreďuje na relatívne malé miesto a poškodenie môže postupovať veľmi rýchlo.

Opačná situácia býva priaznivejšia. Malý nerezový spojovací prvok umiestnený vo veľkej pozinkovanej konštrukcii predstavuje z pohľadu pomeru plôch menší problém než veľká nerezová doska pripevnená niekoľkými drobnými pozinkovanými skrutkami. Práve preto nemožno vytvoriť jednoduché pravidlo, podľa ktorého je kombinácia nerezu a pozinku vždy bezpečná alebo vždy nebezpečná. Rovnaké dva materiály sa môžu v dvoch rozdielnych konštrukciách správať úplne odlišne.

Kedy môže byť spoj nerezu s pozinkovanou oceľou problém

Predstavme si jednoduchú oceľovú konštrukciu na záhrade. Profily sú žiarovo pozinkované a na montáž použijeme nerezové skrutky. Konštrukcia stojí pod prístreškom a voda sa na spojoch prakticky nezdržiava. Takýto spoj môže fungovať bez vážnych problémov. Ak však rovnakú konštrukciu presunieme k bazénu, na otvorenú terasu alebo do prímorského prostredia, situácia bude úplne iná. Vlhkosť bude pôsobiť dlhšie a chloridy výrazne zvýšia vodivosť elektrolytu. Zinková vrstva v okolí nerezových spojov sa potom môže spotrebúvať podstatne rýchlejšie.

Podobne problematické sú spoje, v ktorých sa voda zachytáva. Môže ísť o dve na seba pritlačené plechové plochy, škáru bez možnosti vyschnutia alebo otvor orientovaný tak, že v ňom zostáva voda po každom daždi. Pri návrhu preto nestačí pozrieť iba na materiál skrutky. Treba sa pozrieť na celý detail spoja.

Ako pomáhajú izolačné podložky

Jedným z najjednoduchších spôsobov, ako galvanickú koróziu obmedziť, je prerušiť elektrický kontakt medzi rozdielnymi kovmi. Na tento účel možno použiť plastové alebo iné nevodivé podložky, izolačné vložky, puzdrá alebo tesnenia. Ak sa nerezový prvok nedotýka priamo pozinkovanej ocele, galvanický článok sa nedokáže vytvoriť rovnakým spôsobom. Pri skrutkovom spoji však nestačí vložiť plastovú podložku iba pod hlavu skrutky, ak sa závit alebo driek stále dotýka druhého kovu. Ak chceme materiály skutočne galvanicky oddeliť, izolácia musí byť vyriešená v celom mieste potenciálneho elektrického kontaktu.

Podložka zároveň môže pomôcť zabrániť prenikaniu vody do samotného spoja. Ak spoj správne utesníme, riešime naraz dve podmienky potrebné na galvanickú koróziu, elektrický kontakt a prítomnosť elektrolytu. Práve elektrické oddelenie kovov nevodivými podložkami alebo tesneniami patrí medzi základné odporúčané spôsoby ochrany.

Dôležité je zabrániť vode, aby zostávala v spoji

V praxi môže správny konštrukčný detail znamenať viac než použitie ďalšieho náteru. Horizontálna plocha, na ktorej zostane po daždi mláčka, vytvára úplne iné podmienky než mierne naklonená plocha, z ktorej voda okamžite odtečie. Uzavretá škára medzi dvoma dielmi môže zostať mokrá ešte dlho po tom, čo je zvyšok konštrukcie suchý. Preto sa pri návrhu spojov oplatí myslieť na odvodnenie, sklon, dostatočné vetranie a obmedzenie miest, v ktorých sa môže voda hromadiť. Ak sa vlhkosť nemá kde dlhodobo udržať, výrazne obmedzíme podmienky potrebné na fungovanie galvanického článku.

Pomôže ochranný náter?

