Каковы особенности технологии

Покрытия, полученные методом горячего цинкования должны соответствовать требованиям ГОСТ 9.307-89, ГОСТ 9.301-86 и другой нормативно-технической документации на конкретные изделия.

Метод горячего цинкования заключается в том, что металл покрывают слоем цинка путём помещения изделия в ванну с расплавленным цинком при температуре около 460 °C.

Изделия из стали и чугуна под действием атмосферного кислорода и воды подвергаются интенсивной коррозии. При этом на поверхности образуется рыхлый гидроксид железа, который из-за слабой адгезии к поверхности и высокой пористости не обеспечивает защиту нижележащих слоёв металла от окисления. Один из наиболее выгодных с технологической и экономической точки зрения способов защиты стальных и чугунных изделий от коррозии – нанесение прочного защитного покрытия, которое будет препятствовать контакту металла с водой и атмосферой.

Цинкование – один из самых широко распространённых способов защиты изделий из железоуглеродистых сплавов от коррозии в атмосфере и пресной воде.

Для таких целей существует ряд документов которые регламентируют такие нормы. К ним относятся такие документы как: СТО 02494680-0034-2004, система защиты металлических конструкций от коррозии. Найти этот документ можно информационно-справочной системе. Толщина цинкования зависит от среды в которой будет деталь работать а эта среда устанавливается СНиП 2.03.11-85 и ГОСТ 9.303-84. Сейчас многие производства перешли на европейский стандарт или европейские нормы EN ISO 1461.

Евро нормы таковы для горячего цинкования: от 45 до 80 мкм на сталь и литье.

Евро норма для труб составит: от 25 до 55 мкм.

К каждому металлу и в какой среде деталь будет работать имеются специальные таблицы где указаны толщины покрытия цинком.

Для этого зайдите в ГОСТ Р 9.316-2006. Так же ГОСТ 9.307-89, (ИСО 1461-89, СТ СЭВ 4663-84).

Цинкование металлоконструкций позволяет избавиться от одного из самых больших недостатков металла – склонности к образованию коррозии. Благодаря подобной обработке исключается взаимодействие поверхности с кислородом с последующим окислением, а значит, ржавчина просто не может проявиться.

Существует много разных способов цинкования. У каждого из них есть свои плюсы и минусы. Сегодня поговорим об этом подробнее.

Что это такое? Горячее цинкование – один из наиболее популярных методов защиты металлических изделий от коррозии. Его применяют в различных областях и для конструкций самых разных форм и размеров.

Как происходит? Есть у технологии свои особенности, зная которые, можно значительно упросить процесс нанесения сберегающего слоя на заготовки. Очень важно подготовить рабочую поверхность при помощи сразу нескольких способов. Только при соблюдении ряда этих правил и нюансов удастся достичь надежной защиты железных изделий.

Горячее цинкование, это способ (процесс) во время которого металл полностью погружается в расплавленный цинк.

Естественно толщина слоя может быть разной, главное это полное и равномерное покрытие металла цинком.

Толщина слоя может быть и 25-ь МКМ (микро микрон) и 200-и МКМ.

То есть такого понятия как «оптимальная толщина слоя» просто не существует.

Толщина цинкового слоя влияет на срок эксплуатации изделия, а так же на ту среду в которой будет эксплуатироваться изделие.

Получается что толщина цинкового слоя от задачи, а оптимальная толщина может быть любой из указанных выше.

Чаще всего это 45-ь, 65-ь микро микрон.

Чаще в применение (изготовлении) совершено не значит что это оптимальная толщина.

Подбирайте толщину цинкового слоя от атмосферных условий и от срока эксплуатации, чем толще цинковый слой тем больше срок эксплуатации и тем в более агрессивной среде может эксплуатироваться изделие.

Вот таблица для наглядности.

Цинкование это метод защиты металлов от коррозии отсюда и отталкиваемся.

Суть цинкования металлоконструкций и общие принципы процесса

Цинкование представляет собой технологический процесс, в ходе которого осуществляется обработка металлических деталей и конструкций, чтобы защитить их от появления ржавчины. Есть множество способов оцинковки. Но все эти методы объединяет единый принцип защиты металла от коррозии, который остается неизменным.

Суть цинкования, вне зависимости от применяемой технологии, заключается в следующем: с помощью выбранного метода на подготовленную поверхность детали либо конструкции наносят слой цинка.

При этом защитный слой из цинка может просто покрывать поверхность материала-основы или дополнительно соединяться с ним за счет диффузного взаимодействия, – все зависит от выбранной технологии. Главная задача – создать цинковый слой на поверхности изделия, чтобы защитить металл от коррозии.

Цинк обладает специфическим свойством: после контакта с кислородом на оцинкованной поверхности образуется оксидная пленка.

Оксид цинка намного плотнее и прочнее, чем оксид железа, поэтому оцинкованная поверхность не пропускает к металлу О2, не боится механических воздействий. Цинкование металлоконструкций позволяет защитить металл от образования ржавчины и разрушения за счет создания воздухонепроницаемого покрытия.

Даже если во время эксплуатации на детали образуется механическое повреждение и оксидная пленка разрушится, на оголенном цинке после взаимодействия с кислородом сразу же образуется новый дополнительный слой. Поэтому защита металла от образования ржавчины с помощью оцинковки является самовосстанавливающейся.

Даже когда защитное покрытие сильно и глубоко повреждено, ржавчина на металле будет образовываться медленнее. Если же металлоконструкция ничем не защищена, коррозийные процессы протекают достаточно быстро.

Объясняется это тем, что цинк с железом в области повреждения образуют гальваническую пару. В ней цинк выступает в роли активного металла, именно в нем запускается процесс образования коррозии. Непосредственно сама металлоконструкция остается защищенной от появления ржавчины.

Методы цинкования металлоконструкций

Прежде чем описывать технологии цинкования металлоконструкций, которые чаще всего используются в промышленности, разберем, чем они отличаются друг от друга. Необходимо хорошо знать особенности выбранной методики, так как от нее зависит результат, который будет получен.

