Линия горячего цинкования

Технологические операции горячего цинкования

Металлоконструкции, предназначенные для горячего цинкования, последовательно подвергаются следующим технологическим операциям:

навеска деталей на траверсы; обезжиривание; травление; промывка в воде; флюсование; сушка флюса; горячее цинкование; охлаждение; контроль качества покрытия; выдача металлоконструкций на участок комплектации.

В качестве технологической оснастки для горячей оцинковки деталей металлоконструкций применяются траверсы, крюки, петли из проволоки и другие приспособления.

ТРАВЕРСА – технологическая оснастка, предназначенная для навески деталей под горячую оцинковку. Детали на одной и той же траверсе проходят полный цикл без перезарядки: навеска, хим. подготовка, сушка, оцинковка, охлаждение, разрядка. Навеска деталей осуществляется на овальные отверстия в уголках с нижней стороны траверсы.

Транспортировка траверсы между технологическими операциями осуществляется двухтележечным мостовым краном.

КРЮКИ предназначены для навески деталей на траверсу. Крюки различаются по длине, диаметру и по форме гибки – односторонние, двухсторонние.
Диаметр крюка зависит от массы навешиваемой детали и выбирается по таблице грузоподъемности крюков.

Кроме крюков для навески деталей на траверсу применяется прокат сортовой стальной горячекатаный круглый ГОСТ 2590-2006 Ø6 мм, а так же проволока стальная низкоуглеродистая общего назначения ГОСТ 3282-74 Ø3, Ø4 (далее по тексту — проволока). В зависимости от массы навешиваемой детали проволока может быть изогнута в виде крюка или в виде петли.

Для зарядки и разрядки траверс используются специальные стойки высотой 2 м, предназначенные для удержания траверсы на соответствующей высоте в процессе навески/развески. Для навески тяжелых деталей используется специальная стойка — гидроподъемник.

Вся технологическая оснастка подлежит периодическому осмотру, для своевременного выявления приспособлений требующих ремонта. При осмотре необходимо в первую очередь обращать внимание на состояние сварных швов и несущих элементов конструкции (проушин, петель, крюков и других несущих элементов конструкций). В случае обнаружения износа, более чем на 10%, оснастку необходимо отправить на ремонт. Траверсы, полоки с крюками подлежат учету и регистрации в журнале с присвоением регистрационного номера. На все приспособления должны быть разработаны чертежи с указанием допустимой грузоподъемности. Данные о ремонтах и испытаниях оснастки заносятся в регистрационный журнал.
Для оцинковки, детали на траверсу могут быть навешены двумя способами: в вертикальном положении – за один конец, либо в горизонтальном положении – за два конца детали.

На поверхности изделий, как правило, имеются жировые загрязнения. Изделие может быть загрязнено смазочными материалами двух типов:

• натуральные минеральные масла;
• силиконовые смазочные материалы.

Наличие на поверхности изделий жировых загрязнений вызывает значительные затруднения при горячем цинковании, нарушает адгезию цинкового покрытия, приводит к образованию неоцинкованных участков или пятен коричневого цвета.

С целью улучшения качества цинкового покрытия металлоконструкции подвергаются кислому химическому обезжириванию. Для приготовления раствора используется  обезжириватель.

Для выполнения обезжиривания траверсу с деталями погружают в раствор. Продолжительность процесса обезжиривания металлоконструкций при температуре 24-26°С составляет 15-20 минут, при температуре 28-30°С – 10 мин. В процессе работы контролируется кислотность раствора и температура.

Контроль и регулировка температуры производится постоянно автоматической системой управления.
В процессе работы на дно ванны выпадает осадок в виде мелкого песка. Его следует удалять один раз в год или когда уровень осадка на дне становится помехой для нормального погружения изделий в ванну обезжиривания. Удельный вес и химический состав осадка может изменяться в зависимости от типа жиров, вносимых в ванну.

Для очистки песка следует перелить раствор в свободную ванну хим. подготовки, а затем механическим способом удалить песок со дна ванны. Очистку дна ванны осуществляет работник, назначенный начальником цеха, ответственным за выполнение данных работ. Песок со дна ванны подлежит вывозу на полигон пром. отходов.

После завершения процесса обезжиривания траверсу с деталями перевозят в одну из ванн травления.

На поверхности стальных изделий могут возникать оксиды различного состава и строения — ржавчина и окалина.

Ржавчина (FeO, Fe2O3 х nH2O) образуется в кислородосодержащей среде в присутствии влаги при комнатной температуре. Окалина на стальных изделиях обычно образуется в процессе их изготовления и при термической обработке, по составу близка к оксидам железа FeO-Fe3O4- Fe2O3.

Удаление ржавчины и окалины производится химическим методом (травлением) в водном растворе соляной кислоты (ГОСТ 857-95).

Время выдержки в ванне травления прямо пропорционально количеству ржавчины и окалины на поверхности, зависит от температуры и концентрации травильного раствора и не зависит от толщины изделия. Травление металлоконструкций производится до полного удаления ржавчины и окалины. Контроль качества поверхности – визуальный, для этого изделия периодически извлекаются из ванны для осмотра. Продолжительность травления 20-90 мин.

Травление металлоконструкций в соляной кислоте из-за возможного перетрава нельзя производить без ингибиторов (замедлителей) кислотной коррозии. С применением ингибитора достигается достаточно хорошее качество травления поверхности металлоконструкций.
Защита поверхности раствора от выделения паров соляной кислоты производится при помощи добавления в раствор пенообразователей.

После завершения процесса травления траверсу с деталями перевозят в ванну промывки.

Промывка осуществляется после травления, перед переходом в ванну флюсования. Промывку производят путем 2-3-х кратного окунания деталей в ванну. Промывочная среда – вода. Основная цель промывки — удаление остатков травильного раствора, железа и его соединений с поверхности изделия.

Железо оказывает отрицательное воздействие на процесс флюсования:

— загрязняет раствор флюса, который требует периодического восстановления;

— на поверхности оцинкованного изделия возникают «крошки»;

— в цинковом расплаве образуется гартцинк: 1 грамм железа, попавшего в цинковый расплав, образует 40 грамм гартцинка. Соответственно, достаточно 20 граммов железа, чтобы потерять 1 кг цинка в форме осадка.

