Содержание
Особенности применения оцинкованного листа
Стальной лист — удобный и востребованный во многих сферах материал, но к сожалению, подверженный коррозии. Оцинковка повышает устойчивость металла к воздействию агрессивных сред, в том числе и к процессам ржавления. Таким образом, оцинкованный лист с успехом применяется в строительстве, автомобильной промышленности, при производстве всевозможных изделий и в других областях.
Производство
Оцинковка – технологический процесс, в ходе которого на поверхность стального листа наносится слой цинка. Толщина покрытия может различаться в зависимости от предназначения листа, но не может быть менее 0,02 мм.
Цинкование может осуществляться гальваническим методом, холодным цинкованием, но наиболее часто применяется горячая оцинковка.
Горячее цинкование проходит поэтапно. Вначале происходит обезжиривание поверхности, далее — травление и промывка. В заключении стальной лист погружается в ванну с расплавом цинком. При этом скорость процесса, качество и температура цинка контролируется специальными приборами. В результате получается гладкая металлическая поверхность, с высокими характеристиками, которая хорошо переносит механическую обработку не теряя своих свойств.
Свойства
Технические характеристики оцинкованной стали, покрытой методом горячего цинкования регламентируются ГОСТ 14918-80. По стандарту ширина листа должна быть от 71 см до 180 см, а толщина от 0,5 мм до 2,5 мм. Для производства оцинкованного листа используется холоднокатаная сталь различных марок.
Оцинкованная сталь имеет много достоинств:
- Коррозионная стойкость.
Основным свойством смело можно считать наличие устойчивого защитного покрытия, и как следствие высокое сопротивление коррозии - Возможность обработки.
Лист, покрытый цинком можно обрабатывать методом вальцовки, штамповки, вытяжки и гибки, не боясь повредить цинковый слой. - Срок службы.
Долговечность изделий выше, по сравнению с черным металлом. Такой лист устойчив к повышенной влажности и агрессивным средам, не требует обработки лакокрасочными материалами. - Высокая механическая прочность.
Цинковый слой крепко связывается со стальным основанием и как следствие не повреждается при изгибах, не откалывается при ударах. Цинк улучшает стойкость листа к механическим нагрузкам и абразивному износу. - Значительный сортамент. Лист с оцинкованным покрытием имеет большой диапазон размеров полотна и толщины цинкового слоя.
Цинковое покрытие является безопасным с экологической точки зрения, по сравнению с другими защитными покрытиями, применяемыми к стальным листам.
Помимо этих основных моментов стоит отметить способность к самовосстановлению покрытия, при возникновении царапин и раковин. А матовость цинкового листа привлекает многих дизайнеров.
У оцинкованной стали есть незначительные минусы, которые всё же стоит учесть при выборе листа. Так открытая деталь со временем будет терять небольшую толщину слоя цинка. Такой металл трудно варить, а при покраске придется дополнительно подготовить поверхность листа.
Классификация
Оцинкованный стальной лист имеет несколько классификаций, от которых зависит дальнейшая область применения.
- В зависимости от назначения выделяют оцинкованную сталь: ХП — холодного профилирования; ПК — под покраску; ХШ — холодной штамповки; ОН — общего назначения.
- Листы, применяемые для холодной штамповки подразделяется на группы по способности к вытяжке: Н — нормальной; Г — глубокой; ВГ — весьма глубокой.
- В зависимости от разнотолщинности цинкового покрытия листы разделяют на: НР — нормальную; УР — уменьшенную.
- В зависимости от толщины покрытия листы подразделяются на: П — повышенный класс (60 — 40 мкм); В — высокий класс (40 — 18 мкм); О — обычный класс (18 — 10 мкм).
Оцинкованный лист может быть с рисунком кристаллизации (КР) и без рисунка (МТ) на поверхности листа. Лист классифицируют и по точности проката: повышенная (А), нормальная (Б) и высокая (В).
Выбирая оцинкованный лист стоит принять во внимание сферу его применения и условия среды в которых он будет использоваться.
Применение
В практической жизни оцинкованный лист применяется повсеместно. Элементы из него можно найти в различных сооружениях вокруг нас, на кораблях, вокзалах, рекламных щитах, в автомобилях, заборах и других металлоконструкциях. Поскольку лист устойчив к коррозии, он нашел широкое применение в современной промышленности. Такой прокат используется в различных областях производства: в тяжелой, химической промышленности, в приборостроении. Благодаря тому, что лист поддается механической обработке из него производят штампованные детали и изделия глубокой вытяжки и профиля.