Учитывая сферу эксплуатации металлических изделий и конструкций, следует выбирать тот вариант обработки, который будет самым выгодным с экономической точки зрения.

Основные отличия методов цинкования металлоконструкций:

• Толщина защитного покрытия — если металлоконструкции крупногабаритные, то защитный слой должен быть как можно толще. Что касается высокоточных мелких деталей, необходимо варьировать толщину антикоррозийного покрытия. Учитывая эту особенность, выбирают ту или иную технологию.
• Равномерность толщины оцинковки — если деталь высокоточная, небольшого размера, требования к антикоррозийному покрытию будут повышенными. Например, слой цинка должен быть равномерным на прецизионных отверстиях, резьбе, фасках. Если же выполняется цинкование таких крупногабаритных металлоконструкций, как опора ЛЭП, не имеет значения, насколько равномерной будет оцинковка.
• Прочность удержания защитного покрытия на металле — это свойство зависит от выбранного метода обработки. К примеру, если это горячее и термодиффузионное цинкование, вещество не просто покроет металл: образуется молекулярное соединение цинка с металлом, поэтому защитное покрытие будет сверхпрочным.
• Внешний вид оцинкованной детали — оксидная пленка может быть матовой, глянцевой, с темно-серым или голубоватым оттенком, все зависит от применяемой технологии.
• Стойкость к механическим повреждениям — от этого параметра зависит то, как долго защитное покрытие продержится на металлических конструкциях, которые подвергаются физическим и механическим нагрузкам.
• Способность к самовосстановлению — это свойство зависит от толщины цинкового слоя, а также эксплуатационных особенностей металлоконструкции или изделия, которые были покрыты защитным слоем.
• Коррозионная устойчивость — это общее свойство обработанного изделия. То, насколько высокой будет устойчивость к образованию ржавчины, зависит от многих нюансов: от толщины цинкового слоя, равномерности покрытия, прочности удержания, устойчивости к механическим повреждениям, способности самовосстанавливаться.

Основные характеристики покрытия, а также то, насколько сложным будет цинкование металлоконструкций, объем и скорость обработки, себестоимость и целесообразность работы – все это зависит от выбранной технологии. Вышеперечисленные свойства – это основные критерии, на которые нужно ориентироваться при выборе способа цинкования металлоконструкций.

На промышленных предприятиях в большинстве случаев используют пять основных технологий обработки металлоконструкций. Далее подробно рассмотрим каждый из способов цинкования.

• Горячее — суть метода заключается в том, что металлоконструкции и заготовки опускают в расплавленный цинк.
• Холодное цинкование осуществляется так же, как и стандартное окрашивание (вручную либо с помощью напыления).
• Гальваническое цинкование. Для реализации данного метода заготовки погружают в электролит, содержащий цинк, затем через раствор пропускают ток.
• Термодиффузионное цинкование — формирование защитного слоя происходит после того, как металлоконструкцию помещают в насыщенную порошкообразным цинком среду.
• Газотермическое цинкование — на заготовку направляют газовую горелку, в пятно максимального нагрева подается цинковая проволока (либо порошок).

Далее разберем особенности каждого из описанных методов обработки металла. Рассмотрим то, как осуществляется технологический процесс, проведем сравнение технологий по описанным ранее свойствам, выявим основные плюсы и минусы каждого способа цинкования металлоконструкций.

Преимущества горячего цинкования

У технологии горячего цинкования по сравнению с другими способами покрытия существует целый ряд существенных преимуществ:

• Геометрическая форма покрываемого изделия не имеет никакого значения – какой бы сложной она ни была, вся поверхность без исключения будет покрыта цинковым слоем, причем пленка везде будет иметь гомогенную толщину. (В частности, поэтому горячее цинкование применяется при обработке труб и изделий из них).
• Самым ценным свойством готовых изделий является то, что механические повреждения участков с цинковым покрытием имеют свойство восстанавливаться самостоятельно, без какого-либо внешнего воздействия!
• Металл после горячего цинкования стоек к взаимодействию с жидкими веществами. Он превышает по этому показателю другие формы защитных покрытий не менее чем в 6 раз. Именно поэтому горячее цинкование применяется для обработки внутренних поверхностей водопроводных труб и всевозможных емкостей для химической промышленности.
• Метод горячего цинкования эффективно устраняет такие дефекты поверхностей заготовок, как поры, раковины, микротрещины и пр.
• Эксплуатация стальных оцинкованных деталей крайне экономична. В частности, данные элементы не требуется окрашивать, что немаловажно для частей конструкций, располагающихся в труднодоступных местах. А кроме того, не нужно применять избыточных мер гидроизоляции.

Но, кроме преимуществ, присутствуют у данной технологии и недостатки. Самым значительным является ограничение размера деталей, а точнее, то, что они не могут превышать габариты ванны с расплавом цинка. Поэтому на крупных предприятиях большие изделия покрываются методом непрерывного горячего цинкования (АНГЦ).

Технические требования к изделиям

Горячее цинкование является современным и технически передовым методом

Технические требования на металлоконструкции, подлежащие цинкованию

Настоящие технические требования распространяются на услуги по нанесению защитного покрытия методом горячего цинкования (погружение в расплав) , и устанавливают единые (общие) требования к качеству поступающего на оцинкование металла, условиям приемки и обеспечению погрузочно-разгрузочных работ.

1.1 Максимальные габаритные размеры элементов стальных конструкций, подлежащих цинкованию, должны быть не более 13,0м х 2,0м х 3,0 м. Максимальный вес конструкций, подлежащих цинкованию, составляет не более 5 тонн.

1.2 Проектная документация должна предусматривать специальные конструктивные решения, учитывающие специфику горячего цинкования, с целью получения качественного цинкового покрытия, предотвращения деформаций конструкции и разрушения сварных швов (п.19.11 СП 53-101-98 Изготовление и контроль стальных строительных конструкций. Свод правил по проектированию и строительству) .

1.3 Перед заключением договора подряда (спецификации) заказчик обязан подрядчику передать подетальные чертежи для согласования и определения возможности нанесения на конструкции покрытия методом горячего цинкования.