Промывочная вода может повторно использоваться в ванне травления, где железо полезно: свежий травильный раствор работает эффективно, только если в нем есть небольшое количество железа.

На линии химической подготовки чистая вода заливается только в ванны промывки, что сокращает ее потребление.

Анализ воды на содержание соляной кислоты и железа в ванне промывки выполняется ежедневно. При достижении концентрации железа 4 г/л выполнить полную или частичную замену раствора.

Хорошо протравленные и промытые металлоконструкции поступают на заключительную, подготовительную операцию – флюсование

Флюсование проводят для обеспечения правильной «реакции» с расплавленным цинком, для дополнительного удаления солей и оксидов металлов с поверхности цинкуемого изделия, не снятых в ванне промывки, а также с поверхности расплавленного цинка в месте погружения изделия и, кроме того, для улучшения смачивания поверхности изделия расплавленным цинком путем снижения поверхностного натяжения расплава цинка. Летучие соединения, образующиеся при разложении флюса, способствуют механическому удалению загрязнений на зеркале ванны и создают нейтральную атмосферу в месте погружения изделий в расплав цинка.

В результате флюсования на поверхности стального изделия образуется пленка солей (хлористого цинка ZnCl2 и хлористого аммония NH4Cl), предотвращающая окисление вплоть до погружения в расплав цинка, где происходит реакция между цинком и железом. Соляная пленка осуществляет двойное действие:

— не допускает окисления изделий на воздухе с момента выхода из ванны травления и до погружения в ванну цинкования;

— позволяет регулировать толщину цинкового покрытия (вместе с двумя другими факторами: временем погружения и температурой цинкового расплава).

В качестве флюса использована смесь из солей хлористого аммония — NH4Cl и хлористого цинка — ZnCl2. Основную роль в таком флюсе играет хлористый аммоний, т.к. он является поставщиком газообразных хлоридов, образующихся при разложении NH4Cl при контакте с расплавленным цинком:

NH4Cl — NH3 + HCl

Эта реакция идет в присутствии влаги, которая всегда имеется на изделии. Влага способствует разложению хлористых солей с образованием активной соляной кислоты. Хлористый водород HCl взаимодействует с оксидом железа FeO, цинка ZnO и других элементов, присутствующих на зеркале ванны:

FeO + 2HCl — FeCl2 + H2O

ZnO + 2HCl — ZnCl2 + H2O

Большинство образующихся хлоридов (алюминия, олова, сурьмы, FeCl3) испаряется, т.к. их температура кипения ниже температуры расплава цинка.

С хлоридом железа FeCl2 связано образование гартцинка — нежелательного продукта процесса цинкования.

При контакте с расплавленным цинком FeCl2 восстанавливается до железа.

FeCl2 + Zn — ZnCl2 + Fe

Образовавшееся железо, взаимодействуя с жидким цинком, переходит в гартцинк, оседая на дно цинковой подушки (на слой свинца). Это еще раз подтверждает необходимость хорошей промывки после травления.
Для улучшения качества горячего цинкования во флюс добавляют различные присадки. На поверхности металла соли хлористого цинка и хлористого аммония формируют кристаллы. При наличии присадки кристаллы получаются более крупными и располагаются в одном направлении, что делает более плотной кристаллическую соляную сетку на поверхности изделия и обеспечивает более надежную его защиту от окисления. При этом оцинкованное изделие получается блестящим, сокращается расход цинка и образование золки. Добавка присадки оказывает особое воздействие и на «межкристаллический слой» — участок взаимного проникновения цинка и железа. Основная часть цинкового покрытия на стальном изделии представлена именно этим слоем, который значительно толще поверхностного слоя чистого цинка.

Продолжительность процесса флюсования 30-45 секунд, что соответствует одному окунанию в раствор флюса.

Температура раствора флюсования 40°С при использовании сушильной печи и 70°С без использования печи.

При достижении концентрации солей железа более 6 г/л раствор флюсования корректируется автоматической системой очистки флюса. Принцип действия системы заключается в снижении кислотности раствора и извлечении из него растворенного железа. Для корректировки уровня кислотности используется водный аммиак. Для извлечения растворенного железа его сначала переводят в нерастворимую гидроокись трехвалентного железа, для чего в раствор добавляют пероксид водорода, а затем посредством фильтрации выводят железо из флюсового раствора.

После ванны флюсования траверса с деталями переносится в сушильную печь для прогрева и удаления остатков влаги. При этом:

— в результате испарения воды на поверхности формируется состоящая из кристаллов солей сетка, обеспечивающая защиту от окисления на воздухе;

— сокращается перепад температур между расплавом цинка и изделием, извлеченным из ванны флюсования;

— исключается попадание воды в расплавленный цинк.

Температура сушки не должна превышать 120°С. Время нахождения металлоконструкций в сушильной печи – до полного испарения влаги с поверхности металла (10-60 мин).

После завершения операции сушки, траверса с деталями перевозится в печь цинкования.

Цинк — голубовато-серебристый металл с температурой плавления 419,50С и температурой кипения 906+10С. Плотность твердого цинка 7,133 г/см3 (при 200С), жидкого 6,66 г/см3 (при 419,50С); следовательно, при плавлении цинка его объем увеличивается. Технически чистый цинк при обычных температурах очень хрупкий, но при нагреве до 100¸1500С обладает хорошей пластичностью.

При диффузионном цинковании жидкофазным способом в расплаве цинка (горячее цинкование) происходит взаимодействие стали с расплавленным цинком, в результате которого на поверхности стального изделия образуются железоцинковые соединения (фазы). При этом изменяется химический состав и структура поверхностного слоя цинка.

Диффузионное цинковое покрытие, полученное в расплаве цинка, состоит из нескольких железоцинковых фаз, расположенных непосредственно на основном металле, и слоя цинка. Слой цинка, который по составу в основном соответствует расплаву, возникает при извлечении изделия из ванны цинкования. вероятность образования тех или иных слоев железоцинковых соединений в покрытии во многом зависит от режима цинкования, состава и структуры цинкуемого металла, а также от состава расплава цинка.