Оцинкованный лист пользуется спросом в машино- и автомобилестроении. Например для производства кузова или отделки фургона. Но всё же основной сферой применения листа с цинковым покрытием является строительство, ведь это прочный и качественный материалом. Он применим при строительно-монтажных работах, при возведении металлоконструкций. Конструкции получаются достаточно легкими, с небольшой нагрузкой на стены и перекрытия. Из него можно конструировать ангар, гараж, складское помещение и т. д. Оцинкованным листом выстилают крыши, устанавливают перекрытия или используют в качестве материала для стен, настила.
Лист применяется при наружной отделке стен, крыш, заборов, балконов. Он отлично подходит для облицовки зданий. Лист с цинковым покрытием является основой для изготовления большого ассортимента строительных изделий:
- профнастила (оцинкованного или с добавлением полимеров, для придания защитно-декоративных свойств);
- металлочерепицы (которая востребована в кровельных работах);
- штакетника;
- строительного профиля;
- штрипса.
Из оцинкованного листа производят водопроводные трубы, воздуховоды и водостоки, кронштейны и всевозможный крепеж, а также предметы быта. Вентиляционные системы и вытяжка для кухни делается именно из него.
Оценка качества
Чтобы оценить качественные характеристики листа с цинковым покрытием достаточно взглянуть на него. Поверхность должна быть ровной, гладкой, без трещин.
В листах холодного штампования и общего назначения допускаются шероховатость, пятна, наплывы. В остальных типах оцинкованного металлопроката дефекты должны отсутствовать.
Таким образом, мы выяснили, что оцинкованная листовая сталь обладает практически такими же характеристиками, что и нержавейка, но при этом её цена на рынке значительно ниже.
Основная стоимость складывается из цены металлопроката, стоимости цинка и затрат на конкретный метод покрытия. К примеру, лист с покрытием, нанесенным гальваническим методом, будет стоит дороже, чем методом горячего цинкования. Также цена зависит от толщины листа, цинкового покрытия и его качества. В любом случае, если лист подозрительно дешевый, значит производитель сэкономил на качестве или толщине цинкового слоя.
Требования к металлоконструкциям для горячего оцинкования
Защиту металлоконструкций и деталей проводят по нормативно-техническим актам с обеспечением соблюдения требований профильного стандарта – горячее цинкование по ГОСТ 9.307 89. Данный стандарт регламентирует общие нормы в отношении качества защитных покрытий, которые наносятся на конструкционную сталь и стали повышенной прочности методом горячего цинкования.
Данная методика может применяться для обработки фасонного и трубопроката, листовой стали, а также изделий, выполненных из чугуна. Под действие настоящего стандарта не попадают покрытия, нанесение которых осуществляется непрерывным способом.
Требования к основному металлу
Требования к конструктивным особенностям проката, подлежащего цинкованию:
- Не разрешается присутствие в конструкциях воздушных пространств и закрытых полостей. Чтобы нанести покрытие максимально качественно, малейшие полости в детали должны быть доступны для проникновения и выхода из нее расплавленного цинка, жидкостей и газов.
- Наносить слой цинка на изделия с участками, в которых имеются закрытые пространства, запрещено. Это позволяет исключить вероятность взрыва. Детали, имеющие сложную конфигурацию и полости, сначала подвергают пробной обработке.
- Сварка любых элементов металлоконструкций должна осуществляться встык, односторонним швом с подваркой или двусторонним швом. Согласно требованиям ГОСТ, горячее цинкование металлоконструкций, элементы которых сварены внахлест, не допускается.
Требования к поверхности основного металла
Обработке цинком подлежит только металлопрокат, на поверхности которого отсутствуют сварочные шлаки, заусенцы, поры, окалина, а также другие включения.
Если обработке подвергаются литые изделий и конструкции, на их поверхности не должно быть усадочных раковин и прочих углублений. Наличие кромок и острых углов (если это не имеет технического обоснования) не допускается. Такие детали должны иметь округления радиусом минимум 0.3 мм.
Структура сварных швов должна быть плотной и сплошной по всей длине проката, на поверхности сварных соединений которого не допускается присутствие шлаковых включений, свищей, наплавленных сопряжений, трещин и пор.
Согласно нормам действующего ГОСТ, покрытие горячим цинкованием допускается при условии, что поверхность проката очищена обезжириванием, а также протравлена или была подвержена стройно-абразивной обработке, а впоследствии офлюсована. Коэффициент очистки поверхности металлопроката от коррозии и окалины должен составлять 1. Это обусловлено требованиями, которые устанавливает ГОСТ 9.402.