1.4 Чертежи должны быть выполнены в соответствии с требованиями ЕСКД (Единая система конструкторской документации) или СПДС (Система проектной документации в строительстве) с указанием габаритных размеров изделия, спецификацией, обозначением сварных швов, конструктивных и технологических отверстий, масс изделий.

1.5 Заказчик обязан предоставить копию сертификата на используемый в изделии металлопрокат с указанием химического состава стали.

2.1 Горячему цинкованию подвергаются конструкции, изготовленные из низкоуглеродистой и низколегированной стали по ГОСТ 380, ГОСТ 1050, ГОСТ 27772, ГОСТ 19281. Предпочтительна низкоуглеродистая сталь, с содержанием углерода ≤0,05-0,25%, а (содержание кремния +2,5 х содержание фосфора) должно находиться в пределах 0,05% и от 0,2 % до 0,37 %.

2.2 Для получения качественного покрытия, изделие должно быть изготовлено из стали одной марки или близкой по химическому составу.

2.3 Возможно оцинкование изделий, не входящих в указанный перечень. При этом должно проводиться пробное оцинкование, а качество поверхности и толщина цинкового покрытия должны быть согласованы сторонами дополнительно.

3.1 В конструкциях не должно быть карманов, закрытых полостей и воздушных мешков; все полости должны быть доступны для беспрепятственного поступления и выхода из них жидкостей, расплавленного цинка и газов. Трубки, патрубки, боксы не должны иметь заглушек, затрудняющих свободный сток рабочих жидкостей и цинка из внутреннего объема изделия.

3.2 Не допускается во избежание взрыва наносить покрытия на изделия, имеющие закрытые полости. Полые изделия и изделия сложной формы подвергают пробному цинкованию.

3.3 Емкости, барабаны, змеевики из труб, узлы с резьбовыми соединениями покрытию методом горячего оцинкования не подлежат.

3.4 Расстояние между параллельными поверхностями в изделии должно быть не менее 4 мм, иначе возможна непроцинковка и щелевая коррозия.

3.5 Во избежание коробления сварных металлоконструкций, подлежащих горячему оцинкованию, нежелательно использование металла, различающегося по толщине более чем в 2 раза. По возможности изделия должны быть симметричными.

3.6 Диаметры отверстий под болты должны быть больше на величину допуска, учитывающего толщину цинкового покрытия.

4.1 Все изделия, подвергаемые цинкованию, должны иметь технологические отверстия или петли для подвешивания. Возможно использование конструктивных отверстий для монтажа изделий на подвеску. Расположение, размеры, количество технологических отверстий или петель, использование конструктивных отверстий должны быть согласованы между Заказчиком и Исполнителем. Петли для монтажа крупногабаритных изделий должны быть рассчитаны на прочность с предоставлением расчетной документации.

4.2 Продукция, поступающая на цинкование без технологических отверстий или петель для навески, будет оцинкована с использованием способа навески «удавка» или специальных приспособлений. На участках, где будет выполнена увязка проволокой способом «удавка», после оцинкования будут иметь место утолщения цинкового покры-тия в виде «валика», высотой 3-4 мм. При использовании приспособления могут быть следы в местах соприкосновения с изделием в виде локальных сколов цинкового покрытия. Доработка указанных участков будет производиться силами Заказчика.

4.3 Диаметры технологических отверстий для выхода газов и стекания цинка должны быть более 10 мм. Реальная площадь отверстий у конструкций из длинномерных полых профилей должны быть не менее 1/7 площади сечения профиля, входящего в состав конструкции. Чем больше технологическое отверстие, тем качественнее идет процесс цинкования. Диаметры технологических отверстий должны превышать толщину металла.

4.4 В месте соединения трех плоскостей должно быть обязательно технологическое отверстие.

4.5 Внутренние и внешние ребра, перегородки, перемычки должны иметь скосы или вырезы, достаточные для вытекания расплавленного цинка, выхода газов и должны просматриваться через технологические отверстия или смотровые окна.

5.1 Сварные швы должны быть равномерными, плотными и сплошными по всей длине (предпочтительна сварка в среде углекислого газа) .

5.2 Не допускаются поры, свищи, трещины, шлаковые включения, брызги, подрезы, наплывы, наплавные сопряжения сварных швов. Сварные швы должны быть зачищены от шлака (желательна дробеструйная обработка поверхности шва) .

5.3 Сварку элементов конструкции следует производить непрерывными двусторонними швами, либо односторонним швом с подваркой корня.

5.4 Изделия со сварными соединениями внахлестку, выполненными сплошным замкнутым швом, цинковать не допускается. Сварные швы нахлесточных соединений должны быть выполнены прерывистым швом или нахлесточное соединение должно иметь технологическое отверстие для выхода воздуха и технологических растворов.

6.1 На поверхности основного металла не допускаются : трещины, плены, закаты, расслоения, закатанная окалина, поры, включения, остатки абразивных составов, толстослойная плотно сцепленная с металлом ржавчина, сварочные шлаки, остатки формовочной массы, металлической стружки.

6.2 Поверхность должна быть очищена от лакокрасочных материалов, битума, графита, промышленных маркеров, бумажных ярлыков, следов клея от маркировки, смазочно-охлаждающих жидкостей с силиконовыми маслами, следов спрея от защиты от сварочных брызг, консервации, и прочих органических соединений. Допустимым маркировочным средством является только мел.

6.3 На поверхности литых изделий не должно быть пор и усадочных раковин.

6.4 Поверхности с очень большой глубиной шероховатости образуют более толстые цинковые покрытия, так как шероховатая структура обеспечивает большую площадь для реакции.

6.5 Поверхности низкого качества, на которых имеются дефекты в виде раковин, чешуек, полос, складок являются причиной низкокачественного или непригодного к эксплуатации цинкового покрытия.

6.6 Изделия, имеющие цинковое покрытие не подлежат повторному покрытию без предварительного снятия цинка.

7.1 Не допускается наличие заусенцев, наплывов и заворотов кромки.