Толщина покрытия для сталей при одинаковом состоянии их поверхности зависит от продолжительности горячего цинкования, температуры расплава цинка и его состава, а также от скорости извлечения цинкового покрытия.

Горячее цинкование производится в расплаве цинка марки ЦВО или ЦВ ГОСТ 3640-94.

Производственный процесс горячего цинкования делится по времени на стадии:

— погружение изделия в расплав цинка;

— выдержка до полного выкипания флюса и до выравнивания температуры изделия и расплава цинка;

— выгрузка изделия из расплава цинка;

— охлаждение изделия.

Для получения пластичного, повышенной коррозионной стойкости и хорошего вида цинкового покрытия, а также для замедления образования промежуточных фаз (железоцинковых сплавов) цинковый расплав легируется алюминием, в качестве которого используется эвтектический сплав цинка и алюминия марки ЦА-10 ГОСТ 21438 в объеме 0,05-0,2 % от веса цинка. Содержание алюминия в расплаве должно быть в пределах до 0,05%. Алюминий создает тугоплавкую пленку, что способствует уменьшению угара цинка с зеркала ванны.

При загрузке ЦА-10 в ванну, необходимо обеспечить его плавление максимально близко к поверхности расплава цинка.

Контроль содержания алюминия в расплаве выполняется ежедневно. Результаты анализа заносятся в регистрационный журнал и на доску цеха.

Для осаждения гартцинка на дно ванны, в расплав необходимо добавлять свинец. Свинец расплавляется в цинке до 1%-1,3%, свыше этого, свинец осаждается на дно ванны, формируя слой свинца, состоящий из 98% свинца и 2% цинка. Слой свинца на дне ванны взаимодействует с изгарью, препятствуя прикипанию изгари ко дну ванны. Необходимо поддерживать слой свинца до 100 мм. Добавление свинца также увеличивает текучесть цинка. Уровень свинца должен проверятся 1 раз в месяц. Свинец добавляется в ванну с помощью крана в виде слитков, уложенных в корзину, при этом, необходимо обеспечить равномерное распределение свинца по дну ванны. После добавления свинца, ванна цинкования должна отстояться 40 минут.

Рабочая температура расплава, при которой происходит оцинковка металлоконструкций 450°С. Контроль и регулировка температуры в пределах заданной осуществляется автоматически через термопару, подключенную к PLC системе управления печью горячего цинкования.

Для предотвращения понижения температуры расплава цинка ниже технологического уровня не рекомендуется погружать в расплав более 15 тонн металлоконструкций в течение часа.

Повышение температуры выше указанной сокращает срок службы ванны.

Автоматическая система контроля за температурой дублируется переносной термопарой.

Покрытые цинком изделия подвергаются охлаждению в ванне охлаждения с целью снижения температуры и сохранения блеска покрытия. Вода не проточная. Охлаждение производится путем 1-кратного погружения. Температура воды в ванне охлаждения не должна превышать 80°С. По мере испарения вода добавляется в ванну.
Допускается охлаждение деталей на воздухе.

Развеска траверсы после оцинковки

После охлаждения деталей, траверсу перевозят мостовым краном на участок развески.

Охлажденную траверсу устанавливают на стойки под развеску. Высота стоек 2 метра. Выбор высоты стоек под развеску осуществляется в зависимости от габаритов навешенных деталей.

Крупногабаритные сварные узлы (массой более 60 кг) снимают с траверсы, установленной на гидроподъемнике.

Развеска деталей на проволоке. Для съема деталей с траверсы, проволоку срезают с помощью ножниц по металлу или кусачек.
Свободные от деталей траверсы передаются на участок навески.

Освобожденные от приспособлений детали укладываются на стеллажи в пачки и осматриваются работниками ОТК с целью контроля качества цинкового покрытия. Возможные дефекты горячего цинкования и причины их возникновения рассматриваются в следующей статье.

Печь горячего цинкования

В процессе эксплуатации печи горячего цинкования необходимо выполнять следующие работы:

Текущее обслуживание печи:

• Контроль уровня цинка в ванне;
• Чистка расплава в ванне;
• Контроль температуры расплава цинка;
• Чистка зеркала ванны от изгари и золки.

Планово-профилактические работы по эксплуатации печи:

• Чистка ванны от гартцинка;
• Чистка расплава в ванне;
• Контроль уровня свинцовой подушки на дне ванны;
• Чистка бортов и внутренних стенок ванны;
• Контроль за состоянием измерительных приборов;
• Контроль за химическим составом расплава цинка;
• Осмотр и ремонтные работы оснастки, оборудования.

Контроль уровня цинка в ванне осуществляется   в начале каждой смены. Оптимальный уровень цинка 100÷150 мм от верхней кромки ванны. Замеры выполняются с помощью линейки или рулетки. При понижении уровня до 150 мм, осуществляется дозагрузка слитков цинка в расплав. Загрузка цинка производиться с бортов ванны. Для этого слитки цинка вручную выкладываются по периметру ванны на бортах, затем оцинковщик с помощью крюка осторожно, без всплесков, сталкивает их в расплав. При загрузке значительного количества цинка (более 5 тонн) производится чистка расплава.

За контроль и регулировку температуры расплава цинка отвечает автоматическая контрольно-измерительная система, содержащая термопару, подключенную к посту управления. Регулировка температуры, в пределах заданной (450°С), осуществляется автоматически.

Для проверки точности приборов измерения и своевременной регулировки температуры, дежурный оператор поста управления контролирует температуру расплава по показаниям второй, независимой от автоматической системы управления, термопары.

Чистка зеркала ванны от изгари и золки производится при выгрузке изделий из расплава, для предотвращения налипания окислов на поверхности оцинкованных металлоконструкций. Кроме того, зеркало ванны необходимо чистить и перед погружением изделий в расплав, в случае длительного простоя ванны и накопления значительного количества золки и изгари на поверхности расплава.

Ежедневная чистка расплава выполняется оцинковщиками один раз, в начале каждой смены.

