Влияние противогололедных реагентов на эстетику и надежность опор

Что представляют собой реагенты

Противогололедные реагенты — это технические смеси, повышающие безопасность зимней эксплуатации дорог. Составы доступны в трех вариантах:

·         Хлоридные. Решения на базе галита или хлорида натрия. Контактируя со льдом, снегом и водой, они запускают химическую реакцию с выделением тепла. В результате разрушается ледяная корка и тает снег. Образующийся водный рассол не замерзает при температуре до -15°C, снижая риск наледи.

·         Фрикционные. Песок, гранитная или мраморная крошка. В отличие от хлоридных составов, фрикционы не вступают в реакцию, но создают шероховатое покрытие, улучшающее сцепление с дорогой.

·         Комбинированные. Смесь двух вышеперечисленных продуктов, эффективная при умеренных и сильных морозах. В первом случае тает лед и снег, во втором — образуется устойчивый поверхностный слой с хорошим сцеплением.

Выбор варианта зависит от климата. В южных областях, где температура редко опускается ниже -3°С, реагенты могут не использовать вовсе. В умеренном климате достаточно хлоридных составов, а в северном — нужны комбинированные смеси.

Кристаллы галита — хлоридного противогололедного реагента

Почему антиобледенители опасны для металла

Основная опасность для стали — химические реагенты. Попадая в воду, они образуют концентрированный электролитический раствор, кратно ускоряющий окисление.

Риски увеличиваются с использованием комбинированных составов. Их абразивы повреждают покрытие, приводя к царапинам, микротрещинам и прочим дефектам, заполняемым рассолом. В результате соль попадает «в глубину», поддерживая реакцию месяцами.

ВАЖНО. Ветер и дождь не способны полностью очистить опору от соли. Поэтому окисление продолжается даже после того, как «дорожники» перестают проводить обработку.

Риски, связанные с сопутствующими нагрузками

Реагенты не только вызывают коррозию, но и стимулируют прочие деструктивные процессы. Например, они способствуют развитию усталостных повреждений, возникающих при температурном и механическом воздействии. Ржавчина неравномерно истончает стенку опоры, создавая дополнительные концентраторы напряжений и снижая общую прочность металла. Как итог, фаза стабильного роста трещин наступает раньше. 

Усталостная трещина на поверхности стойки

Как развивается процесс

Коррозия появляется не сразу. Она — результат комплексного и последовательного процесса:

·         Формирование электролита. При контакте реагента со снегом, льдом и водой образуется водно-солевая смесь. Чем выше ее концентрация, тем интенсивнее протекает коррозия.

·         Повреждение защитного покрытия. Обычно опоры защищают цинкованием. Процедура проводится горячим способом, путем полного погружения в ванну. Однако толщина получаемого слоя варьируется от 40 до 200 мкм. Несмотря на высокую прочность, его повреждают абразивы, вылетающие из-под колес авто. Ударяясь о покрытие с большой кинетической энергией, они приводят к сколам, трещинам и царапинам.

·         Контакт с электролитом. Через повреждения проникает солевой раствор. Он заполняет полости и контактирует с металлом. Поверхность последнего неоднородна, поэтому на ней появляются микроучастки, выступающие катодами и анодами.

·         Запуск реакции. Созданные условия вызывают электрохимический процесс. На аноде начинается активная окислительная реакция с переходом ионов железа в раствор, на катоде — происходит восстановление кислорода из воздуха и воды. При этом высвобождающиеся электроны переходят от анода к катоду.

·         Появление коррозии. Ионы железа и гидроксид-ионы смешиваются в электролите, создавая нерастворимый гидроксид железа. В дальнейшем он активно окисляется кислородом, преобразуясь в гидратированный оксид или ржавчину.

Сначала коррозия покрывает участки с механическим повреждением. Но по мере развития она углубляется в структуру металла. В итоге можно наблюдать вздутие защитного покрытия и ржавчину на внутренней части опор.

ВАЖНО. Обычно поражение внутренних поверхностей проходит скрыто. Его обнаруживают, когда дефекты прорываются наружу в виде трещин, желтых пятен и других проявлений коррозии. К тому времени опора теряет значительную часть прочности.

Развитие коррозии вокруг участков с поврежденным покрытием

Сопутствующий ущерб

Контакт реагентов и опор освещения может причинить дополнительный вред:

·         Накопление влаги на пораженном участке. Хлоридные соединения крайне гигроскопичны. Они поглощают влагу из воздуха, поддерживая электрохимическую реакцию. Это приводит к длящемуся поражению металла даже в сухую погоду.