7.2 Острые углы и кромки изделий, за исключением технически обоснованных случаев, должны быть скруглены радиусом не менее 0,3 мм.

8.1 Внимание! Температура цинкового расплава 450оС. В связи с этим возможна деформация конструкций в процессе цинкования под воздействием температуры. По согласованию с заказчиком пробному цинкованию с целью определения качества покрытия и возможных температурных деформаций следует подвергать изделия:

-полые изделия и изделия сложной формы;

-тонкостенные листовые (толщина стенки менее 2 мм и площадью более 1 м2;) ;

-изготовленные из чугуна;

-изделия, в которых возможны механические напряжения, обусловленные технологией изготовления;

-бывший в употреблении металл.

9.1 Металлоконструкции поставлять пакетами по маркам и профилю, снабженными биркой (возвратной) . На бирке обязательно указать Заказчика, наименование и количество изделий (штуки, вес) . Вес одного пакета не должен превышать 5 (пяти) тонн. Пакеты, должны быть удобны для загрузки и разгрузки краном (с верхней загрузкой машины) . Металлоконструкции должны быть уложены на подкладки высотой не менее 100 мм для обеспечения строповки.

9.2 При поставке малосортных деталей (менее 0,5м) , необходимо наличие тары.

9.3 Форма (размер) и материал для изготовления бирки могут быть различными. Рекомендуемый размер бирки 120х80мм. Материал (картон, фанера, пластик, металл) должен иметь свойства, обладающие устойчивостью к истиранию и воздействию погодных условий (дождь, снег, солнце) . Информация, нанесенная на бирку должна быть читаема и несмываемая. Бирка должна быть навесная, прикрепляемая с помощью проволоки, длина петли не менее 150 мм.

Требования к оцинкованным изделиям

Согласно ГОСТ 9.307-89 требованиями к стали, подвергнутой горячему цинкованию являются следующие параметры:

• отсутствие дефектов поверхности: закрытые полости, воздушные мешки, окалина, поры, усадочные раковины и другие;
• запрещено использование для горячего цинкования изделий, соединённых сваркой внахлест;
• радиус скругления кромок и углов равен или составляет более 0,3 мм;
• обязательная очистка поверхности с флюсованием.

К самому покрытию предъявляются следующие требования:

• гладкая или шероховатая сплошная поверхность серебристого или серого цвета;
• отсутствие на покрытии трещин, вздутий;
• соблюдение прочностных характеристик, установленных испытаниями ГОСТ;
• отсутствие загрязнений смазками и другими веществами, если изделие предназначено для нанесения дополнительных покрытий (грунтовочного, лакокрасочного);
• наплывы цинка разрешаются только в случае беспрепятственной сборке.

Согласно ГОСТ 9.307-89 все изделия после горячего цинкования обязательно проходят визуальный контроль поверхности. Часть деталей из партии, содержащей сварные соединения, резьбовые элементы подвергаются измерению адгезионной прочности и толщины цинкового покрытия. Толщину покрытия определяют магнитным методом, с помощью металлографического исследования шлифа в поперечном сечении детали, или по увеличению массы изделия после горячего цинкования. Прочность сцепления покрытия с поверхностью измеряют с помощью царапания, крацевания металлическими щётками, нагрева или динамического воздействия поверенным испытательным поворотным молотком.

Технология нанесения покрытия методом горячего оцинкования

Сначала деталь обезжиривают и промывают. После травления и повторной промывки, детали в барабане окунают в керамическую ванну с расплавленным цинком. Вращением барабана обеспечивают поток цинковой массы относительно деталей для заполнения всех пор и микротрещин. Барабан вынимают из ванны и раскручивают для удаления излишков цинка центрифугированием.

Горячее цинкование является одним из самых трудоемких и вредных производств

Критерии выявления признаков брака

Одной из целей тестирования является обнаружение брака. В частности, именно для выявления дефектов готовое изделие предварительно и осматривают. Качественные параметры заготовки, подвергнутой горячему цинкованию, установлены в ГОСТе 9.307-89. В частности, в обязательном порядке должны соблюдаться следующие критерии:

• Цинковый слой не должен иметь разрывов.
• Цвет покрытия должен быть матовым, темно-серым или же серебристо-глянцевым.
• Не допускается наличие никаких наплывов на поверхности обработанного изделия. Вкрапления гартцинка – химического осадка – если и могут присутствовать, то должны иметь размер не более 2 мм.
• Шероховатость покрытия ГОСТом вполне допускается.

Более того, ГОСТ устанавливает целый ряд признаков, которые не считаются дефектами:

• незначительные неровности поверхности или же незначительная рябизна;
• цветовые отличия в виде местных радужных оттенков или пятен, имеющих светло-серые оттенки;
• царапины защитного слоя, имеющие небольшую глубину (главное, чтобы основа заготовки не была видна невооруженным глазом).

Также ГОСТ допускает наличие участков с пробелами (разрывами) в покрытии, совокупная площадь которых не должна превышать 2 % от общей площади поверхности изделия, а также участки до 2 см в диаметре. Такие дефекты можно обработать веществами, предназначенными для холодного цинкования, а также с помощью методики газотермического напыления.

Толщина слоя цинкового покрытия, в соответствии с указанным ГОСТом, должна находиться в диапазоне 40-200 микрон. Если же требуется иная толщина (в зависимости от эксплуатационных требований), то она должна быть прописана в паспорте готового изделия.

Все проверки на соответствие ГОСТу должны осуществляться перед началом процедуры хроматирования, которая подразумевает под собой формирование дополнительного защитного слоя поверх цинкового покрытия (сюда относятся и консервационные смазки). Определение толщины цинкового слоя осуществляется двумя методиками:

• с использованием магнитных измерителей-толщиномеров;
• металлографическим способом с использованием образцов-свидетелей.

В заключение осуществляется проверка качества сцепления слоя цинка с поверхностью изделия. Наибольшее внимание уделяется участкам, непосредственно прилегающим к резьбовым соединениям детали, а также к местам сварки. Процесс контроля адгезии проводится с помощью одного из 4 возможных методов:

• нанесение сетки царапин;
• осуществление нагрева;
• процедура крацевания;
• нанесение серии ударов поворотным молотком.

