Поверхностные дефекты оцинкованных изделий

Нанесение защитного покрытия в виде слоя цинка позволяет продлить срок эксплуатации металлических изделий и конструкций. Существует несколько способов цинкования, каждый из которых пользуется популярностью. При некачественном выполнении работ на поверхности имеются дефекты, через которые металл контактирует с влагой и воздухом. Поэтому особое внимание необходимо обращать на целостность защитного слоя. При любых признаках брака потребуется повторная обработка изделия.

Классификатор дефектов для потребителей

Справочная информация по ведению

допретензионной и претензионной

Отслоение цинкового покрытия

Рванина на кромках

Несоответствие ширины (узкий)

Несоответствие ширины (широкий)

Несоответствие толщины (тонкий)

Несоответствие толщины (толстый)

В таблице 10 представлены основные дефекты горячеоцинкованного проката.

Таблица 10. Классификатор дефектов при производстве оцинкованного листа в цехе покрытий

Способы устранения дефектов

Шероховатое покрытие по всей поверхности или на отдельных ее участках, в виде мелких густо расположенных бугорков

1. Высокая шероховатость поверхности подката, и как следствие, неравномерный рост железоцинкового сплава на микровыступах.

2. Загрязнение расплава цинка частицами гартцинка.

3. Наличие на поверхности холоднокатаных полос загрязнений или пятен СОЖ.

4. Повреждение поверхности основы — наличие в большом количестве мелких рисок на полосе.

1. Поддерживать шероховатость поверхности на реверсивном стане согласно технологической инструкции.

2. Своевременно производить очистку зеркала ванны цинкования.

3. Соблюдать требования к чистоте подката согласно СТО.

4. Выполнять требования технологической инструкции на предыдущих переделах.

Темные пятна или мелкие точки непокрытые цинком

1 Наличие окисной пленки на полосе из-за нарушения газового режима работы печи отжига.

2 Недотрав или коррозия на основе.

3 Наличие на поверхности холоднокатаных полос большого количества загрязнений или пятен СОЖ.

4 Плохая очистка, промывка и сушка полосы в узле химической очистки

1, 2 Выполнять требования технологической инструкции на предыдущих переделах.

3 Соблюдать требования к чистоте подката согласно СТО.

4 Соблюдать технологические режимы работы узла химической очистки

Вспученные, округлые или острые бугорки на цинковом покрытии, расположенные по местам дефектов металлоосновы

1 Нарушение процесса выплавки, разливки и раскисления стали.

2 Нарушение технологического процесса на стане горячей прокатки, НТА.

3 Царапина на стальной основе

1.2 Выполнять требования технологической инструкции на предыдущих переделах.

3 Не допускать механического травмирования полосы перед цинкованием

Дефект поверхности в виде углублений или выступов, расположенных по всей поверхности или на отдельных участках

Налипание частиц цинка или гартцинка на погружные и транспортирующие ролики. Навары на печных роликах

Очистить ролики от налипших частиц. В случае необходимости заменить. Следить за чистотой оборудования агрегата.

Толщина покрытия меньше допускаемого требованиями НД и заказа

1 Нарушение синхронности скорости движения полосы и параметров воздушных ножей.

2 Нарушение параметров работы воздушных ножей.

3 Неплоскостность х/к подката для цинкования.

4 Загрязнение сопел воздушных ножей частицами цинка

1 Не допускать нарушения синхронности скорости движения полосы и параметров воздушных ножей.

2 Немедленно принять меры по устранению неисправности.

3 Соблюдать технологические параметры при х/к прокатке.

4 Соблюдать технологическую инструкцию по очистке поверхности основы и расплава от гартцинка

Толщина покрытия выше предусмотренной заказом

Легкие продольные полосы, не нарушающие целостность покрытия

Местное повреждение частично или полностью затвердевшего покрытия вследствие:

— неправильной настройки вентиляторов башни охлаждения;

— проскальзывания отжимных роликов

Устранить причины, вызывающие потертость

Грубое утолщение цинкового покрытия по кромке или по всей поверхности полосы

1 При остановке агрегата происходит застывание цинка в месте контакта полосы с поверхностью расплава цинка.

2 Сильная вибрация полосы и расплескивание расплава.

3 Неудовлетворительная настройка системы воздушных ножей.

4 Внеплановые остановки агрегата

1,2 После резки рассортировать листы по качеству поверхности.

3 Обеспечить настройку системы воздушных ножей.

4 Не допускать внеплановых остановок агрегата

Механическое повреждение поверхности полосы в виде одиночного или периодически повторяющегося углубления

1 Налипание отслоившегося цинка, различных частиц на валки или ролики АНГЦ.