·         Концентрация в нижней части. Солевой раствор стекает к фланцу опоры, контактирующему с закладной. Данный участок испытывает повышенные нагрузки от ветрового воздействия, поэтому его коррозионное поражение ускоряет износ конструкции. Кроме того, страдают элементы крепления. Резьбу болтов разрушают окислительные реакции, что усложняет разборку узла. При значительном поражении элементы срезают газом или болгаркой.

·         Снижение эстетических качеств. Окислительные реакции приводят к рыжему налету, деформации защитных покрытий и прочим явлениям, снижающим привлекательность опор. При этом разрушенный цинковый слой нельзя восстановить по месту.

Важно понимать, что реагенты не разъедают металл как кислоты, а лишь создают среду, способствующую коррозии. Это снижает интенсивность процессов и продлевает их длительность.

Влияние материала изготовления опор на стойкость к коррозии

При производстве опор освещения используют две марки сталей: Ст3пс5 и 09Г2С. Они предназначены для изделий, эксплуатируемых в определенных условиях, и по-разному реагируют на противогололедные составы.

Опоры из стали Ст3пс5

Конструкции из углеродистой стали обычного качества для регионов с умеренным климатом. Материал содержит повышенное количество примесей, уязвим к динамическим нагрузкам и окислительным процессам. Последние протекают даже без реагентов, поэтому изделия требуют дополнительной защиты.

Наиболее уязвимыми участками являются:

·         Зазоры. Места крепления фланцев, заглушек и прочих элементов конструкции могут накапливать соль. При этом их полная чистка возможна только с разбором, а понять, что узел содержит реагент, крайне сложно.

·         Сварные швы. Зоны сварки уязвимы к коррозионным процессам по ряду причин. Во-первых, соединения химически неоднородны из-за диффузии основного и наплавляемого металла, во-вторых, в них присутствуют дополнительные напряжения, а в-третьих, имеется значительная область термического влияния. В последней выгорают легирующих элементы, что приводит к снижению защитных свойств. Все это ослабляет соединение и ускоряет коррозию.

·         Отверстия. В отверстиях концентрируется не только соль, но и усталостные напряжения. В результате поражение металла протекает быстрее.

Единственным эффективным способом защиты опор из стали Ст3пс5 является горячее цинкование. Формируемое покрытие значительно прочнее краски, имеет нейтральный серый цвет, устойчиво к температурным перепадам и прямым солнечным лучам.

Опоры из стали 09Г2С

Сплав марки 09Г2С относится к низколегированным. Он содержит до 2% марганца, увеличивающего твердость, износостойкость и ударную вязкость. Доля углерода не превышает 0,09%, а кремния достигает 1%. Это увеличивает коррозионную стойкость и позволяет работать в более сложных условиях.

Изделия из низколегированных сталей подходят для северных регионов и областей с влажным климатом. Они имеют те же уязвимые места, что и конструкции из углеродистых сплавов, но коррозия поражает их медленнее.

Стадии поражения опор

Выделяют 5 стадий коррозионной деградации:

·         Начальная. Первичное поражение материала. На данном этапе электролиты контактируют с металлом через разрушенное покрытие, запуская окислительные процессы. Возможно появление небольших желтых точек, заметных при ближайшем рассмотрении.

·         Локальный рост. Активизация окисления. Продукты коррозии покрывают пораженный участок в виде рыхлой рыжей корки и подтеков.

·         Распространение. Ржавчина затрагивает близлежащие зоны. На них вздувается покрытие, появляются белые разводы и характерные желтые следы. Интенсивность распространения зависит от окружающей среды, концентрации хлорида и коррозионной стойкости металла.

·         Сквозная коррозия. Глубокое поражение стенок опоры. В результате на месте активного окисления образуется отверстие неправильной формы с грубыми краями. Обычно оно перекрывается коркой ржавчины, но при умеренном ударном воздействии она легко отделяется от металла.

·         Полное разрушение. Повреждений накапливается так много, что опора не может выполнять свои функции. Остается только заменить ее новой.

Предотвратить преждевременный износ опор можно только приобретая качественные изделия у проверенного поставщика. Это гарантирует использование марочной стали, строгое соблюдение технологии сварки и цинкования. Такие конструкции служат 30–50 лет, не требуют сложного и дорогостоящего ухода.