Итак, характерной чертой горячего цинкования металлоконструкций является оптимальное соотношение приемлемой стоимости производственного процесса с высоким качеством получаемого результата, выражающегося в высокой долговечности и повышенных защитных свойствах образуемого предохраняющего слоя.

Цинковое покрытие, нанесенное с точным соблюдением всех требований технологии, способно сохранять эксплуатационную пригодность стальных изделий на протяжении длительных десятилетий. Причем данные изделия могут служить в самых неблагоприятных условиях, сохраняя все свои прочностные и другие полезные характеристики.

Холодное цинкование металлоконструкций

Эта технология является легкой в исполнении, бюджетной, подходит для любых ситуаций, когда требуется цинкование металлоконструкций.

Суть холодного цинкования заключается в следующем: заранее подготовленный металл окрашивают точно так же, как в случае с использованием полимерной краски. Главное отличие в том, что в составе содержится большой процент порошка цинка. После застывания образуется защитное покрытие, обладающее всеми вышеописанными свойствами. На поверхности металла появляется пленка, состоящая из оксида цинка. Она защищает поверхность от негативного воздействия О2.

Основные достоинства данного метода:

• Невысокая стоимость.
• Простота технологического процесса.
• Возможность обрабатывать металлоконструкции сложной формы, любых габаритов.
• Нет необходимости в демонтаже окрашиваемых деталей, их не нужно перевозить на предприятие, чтобы оцинковать.
• Если потребуется, можно сделать достаточно толстый слой оксида цинка.
• После холодного цинкования можно покрасить поверхность краской выбранного оттенка. В роли подложки под красящий состав будет выступать цинкосодержащий грунт.

Минусы холодного цинкования металлоконструкций:

• Сложно контролировать равномерность толщины защитного слоя.
• Покрытие плохо держится на поверхности.
• Низкая устойчивость к механическим и физическим повреждениям.

Учитывая плюсы и минусы данной технологии, можно утверждать, что холодное цинкование подходит для использования в полевых условиях. Этот способ получится реализовать вне зависимости от веса и размеров металлоконструкций. Однако холодное цинкование не подойдет, если необходимо сделать сверхпрочное покрытие, которое сохранится в идеальном состоянии спустя много лет. Кроме того, данный метод не стоит использовать для защиты мелких прецизионных деталей.

Горячее цинкование металлоконструкций

Горячее цинкование представляет собой способ нанесения цинкового покрытия на обрабатываемую поверхность, который по своей эффективности уступает лишь гальванической технологии. При этом по себестоимости, а также долговечности сформированного защитного слоя горячее цинкование превосходит электрохимическое.

В данном методе, в отличие от других способов цинкования металлоконструкций, сочетаются низкая стоимость реализации технологического процесса и повышенные защитные характеристики покрытия.

Цинковый слой, который был нанесен этим методом, сохранится в идеальном состоянии спустя 65-70 лет, даже в суровых эксплуатационных условиях, не изменив свои первоначальные свойства.

Какие достоинства есть у метода горячего цинкования металлоконструкций и почему эта технология является самой популярной среди других способов нанесения защитного покрытия?

• Обрабатывать по такой технологии можно заготовки со сложной геометрической формой. К примеру, горячее цинкование применяется для создания защитного покрытия на трубах.
• Если во время эксплуатации деталей цинковое покрытие повредится из-за механического воздействия, защитный слой самовосстановится, не потребуется повторять цинкование заново.
• Если сравнивать горячее цинкование с другими технологиями нанесения защиты, то с его помощью получится сделать покрытие, в шесть раз более устойчивое к пагубному воздействию жидких сред. Поэтому метод горячей оцинковки используется, чтобы защитить трубы и емкости.
• С помощью этого способа цинкования металлоконструкций получится устранить дефекты на металлической поверхности, к примеру раковины, поры.
• Эксплуатировать трубы и метизы, покрытые цинком по этой технологии, получится без серьезных денежных вложений. Так, поверхность детали не нужно окрашивать, поскольку она уже защищена от пагубного воздействия окружающей среды. Это касается труб, монтируемых в стенах, а также расположенных под грунтом, до которых достаточно сложно добраться.

Различия холодного и горячего цинкования

При холодной оцинковке сталь покрывается защитным составом при комнатной температуре. Впрочем, защита от климатических воздействий при этом обеспечивается достаточно эффективная. Технологий холодной оцинковки существует две:

• Технология электролиза. В данном случае толщина покрытия составляет до 20 мкм. Эксплуатировать изделия, обработанные таким способом, допустимо лишь в неагрессивных средах.
• Технология обработки крупногабаритных конструкций. Металлическое изделие покрывается смесью, в которую входит до 80 % порошкового цинка. Максимальная толщина покрытия при этом составляет до 50 микрон (мкм).

Если сравнить все перечисленные выше методы нанесения защитного цинкового покрытия, то можно отметить, что при горячей оцинковке у стальных изделий образуется более толстая, стойкая, мощная защита. Срок службы защитной оксидной цинковой пленки, в теории, доходит до 120 лет.

Характерными чертами данной технологии являются следующие особенности:

• Горячий способ цинкования реализуется методом погружения металлического изделия в ванну с расплавленным цинком. Нанесение покрытия холодным методом производится с помощью валиков, кистей и других инструментов.
• Горячая оцинковка осуществляется при температуре в 460 градусов (тогда как холодная – при комнатной температуре).
• После горячей оцинковки покрытие образуется однородное и гомогенное по толщине, как следствие, внешний вид готового изделия получается практически идеальный. Холодное оцинковывание не позволяет достичь подобного результата.
• Холодная оцинковка дает возможность производить обработку крупногабаритных конструкций и деталей в том числе на открытом воздухе. Горячее цинкование производят исключительно в цехах со специальным оборудованием.

Различить, каким способом нанесено покрытие – горячим цинкованием или холодным, можно по внешнему виду изделия. Первая методика позволяет получить ровный, практически идеальный внешний вид готовой детали.