2 Вдавлины и надавы на х/к подкате для цинкования.

3 Деформирование полосы на захлестывателе на первых витках

1 Содержать в чистоте оборудование агрегата и не допускать попадание частиц. Своевременно зачищать ролики и валки, при необходимости произвести перевалку.

2,3 Не допускать в производство подкат с дефектами

Дефект поверхности, представляющий собой углубления неправильной формы и произвольного направления, виде блестящих прямых линий или рисок

Механические повреждения, возникающие в следствии контакта покрытия с арматурой оборудования, не вращающимися валками, роликами

Не допускать трения металла о выступающие части оборудования или невращающиеся ролики, не допускать смещения витков в рулоне, своевременно зачищать или переваливать изношенные валки и ролики

Не дрессированные участки

Визуально, после матового дрессированного металла идет блестящий не дрессированный металл

Металл при дрессировке не подвергается обжатию. Получается при пропусках рванин, швов. Возможен подъем клети при сбое автоматики

Не допускать на полосе рванин. Устранить сбой в АСУ. Обеспечить деформацию по длине полосы

Дефект поверхности, представляющий собой острый, в виде гребня, выступ, образовавшийся при резке металла

Порезка кромки тупыми ножами, неправильная настройка дисковых ножей, большой зазор между ними

Точно настраивать и своевременно заменять дисковые ножи

Дефект формы рулона в виде выступов витков из средней или внутренней части рулона

1 Намотка рулона с переменным натяжением на моталке.

2 Сбой в работе центрирующей системы.

3 Проскальзывание резиновой шпули на моталке

1 Не допускать нарушения режима натяжения на моталке.

2 Устранить сбои в работе центрирующей системы.

3 Заменить шпулю

Наличие на поверхности оцинкованной полосы участков с более выраженной окраской в виде пятен или полос неправильной формы

1 Забиты форсунки.

2 Износ гуммированных роликов

1 Почистить форсунки.

2 Заменить гуммированные ролики

Дефект формы в виде местного смятия кромки.

1 Отклонение полосы от продольной линии агрегата.

2 Травмирование ГЦ-проката при транспортировке.

3 Касание кромки полосы элементов оборудования

1 Проверить работу центрирующих станций.

2 Аккуратно обращаться с металлом.

3 Исключить касание кромки полосы элементов оборудования

Неплоскостность в виде местного изгиба листа в поперечном направлении

1 При повышенной темп-ре в печи металл вытягивается и коробится.

2 Отклонение плоскостности подката от нормы

1 Соблюдать температурный режим в печи.

2 Не допускать в производство подкат с отклонениями от плоскостности

Отклонение от плоскостности, при котором поверхность металлопродукции или ее отдельные части имеют вид чередующихся выпуклостей и вогнутостей, не предусмотренных формой проката

Неправильная настройка роликов погружного оборудования, дрессировочной клети, дисковых ножей

Выполнять требования технологических инструкций

Покрытие имеет однообразный тусклый или иногда светло-серый цвет по всей поверхности или местами из-за образования железоцинкового сплава вместо чистого цинка

1 Формирование железоцинкового сплава вместо чистого цинка.

2 Медленное охлаждение полосы.

3 Высокая температура ванны и полосы

1,2,3 Соблюдать технологическую инструкцию по охлаждению и температурным режимам

Дефект формы в виде смятия части ширины листа, полосы

1 При остановке технологической секции происходит коробление полосы в печи.

2 Отклонение от плоскостности подката от нормы

1 После резки рассортировать листы по качеству поверхности.

Отслаивание цинкового покрытия от основы

1 Наличие на поверхности холоднокатаной полосы большого количества загрязнений, неметаллических включений, вкатанной окалины, пятнистого науглероживания.

2 Плохая очистка, промывка и сушка полосы в узле электрохимической очистки.

3 Нарушение параметров атмосферы печи ТХО.

4 Наличие остатков влаги на поверхности полосы

1 Выполнять требования технологической инструкции на предыдущих переделах.

2 Соблюдать технологические режимы работы узла электрохимической очистки.

3 Проверить гермитичность печи, вывести параметры атмосферы на рабочий режим.

4 Проверить работу отжимных роликов и сушила на участке электро-химической очистки

Рельефные линии на оцинкованном прокате, расположенные под углом к оси прокатки по форме напоминающие вид пера

Неравномерное удлинение полосы во время дрессировке

1. Поддерживать натяжение полосы в дрессировочной клети согласно технологической инструкции.

Произвести корректировку профиля рабочих валков с учетом длительности кампании эксплуатации опорных валков.