Раз в неделю, печь цинкования останавливается на проведение профилактических работ с целью выполнения мероприятий перечисленных ниже.

Удаление гартцинка производится после оцинковки 300-400 т продукции. Толщина слоя гартцинка не должна превышать 100 мм, иначе значительно уменьшается глубина ванны, а образующееся цинковое покрытие будет шероховатым, от захваченных со дна и поверхности стенок, частиц гартцинка. Чистка выполняется с помощью специального ковша, подвешиваемого на крюк мостового крана.

После удаления гартцинка, а также по мере загрязнения расплава (при загрузке цинка в количестве более 5 тонн или при появлении на поверхности изделий черных хлопьев грязи), необходимо производить чистку расплава.
Измерение высоты свинцовой подушки производится в последнюю профилактику месяца после чистки гартцинка.  Высота свинцовой подушки должна поддерживаться на уровне 100 мм.

Чистка бортов и внутренних стенок ванны от налипшего цинка, гартцинка выполняется с помощью специальных приспособлений — скребков. Внутренние стенки ванны очищаются на глубину 200-250 мм от верхних бортов ванны.

За работой контрольно-измерительных приборов также необходимо следить. Периодически необходимо проводить чистку корпусов термопар от налипшего цинка, выполнять очистку корпуса термопары при каждой чистке гартцинка.

Химический анализ расплава цинка на содержание алюминия, свинца, железа производит хим.лаборатория цеха горячего цинкования, с регистрацией данных в журнале.

В процессе профилактических работ, осуществляется осмотр технологической оснастки на предмет наличия повреждений и при необходимости направляется на ремонт или списывается.

Когда применяется холодное цинкование?

Холодное цинкование получило широкое применение при обработке автомобильных и судовых деталей, арматуры и труб, мостовых конструкций, цистерн и резервуаров, нефтепроводов и других металлоконструкций.

Широкая сфера применения обусловлена следующими преимуществами технологии:

• Цинковые составы характеризуются высоким уровнем адгезии;
• Для подготовки поверхности не требуются большие финансовые вложения;
• Можно обрабатывать конструкции и детали разной формы и размеров;
• Нанесение защитного покрытия допускается в бытовых условиях;
• После обработки конструкции хорошо поддаются свариванию;
• Детали допускается обрабатывать в следующих температурных условиях: от -20 до +40°C;
• Отсутствие необходимости в демонтаже, транспортировке и повторном монтаже конструкций.

Горячее цинкование — характеристика химического состава стали

Для наилучшего покрытия методом горячего цинкования используются заготовки из низкоуглеродистой стали ГОСТ 380-94, 1050-88, 27772-88. Сталь должна содержать кремния < 0,37% (предпочтительно < 0,25%); углерода < 0,25%. Желательно использовать сталь одной марки для получения лучшего внешнего вида. Цинкование конструкций из легированных сталей не допускается.
Зависимость внешнего вида цинкового покрытия от химического состава стали приведена в таблице:

Горячее цинкование — требования к изделиям

В конструкциях изделий, подлежащих горячему цинкованию, 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.

Полые изделия и изделия сложной формы подвергают пробному горячему цинкованию.

Не допускается во избежание взрыва наносить покрытия на изделия, имеющие закрытые полости.

Сварку элементов конструкций следует производить встык, либо двухсторонними швами, либо односторонним швом с подваркой.

Не допускается цинковать изделия со сварными соединениями внахлест.

Требования к поверхности основного металла:

• на поверхности основного металла не допускается: закатанная окалина, заусеница, поры, включения, сварочные шлаки, остатки формовочной массы, графита, смазки, металлической стружки, маркировочной краски;
• на поверхности литых изделий не должно быть пор и усадочных раковин;
• сварочные швы должны быть равномерными, плотными и сплошными по всей длине;
• острые углы и кромки изделий, за исключением  технически обоснованных случаев, должны быть скруглены радиусом не менее 0,3 мм;
• поверхность изделий, подлежащих горячему цинкованию, должна быть очищена обезжириванием, последующим травлением, затем зафлюсована;
• степень очистки поверхности от окалины и продуктов коррозии — 1 по ГОСТ 9.402-80.

Травление

Процесс травления поверхности при подготовке металлических деталей имеет очень большое значение. Цинкование не всегда приходится проводить для материалов, которые находятся в хорошем состоянии. Даже с производства детали могут попадать с многочисленными дефектами на поверхности. К ним относятся такие, как:

• Коррозия.
• Нагар.
• Окалина.

При этом могут быть и другие твердые отложения, которые по каким-либо причинам не удалось устранить на более ранних этапах подготовки. Все это нужно убирать, потому что слой цинка просто не сможет закрепиться на материале.

Многие эксперты отмечают, что именно травление относится к категории задач, которые в подготовке имеют самое большое влияние на качество итогового результата. Наши специалисты строго контролируют соблюдение всех технических требований и регламентов на данном этапе.

Сам процесс основывается на использовании соляной кислоты. Ее переливают в ванну, в которую затем будет полностью погружена заготовка. Важно контролировать время. Оно оказывается достаточным для того, чтобы справиться со всеми загрязнениями на поверхности.

Возникает понятный вопрос – нет ли вероятности того, что кислота в силу своего состава повредит материал и начнет его постепенно разъедать? Это исключается благодаря использованию специальных веществ-ингибиторов, которые добавляются в состав. Даже при длительном контакте с металлом, не происходит опасных для его целостности химических реакций.

После того, как обработка будет завершена, со стороны сразу станет заметно, что деталь подвергалась чистке. Все следы коррозии, окалины и других отложений будут исключены. Поверхность останется ровной, приобретет блеск. Мы внимательно следим за тем, чтобы материал можно было быстро использовать в дальнейшей подготовке и не терять времени на выполнение этапов технологического процесса.

Флюсование – это процесс, который должен обеспечить образование на поверхности тонкой пленки. Она выполняет защитные функции и изначально создана для того, чтобы не допустить окисления материала и значительно повысить его адгезию. Благодаря этому удается гарантировать, что цинкование пройдет качественно и слой цинка будет хорошо закреплен на материале без вероятности отслаивания.

