Сварная проволочная сетка для габионов
Изобретение относится к сварной проволочной сетке для габионов для укрепления откосов или возведения стен. Для повышения стойкости используемой стальной проволоки, особенно в климатических условиях Европы, стальную проволоку сеток диаметром от 3,5 до 8 мм покрывают цинкалюминиевой смесью с массовой долей алюминия 6-16% и массовой долей цинка 84-94%. Срок службы габионов увеличивается на 200-300%. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к сварной проволочной сетке для габионов для укрепления откосов или возведения стен.
Габионы уже очень давно известны в различных видах. Они находят применение в том числе для укрепления откосов или возведения шумозащитных экранов на автомагистралях.
Как правило, габионы состоят из сетчатой корзины, заполняемой бутовым камнем, щебнем или другим материалом в зависимости от области применения. Сетчатая корзина состоит, как правило, из стальной проволоки.
Наибольшая проблема габионов состоит в низкой стойкости используемой стальной проволоки, особенно в климатических условиях Европы. На автострадах и шоссейных дорогах местного значения габионные сетки испытывают особую нагрузку из-за засоления дорог зимой. В частности, в шумозащитных экранах на автострадах или шоссейных дорогах местного значения вызванный коррозией отказ сетки имел бы тяжелые последствия, поскольку дорожному движению угрожали бы падающие камни. Кроме того, ремонт сетки связан с высокими финансовыми затратами и ограничениями дорожного движения.
Как правило, используемая для габионных сеток стальная проволока имеет толщину 3,5-6,0 мм и покрытие GALFAN для повышения коррозионной стойкости по DIN EN 10326. GALFAN представляет собой покрытие из цинкоалюминиевого сплава с долей алюминия 5% в погружной ванне. При застывании покрытия образуется кристаллическая структура, отличающаяся от известной структуры цинковых разводов горячецинкованных материалов. Добавка 5% алюминия препятствует образованию интерметаллических фаз, негативно влияющих на поведение материала при деформации. В зависимости от требований проволока может быть благодаря этому подвергнута подкатке и правке. Цинк является менее благородным металлом, нежели железо, и за счет этого в качестве анода отдает железу свои электроны. Даже при повреждении цинкового покрытия, когда основной материал сталь обнажен, при достаточной влажности происходит образование гальванического элемента, который покрывает и защищает поврежденное место. Эти защитные слои состоят из карбоната цинка и возникают за счет воздействия диоксида углерода. Образование так называемой белой ржавчины затрудняет распространение коррозии, пока нанесен цинк. Затем обнажается основной материал, и может образоваться красная ржавчина. Из этого можно сделать вывод о том, что с повышением доли цинка в покрытии возрастает стойкость проволоки.
Габионные сетки изготавливаются сварными и плетеными. Плетение существенно сложнее и вызывает в соответствии с этим также существенно более высокую себестоимость изготовления. Однако изготавливать сварные сетки сложнее, поскольку к сварным соединениям предъявляются высокие требования. Предпочтительным образом сварные габионные сетки являются стойкими к напряжением сдвига.
По названным причинам в течение многих лет предпринимаются попытки разработать недорогие, долговечные и коррозионно-стойкие сетки для габионов.
Задачей изобретения является создание сварной проволочной сетки для габионов, обладающей существенно более длительным сроком службы.
Согласно изобретению проволоку для сетки покрывают цинкалюминиевой смесью с массовой долей алюминия 6-16% и массовой долей цинка 84-94%. Неожиданным образом оказалось, что габионная сетка, согласно изобретению, по сравнению с уровнем техники, т.е. покрытием с массовой долей алюминия 5% и массовой долей цинка 95%, достигала подтвержденного испытанием в солевом тумане увеличения срока службы на 200-300%.
Для среднего специалиста не было очевидным как выйти за пределы эвтектической точки на бинарной диаграмме состояния алюминий-цинк при 5% доле алюминия и 95% доле цинка, так как тем самым, известно, происходило ухудшение качества структуры. К этому следует добавить, что при повышении доли алюминия в сплаве происходит повышение температуры плавления и, как следствие, это приводит к увеличению потребления энергии и стоимости изготовления сетки для габионов с покрытием методом погружения.
Холоднотянутая или горячекатаная чистая проволока покрывается сначала при непрерывном процессе смесью, состоящей на 84% до 94% по весу из цинка и на 6% до 16% по весу из алюминия. Затем покрытая проволока перекрещивается и соединяется методом точечной сварки в решетку.
В качестве альтернативы, в частности при небольшой загрузке, может выполняться сначала сварка, а затем заключительное погружение в ванну, заполненную смесью цинка с алюминием в соответствии с настоящим изобретением.