Дефект макроструктуры сляба, слитка, заготовки представляет собой нарушение сплошности металла

Дефект образуется на предыдущих переделах

Не задавать в производство металл с данным дефектом.

Деформация при цинковании

При проектировании или изготовлении стальных изделий подвергаемых горячему цинкованию должны быть соблюдены определенные требования учитывающие особенности технологии обработки. Деталь при цинковании имеет свойство деформироваться, и это необходимо учитывать до начала проектирования. Принимая это во внимание, инженер-конструктор должен гарантировать наилучшее качество покрытия для наиболее успешной реализации проекта. Практика цинкования показывает, что наилучший результат достигается, когда изделия симметричны и имеют одинаковую толщину деталей. При правильном рассмотрении и понимании влияния процесса горячего цинкования на сталь, могут быть успешно оцинкованы как асимметричные конструкции, содержащие элементы неравной толщины, так и изделия полученные холодным методом обработки (сгибание, перфорирование, прокат, штамповка). Оцинкованная сталь проходит через цикл температурных режимов после погружения и выхода из ванны горячего цинкования. Поскольку детали погружают в ванну под углом, происходит неравномерный нагрев, создавая температурный профиль вдоль оцинкованной части детали. Этот температурный профиль создает внутреннее напряжение стали. Это напряжение может вызвать изменения в форме (искажение и деформацию).

Чтобы минимизировать этот риск можно выполнить следующие действия: • Там, где это возможно, используйте симметричный прокат при изготовлении рамных конструкций. Двутавровые балки, предпочтительнее в использовании. • При сварке используйте детали в  равной или близкой к одинаковой толщины, особенно в стыках. •Используйте временное крепление или укрепление на тонкостенных и асимметричных конструкциях. • Согните деталь до оптимального радиуса, чтобы свести к минимуму локальную концентрацию напряжений. • Перед сваркой соберите детали, таким образом, чтобы не происходило их деформации во время соединения. Постоянно сваривайте стыки, используя сбалансированные сварочные методы, чтобы уменьшить неровное тепловое напряжение.

Проконсультируйтесь с нашими специалистами относительно использования временного крепления или укрепления.

Дефекты при цинковании металла

Кроме указанных выше видов брака при цинковании металлических заготовок бывают и другие. Часть из них можно увидеть визуально, другие выявляются только при детальном осмотре и обследовании:

• Трещины по типу сетки образуются при охлаждении заготовок. В некоторых случаях возможны разрывы поверхностей. Отжиг перед цинкованием помогает избежать подобных последствий.
• Шероховатость поверхности может появиться при обработке таких же по структуре деталей или при наличии дефектов на заготовках. Если изделие гладкое, то такой брак исключен.
• Волокнистое или полосчатое покрытие появляются при взаимодействиях расплавленного цинка и кристаллической решетки на поверхности металла. В некоторых случаях брака можно избежать посредством отжига металла.
• Чешуйчатые отслоения образуются при соответствующей обработке заготовок. С помощью отжига деталь можно подготовить к процедуре более качественно.
• Наличие заусенцев приводит к низкому качеству цинкования. Поэтому грамотная обработка изделий обязательна.
• Если проводится цинкование чугуна, то возможен брак в виде подгара. По краям деталей могут возникать вспучивания.
• Подтеки и плоские наплывы появляются при несоответствии скорости вынимая детали из раствора технологическому процессу. Также могут появляться наплывы капельного типа.
• Если не все места детали проконтактировали с цинком, то на поверхности остаются черные пятна и точки.
• При наличии в составе заготовки большого количества шлаков или оксидов на поверхности появляется коррозия и следы разъедания металла.
• При травлении заготовки могут наблюдаться небольшие вздутия, причинами которых являются выходы водорода.

Существуют и другие дефекты цинкования, вызванные неправильной подготовкой детали, нарушениями технологического процесса, другими причинами. К браку относятся бугорки, травильные выделения, свинцовая пена, изменение цвета заготовки, склеивание, отпечатки, отслоения и шелушения. В зависимости от степени дефекта принимается решение об отбраковке изделия или повторной обработке.

Покрытие при горячем цинковании может иметь поверхностные дефекты, которые могут снизить долгосрочную эффективность коррозионной стойкости изделия. Некоторые дефекты поверхности могут быть вызваны процессом обработки стали. Дефекты поверхности, могут создать голое пятно, толщина покрытия на которых равна нулю. В соответствии с ГОСТ, непрокрытые места  не допускаются на поверхности стального изделия после горячего цинковкования.

Дефект поверхности может быть вызван вследствие подвешивания изделия на траверсах с помощью цепей или проволоки и транспортировки в процессе цинкования. Следы от захватывающих механизмов, иногда можно избежать с помощью выбора оптимальных методов подвешивания и транспортировки. Тем не менее, некоторая продукция должна быть подвешена таким образом, при котором невозможно избежать появления следов от цепей или проволоки для реализации процесса оцинкования.

