Mechanizm ochronny: ochrona barierowa i ochrona pośrednia
Stal ocynkowana nie jest w pełni wodoodporna w sensie absolutnym i nieprzepuszczalnym, ale wykazuje bardzo wysoką odporność na działanie wody i w większości warunków eksploatacyjnych zapewnia doskonałą ochronę przed korozją wywołaną wilgocią. Proces ocynkowania — zazwyczaj ocynkowanie gorącozanurzeniowe — polega na naniesieniu warstwy cynku metalicznego na podłoże stalowe. Ta warstwa cynku zapewnia dwukrotny mechanizm ochrony. Po pierwsze działa jako bariera fizyczna izolująca stalową podstawę od wody, tlenu i elektrolitów. Po drugie, a co ważniejsze, cynk jest aktywniejszy elektrochemicznie (mniej szlachetny) niż żelazo. W przypadku uszkodzenia powłoki — np. przez zadrapanie lub przecięcie — odsłaniającego stal, otaczający cynk ulega korozji preferencyjnie w procesie znanym jako ochrona galwaniczna (sacrificial) lub katodowa. Dzięki tej właściwości samo-uzdrowieniowej nawet niewielkie uszkodzone obszary nie prowadzą natychmiast do rdzewienia stali. Jednak określenie „wodoodporny” oznacza całkowitą i trwałą nieprzepuszczalność. Choć nienaruszona, integralna powłoka ocynkowana skutecznie hamuje przebicie wody i przenikanie wilgoci, nie stanowi ona uszczelnienia hermetycznego. W wyniku dziesięcioleci ekspozycji warstwa cynku powoli utlenia się i ostatecznie ulega erozji, wskutek czego stal staje się podatna na rdzewienie.
Ograniczenia stali ocynkowanej w środowiskach agresywnych
Chociaż stal ocynkowana wykazuje doskonałe właściwości w wielu zastosowaniach na zewnątrz, nie nadaje się do wszystkich warunków wilgotnych lub zanurzonych. W obojętnej lub lekko alkalicznej wodzie (pH 6–12) powłoka cynkowa tworzy stabilną, dobrze przyczepioną warstwę wodorotlenku cynku i węglanu cynku podstawowego, która dodatkowo spowalnia korozję. Jednak w środowiskach silnie kwasowych lub alkalicznych (pH poniżej 5 lub powyżej 12) warstwa cynku ulega szybkiemu rozpuszczeniu. Na przykład stal ocynkowana nie jest zalecana do transportu kwasowych odpadów przemysłowych ani do przechowywania substancji chemicznych o odczynie kwasowym. W środowiskach morskich o wysokim stężeniu chlorków powłoka cynkowa może być atakowana przez jony chlorkowe, co prowadzi do przyspieszonej korozji z prędkością 2–5 mikrometrów rocznie. Ponadto, jeśli stal pozostaje w stałym kontakcie ze stojącą wodą lub glebą bez odpływu, powłoka cynkowa może ulec zjawisku tzw. „białej rdzy” — objętościowego, proszkowatego produktu korozji, który początkowo nie szkodzi konstrukcji, ale w dalszym ciągu może zagrozić integralności powłoki. Podobnie stal ocynkowaną nie należy stosować tam, gdzie będzie ona pozostawać w bezpośrednim kontakcie z miedzią, mosiądzem lub stalą nierdzewną w warunkach wilgotnych, ponieważ para galwaniczna spowoduje szybką korozję elektrochemiczną (sacrificialną) cynku.
Poprawne zastosowanie i konserwacja zapewniające długotrwałą odporność na wodę
Aby maksymalizować odporność stali ocynkowanej na działanie wody, kluczowe znaczenie mają prawidłowe projektowanie, obsługa i konserwacja. Dla konstrukcji zewnętrznych, takich jak barierki ochronne, wieże linii przesyłowych oraz pokrycia dachowe, ocynkowanie ogniowe zapewnia grube, metalurgicznie połączone powłoki (zazwyczaj o grubości 45–200 mikronów), które mogą utrzymywać się przez 20–50 lat w warunkach atmosferycznych. Dla elementów podlegających zanurzeniu, np. wnętrza zbiorników wodnych lub pali morskich, zaleca się stosowanie grubszych powłok (do 300 mikronów) lub dodatkowych warstw ochronnych (farby lub żywicy epoksydowej). W trakcie procesu wytwarzania wszystkie spawania i cięcia należy uzupełnić farbą zawierającą cynk, aby przywrócić ochronę na odsłoniętych krawędziach. Regularne inspekcje w celu wykrycia zadrapań, białej rdzy lub cienienia się powłoki umożliwiają wcześniejsze działania naprawcze – zwykle polegające na oczyszczeniu i nałożeniu aerozolu do zimnego ocynkowania. W normalnych warunkach ekspozycji stal ocynkowana jest skutecznie wodoszczelna przez dziesięciolecia; jednak w przypadku zastosowań wymagających absolutnej nieprzepuszczalności (np. magazynowanie wody pitnej zgodnie z surowymi przepisami sanitarno-epidemiologicznymi) bardziej odpowiednie mogą okazać się stal nierdzewna lub wkładki polimerowe. Zatem stal ocynkowana powinna być opisywana jako „wysoce odporna na działanie wody z własnymi właściwościami samoregenerującymi dzięki mechanizmowi ochrony katodowej”, a nie jako uniwersalnie wodoszczelna.