Холоднотянутые или горячекатаные голые проволоки сначала покрывают непрерывным способом смесью из цинка с массовой долей 84-94% и алюминия с массовой долей 6-16%. Затем позиционированные крест-накрест проволоки соединяют в сетку посредством электрической точечной сварки.
Себестоимость изготовления габионной сетки, согласно изобретению отличается лишь незначительно от себестоимости изготовления традиционных сеток при 2-3-кратном увеличении срока службы. Инновативное покрытие не влияет на свариваемость проволоки.
Преимущественно проволоку для сетки покрывают цинкалюминиевым сплавом с массовой долей алюминия 8-12% и массовой долей цинка 88-92%. В этом диапазоне покрытие обладает лучшей деформационной способностью. Это важно, в частности, для последующей гибки выступающих концов проволоки в виде проушин во избежание отслаивания покрытия.
В одном предпочтительном варианте проволоку для сетки покрывают цинкалюминиевым сплавом с массовой долей алюминия 10% и массовой долей цинка 90%.
Предпочтительным образом для изготовления габионной сетки используют холоднотянутую стальную проволоку.
В другом предпочтительном варианте к компонентам покрытия добавляют еще до 0,05% кремния. Кремний повышает сцепление покрытия.
В другом предпочтительном варианте к компонентам покрытия добавляют еще магний с массовой долей 1-2% по отношению к общей массе покрытия. Магний повышает гибкость покрытия.
Добавка магния и кремния предпочтительна для последующей деформации/гибки покрытой сетки.
Изобретение поясняется ниже на примерах его осуществления.
Пример 1
Сварная габионная сетка 300×100 см с размером ячеек 10×10 см состоит из покрытых и сваренных перекрестно проволок диаметром 4,5 мм. Проволока имеет предел прочности при растяжении, по меньшей мере, 450 Н/мм2 и покрыта цинкалюминиевым сплавом с долей алюминия 10% и плотностью 300 г/м2, что соответствует толщине слоя около 45 мкм. Под плотностью следует понимать массу покрытия на единицу площади боковой поверхности покрытых проволок. Сварные соединения изготавливают посредством электрической точечной сварки.
Покрытую габионную сетку подвергали испытанию в солевом тумане. Испытание проводили по DIN 50021 SS в испытательной камере для испытания коррозионной стойкости при знакопеременной нагрузке. Испытание прерывали при доле красной ржавчины 5%. Сетка идентичных размеров и с таким же пределом прочности при растяжении, однако с покрытием с долей алюминия всего 5% и плотностью 350 г/м2 достигала при описанном испытании эталонного значения 1050 часов. Сетка, согласно изобретению достигала срока службы 2520 часов. Это соответствует значительному увеличению срока службы на коэффициент почти 2,5 при меньшей плотности.
Следующая таблица показывает данные следующих пяти примеров выполнения изобретения и других эталонных проб.
| Проба | эталон | В2 | В3 | В4 | В5 | В6 |
| Размер решетки в см | 50×100 | 50×100 | 50×50 | 50×50 | 50×50 | 100×100 |
| Размер ячейки в см | 10×10 | 10×10 | 10×10 | 10×10 | 10×10 | 10×5 |
| Диаметр проволоки в мм | 4,4 | 3,1 | 3,5 | 4,5 | 5,0 | 3,5 |
| Прочность на разрыв проволоки Rm в N/m2 | 490 | 500 | 480 | 505 | 515 | 450 |
| Доля алюминия в покрытии | 5 | 7 | 10 | 16 | 14 | 10 |
| Слой в г/м2 | 350 | 350 | 300 | 350 | 350 | 350 |
| Толщина слоя в µm | 52 | 46 | 42 | 52 | 57 | 50 |
| Срок службы при испытании в соляном тумане | 1050 | 1950 | 2980 | 3200 | 3200 | 3100 |
При увеличении доли алюминия в покрытии происходит отчетливое увеличение срока службы. Поскольку одновременно повышается стоимость изготовления, в частности расходы на энергию, то оптимальный технологический режим находится в пределах между 8% и 12% доли алюминия в покрытии.
1. Сварная сетка для габионов из стальной проволоки диаметром 3,5 мм≤d≤8 мм и с покрытием из цинкалюминиевой смеси с массовой долей алюминия 6-16% и массовой долей цинка 84-94%.
2. Сетка по п.1, отличающаяся тем, что массовая доля алюминия составляет 8-12%, а массовая доля цинка - 88-92%.
3. Сетка по п.1, отличающаяся тем, что массовая доля алюминия составляет 10%, а массовая доля цинка - 90%.
4. Сетка по п.1, отличающаяся тем, что проволока представляет собой холоднокатаную проволоку.
5. Сетка по п.1, отличающаяся тем, что покрытие содержит в качестве добавки до 0,05% кремния.
6. Сетка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что покрытие содержит в качестве добавки 1-2% магния.
