Опасная ситуация на метизном рынке России

На сегодняшний день складывается катастрофическая ситуация на метизном рынке России. К сожалению, Россия проходит путь, преодоленный США и европейскими странами в 50-х – 70-х годах прошлого века. Там общество поздно спохватилось, что основные сбои и аварии, приводящие к человеческим жертвам, происходили большей частью по причине использования некачественного крепежа.

Подавляющее число отечественных производителей продукции с использованием крепежных изделий не уделяет должного внимания этой группе товаров, отодвигая ее на задворки общего снабжения предприятия. Это объяснимо, так как стоимость крепежа даже в метизоемких продуктах не превышает 1-2% от общей стоимости изделия. А стремление к экономии (выражающаяся на деле в общей экономии в тысячные доли процентов) приводит к катастрофическим последствиям. К сожалению, производители и импортеры крепежа, идя на поводу потребителей и конкурируя между собой, совершают недобросовестные, а порой и преступные шаги, используя при производстве более дешевую сталь, не соблюдая технологии закалки-отпуска, нанося защитные покрытия со всеми возможными нарушениями. Так, на большинстве импортного крепежа маркировка, нанесенная на головках болтов, абсолютно не соответствует реальной. Ни для кого не секрет, что сегодня сертификация продукции не составляет никакого труда. Существует великое множество всевозможных фирм (прошедших, между тем, сертификацию), с удовольствием выдающих сертификаты соответствия, не проводя реальных испытаний крепежных изделий. А учитывая, что срок действия сертификатов соответствия составляет минимум один год, а поставляется под него все что угодно – не понятно из каких партий, не понятно какого производителя (как правило, маркировка производителя на изделиях отсутствует), выводы напрашиваются сами.

В США еще в 1999г. был принят закон о качестве крепежных изделий, обязывающий конечного продавца крепежа нести полную ответственность (вплоть до уголовной) за качество поставляемых изделий. После этого резко сократилось количество фирм-импортеров и посреднических фирм, поскольку им стало просто опасно заниматься тем, что у нас сейчас повсеместно распространено.

Кроме того, сейчас все большее количество конечных потребителей использует крепеж, изготовленный либо по DIN, либо по ASTM, вопреки конструкторской документации, прямо указывающий на крепеж по ГОСТам. Огромнейшая ошибка наших сертифицирующих органов -  выдавать сертификаты соответствия российским стандартам импортной продукции, изготовленной по зарубежным стандартам. Изначально вся импортная крепежная продукция изготовлена в лучшем случае по европейским или американским стандартам, которые схожи с российскими, но не идентичны. А при расчетах узлов креплений конечной промышленной продукции конструктора основываются именно на  характеристиках крепежных изделий, изготовленных по российским ГОСТам.

Типичные проблемы,  возникающие сегодня:

1. Идентификация

• Отсутствие маркировки производителя на крепежных изделиях
• Маркировка на головках болтов  не идентифицируется
• Маркировка не соответствует реальной
• Маркировка не соответствует стандартам РФ
• Упаковка не содержит полной информации о продукте

2. Механические свойства

• Предел прочности на разрыв меньше, чем указано
• Предел текучести меньше, чем указано
• Твердость (болт, гайка, шайба) не входит в указанный диапазон
• Процент удлинения до разрыва меньший, чем указано
• Прочность на разрыв на косой шайбе ниже требуемого минимума
• Неправильная глубина обезуглероживания
• Разрыв происходит в месте перехода тела болта к головке

3. Геометрия

• Неправильная геометрия резьбы
• Неправильная геометрия головки болта
• Неправильная геометрия конца болта
• Неправильная геометрия болта
• Неправильная геометрия гайки
• Неправильная геометрия шайбы

4. Материал

• Химический состав не отвечает соответствующему стандарту
• Присутствие водорода в структуре металла
• Внутренние  дефекты
• Дефекты поверхности

5. Покрытие

• Покрытие не отвечает соответствующему стандарту
• Толщина покрытия не отвечает соответствующему стандарту
• Неравномерная толщина покрытия
• «Заливка» резьбы
• Покрытие не полностью покрывает крепежное изделие
• Начальные признаки коррозии

Дефекты термообработки

Один из главных дефектов крепежа заключается в неправильной термической обработке. Во-первых, термическая обработка требует использования правильного  химического состава стали. С неправильным химическим составом будет крайне трудно достичь необходимых механических свойств с помощью стандартных методов термообработки. Во-вторых, крепежные изделия должны быть нагреты равномерно, так, чтобы не существовало температурной разницы внутри изделия и на поверхности. Это означает, что при нагреве в печи болты должны быть расположены в один слой на транспортерной ленте (при использовании печи непрерывного поточного действия) и скорость движения ленты должна быть так скорректирована, чтобы убедиться, что все болты достигают  требуемой  температуры для данного режима  термообработки при выходе из печи.

Как правило, все болты после нагрева погружаются для охлаждения (закалки) в резервуар с маслом. Если большое количество болтов было погружено одновременно, температура масла увеличивается и скорость охлаждения болтов уменьшается. Однако скорость охлаждения прямо определяет окончательную твердость, поэтому не исключаются разные показатели твердости для болтов из одной и той же партии (установки закалки-отпуска). Для поддержания равномерной температуры охлаждающей жидкости должна быть использована эффективная и работоспособная система охлаждения-поддержания температуры. В противном случае, первая часть партии будет охлаждаться быстрее, чем последующие. С другой стороны, при осуществлении закалки в пакетных печах возможно установить более эффективный контроль охлаждения, однако они чрезвычайно медленны и дорогостоящи  для метизного производства.