Чтобы обеспечить флюсование на нашей производственной линии используется специальная ванна. Она заполняется раствором, в состав которого входят хлориды аммония и цинка. Весь раствор подогревается до температуры 60 градусов.

Чтобы не допустить порчи материала очень важно следить за тем, какой у раствора состав, поддерживается ли у него постоянная концентрация. Потому очень важно доверять процесс профессионалам с большим опытом – допустить ошибку легко, а вся последующая обработка после этого может пойти насмарку.

Горячее цинкование металлоконструкций

Главным направлением деятельности завода металлоконструкций ООО “Гофра 2001” является осуществление горячего цинкования металлоконструкций любой сложности.

Данный метод защиты металла от коррозии является передовым, современным и самым эффективным. Горячее цинкование в целях антикоррозийной защиты металлоконструкций значительно повысит срок их службы. После того, как будет произведена оцинковка, поверхность изделия может быть окрашена. Процесс горячего оцинкования – это экономически выгодный подход для защиты металлоконструкций от коррозии, который позволит забыть о проблеме коррозии на десятки лет.

Популярные составы для холодного цинкования

Технология нанесения защитных смесей предполагает использование разных цинкосодержащих составов.

Выбор конкретного вещества зависит от множества факторов.

Получить высокую антибактериальную, барьерную и катодную защиту позволяют следующие составы:

Металлоконструкции, обработанные по технологии холодного цинкования, сохраняют свои первоначальные свойства и качества более продолжительный период времени, чем изделия, обработанные другими традиционными методами.

Несмотря на высокие защитные характеристики, которые позволяет получить данная технология, процедура нанесения покрытия требует меньше трудозатрат, нежели при гальванической и горячей оцинковке металла.

Чем отличаются технологии горячего и холодного цинкования

На данный момент существует два вида цинкования – это горячий и холодный метод. Технологию горячего цинкования разработали 160 лет назад. После открытия этот метод обработки металла был признан стандартом. Это обусловлено высокой степенью защиты обрабатываемых поверхностей от процессов коррозии. После открытия данный метод не изменился с технической точки зрения.

Технология предполагает опускание металлоконструкции в ванну с цинковым составом, разогретым до температуры 400°C. После этого изделие подвешивают до полного высыхания покрытия.

Благодаря полному погружению конструкции в антикоррозийный состав удается получить однородное покрытие, поскольку так цинк заполняет все имеющиеся трещины и труднодоступные участки. Защитное покрытие способно прослужить до 60 лет, период службы напрямую зависит от условий эксплуатации.

Метод холодного цинкования изобрели в 40-х годах прошлого столетия. Благодаря практичности и относительной простоте нанесения антикоррозийных составов популярность данной технологии стремительно растет.

Красноречивым доказательством надежности и долговечности покрытий, наносимых при помощи данной технологии, выступает самый крупный водопровод мира (протяженностью 460 км), расположенный в Австралии.

Конструкция была обработана в 1942 – 1944 гг. притом, что покрытие с того времени не обновлялось. Учитывайте, что в те времена использовалось старое оборудование, а толщина одного слоя покрытия составляла только 75 мкм.

Холодная оцинковка металла предполагает нанесение на металлоповерхности смесей, в которых присутствует цинк в объеме 92 – 96%. Перед тем, как защитное покрытие будет нанесено, важно правильно подготовить поверхность путем ее тщательной очистки от различных загрязнений.

Наносить цинкосодержащие составы можно путем окунания детали или, используя кисть, валик и краскопульт.

Технология холодного цинкования

Обработка поверхности металлоконструкций осуществляться с использованием разных антикоррозийных композиций, особенности состава, свойства и характеристики которых устанавливаются профильным стандартом – ГОСТ 9.305-84.

Настоящий стандарт определяет требования к металлическим и неметаллическим основаниям, производство которых выполнялось по электрохимической и химической методике.

Согласно требованиям ГОСТ 9.305-84, смеси для проведения холодного цинкования допускается использовать на разных конструкциях, за исключением деталей, выполненных из высокопрочных сталей и магниевых сплавов. Перед нанесением антикоррозийных составов металлическая поверхность проходит определенную подготовку.

Работы по подготовке включают:

• удаление загрязнений и солей путем обмыва поверхности;
• очистка металла абразивоструйным, гидроабразивным или гидродинамическим методом, что позволяет удалить ржавчину и окалину, а также придать поверхности нужный уровень шероховатости;
• высушивание детали, если очистка проводилась гидроабразивным или гидродинамическим методом;
• удаление заусенец, острых кромок и варочных брызг (эти работы выполняются вручную);
• очистка от пыли путем использования воздушных потоков, которые направляют на поверхность под высоким давлением.

Подготовка металлоконструкций предполагает полную очистку поверхности, на которой не должно оставаться жира и следов масел (для этого применяются растворители).

По завершению подготовительных работ проводятся мероприятия по нанесению выбранного состава на поверхность изделия. Холодный способ обработки предполагает поддержание в помещении, где наносится цинковый состав, температурного режима в диапазоне от -20°C до +40°C.

При этом, согласно рекомендациям производителей таких составов, поверхность обрабатываемой детали должна быть минимум на 3°C больше точки росы. Если это условие будет нарушено, то на изделии образуется влага, которая снижает качество нанесенного защитного слоя.

Рассчитывают точку росы при помощи психрометра, термометра, гигрометра или другого устройства. Полученные показания сравнивают с параметрами, которые приведены в таблице.

Свойства и преимущества оцинкованных покрытий

• износостойкость и длительность службы окрашиваемого покрытия;
• низкая себестоимость в сравнении с ценой на окрашивание без предварительного цинкования за срок до 25 лет;
• простые требования к изделиям из металла.

Цинкование металла осуществляет не только барьерную и защитную, но и электрохимическую защиту верхних слоев обработанных изделий.

Цинкование с фосфатированием

Цинкование с фосфатированием принято использовать для обработки цветных металлов. В результате процедуры на верхнем слое детали из металла образуются фосфаты цинка, марганца или железа, которые являются малорастворимыми элементами, что усиливает барьерные и электроизоляционные качества обрабатываемых поверхностей.

