Łączniki samowiercące – trwałość korozyjna

Częstym pytaniem, na które muszą odpowiadać producenci łączników, jest poprawny sposób ich doboru z uwagi na odporność korozyjną. Niestety zwykle jedynym parametrem określanym w zapytaniu jest wymagana kategoria korozyjności określana na podstawie normy PN-EN ISO 12944-2. Jednak czy wskazanie samej klasy korozyjności jest wystarczające do wyboru rodzaju materiału jakim sa łączniki samowiercące? Czy nie należy również określić czasu trwałości deklarowanych parametrów? Na ile lat dobrane zamocowanie powinno gwarantować niezawodność wykonanego połączenia bez narażenia się na awarię? Kiedy powinniśmy zaplanować wizję lokalną stanu łączników? A może budynki tymczasowe nie wymagają stosowania drogich technologii?

Klasyfikując korozyjne środowisko posługujemy się normą PN-EN ISO 12944-2:2018 „Ochrona przed korozją konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich. Część 2: Klasyfikacja środowisk”. Norma ta pomaga w określeniu kategorii korozyjności atmosfery, w której użytkowany będzie dany obiekt budowlany.

Korozyjność jest definiowana jako zdolność środowiska do powodowania korozji metalu. Klimat to ogół czynników pogodowych przeważających w danym miejscu lub obszarze, jakie określono statystycznie za pomocą parametrów meteorologicznych zarejestrowanych w dłuższym okresie. Atmosfera z kolei, to mieszanina gazów i aerozoli oraz cząstek stałych, które otaczają dany obiekt. Korozja atmosferyczna to korozja zachodząca w otaczającej atmosferze, w danej temperaturze wynikającej z klimatu. Jest to proces, który zachodzi w warstwie o podwyższonej wilgotności na powierzchni metalu. Warstwa ta jest bardzo cienka i jest niewidoczna gołym okiem. Kategoria korozyjności określana jest na podstawie szybkości korozji atmosferycznej.

Na tę szybkość mają wpływ następujące czynniki:

• wzrost wilgotności względnej atmosfery,
• występowanie bądź nie kondensacji pary wodnej (gdy temperatura powierzchni jest równa punktowi rosy lub jest niższa),
• wzrost ilości zanieczyszczeń w atmosferze (zanieczyszczenia mogą reagować chemicznie ze stalą i mogą tworzyć osady na jej powierzchni).

W normie PN-EN ISO 12944-2:2018 zostały określone następujące kategorie korozyjności atmosfery:

• C1 – bardzo mała korozyjność,
• C2 – mała korozyjność,
• C3 – średnia korozyjność,
• C4 – duża korozyjność,
• C5 – bardzo duża korozyjność,
• CX – ekstremalna korozyjność (jednym ze szczególnych środowisk ekstremalnych jest środowisko na pełnym morzu).

Do ustalenia kategorii korozyjności atmosfery, została opracowana tabela określająca ubytek masy lub grubości stali oraz cynku dla danej kategorii (patrz Tabela 1). Poprzez wystawienie próbki na działanie korozji atmosferycznej na okres roku, po wykonaniu pomiarów utraty masy lub grubości, można szacunkowo określić kategorię korozyjności. Dużo częściej kategoria korozyjności jest jednak określana na podstawie analizy cech charakterystycznych typowych środowisk, które również zawarte są we wspomnianej tabeli.

Określenie kategorii korozyjnej służy do zaplanowania odpowiednich zabiegów zapobiegających postępowi korozji materiałów występujących w budynku. Należy podkreślić, że korozji podlegają wszystkie materiały. Różni je wyłącznie szybkość degradacji. Jak wcześniej wspomniano, im wyższa kategoria korozyjności tym szybciej postępuje korozja. W tych samych warunkach niektóre materiały będą ulegać zniszczeniu szybciej, inne wolniej, w zależności od ich odporności korozyjnej. Stal węglowa, która jest powszechnie stosowana, jest relatywnie mało odporna na korozję. Cechą tej stali jest duża zawartość żelaza, które jest aktywne chemicznie. Żelazo w kontakcie z tlenem i wodą tworzy związki wodorotlenków i tlenków, zabarwiając powierzchnię na kolor brązowo-czerwony. Podczas używania stali w budownictwie, stosuje się zabezpieczające powłoki antykorozyjne, które mają na celu odizolowanie fizyczne lub chemiczne powierzchni stali od atmosfery. Powłoki te mogą być bardziej lub mniej zaawansowane, chroniąc elementy stalowe przed korozją dłużej lub krócej.

Poza intensywnością korozji występuje również czas użytkowania. Nie jest on jednak brany pod uwagę przy doborze łączników. Zacytuję dość popularne zapytanie: „proszę o ofertę na łączniki samowiercące (…) do kategorii C4”. Dlaczego jednak zamawiający nie jest zainteresowany jak długo łączniki samowiercące będą niezawodne? Czy nie jest ważne jak długo dobrany element będzie bezawaryjny? Dwa lata, pięć, a może dziesięć lub piętnaście? Nikt nie zwraca uwagi na tzw. trwałość, która jest określona w części 1 normy PN-EN ISO 12944-1:2018. Trwałość ta jest nierozerwalną częścią określenia odporności korozyjnej łączników. Możemy sobie teoretycznie wyobrazić, że zastosujemy łącznik w ocynku galwanicznym grubości 12 mikronów w kategorii korozyjności C4, jeżeli konstrukcja będzie użytkowana tylko rok. Maksymalny ubytek warstwy cynku wg. Tabeli 1_ dla kategorii C4 to 4,2 mm. Po roku użytkowania pozostanie wciąż 7,8 mm. Nie powinna zatem w tym okresie wystąpić korozja.