Требования к покрытию
Внешний вид
После нанесения цинковое покрытие должно обладать сплошной структурой и быть равномерным, исключая наличие забоин, трещин и вздутий. Допускается, что на самой поверхности могут присутствовать незначительные шероховатости. Также допускается, что покрытие может иметь разные оттенки: от серебристо-блестящего до матового темно-серого цвета.
Если на металлоконструкции присутствует рябизна, царапины или следы, оставленные вследствие захвата детали подъемными устройствами без разрушения целостности покрытия до основного металла, а также крупинки гартцинка, диаметр которых не превышает 2 мм – это не считается дефектом. Однако наплывы цинка не считаются браком, если они не мешают сборке.
Разрешено проводить восстановление непрокрытых областей при условии, что их ширина не более 2 см, а их общий объем не превышает 2% от общей площади конструкции. Защиту непрокрытым участкам осуществляют при помощи газотермического напыления цинка (допустимая минимальная толщина составляет 120 мкм) или путем нанесения на их поверхность лакокрасочного цинкосодержащего слоя (количество цинка в массе сухой пленки составляет 80 – 85%, допустимая минимальная толщина составляет 90 мкм).
Толщина цинкового покрытия
Толщина защитного слоя не должна быть меньше 40 мкм, максимальная – не больше 200 мкм. Выбор конкретной толщины определяется на основании предполагаемых условий эксплуатации обработанных конструкций, а также требований, прописанных в нормативно-технических актах для конкретного проката.
Прочность сцепления
Покрытие отличается достаточным уровнем сцепления при условии, что оно способно выдерживать проверку по любому из применяемых методов (нанесение сетки царапин, крацевание, нагрев, удары поворотным молотком).
Горячее цинкование
Цинковое покрытие является защитным, а не декоративным.
Покрытие горячим цинком осуществляется по ГОСТ 9.307-89 «ЕЗСКС, Покрытия горячие цинковые. Общие требования и методы контроля».
Выписка из ГОСТ 9.307-89 (п.2.Требования к покрытию):
2.1. Внешний вид покрытия 2.1.1. При внешнем осмотре поверхность цинкового покрытия должна быть гладкой или шероховатой, покрытие должно быть сплошным. Цвет покрытия от серебристо-блестящего до матового темно-серого. 2.1.2. На поверхности изделий не должно быть трещин, забоин, вздутий. 2.1.3. Наличие наплывов цинка недопустимо, если они препятствуют сборке. Крупинки гартцинка диаметром не более 2 мм, рябизна поверхности, светло-серые пятна и цвета побежалости, риски, царапины, следы захвата подъемными приспособлениями без покрытия до основного металла не являются дефектами. Допустимо восстановление непокрытых участков, если они не шире 2 см и составляют не более 2% общей площади поверхности. Непокрытые участки защищают слоем цинкосодержащего лакокрасочного покрытия (минимальная толщина 90 мкм, массовая доля цинка в сухой пленке 80%-85%) или газотермическим напылением цинка (минимальная толщина 120 мкм).
Повышенные требования к внешнему виду цинкового покрытия должны быть, установлены при открытии заказа, и заложены дополнительно в цену изделия.
Особенности покрытия горячим цинком:
- На сталях с высоким содержанием кремния и/или фосфора (из-за неоднородности химического состава стали), (слоя у поверхности, структуры поверхности, чужеродных вкраплений), а также на толстостенных изделиях наблюдается разнооттеночность покрытия. Серая поверхность состоит из сплава цинк-железо, выходящего на поверхность, а более светлые места – это чистый цинк. В случае стали с неблагоприятным содержанием кремния и фосфора может появиться значительное утолщение покрытия и ухудшение его адгезии, видимым эффектом этого явления, может быть шероховатая поверхность с серой и тёмно-серой окраской, переходящей со временем даже в коричневый оттенок.
- Цинковая поверхность на том же изделии может быть неоднородной; могут появиться пятна разной степени глянца, серой матовости и шероховатости. Так как поверхностная локализация примесей в низколегированной стали приводит к тому, что при прокате изделий из неё, появляется значительное различие в содержании кремния и фосфора в разных частях изделия. Однако это не может являться браковочным признаком, поскольку, кроме внешнего вида, отрицательных моментов нет – он не влияет на срок службы покрытия, а через какое-то время (в течение 1-1,5 года) цвет конструкции станет одинаковым).