Áno, ale iba vtedy, keď je správne navrhnutý a zostane neporušený. Povlak môže zabrániť kontaktu kovu s elektrolytom a tým galvanický proces výrazne obmedziť. Pri poškodenom nátere však môže vzniknúť opačný problém. Korózia sa sústredí na malé odkryté miesto a lokálne poškodenie môže postupovať rýchlejšie. Preto by sme nemali spoliehať iba na to, že spoj natrieme farbou. Ochranný systém musí počítať s mechanickým namáhaním pri montáži, hranami materiálu, rezmi, otvormi a miestami okolo spojovacích prvkov. Pri pozinkovanej konštrukcii treba venovať osobitnú pozornosť miestam, kde sme povrch po zinkovaní rezali, vŕtali alebo inak poškodili.

A2 alebo A4 problém pozinku úplne nevyrieši

Pri výbere nerezových spojovacích prvkov sa často rieši otázka, či použiť A2 alebo A4. A4 je vďaka obsahu molybdénu vhodnejšia do prostredia s chloridmi, napríklad k bazénom alebo do prímorských oblastí. Z pohľadu samotnej nerezovej skrutky ide o veľmi dôležitý rozdiel. Pri galvanickom kontakte s pozinkovanou oceľou však použitie A4 automaticky neodstráni problém. A2 aj A4 sú voči zinku výrazne ušľachtilejšie materiály. Zinková vrstva preto môže zostať anódou aj pri použití kvalitnejšej nereze. A4 rieši predovšetkým odolnosť samotného nerezového prvku voči agresívnemu prostrediu, nie galvanickú kompatibilitu zinku a nereze. Ak teda potrebujeme spoj v agresívnom alebo veľmi vlhkom prostredí, nemali by sme sa spoliehať iba na výmenu A2 za A4. Treba vyriešiť aj samotný kontakt materiálov a prístup vlhkosti.

Pozor na bielu koróziu okolo spoja

Prvé známky problému nemusia vyzerať ako klasická červenohnedá hrdza. Pri zinku sa môžu objaviť svetlé až biele korózne produkty, často označované ako biela hrdza. V okolí nerezovej skrutky môže byť viditeľná strata lesku zinkovej vrstvy, belavý povlak alebo postupné odkrytie ocele. Ak už začne korodovať aj oceľ pod zinkom, pridá sa typické hnedočervené sfarbenie. Takéto miesto by sme nemali ignorovať iba preto, že samotná nerezová skrutka vyzerá stále ako nová. Práve to je pri galvanickej korózii typické. Ušľachtilejší nerezový prvok môže zostať prakticky nepoškodený, zatiaľ čo materiál v jeho bezprostrednom okolí postupne stráca ochrannú vrstvu.

Takže môže sa nerez spájať s pozinkovanou oceľou?

Áno, nerezovú oceľ možno v praxi kombinovať s pozinkovanou oceľou, ale takýto spoj treba navrhnúť s ohľadom na prostredie. V suchom interiéri alebo na mieste, kde sa voda na spoji nezdržiava, môže byť riziko relatívne malé. V trvalo vlhkom prostredí, pri bazénoch, v kontakte so slanou vodou alebo v prímorskej atmosfére už treba kombináciu posudzovať oveľa opatrnejšie. Čím dlhšie zostáva spoj mokrý a čím viac solí sa vo vode nachádza, tým vhodnejšie je nerez a pozink galvanicky oddeliť.

Najjednoduchšou ochranou býva nevodivá podložka alebo vložka, vhodné utesnenie spoja a taký návrh konštrukcie, ktorý nedovolí vode zostať medzi materiálmi. Pri náročnejších aplikáciách má zmysel riešiť aj ochranné povlaky a materiálovú kombináciu celej konštrukcie, nie iba jednej skrutky. Galvanická korózia nerezu totiž nie je dôvodom na to, aby sme sa kombinovaniu rôznych kovov úplne vyhýbali. Je však dôvodom premýšľať nad tým, čo sa so spojom bude diať po prvom daždi, po zime alebo po niekoľkých rokoch prevádzky.

Ak chcete predísť predčasnej korózii a problémom v spojoch, dôležitý je nielen správny návrh, ale aj kvalitný spojovací materiál. Vyberte si spoľahlivé nerezové skrutky, matice, podložky a ďalší spojovací materiál z našej ponuky na INOXFIX.sk a vytvorte spoj, ktorý vydrží aj náročnejšie podmienky.