Według PN-EN ISO 12944-1:2018 „Ochrona przed korozją konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich Część 1: Ogólne wprowadzenie” trwałość, jest to oczekiwany czas działania powłokowego systemu ochronnego do pierwszych wymaganych prac renowacyjnych. Ochronny system powłokowy jest to suma wszystkich warstw materiału metalowego i/lub farb lub podobnych produktów, które są nałożone na podłoże w celu ochrony przed korozją.

Wspomniana norma dotyczy elementów konstrukcyjnych wykonanych ze stali węglowej. Nie można więc za jej pomocą definiować zachowania innych materiałów np. aluminium.

Jako systemy powłokowe nakładane na stal węglową wymienia się:

• powłoki natryskiwane cieplnie cynkiem,
• aluminium lub ich stopami, cynk nakładany zanurzeniowo, tzw. ocynk ogniowy (HDG),
• cynk nakładany elektrolitycznie, tzw. ocynk galwaniczny,
• powłoki szeradyzowane,
• powłoki malarskie do czasowej ochrony,
• inne powłoki lakiernicze.

Okres trwałości jest określony w czterech okresach:

• L – krótki, do 7 lat,
• M – średni, od 7 do 15 lat,
• H – długi, od 15 do 25 lat,
• VH – bardzo długi, powyżej 25 lat.

Trwałość jest „parametrem technicznym planowania”, który powinien być podstawą dla Inwestora w planowaniu inspekcji eksploatowanego obiektu, przeglądu i renowacji. Brakuje reguł, które wiążą ze sobą okres trwałości z okresem gwarancji, nie można więc trwałości rozpatrywać jako okresu gwarancji.

Wydaje się jednak, że do poprawnego wyboru łączników powinno się brać pod uwagę zarówno kategorię środowiska jak i trwałość. W tym celu najwygodniej byłoby, aby producenci analizowali swoje produkty zgodnie z omawianą normą, podając oba te czynniki. Przykładem takich oznaczeń są produkty firmy Simpson Strong-Tie Etanco.

Firma posiada w swojej ofercie szeroki program łączników, różniących się technologicznie również z uwagi na odporność korozyjną, co pozwala na stosowanie ekonomicznych rozwiązań, dopasowanych do konkretnych potrzeb.

Łączniki samowiercące mogą być wykonane ze stali węglowej i ocynkowane galwanicznie powłoką do 12 mikronów grubości. Są stosowane w środowiskach o kategorii i trwałości C1VH oraz C2VH (C1H oraz C2H dla łączników do płyt warstwowych). Po pokryciu łba powłoką lakierniczą Powder.coat, która występuje w grubości co najmniej 50 mikronów, odporność korozyjna znacząco rośnie i łączniki mają wtedy trwałość C1VH, C2VH oraz C3H. Firma posiada w ofercie również wybrane produkty ocynkowane galwanicznie powłoką do 20 mikronów, co dodatkowo wydłuża okres trwałości (66% większa grubość warstwy cynku).

Łączniki samowiercące

Łączniki samowiercące mogą być wykonane ze stali węglowej, ale pokryte specjalną powłoką gRey.coat z łbem lakierowanym lub nie i są zalecane do stosowania w środowi skach o kategorii korozyjności i okresie trwałości C1VH, C2VH, C3VH oraz C4H.

Firma posiada również w swojej ofercie łączniki samowiercące wykonane ze stali nierdzewnej A2 bimetaliczne, dodatkowo pokryte powłoką gRey.coat, które są używane w kategoriach i okresie trwałości C1VH, C2VH, C3VH oraz C4H, lecz po pokryciu łba powłoką lakierniczą Powder.coat odporność ta rośnie do kategorii C5H. Łączniki bimetaliczne wykonane ze stali A4 posiadają odporność C5VH. Konstrukcja tego typu łącznika polega na tym, że wkręt (część gwintowana łącznie z łbem) jest wykonany ze stali nierdzewnej (A2 bądź A4), natomiast punkt wiercący oraz gwintownik wykonany jest ze stali węglowej. Całość pokryta jest wspomnianą wcześniej specjalną powłoką typu gRey. coat. Rozwiązanie takie zapewnia wysokie parametry antykorozyjne, przy jednoczesnym zachowaniu niezwykłej wydajności wiercenia i gwintowania. Powyższe odporności korozyjne są szczegółowo opisane w krajowej dokumentacji (Krajowe Oceny Techniczne ITB). Każda partia produkcyjna poddawana jest kontroli w laboratorium firmy Simpson Strong-Tie Etanco w komorze solnej oraz komorze Kesternicha. Dzięki temu na rynek trafiają łączniki samowiercące sprawdzone, o najwyższej jakości. Zestawienie rodzajów łączników podano w Tabeli 2.

Firma Simpson Strong-Tie Etanco dysponuje siecią Doradców Techniczno-Handlowych poruszających się w terenie, mających bezpośredni kontakt z firmami wykonawczymi i inwestycjami. Struktura ta oraz dodatkowe wsparcie biura technicznego pozwalają na dobór optymalnego i ekonomicznego rozwiązania pod kątem wytrzymałościowym, ale również odporności korozyjnej. Prawidłowa ocena oddziaływań, prawidłowa ocena nośności łączników, dobór z uwagi na odpowiednią trwałość korozyjną, zapewnia szyte na miarę zamocowanie. Łączniki samowiercące są elementami najmniej kosztownymi w całości inwestycji, które mogą jednak przy ich nieprawidłowym doborze spowodować znaczące straty finansowe. Zapraszamy do kontaktu.

Literatura
PN-EN ISO 12944-1:2018 „Ochrona przed korozją konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich Część 1: Ogólne wprowadzenie”
PN-EN ISO 12944-2:2018 „Ochrona przed korozją konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich. Część 2: Klasyfikacja środowisk.”