- Белая коррозия (бело-серые пятна, возникающие под влиянием атмосферных факторов), а также так называемые «кровавые потёки» (остатки флюса и кислоты в местах неплотной сварки) не являются основанием для претензий на качество оцинкованной поверхности.
Вышеуказанные проблемы являются наиболее характерными для сталей марки 09Г2С, что обусловлено особенностями их химсостава. Наиболее часто проявляются дефекты цинкового покрытия для сталей 09Г2С, которые не являются основанием для предъявления претензий:
- Повышенная толщина образующегося цинкового покрытия.
- Разная толщина цинкового покрытия.
- Повышенное образование гард-цинка.
- Пониженная адгезия цинкового покрытия к металлу.
- Пониженная плотность цинкового слоя.
- Внешний вид покрытия (отсутствие блеска, неровности, потеки, серый цвет).
Не допускайте хранения изделий в полиэтиленовой плёнке на длительный срок.
Историческая справка
В 1742 году Поль Жак Малуэн описал способ защиты железа от коррозии погружением детали в расплавленный цинк.
В 1836 году Станислас Сорель получил патент на технологический процесс горячего цинкования: деталь очищается, обезжиривается, протравливается, покрывается флюсом и погружается в ванну с расплавленным цинком. Этот способ используется уже более 180
лет, имеются детали которые уже более
180
лет защищены горячим цинком. ГОСТ 9.307 регламентирует данный технологический процесс в нашей стране и даёт полное изложение получения, методику контроля покрытия и допустимые параметры.
Горячий цинк и Холодный цинк
На рынке есть опоры по очень приятный цене, но в описании указано, что они защищены от коррозии методом «холодного цинкования». Что это такое?
Цинковая краска
– одно из наиболее популярных антикоррозийных средств по металлу на современном рынке отделочных материалов. Не секрет, что цинкование является самым долговечным методом защиты металла от коррозии. Однако провести его традиционными способами не всегда является возможным. Все-таки и «горячий» метод, и способ электрохимического осаждения доступны только в промышленных условиях. Именно поэтому «холодное» цинкование с применением цинковой краски является столь популярным.
Итак, это краска с наполнением цинковым порошком. У неё есть существенное преимущество — цена покрытия.
Твердость
Прочность любого лакокрасочного покрытия определяется прочностью связующего.
Лаки по твердости, в соответствии с международными стандартами ISO 15184, ASTM D 3363, SIS 184187, NEN 5350, ECCA Test Method, определяется с помощью карандашных грифелей по шкале 6В-5В-4В-3В-В-НВ-F-Н-2H-3H-4H-5H-6H-7Н-8Н-9Н, где 6В является показателем наименьшей, а 9Н – наивысшей твёрдости. Она соответствует по твердости карандашу 2Т.
Твердость покрытия горячим цинкованием равна твердости металла. Цинк. А под цинком у нас находится железо.
По ювелирной шкале Мооса (кто кого царапает)
Тальк ( графит ) — 1 Свинец — 1,5 Янтарь ( гипс ) — 2 Цинк ( алюминий, золото, серебро ) — 2,5-3 Медь — 3 Железо — 4 Сталь — 5 Стекло — 6 … Алмаз — 10
Понятно, что любая краска гораздо менее твердая, чем цинк
Адгезия (прилипание)
И горячий и холодный цинк наносится на подготовленную поверхность. От качества подготовки поверхности зависит прочность покрытия, это всем известно. Лакокрасочное покрытие нужно обновлять через 1-3 года для уличных изделий. Оно теряет защитные свойства: стирается и отшелушивается от старости, сырости, и механических повреждений. Это известно каждому, у кого есть что-нибудь окрашенное на улице.
Оцинковка по ГОСТ «Горячий цинк» образует на поверхности цинковый припой
, который обеспечивает: —
барьерную защиту
простой изоляцией стали от воздействия электролитов из окружающей среды (как краска). Цинк чрезвычайно плотный и непроницаемый материал, счистить его с поверхности можно только с помощью напильника, желательна — «болгарка» —
катодную защиту
. Это означает, что цинк сначала будет корродировать сам, защищая этим лежащий под ним металл. Это происходит в соответствии с так называемым «гальваническим рядом металлов» при наличии идеального гальванического контакта цинк-сталь. Катодная защита стали цинком обеспечивается даже тогда, когда повреждение цинкового покрытия на стали до «голой» стали достигает 5-6 мм: никакой коррозии стали не начинается, пока она не «съест» окружающий цинк.