Цинкование с фосфатированием можно применять в отношении следующих видов металлов:

• чугуна;
• кадмия;
• низколегированных углеродистых сталей;
• меди;
• цинка;
• алюминия.

Металлические предметы, оцинкованные посредством фосфатирования, могут использоваться даже в условиях тропиков. Они не подвержены воздействию нагретых материалов, смазочной органики (масел), бензола, толуола и всех газов за исключением сероводорода.

Требования нормативных актов и стандартов

Материалы, используемые при холодной оцинковке металла, в обязательном порядке должны отвечать нормам, которые определяет ГОСТ 9.305-84. Отдельные характеристики регламентируются рядом нормативно-правовой документации и стандартами: ISO 8502-3, ГОСТ 12.2.052 и ISO 8503-1.

Проверка качества обезжиривания проводится с помощью люминесцентного метода, согласно требованиям ГОСТа 12.2.052, а степень шероховатости определяют с использованием классического профилометра или специального компаратора – согласно требованиям 8503-1.

Горячее цинкование в СПб на заводе металлоконструкций Гофра-2001.

С учетом потребностей рынка, на предприятии  была смонтирована линия горячего цинкования итальянской компании “Gruppo Maccabeo”. Цех оборудован ванной размерами 12,5 х 1,6 х 2,6 м, вмещающей 350 тонн цинка. В ней могут быть обработаны:

Опоры высоковольтных линий

Опоры контактной сети

Ригели жестких поперечен

Металлические гофрированные конструкции (МГК)

Автомобильные кузова и рамы

Строительные металлоконструкции и др.

Металлоконструкции проходят полный цикл подготовки, очистки, сушки поверхности. Мы даем гарантию на цинковое покрытие от 25 лет в сложных климатических и агрессивных условиях. При использовании оцинкованного материала в более типичных условиях (городская среда, сельская местность, легкая промышленность, внутри помещений) срок его службы до 50 лет и дольше, поэтому нам и доверяют горячее цинкование в Спб. Такой метод защиты метала от коррозии, не смотря на относительно высокую стоимость материала, является самым экономичным, т.к. на протяжении долгих лет эксплуатации оцинкованных металлоконструкций не нужно затрачивать средства на контроль за их состоянием и на поддержку антикоррозийного покрытия.

Технические требования, предъявляемые к стальным металлоизделиям

Особенности и требования к металлоконструкциям при горячем цинковании

Обезжиривание

Процесс обезжиривания очень важен для того, чтобы гарантированно удалить с поверхности металла большинство видов загрязнений. Даже если деталь была доставлена с производства, есть риск, что на ней остались различные виды масел, органических составов, которые сильно негативно влияют на уровень адгезии.

После того, как изделие попадает на оцинковку, специалист оценивает, насколько сильно оно загрязнено и какой характер имеет загрязнение. Существует большое количество составов для обработки. При этом все они безопасны для материалов – не вызывают окисления и других нежелательных реакций.

Состав может сильно прогреваться для выполнения обезжиривания. Распространено использование растворов, температура которых составляет от 60 до 80 градусов. Так удается добиться заметно лучшего итогового эффекта. Мы используем реагенты, которые при обезжиривании стопроцентно очищают поверхность.

Так как метод сочетается с промывкой, гарантируется, что все остатки реагентов будут удалены без следа. Они не помешают дальнейшему проведению цинкования материала – это доказано на практике.

Промывка

У многих клиентов прочно закрепился стереотип о том, что контакт металла с водой нельзя допускать ни при каких обстоятельствах. Тем более, если речь идет о материале, который пока не успели оцинковать.

Вода действительно представляет для металла опасность в том случае, если долго контактирует с ним. Запуск окислительного процесса приводит к развитию коррозии. При этом перед цинкованием не обойтись без промывки. Только она позволяет удалить все растворы, реагенты, которые использовались на прошлом этапе.

Для повышения качества результата используются специально подобранные составы. Они подаются на поверхность под давлением, а деталь тщательно обрабатывается со всех сторон.

Установленное у нас оборудование помогает провести подготовку даже наиболее сложных деталей. Остатки загрязнения будут удалены из труднодоступных мест – для выполнения дальнейших действий не останется уже никаких препятствий.

Простой способ цинкования в домашних условиях

Электролитом может стать любой раствор, в котором содержится цинк:

• хлорид цинка (ZnCl);
• соляная кислота (HCL);
• ZnSO4 (результат травления серной кислоты H2SO4).

При травлении необходимо быть максимально осторожным, так как во время химической реакции выделяется взрывоопасный газ Н2.

Получение цинкового состава

Чтобы осуществить гальваническое цинкование металла дома, необходимо иметь цинк. Если говорить о подручных средствах, то цинк можно найти:

• в солевых батарейках (индекс L);
• в металлических оцинкованных деталях;
• в советских предохранителях.

А можно купить чистый цинк в радиомагазинах или на авторынках.

Подготовка к нанесению покрытия

• Нужно взять пластиковую или стеклянную тару, которая выступит в качестве ванны с электролитом, и установить держатели для анода и катода.
• Если в электролите заметны кристаллы соли, то использовать его нельзя. Растворить их можно, добавив дистиллированной воды.
• Анодом может выступить пластинка из цинка с подключенным к ней «+» зарядом. Чем больше площадь пластины, тем равномернее будет ложиться цинк на катоде. Чем больше анодов, тем больший участок покроется цинком за раз.
• Катод – это деталь, которая требует обработки (отрицательный заряд). На нее будут укладываться молекулы цинка. Необходимо подготовить металл к процедуре цинкования: очистить от коррозии, обезжирить и активировать, поместив в раствор кислоты. Необходимо расположить катод равно удаленно от всех источников положительного заряда.
• Источником электрического питания может выступать любой аккумулятор или блок питания. Чем выше будет напряжение, тем более ускоренно пройдет процесс гальванизации. Если используется автомобильный аккумулятор, в схему необходимо добавить другие потребители тока (например, лампочку накаливания).