Гальваническое цинкование металлоконструкций

Гальваническое цинкование металлоконструкций представляет собой электрохимический метод покрытия деталей цинком.

Для реализации этой технологии используется цинкосодержащий электролит в больших емкостях. Главное достоинство данного способа обработки деталей и конструкций заключается в том, что на металл воздействуют два процесса одновременно: электрофизический и химический.

При гальваническом цинковании активно соединяются молекулы металла обрабатываемой поверхности с цинком. Во время такой адгезии происходит сцепление разнородных веществ на молекулярном уровне.

Чтобы выполнить гальваническое цинкование металлоконструкций, детали и изделия из металла погружают в ванны с электролитом, которые снабжены анодом. Это цинковая пластина, с нее при помощи электролита (сернокислый и хлористый цинк), анионы металла переходят на поверхность, в результате образуется равномерное защитное покрытие.

То, как будет происходить гальваническое цинкование металлоконструкций, зависит от состава электролита и температуры, которая поддерживается в емкостях.

В раствор могут быть добавлены окрашивающие, а также блескообразущие вещества. В результате обработанные детали выглядят более привлекательно.

Какие электролиты применяются во время цинкования металлоконструкций методом гальваники:

• Кислые и слабокислые: сульфаты, борфториды, хлориды.
• Аммиакатные: щелочи и нейтральные растворы.
• Цианидные и цинкатные: электролиты щелочной группы с цианидом и цинкатом натрия в растворе едкого натра.

Прежде чем приступить к обработке, следует подготовить металлоконструкции, очистить их и обезжирить, также провести флюсование: нанести пленку, препятствующую окислению.

Какими свойствами обладает цинковое защитное покрытие, полученное методом гальванизации? Его поверхность пластичная, защитный слой непрерывный на деталях, работающих в условиях циклической деформации, к примеру, таких как стальные пружины.

Области применения горячего цинкования

Слой цинка представляет собой барьерное покрытие. Его главный функционал – защита от коррозии, возникающей при контакте железа с водой в присутствии кислорода воздуха. Цинк горячего осаждения дает крайне эффективную защиту от ржавления в течение десятков лет. При этом такие элементы конструкции не нужно подвергать окраске, что дает существенную экономию.

Обычно горячее цинкование применяется к изделиям простой формы; это такие детали, как уголки, трубы, тавровые и двутавровые балки, листы и пр. При этом теряется смысл покрывать цинком детали, содержащие резьбу, мелкие отверстия и элементы сложной формы (защитная пленка здесь будет содрана).

Суть технологии горячего цинкования металла

Горячее цинкование является наиболее надежным, весьма эффективным и давно себя зарекомендовавшим способом предохранения металлических изделий от коррозии. Такая технология позволяет защитить поверхность изделий от деструктивного влияния окружающей среды.

При данном виде обработке на покрываемой заготовке создается пленка из цинка, полностью покрывающая обрабатываемый объект. Толщина защитного слоя при горячем цинковании находится в диапазоне 30-120 мкм. Стандартные размеры ванн – 13 м в длину, 1,8 в ширину и 2 м в глубину – дают возможность обрабатывать таким способом трубы больших диаметров, детали конструкции ЛЭП и прочие металлические изделия.

Средний срок полезной эксплуатации металлоконструкций, подвергнутых горячему цинкованию, составляет не менее 25 лет.

Вообще, горячая оцинковка обеспечивает не только барьерную, но и электрохимическую противокоррозионную защиту. Данным способом можно покрывать любые металлы, но преимущественно так обрабатываются изделия из стали.

Особенности горячего цинкования

Горячее цинкование – один из немногих способов, пригодных для обработки поверхности труб большой длины и диаметра. Благодаря относительной простоте технологического процесса и высокому качеству получаемого покрытия горячее цинкование успешно применяется для обработки труб длиной до 12 м и диаметром до 350 мм.

Так как при извлечении изделий из цинковой ванны возможны наплывы застывшего металла, особое внимание при обработке уделяется габаритным размерам изделий, углу извлечения деталей, дренажным отверстиям для стекания цинка на внутренних элементах и в полостях металлоконструкций.

Недостатки горячего цинкования

• Горячее цинкование можно выполнить только на специальных предприятиях.
• После горячего цинкования деталей и металлоконструкций возникают трудности при сварке по сравнению с голой сталью.
• К недостаткам этого метода можно отнести также ограничение размера предметов для цинкования, зависящее от размеров ванны.
• Термодиффузионному цинкованию могут подвергаться изделия любой формы из любого материала без каких-либо ограничений по химическому составу.
• Высокая температура расплава при горячем цинковании может приводить к искривлению конструкций.
• При горячем цинковании из-за неравномерной толщины покрытия невозможно достичь высокой точности изделия.
• Велики риски деформации или поломки изделий, если они не спроектированы в соответствии с требованиями горячего цинкования.
• В отличии от термодиффузионного цинкования технология горячего цинкования отрицательно влияет на окружающую среду и требует больших расходов на нейтрализацию вредных отходов.

Сравнительную таблицу характеристик при различных методах цинкования можно посмотреть в таблице преимущества и отличия ТДЦ.

Толщина оцинкованного слоя по ГОСТ

Согласно ГОСТ 9.307-89, устанавливающему требованию к покрытиям, нанесённым методом горячего цинкования, их толщина должна составлять от 40 до 200 мкм. Значение толщины для каждой партии изделий определяется исходя из условий эксплуатации и нормативных документов на изделие.

Толщину оцинкованного слоя увеличивают для деталей, которые будут подвергаться агрессивному воздействию химических веществ, механическим нагрузкам, высокой влажности. Так, утолщенное цинковое покрытие применяется для изделий, эксплуатирующихся в промышленных условиях или в тропическом морском климате. Также требуемая толщина покрытия зависит от предполагаемого срока эксплуатации детали. На основании этого подбирается оптимальное значение, которое обеспечит защиту от коррозии на протяжении всего срока службы без перерасхода цинка. Толщину покрытия регулируют изменением длительности и количестве выдержек изделий в цинковой ванне, жидкотекучести расплава.