Длительность защиты
При идеальном нанесении краска обеспечивает защиту поверхности 1-3 года (для улицы в зависимости от климатических условий), её требуется регулярно подновлять на поврежденных участках или лучше перекрашивать полностью, но это неудобно. При горячем цинковании гарантирована защита на 25 лет, а напомним — имеются детали, которым 180 лет…
Контрольная проверка покрытия «Горячий цинк» VS «Холодный цинк»
Возьмите трубу покрытую цинковой краской и оцинкованную трубу. Постучите потрите их друг об друга. Посмотрите что произошло…
Требования к надежности покрытия и контролю основного металла
Проверке подлежат 2 – 5% продукции из партии, но не меньше 3-х единиц. Контролю продукции единичного производства подлежат все изделия. Перед нанесением защитного покрытия указанные изделия проходят проверку на предмет соответствия нормам, которые предъявляются к конструкции и качеству поверхности основного металла.
Полуфабрикаты (трубный прокат, проволока и т.д.) подлежат входному контролю, предполагающему проверку деталей на соответствие нормам, которые предъявляются к конструкциям и качеству поверхности основного металла, а также требованиям, которые регламентируют нормативно-технические документы на поставку.
После нанесения проводится проверка цинкового покрытия по нескольким параметрам таким, как толщина, внешний вид и прочность сцепления. Проверке подлежат все партии товара (под партией понимают единицу груза, который включает одно и более единиц с идентичными параметрами, которые относятся к одному заказу). При этом контролю подлежат изделия, на которые слой цинка нанесли в течение одной рабочей смены с погружением в одну и ту же ванну.
Контроль прочности сцепления и толщины покрытия выполняется в отношении следующего металлопроката:
- Сварные механизмы в объеме до 5% от партии, но не меньше 1 единицы;
- Части стальных деталей в объеме до 1% от партии, но не меньше 2 единиц;
- Крепежные элементы с резьбой в объеме до 0.5% от партии, но не меньше 3 единиц.
Для проведения проверок используются методы статистического контроля горячего цинкования по ГОСТ 18242. В России действуют следующие стандарты ГОСТ Р 50779.71-99 и ГОСТ Р ИСО 2859-1-2007.
Проверку толщины оцинкованного покрытия по металлографической методике контроля разрешено выполнять только на одном изделии из партии.
Конструкции, на которых проверка выполнялась с применением разрушающих методов, допускается представлять к приемке по завершению работ по восстановлению покрытия.
Проверке внешнего вида оцинкованного покрытия подлежат все 100% изделий.
Контроль толщины покрытия
Проверка этого параметра осуществляется до проведения дополнительной обработки покрытия (использование консервационных смазок, хроматирование, др.). Для проведения неразрушающего контроля используются специальные измерительные приборы, в которых допустимая доля погрешности не превышает ±10%.
Контроль толщины слоя проводится только на поверхностях без резьбы и накатки на расстоянии минимум 5 мм от углов, ребер, соединительных участков и отверстий. Проверка толщины покрытия на элементах и узлах с резьбовым соединением для крепежа осуществляется на торцах гаек и головках болтов.
Если результаты проверки были неудовлетворительными, согласно требованиям ГОСТ, проводится повторный контроль указанных параметров. При этом тестированию подлежит удвоенное количество изделий. Если повторный контроль также дал отрицательные результаты, браком считается вся партия деталей.
Проверка содержимого ванны при проведении горячего цинкования выполняется по требованию клиента. Процедура проводится до извлечения деталей из ванны.
Нормативы по оцинкованной стали
Прокат листовой горячеоцинкованный производится в России целым рядом предприятий, в числе которых такие гиганты как Северсталь, Магнитогорский металлургический комбинат, Новолипецкий металлургический комбинат, а так же несколько небольших производителей, которые только наносят цинковое покрытие на лист, произведенный на комбинатах. На территории России в настоящий момент действуют два стандарта на оцинкованный лист — ГОСТ 14918-80 и ГОСТ Р 52246-2004.
ГОСТ 14918-80 разработан Государственным комитетом СССР по стандартам и введен в 1981 году. Настоящий стандарт разработан для Союза ССР и действовал на всей территории.
ГОСТ Р 52246-2004 разработан Государственным комитетом Российской Федерации по стандартизации метрологии как национальный стандарт Российской Федерации и введен с 2005 года.