Другой дефект поверхности, вызванный обработкой стали в процессе цинкования известен как дефект от соударений или скол. Такой дефект может сопровождаться либо частичным покрытием либо без покрытия цинком пятна на поверхности оцинкованной стали и появляющийся, когда продукция вступает в контакт друг с другом в процессе цинкования. Это обычно происходит, когда многочисленные мелкие изделия подвешивают на одной траверсе. Когда продукция висит слишком близко друг к другу, это создает более высокую вероятность того, что изделия будут касаться друг друга, когда они помещаются в ванну цинкования. Такие дефекты иногда можно избежать за счет увеличения горизонтального и / или вертикального интервала между продуктами. Для этого подвешивается меньше изделий на одном подъемном приспособлении или изменяют высоту, на которой подвешена продукция.

Любой дефект поверхности, создающий место непроцинковки, которое находится ниже приемлемых критериев предельного размера и правильно восстановленный не является причиной для предъявления претензий по качеству цинкования. В соответствии ГОСТ 9.307-89, восстанавливаемые области непокрытых участков на продукции не должно превышать 2% от общей площади поверхности. Это означает, что любая продукция с непроцинкованными участками, которые подходят под это определение, должна быть отремонтирована в соответствии ГОСТ.

Разновидности брака

Определить некачественное цинкование можно только после полного остывания заготовок. На поверхности становятся видимыми дефекты, что говорит о необходимости повторной обработки деталей. Существует несколько разновидностей брака, каждый из которых имеет определенные особенности.

Трещины на поверхности заготовок

В некоторых случаях заготовка направляется в цех гальванической обработки с трещинами. Такие дефекты не всегда видны до цинкования, но после обработки бросаются в глаза. Трещины полностью не заполняются цинковым раствором, на поверхности имеется окалина. Если дефект выявлен до процедуры цинкования, то сразу производится отбраковка изделий.

Искусственное старение или охрупчивание

При тепловом воздействии раствора расплавленного цинка свойства заготовки могут меняться. Если после цинкования изделие быстро остывает, подвергается холодной деформации, то возможный разлом впоследствии становится одним из видов дефектов.

При охрупчивании детали могут ломаться под воздействием напряжения или большой массы. Перепутать искусственное старение и другие дефекты достаточно сложно. Такой брак возможен только с заготовками, выполненными из кипящих сталей. Спокойные металлы не подвергаются охрупчиванию из-за перепадов температуры.

Еще одним видом брака является охрупчивания из-за внутреннего напряжения. Расплавленный раствор цинка проникает внутрь стали, контактирует с зернами металла, что может приводить к растрескиванию заготовок. С целью исключить подобный брак до момента цинкования с заготовки снимается внутреннее напряжение.

Искривления заготовок и поводки

Остаточное напряжение и ошибки при погружении деталей в раствор расплавленного цинка становятся причинами искривления изделий. В результате на поверхности могут появляться различные трещины. Визуально обнаружить подобный брак достаточно просто. Для его исключения погружение заготовки в раствор должно быть быстрым и без остановок.

Как формируется слой цинка на поверхности металла

Наиболее востребованной является технология погружения металлических деталей в ванну с расплавленным цинком. В процессе охлаждения на поверхности образуется тонкая оксидная пленка. При этом толщина стальных изделий несколько увеличивается. Чем больше времени заготовка находилась в ванне с раствором цинка, тем толще получается защитный слой.

Также толщина покрытия определяется процентным содержанием в растворе таких элементов, как кремний, алюминий. Большое значение при обработке деталей имеет температура расплавленного раствора. Таким образом на параметры цинкового слоя влияют три фактора: время погружения, температура состава, наличие или отсутствие дополнительных примесей.

При наличии опыта и соответствующих знаний определить качественное покрытие можно визуально. Основными критериями распознавания являются:

• наличие на поверхности металлических деталей блестящего покрытия, однородного и без видимых дефектов;
• структура верхнего слоя цинкового покрытия выглядит как небольшие листья папоротника;
• если деталь распиливается, то на срезе четко видно металлическую заготовку и внешний слой в виде тонкой оксидной пленки;
• если заготовка имеет неоднородную толщину, участки с более высокой теплоемкостью приобретают серый оттенок;
• при высоком содержании в растворе кремния, заготовки также становятся серыми.

Самостоятельно определить качество цинкования может только человек с соответствующей квалификацией. Лучше всего обратиться к помощи специалистов, хорошо разбирающихся в данном вопросе.