Термодиффузионное цинкование металлоконструкций

Суть термодиффузионной технологии: металлоконструкцию и сухой порошок, содержащий цинк, размещают в контейнере. Затем он герметизируется, нагревается до критически высокой температуры – 2 500 ?С.

В ходе этого процесса атомы цинка, находящиеся в сухом порошке, переходят в газообразное состояние. В результате упрощается их диффузное проникновение в верхний слой металлических заготовок.

Термодиффузная технология подходит для тех ситуаций, когда необходимо сделать цинковое покрытие, толщина которого более 15 мкм. Чтобы подготовить детали, необходимо действовать по общепринятому стандарту.

Данная технология, наряду с другими, имеет как достоинства, так и недостатки.

Для начала рассмотрим плюсы термодиффузной технологии:

• Она безопасна и экологична.
• Можно контролировать то, насколько толстым получится защитное покрытие.
• Цинковый слой будет высококачественным, на нем не образуются поры.
• После обработки не остаются отходы, которые нужно утилизировать.
• Получится оцинковать детали со сложной геометрической формой.

Минусы этого метода цинкования металлоконструкций:

• На деталях после обработки появляется налет, нет зеркального блеска.
• Образуется цинковая пыль в окружающей среде.
• Невысокая производительность.
• Сложно добиться равномерности защитного покрытия.

Этапы горячего цинкования

Это комплексный процесс, который предусматривает самые разные процедуры, такие как обезжиривание, обработка кислотными составами (кислотное травление, а также флюсование). Обработка необходима для обеспечения большей адгезии цинка с металлической поверхностью изделия, чем обеспечивается качество покрытия.

Для данной процедуры предусмотрены специальные ванны, куда заготовки погружаются целиком. Там происходит удаление с поверхности изделий всевозможных загрязнений, пылевых и масляных наслоений. Процедура обезжиривания осуществляется с использованием химических веществ, перечень которых указан в регулирующем ГОСТе. После данного этапа остатки обезжиривающего реагента удаляются во время процедуры смывки.

За обезжириванием следует кислотное травление. Заготовки промываются от остатков окиси и закиси железа, а также для обеспечения сглаживания заусенцев, шелушащихся поверхностей и других дефектов. Во время травления обычно применяют раствор соляной кислоты. Данная стадия осуществляется при температуре 22–24°. Концентрация раствора подбирается в зависимости от того, насколько сильно обрабатываемая поверхность загрязнена коррозионными отложениями.

Для осуществления травления применяются реактивные растворы с концентрацией 140–200 граммов концентрированной кислоты на 1 литр раствора. Высокое содержание кислоты способно повредить саму поверхность.

Чтобы этого не произошло, а также для того, чтобы свести к минимуму выделение водорода из раствора, в него добавляют специальные ингибиторы, которые сами в процессе травления не участвуют, но замедляют активность протекания реакции. После процедуры травления заготовку также тщательно промывают, чтобы удалить как кислоту, так и продукты химической реакции.

После травления производится флюсование. Заготовка погружается во флюсовый реагент, содержащий 30%-й раствор хлорида цинк-аммония. Обработка осуществляется при температуре 65-80 °C. Флюсование дает возможность избавиться от остатков окислов на обрабатываемом изделии, а также позволяет нанести предохраняющий слой, чтобы предотвратить окисление.

Отметим, что флюсование – крайне важный подготовительный процесс перед оцинковыванием. Качественное удаление всех посторонних веществ, продуктов реакции даст возможность цинку осесть ровным слоем, обеспечив равномерное, гомогенное покрытие заготовки.

Этап 2. Гальванизация

Когда поверхность подготовлена, приступают к процессу гальванизации. Изделия погружаются в расплавленный цинк при температуре 450 °C. Заготовка некоторое время остается в ванне, где железо в составе стального сплава реагирует с цинком, в процессе чего формируются множественные интерметаллические слои железо – цинк, а внешний слой состоит из чистого цинка.

Скорость проистечения реакции очень высока на первом этапе, когда и формируется первичное покрытие – основа. Далее с ростом толщины слоя скорость процесса начинает замедляться. В целом время погружения составляет примерно 4-5 минут. Но общий принцип такой: чем больше габариты изделия, тем дольше время цинкования.

Когда изделие после процедуры горячей оцинковки извлекается из ванны, то цинк мгновенно вступает в реакцию с кислородом воздуха. В результате образуется оксид, который, в свою очередь, начинает реагировать с углекислым газом с образованием карбоната цинка. Последний добавляет покрытию твердости и дополнительно защищает от коррозии.

Этап 3. Дальнейшая обработка

Под дополнительной обработкой подразумевается этап закалки прошедшей оцинковывание заготовки в воде или же ускоренное ее охлаждение воздухом от компрессора. Более высокая скорость остывания способствует повышению твердости покрытия изделия. Принудительная закалка воздухом при этом – более дешевая альтернатива водяному охлаждению, для которого необходима ванна.

Далее оцинкованные изделия могут окрашиваться или покрываться дополнительными слоями того же цинка для усиления их эстетических свойств, а также для формирования дополнительных слоев защиты.

Этап 4. Контроль

Данный этап подразумевает визуальную проверку готового изделия, чтобы подтвердить целостность сформированного цинкового покрытия. Кроме визуального осмотра, производится тестирование магнитным толщиномером и неразрушающим ультразвуковым контролем, с помощью которых можно убедиться в равномерности толщины полученного цинкового слоя. На весь производственный цикл горячего цинкования уходит около 12 часов.

Газотермическое цинкование металлоконструкций

Газотермическое цинкование – это технология металлизации конструкций и деталей с помощью высокоскоростного напыления на поверхность порошка цинка.

Суть технологии: на металлоконструкцию направляют открытый огонь, для этого используют газовые горелки. Затем в зону максимального нагрева подают цинковый порошок (или проволоку).

В ходе этого процесса мелкодисперсные капли цинка на большой скорости налетают на металлическую поверхность. На ней они застывают, и образуется защитное покрытие, толщина которого 30-50 мкм. Когда нужно добиться толстого слоя, данная процедура повторяется несколько раз.

