Гальваническая коррозия крепежа: как правильно сочетать нержавейку, алюминий и оцинковку в одной конструкции (фасады, кровля, солнечные панели)

Гальваническая коррозия появляется там, где два разных металла соприкасаются и рядом есть электролит. Электролитом часто становится тонкая плёнка воды с солями: дождь, конденсат, брызги с дороги, морской аэрозоль. Электрический контакт замыкает цепь, и один металл начинает растворяться быстрее, чем он бы ржавел сам по себе.

Контакт разных металлов и быстрый износ

В реальной сборке эта проблема маскируется. Снаружи всё выглядит «прочно»: болт держит, гайка тянется, покрытие блестит. Но под головкой и вокруг отверстия уже идёт реакция. Через сезон появляются белые налёты на алюминии, рыжие потёки на окрашенной стали, а резьба начинает «прикипать».

Ситуацию усиливают мелочи монтажа. Царапина на покрытии, непросохшая сверловка, грязь в резьбе, разный момент затяжки. Чем дольше вода остаётся в щели, тем стабильнее работает электрохимическая пара. Поэтому внешне одинаковые узлы на разных объектах стареют по-разному.

На практике вопрос упирается в подбор пары «металл детали — металл крепежа», тип покрытия и способ изоляции контакта. Ошибка здесь дорогая: срывы шлица, отрыв головки, заклинившая гайка, треснувшая заклёпка. При этом сами крепёжные изделия часто выбирают по прочности, а не по среде, и проблема появляется уже после сдачи работ.

Как устроена гальваническая пара

Для реакции нужны три условия: разные металлы, контакт между ними и электролит. Условие «разные металлы» шире, чем кажется. Сталь и оцинковка тоже разные: цинк — отдельный металл, и он работает как жертвенный анод. Нержавеющая сталь тоже бывает разной, и её пассивная плёнка зависит от состава и от того, сколько в воде хлоридов.

Дальше включается геометрия. Маленький анод и большой катод — плохое сочетание. Типичный пример — тонкий слой цинка вокруг отверстия и крупная нержавеющая шайба сверху. Цинк вокруг контакта «съедается» локально, а под покрытием появляется ржавчина. С виду это выглядит как «оцинковка плохая», хотя причина в паре и площади контакта. В узлах с подъёмными элементами геометрия особенно капризна: стандарты вроде DIN 580 задают форму рым-болтов и рым-гаек, и эта геометрия влияет на площадь контакта под опорной поверхностью, а значит на локальную плотность тока в паре и на скорость разрушения покрытия.

Роль играет и то, где находится узел. Под навесом металл часто мокнет редко и быстро сохнет — реакция прерывистая. На северной стороне фасада или под рамой солнечной панели влага держится часами. В щели появляется концентрат солей, а скорость коррозии растёт, даже если осадков мало.

Пары материалов, которые подводят чаще всего

Связка «нержавейка — алюминий» на улице встречается постоянно: профили, кронштейны, кассеты, направляющие. Если алюминий без анодирования, а вода с солями задерживается под шайбой, алюминий становится анодом. Первые признаки — белый рыхлый налёт и потемнение вокруг точки крепления. Дальше возможны раковины и потеря толщины.

Пара «нержавейка — оцинкованная сталь» даёт другой сценарий. Цинк становится анодом и расходуется. Это задумано как защита стали, но при контакте с нержавейкой расход идёт быстрее и локальнее. В итоге через пару сезонов появляются «островки» коррозии вокруг крепежа, хотя лист или профиль в стороне ещё держится.

Медь и её сплавы рядом с алюминием — отдельный риск. В водостоках, кровельных узлах, при переходе на медные шины заземления легко получить ускоренное разрушение алюминиевых деталей, если не поставить изоляцию. Даже редкий контакт через мокрую грязь в стыке иногда запускает реакцию.

Среда важнее марки на коробке

Материал крепежа выбирают по тому, как долго узел будет мокрым и какие соли попадут внутрь стыка. Для обычной городской улицы нержавейка класса A2 часто подходит, но рядом с морем и при реагентах на дорогах A4 ведёт себя стабильнее. Разница не «в прочности», а в стойкости пассивной плёнки к хлоридам.

Сталь с горячим цинком хороша там, где цинк может расходоваться равномерно и есть запас толщины покрытия. Но горячий цинк плохо переносит постоянное трение в резьбе без смазки, а также не любит, когда его снимают инструментом при перетяжке. Для тонких листов и массового монтажа часто выбирают цинк-ламельные покрытия: они дают барьер и меньше «прихватывают» резьбу.