Нанесение цинковой пленки

После всех подготовительных процедур останется только включить источник электрического питания и поместить катод в электролит. Не стоит допускать бурного кипения электролита: необходимо снизить силу тока, добавив в схему потребители электроэнергии. Чем дольше происходит процесс гальванизации, тем толще будет защитный слой цинка на поверхности обрабатываемой детали (катода).

Если у вас имеется опыт цинкования металла в домашних или промышленных условиях, вы можете поделиться им в комментариях.

Как отличить оцинкованный металл от обычного

Оцинкованная и обычная нержавеющая сталь имеют разную себестоимость, поэтому стоит знать, как их различить в условиях не всегда честного современного рынка.

• На глаз. Оцинкованная сталь, как правило, имеет характерные радужные разводы. Также обычный металл имеет более матовую поверхность. Если на металле нет кристаллических декоративных узоров, то цинковое покрытие имеет зеркальный блеск.
• Магнит. Оцинкованные поверхности обладают более сильными электромагнитными свойствами, что можно проверить с помощью обычного магнита.
• Спектральный анализ. Требуется специальное оборудование, определяющее химический состав стали, но данный способ считается наиболее точным и надежным.
• Химический метод. Соляная кислота вступает с цинком в химическую реакцию, при которой начинается выделяться водород. Достаточно небольшого количества соляной кислоты.

При покупке оцинкованной стали рекомендуется выбрать надежного и ответственного поставщика, что избавит от проблем с определением подлинности металла и наличия у него цинкового покрытия.

Обратитесь к специалистам

Наша компания предоставляет качественные услуги цинкования. Производственная линия оснащена всем нужным оборудованием, позволяющим создать на поверхности качественную защиту против коррозии. После того, как специалисты закончат работы, можно будет использовать материал на открытом воздухе, при контакте с водой и различными типами агрессивных сред.

Мы уделяем большое внимание подготовке к горячему цинкованию. Это позволяет гарантировать, что цинк прочно закрепится на поверхности и будет выполнять все свои защитные функции.

Работаем с любыми типами деталей. Гарантируем клиентам соблюдение сроков и высокое качество результата. Чтобы рассчитать стоимость и получить ответы на другие интересующие вопросы, оставьте заявку на сайте или звоните нам по указанным телефонам.

Где используется горячее цинкование?

После того, как изделия пройдут процесс горячего цинкования, они могут быть использованы в следующих областях:

Технологический цикл горячего цинкования.

Технология горячего цинкования предусматривает погружение металлических изделий в расплав цинка. Наиболее используемым в промышленности методом цинкования является жидкофазный способ, преимущество которого заключается в высокой производительности с регулируемым качеством и количеством покрытия, а также в применении относительно простого оборудования.

В процессе контакта поверхности стали с жидким цинком, после смачивания за счет диффузионных процессов образуются твердые фазы железо-цинк. При выходе изделия из ванны с цинковым расплавом на поверхности интерметаллических соединений образовывается слой покрытия, который соответствует составу металла в ванне. В том случае, если в некоторых местах на поверхности стали не образовался железоцинковый сплав, то она не смачивается цинком. Участки поверхности, непокрытые цинком, называются «чернотами».

Взаимодействие цинка с металлическим изделием зависит от температуры расплава, длительности взаимного контакта, химического состава расплава цинка и стали, а также ее структуры. Для получения толстого, однородного и пластичного цинкового покрытия горячее цинкованиевыполняют при температуре от 430 до 450 C.

В целях повышения равномерности распределения покрытия и исключения появления наплывов цинка на поверхности стальных изделий применяют сглаживающие устройства. Они могут быть механическими – протиры из стеклоткани или асбеста, сыпучими с применением древесно — угольной засыпки зеркала ванны в месте выхода металлоизделия из ванны и пневматическими, при которых производится интенсивная обдувка струей воздуха.

Во избежание дефектов оцинкованного металла, ухудшающих его потребительские качества, внешний вид и значительно снижающих коррозионные свойства покрытия, перед оцинковкой металлическая поверхность должна быть тщательно очищена от технологической смазки, окалины, жировых или других загрязнений. Стальные изделия подвергаются обезжириванию, горячей и холодной промывке, травлению и флюсованию.

Горячее цинкование, как наиболее эффективная и экономичная технология защиты от коррозии, сегодня достаточно распространено во всем мире. Оцинковка металла применяется для повышения коррозионностойкости металлоконструкций для сооружения мостов, опор линий электропередач, вышек разного предназначения, металлокаркасов зданий, эксплуатируемых в условиях высокой влажности, в конструкциях нефтеперерабатывающих производств, в автомобильной промышленности и многих других сферах, требующих долговечности изделий из металла.

Оборудование участка химической подготовки

Для соблюдения технологического процесса горячего цинкования на участке предварительной подготовки изделий необходимо осуществлять контроль за:

• температурой растворов в ваннах;
• уровнем растворов в ваннах;
• концентрацией растворов.

Контроль и регулировка температур растворов выполняется автоматической системой управления в пределах определенных параметров. Измерение осуществляется с помощью термопар. В случае возникновения каких либо ошибок система выдает сообщение на дисплей дежурного поста, за устранение которых отвечает дежурный оператор поста управления цеха горячего цинкования.

Рабочий уровень растворов должен выдерживаться в пределах 250÷300 мм от верхнего уровня ванн. Контроль за уровнем растворов осуществляется в начале каждой смены.

Контроль концентрации растворов осуществляется лаборантом хим. лаборатории. Результаты анализов лаборант заносит на стенд в цехе, на основании которых химик-технолог цеха производит корректировку растворов. Результаты анализов на стенде обновляются ежедневно.
Загрузку химических реактивов и доливку воды в ванны до технологического уровня, выполняет специально назначенный работник цеха горячего цинкования, имеющий допуск работы с кислотой, на основании данных расчетов выполненных химиком-технологом цеха и при его личном присутствии.

Все этапы горячего цинкования

Зависимость точки росы от температуры и относительной влажности

Важно отметить, что наносить каждый последующий слой покрытия можно только после полного высыхания предыдущего слоя.