Основные достоинства газотермического цинкования металлоконструкций:

• Можно покрыть деталь в полевых условиях, не потребуется демонтировать металлоконструкцию.
• Защитный слой получается равномерным.
• Можно отрегулировать толщину цинкового покрытия.

Минусы этого способа цинкования:

• Не подходит для обработки деталей небольшого размера.
• Защитный слой получается пористым.
• Не удастся провести оцинковку труднодоступных мест.
• Нельзя использовать для нанесения защитного покрытия на прецизионные детали.
• Трудоемкий процесс.
• Производительность достаточно низкая.

Даже с учетом всех минусов газотермической технологии, ее используют нечасто и лишь в некоторых областях производства. Например, этот метод цинкования металлоконструкций подходит, если нужно защитить изделие от ржавчины, не демонтируя его. Либо восстановить поверхность материала, которая была испорчена в результате образования коррозии.

Металлоконструкции используются во многих сферах человеческой жизнедеятельности. Они обладают повышенной прочностью и надежностью, у них длительный эксплуатационный срок. Однако у стальных изделий есть одно уязвимое место: на них образуется коррозия, а при появлении ржавчины они быстро портятся. Цинкование металлоконструкций – эффективный способ защитить поверхность, сохранив изделие в первозданном виде.

Оцените, пожалуйста, статью

Всего оценок: 1, Средняя: 5

К основным преимуществам метода горячего цинкования относятся:

• Возможность обрабатывать изделия сложной геометрической формы, например, трубы;
• Самовосстановление покрытия, поврежденного в результате внешнего механического воздействия (царапины, удары, сколы). На открытых участках происходит реакция с образованием новых оксидных слоев цинка, которые препятствуют контакту защищаемого металла с атмосферой и влагой;
• Метод горячего цинкования отличается невысокими требованиями к шероховатости и качеству обрабатываемой поверхности. Расплавленный цинк хорошо заполняет поры и микротрещины на поверхности изделия. Это значительно удешевляет изделия, обработанные данным методом.

Сущность процедуры горячего цинкования

В современной промышленности распространены несколько способов нанесения цинковых покрытий:

• Гальваническое (электролитическое) осаждение;
• Газотермическое напыление;
• Диффузионное насыщение;
• Горячее цинкование окунанием в расплав.

Благодаря высокой стойкости и прочности получаемого покрытия, а также простоте технологического оборудования метод горячего цинкования является одним из наиболее часто применяемых способов защиты стальных конструкций и изделий от коррозии.

На подготовительном этапе изделия, предназначенные для горячего цинкования, обезжиривают, промывают и протравливают. Затем изделия погружают в ванну с расплавом цинка при температуре 450-480 °С.

Особенности горячего цинкования металлоконструкций

При проведении операции горячего цинкования учитывается ряд особенностей технологического процесса и требований к материалу обрабатываемых изделий.

Так, горячему цинкованию чаще всего подвергаются низкоуглеродистые стали. Для снижения концентрации таких вредных примесей, как оксиды и сульфиды железа в такие стали вводят раскислители, среди которых особое внимание уделяется кремнию. Если сталь, содержащая более 0,12 % кремния, подвергается горячему цинкованию в течение 30 секунд и более, происходит интенсивный рост толщины цинкового покрытия в результате взаимодействия продуктов реакции кремния, железа и цинка.

Образующееся покрытия может достигать толщины до 200 мкм и более, при этом оно отличается грубой структурой, высокой шероховатостью поверхности. Из-за большой толщины и массы покрытие имеет слабое сцепление с основным металлом и не выдерживает внешние механические нагрузки, регламентируемые техническими требованиями. Другими недостатками покрытия большой толщины являются повышение расхода цинка, увеличение массы, нарушение размерное точности и качества поверхности готового изделия. Горячее цинкование изделий с высоким содержанием кремния с продолжительностью менее 30 секунд не приводит к увеличению толщины покрытия, однако такая обработка применима только для изделий с малой площадью поперечного сечения (проволока, пруток, арматура). Увеличение температуры горячего цинкования до 550 ℃ может препятствовать возрастанию толщины покрытия.

Другие особенности горячего цинкования связаны с технологическим процессом и применяемым оборудованием. Так, при проектировании изделий для горячего цинкования должен быть обеспечен свободный доступ расплава к торцевым поверхностям изделий, предусмотрены отверстия для слива металла при извлечении изделия из ванны.

При цинковании сварных швов возможно локальное увеличение толщины покрытия в области сварочной ванны, так как металл присадочного прутка, который применяется для заполнения шва, часто имеет повышенную концентрацию кремния. Во избежание наплывов и подтёков после извлечения изделий из цинковой ванны, должен обеспечиваться дренаж расплава и оптимальный угол для его стекания. Необходимо подбирать оптимальную точку крепления детали.

Для сложных металлоконструкций с внутренними секциями, перегородками, ребрами жесткости, уголками должен обеспечиваться беспрепятственный сток расплава при горячем цинковании. Для этого в местах возможного скопления расплава просверливаются дренажные отверстия. При цинковании крупногабаритных изделий, таких как трубы, возможны наплывы и местное увеличение толщины в нижних частях и нижних стенках отверстия, которые влияют на точность геометрических размеров.

Обязательно предусматриваются дренажные отверстия в длинномерных полых изделиях, поручнях, рамах, заборах. Если в партии для оцинковки возможна большая площадь контакта деталей, необходимо использовать проставки, для защиты от приварки их друг к другу. Под действием термических напряжений и массы расплава возможна деформация тонкостенных листовых изделий, поэтому необходимо повышать их жёсткость, создаваю дополнительные ребра, изгибы на их поверхности.

Горячее цинкование является экономически и технологически простым способов защиты стальных изделий и конструкций от коррозии в атмосфере и влажной среде. Для получения качественного покрытия необходимо соблюдать требования нормативной документации и учитывать особенности технологического процесса горячего цинкования, правильно подбирать химический состав сплава изделия.