Защитные покрытия

Если болты правильно не подготовлены перед нанесением защитного покрытия, то это ведет, соответственно, к некачественному сцеплению защитного покрытия с  поверхностью покрываемого изделия, что в свою очередь приводит к отслоению, внутренней коррозии, водородной охрупчиваемости (для высокоуглеродистого крепежа). Для высокопрочного крепежа (с ППР от 1000 Мпа) изначально запрещено нанесение любых гальванических покрытий (гарантированное внедрение водорода в структуру металла). Для изделий с ППР меньшим 1000 Мпа допустимо нанесение гальванических цинковых покрытий толщиной 8-15 мкм при условии эксплуатации данных изделий в неагрессивных средах (не на открытом воздухе).

На фото слева - болты с гальваническим цинковым покрытием после транспортировки до строительного объекта (1,5 мес. после производства - рекламационный возврат).

Горячее цинкование, с другой стороны, чувствительно не только к чистоте покрываемого крепежа, но и к чистоте ванны для цинкования и абсолютно чистого расплава цинка (без включений железа, возникающих уже после нескольких циклов погружения изделий). Так как метод предполагает погружение болтов в ванну с расплавленным цинком,  эффект поверхностного натяжения и плохоудаляемый поверхностный шлак приводят к неравномерной толщине и неоднородности покрытия. Все крепежные изделия с резьбами должны подвергаться необходимому центрифугированию для удаления излишков цинка, причем перенос резьбовых изделий от ванны с расплавом цинка до отдельно стоящей центрифуги недопустим. А  полное отсутствие центрифугирования приводит к полному "залипанию" резьбы. Кроме снижения антикоррозионных свойств, все это ведет к неработоспособности системы «болт-гайка». Большинство  этих дефектов видимы невооруженным глазом.

Еще один вид защитных покрытий – это цинковые покрытия, нанесенные методом термодиффузии. Суть проста – в разогреваемый барабан помещаются изделия, предназначенные для цинкования, и засыпается цинковый порошок. Затем при температуре 450-470 градусов при вращении барабана в течение нескольких часов происходит термодиффузионный процесс (взаимное проникновение атомов цинка и железа).

Этот вид цинкования приобретает сейчас в России всё большую популярность из-за его предельной простоты (установку можно поставить в гараже) и дешевизны. Это опасное и преступное заблуждение. Ни в одной стране мира этот метод уже давно не используется и категорически запрещен. Сам метод был разработан еще в первой половине прошлого века (сейчас в России его пытаются выдать за «передовой»). Он, естественно, привлек многих производителей крепежа своей простотой и дешевизной. Однако проблемы появились потом. Дело в том, что на поверхности изделия, покрытого способом термодиффузионного цинкования, нет слоя чистого цинка (в отличие от изделий, покрытых методом горячего цинкования), а только сплав железо-цинк. А, как известно, если в цинке присутствует примесь железа, его коррозионная устойчивость пропорционально снижается в десятки раз и он не в состоянии образовывать защитную пассивационную (оксидную) пленку. В результате этого цинк полностью разрушается, образуя пустоты и способствуя самому опасному виду коррозии – межкристаллитному. А это впоследствии приводит к разрушению самого крепежного изделия, болта, в первую очередь.  

 Гайки с термодиффузионным цинковым покрытием после транспортировки до строительного объекта (1 мес. после производства - рекламационный возврат)

При описании покрытий необходимо  затронуть еще один важный вопрос. Хорошо известно, что высокопрочный крепеж, который имеет твердость HRC37 и  выше, восприимчив к коррозионному растрескиванию под напряжением и водородному охрупчиванию. Если в процессе производства высокопрочные крепежные изделия входят  в контакт с водородосодержащими жидкостями (кислота, использующаяся при травлении и гальванизации), то при дальнейшей эксплуатации данных изделий неминуемо их разрушение. Общие процессы подготовки, такие как кислотное травление, катодное обезжиривание, сам процесс гальванизации приводят к внедрению атомов водорода в структуру изделий.

Обычная практика в мировом метизном производстве - уменьшать водородную охрупчиваемость (в случае гальванизации) путем прогревания изделий при температуре 205°С в течение 4-5 часов, что в условиях российского рынка практически нигде не применяется.

При использовании метода горячего цинкования необходимо исключить операцию кислотного травления (заменив ее на механическую очистку) и катодное обезжиривание (заменив на обычное щелочное). Это необходимейшие условия для получения высококачественного крепежа.

К сожалению, многие производители и импортеры не придают этому значения (или сознательно закрывают глаза из-за увеличивающейся себестоимости). Поэтому конечный потребитель обязан требовать протоколы независимых испытаний, проведенных в отраслевых институтах, на водородную хрупкость и иные вышеперечисленные характеристики высокопрочных крепежных изделий, поскольку в отличие от США и Европы в России пока нет закона, предписывающего возложение ответственности за качество крепежных изделий на конечного продавца (который может и не быть производителем крепежа).