Если узел работает в солевом тумане или в брызговой зоне, один «правильный металл» не решает всё. Нужна связка мер: материал, покрытие, изоляция, герметизация. И ещё — контроль того, что реально поставили. Маркировка A2 на головке не гарантирует нужную сталь, если цепочка поставки слабая.

Изоляция контакта без лишней экзотики

Самый простой способ снизить ток гальванопары — убрать электрический контакт. Для этого используют изолирующие шайбы и втулки из полиамида, текстолита или других диэлектриков. В фасадных подсистемах и на кровле это обычная практика: втулка отделяет стержень винта от стенки алюминиевого отверстия, шайба — от поверхности детали.

Вода в стыке всё равно остаётся угрозой, поэтому часто добавляют эластомерные прокладки. EPDM под шайбой одновременно работает как уплотнение и как прокладка, которая уменьшает площадь прямого контакта металла с металлом. Но EPDM не спасает, если отверстие оставили «голым», а влага затекает по резьбе внутрь узла.

Герметизация отверстия нужна там, где узел стоит горизонтально или под малым уклоном и собирает воду. Мастика или нейтральный герметик уменьшают количество электролита в зоне контакта. Тут есть тонкость: герметик должен быть совместим с металлом и покрытием, иначе он сам станет источником проблем, например из-за агрессивных компонентов или плохой адгезии к цинку.

Нержавейка и заедание резьбы

У нержавеющего крепежа есть неприятная особенность — заедание резьбы, его часто называют «холодная сварка» или galling. При затяжке без смазки микронеровности срывают пассивную плёнку, металл «мажется», и резьба клинит. Это не коррозия, а механика плюс химия поверхности, но результат тот же — крепёж не обслужить.

Риск выше при высоких скоростях затяжки и при сухой сборке «нержавейка по нержавейке». Помогают антизадирные пасты, аккуратная скорость, правильный инструмент и контроль момента. Ещё помогает смена пары: например, нержавеющий болт и гайка с подходящим покрытием, если среда допускает. Здесь важно не гнаться за «самым твёрдым», а держать узел обслуживаемым.

Момент затяжки тоже связан с коррозией. Перетяжка сминает покрытие, выдавливает герметик и разрушает прокладки. Недотяжка оставляет щель, где вода живёт дольше. Поэтому в монтажных картах полезно задавать момент и указывать, нужна ли смазка на резьбе, особенно на крупных диаметрах.

Пример с солнечными панелями на крыше

На кровлях и на наземных рамах солнечных панелей часто встречается алюминиевый профиль и нержавеющий крепёж. Узел находится в полутени, а под рамой держится конденсат. Если поставить нержавеющую шайбу прямо на алюминий и не изолировать стержень от отверстия, вокруг точки крепления со временем появляются белые следы и шероховатость.

Обычно проблему решают комбинацией простых деталей: изолирующая втулка в отверстии, прокладка EPDM под шайбой и герметизация зоны сверловки. При этом важно убрать заусенцы после сверления и не оставлять металлическую стружку. Стружка даёт дополнительные микропары и удерживает влагу, а узел стареет быстрее.

В этом же узле проявляется и разница сред. На крыше у моря эффект сильнее из-за хлоридов. В городе рядом с дорогой его усилят реагенты. На сухом континентальном участке при хорошем стоке воды тот же узел может выглядеть нормально годами, и это вводит в заблуждение при переносе решений на другой объект.

Что спросить у поставщика и что сверить на объекте

Для нержавеющего крепежа полезно опираться на (ISO,3506). Он задаёт классы и общие требования к механическим свойствам. Но документ не заменяет вопроса о среде. Уточняют марку стали, тип обработки поверхности и совместимость с предполагаемыми металлами деталей. Если крепёж «безымянный», риск несоответствия выше, и это видно уже по стабильности резьбы и по разбросу усилий при затяжке.

Для окрашенной стали, фасадов и металлоконструкций помогает логика (ISO,12944): категория коррозионности задаёт ожидания к системе защиты. Категория сама по себе не «приказывает» ставить конкретный болт, но помогает разговаривать с проектировщиком и технадзором на одном языке. Тогда выбор крепежа становится частью системы защиты, а не отдельной покупкой.

На объекте простые проверки дают много. Смотрят, не повреждено ли покрытие под шайбой, не оставили ли стружку, не смешали ли партии, нет ли «случайной» меди рядом с алюминием. Проверяют, что диэлектрические втулки действительно стоят, а не лежат в коробке. И ещё — что мастер не заменил шайбу «похожей» со склада, потому что по виду они часто одинаковые.