На очищенную поверхность наносят антикоррозийную композицию, в составе которой присутствует цинк. Чтобы исключить образование конденсата, наносить составы следует с учетом рекомендаций производителей в отношении рабочих температур.

Нанесение краски с цинком осуществляется в несколько слоев. При этом каждый последующий слой наносят только после полного высыхания предыдущего. Ускорить высыхания краски позволяет безвоздушная технология или применение пневмокраскопультов.

Качество нанесенного защитного покрытия, а также уровень адгезии проверяют с помощью специальных измерительных устройств. Также проводится визуальный осмотр для выявления участков, которые необходимо доработать, и других дефектов покрытия.

Просушивание

Сушка нужна для того, чтобы материал оказался полностью подготовлен к цинкованию. Это высушивает оставшийся на поверхности после флюсования раствор и позволяет закрепиться пленке, которая увеличивает уровень адгезии.

При проведении сушки применяются специальные печи. Температура в них держится на уровне 100 градусов. Длительность определяется мастерами в зависимости от технологических требований и других ключевых особенностей процесса.

Цинкование горячим способом проводится в следующей последовательности

Процедура удаляет с поверхности деталей загрязнения (например, масла). Проводится при температуре от 60°C до 80°C с применением обезжиривающих реагентов, выбор которых определяется в зависимости от вида загрязнения. Обезжиривание исключает расслоение цинкового покрытия после его нанесения.

Удаление с поверхности изделий пены и жирных составов, которые оседают на металле после ванны обезжиривания.

Очистка поверхностей изделий путем удаления с них ржавчины (при хранении в недопустимых условиях) или окалины (образуется после горячей обработки). Операция проводится в температурном режиме от 20°C до 25°C с применением соляной кислоты в концентрации 120 – 210 г/л.

Благодаря этому обеспечивается высокая растворимость хлоридов железа. Чтобы предупредить водородное насыщение и добиться удаления с поверхности только гидроксилов и окислов, раствор соляной кислоты рекомендуется дополнять ингибиторами.

Повторная промывка

Чтобы нейтрализовать остаточные следы кислоты, а также для удаления солей, требуется повторная промывка деталей. Применение сразу нескольких промывочных ванн оптимизирует процесс промывки и одновременно сократить расход воды.

Флюсование

Это заключительный процесс подготовки поверхности деталей, на которых при промывке могли вновь появиться оксиды железа. Флюсование предупреждает последующее окисление металла за счет образования на поверхности пассивированной пленки флюса, а также гарантирует высокую степень смачиваемости расплавленным цинком.

Обработка проводится при температуре 60°C с использованием концентрированного раствора флюса 400 – 600 г/л, состав которого включает хлорид аммония и хлорид цинка.

Очистка выполняется с добавлением перекиси водорода, которая постоянно осаждает соли трехвалентного железа на дно ванны. Впоследствии осадок поступает в систему отстаивания и фильтрации.

Предварительный нагрев и сушка

На данном этапе с поверхности изделий удаляются остатки влаги, что позволяет исключить выплескивание цинка парами воды при обработке пустотелых элементов в момент погружения деталей в печь и их деформации.

Операция способствует нагреву металла до 100°C, увеличивая эффективность печи, экономит энергию и снижает себестоимость цинкования.

Поскольку сушка занимает больше времени, нежели горячее оцинкование металла, целесообразно в сушильной печи предусмотреть минимум 2 камеры.

Цинковый сплав наносят на поверхность металла при температуре от 445°C до 460°C, что уменьшает появление оксидов, штейна и других образований. Вытяжка отходящих газов происходит благодаря системе аспирации и фильтрации.

Охлаждение

Чтобы горячий цинк остыл, перед упаковкой детали охлаждают естественным путем (на открытом воздухе). Процедуру проводят на местах хранения проката, совмещенных с участком ОТК.

Главные этапы подготовки к цинкованию

Соблюдение требований по проведению подготовительного этапа имеет критически-важное значение для получения нужного результата. Если рассматривать весь процесс кратко, то он будет состоять из следующих этапов:

• Полное обезжиривание поверхности металла. Позволяет удалить с него любые виды загрязнений – от органических до различных горюче-смазочных материалов.
• Промывка. Устраняет все загрязнения, в том числе, оставшиеся после обработки. К ним относится песок, пена, различные виды реагентов. Цель – устранить все факторы, способные негативно повлиять на качество адгезии.
• Травление. Процедура нужна в том случае, если после использования ранее, либо в результате обработки, на материале появилась коррозия, нагар или окалина.
• Флюсование. Становится финишным этапом, потому что позволяет гарантировать значительное повышение адгезии вашего материала.

Важно выполнять все действия правильно, в соответствии с указанными техническими требованиями. В таком  случае на выходе удается получить деталь с качественной пленкой, готовую принимать слой цинка. На поверхности не будет загрязнений, потенциальных следов проводимой ранее обработки.

Далее в этом материале мы более подробно рассмотрим каждый этап и требования, которые к нему предъявляются. Это позволяет оценить качество всех видов проводимых работ.

Суть и назначение процесса цинкования металла

Цинк является основным компонентом специальной химической смеси, которой принято покрывать изделия из металла во избежание развития коррозионных процессов. Повышенная влажность, воздействия механического характера, химические реакции – все это может спровоцировать окисление поверхности металла, однако оцинкованные изделия гораздо меньше подвержены коррозии.

Цинк и металл в симбиозе образуют гальваническую пару, где цинк принимает на себя все барьерные функции и, следовательно, вступает в различные формы взаимодействия с факторами окружающей среды.

Поверхность изделия будет сохранять свой первоначальный вид до тех пор, пока не разрушится полностью верхний цинковый слой. В местах, где цинк подвергается наиболее сильному воздействию, под влиянием молекул воды и кислорода образуется защитный слой гидроксида, который также сохраняет целостность металла.

Цинкование алюминия и других видов металлов происходит с использованием разных методов, однако наибольшее влияние на эффективность результата данной процедуры оказывает класс толщины цинкового слоя, который определен по ГОСТ 14918-80.

Классы цинкового покрытия П и 1 чаще всего используются в условиях сложной климатической обстановки повышенной влажности и перепадов температур.