Оба стандарта являются действующими по настоящий момент. Однако, ГОСТ Р 52246-2004 является значительно более современным, предъявляющим более четкие и строгие требования к прокату. В новом стандарте введено много новых понятий, отражающих современные требования потребителей к оцинкованному прокату.
В ГОСТ Р 52246-2004 появилось новое понятие Железоцинковое покрытие, не упоминавшееся в ГОСТ 14928-80, в то время как эта технология уже существовала. Новый ГОСТ ввел это понятие, чем узаконил применения подобного проката. Таким образом, в настоящий момент существуют два типа покрытия, закрепленные в ГОСТ:
ГЦ – прокат с цинковым покрытием ГЖЦ – прокат с железоцинковым покрытием.
Железоцинковое покрытие – покрытие, полученное в результате специальной термической обработки проката с цинковым покрытием, при котором происходит диффузия цинкового покрытия и стальную основу. Такой прокат отличается серым цветом, отсутствием узора кристаллизации и блеска.
Оцинкованный прокат общего назначения, для штамповки или профилирования в настоящий момент Российские производители изготавливают по ГОСТ 52246-2004, который соответствует маркам международных стандартов ИСО. Соответствие маркам европейских стандартов EN10142:2000 и EN10147:1991 приведено в таблице:
| EN10142:2000 | EN10147:1991 | ГОСТ 14918-80 |
| 01 | ОН | |
| 02 | DX51D | |
| 03 | DX52D | ХШ |
| 04 | DX53D | |
| 05 | DX54D | |
| 06 | DX56D | |
| 220 | S220GD | ХП |
| 250 | S250GD | |
| 280 | S280GD | |
| 320 | S320GD | |
| 350 | S350GD |
В соответствии с ГОСТ 52246-2004 оцинкованный лист производят трех видов покрытия по узору кристаллизации и отделке поверхности:
Н – с нормальным узором кристаллизации цинка (КР) НД – с нормальным узором кристаллизации цинка дрессированное (КР) М – с минимальным узором кристаллизации цинка (МТ) МД – с минимальным узором кристаллизации цинка дрессированное (МТ) ЖЦ – железоцинковое ЖЦД – железоцинковое дрессированное
В скобках указаны виды покрытия, установленные ГОСТ 14918-80.
Выбор вида покрытия, как правило, дело вкуса, на технические характеристики оцинкованного листа вид покрытия влияния практически не оказывает. Более важным для потребителя является правильный выбор группы назначения и способности к вытяжки (марки), так как эти параметры во многом определяют дальнейшее использование оцинкованного листа.
В то же время, железоцинковое покрытие, благодаря технологии термической обработки значительно более устойчиво к растрескиванию и отслоению при профилировании и штамповке, но имеет грязно-серый цвет, поэтому обычно используется при производстве оцинкованных листов под покраску и полимерное покрытие.
Важный параметр для оцинкованного листа – толщина покрытия. Очевидно, что с увеличением толщины цинкового покрытия, увеличивается срок эксплуатации изделия, который определяется качеством защиты от коррозии. Однако при выборе слишком толстого покрытия увеличиваются риски растрескивания или отслоения цинкового покрытия при штамповке или профилировании. Работа с таким изделием требует большей осторожности и деликатности. Одновременно, выбор слишком толстого покрытия часто не целесообразен по экономическим соображениям, потому как удорожает конечное изделие.
Оцинкованный прокат с большой толщиной покрытия и весом более 140 г/м2, обычно используют при наружном применении, без дополнительного лако-красочного или полимерного покрытия.
В таблице приведены сравнительные характеристики толщины цинкового покрытия для листов, изготовленных по ГОСТ 14918-80 и ГОСТ 52246-2004:
| ГОСТ 14918-80 | ГОСТ Р 52246-2004 | ||
| Класс | Толщина, мкм | Класс (масса) | Толщина, мкм |
| П | 40-60 | Z600 | 42 |
| 1 | 18-40 | Z450 | 32 |
| Z350 | 25 | ||
| Z275 | 19 | ||
| 2 | 10-18 | Z225 | 16 |
| Z200 | 14 | ||
| Z180 | 13 | ||
| Z140 | 9 | ||
| Нет | Z100 | 7 | |
| Z80 | 5,5 | ||
| Z60 | 4 | ||
Класс покрытия по ГОСТ 52246-2004 отражает минимальное значение массы покрытия, нанесенного с двух сторон проката, г/м2. По ГОСТ Р 52246-2004 толщина покрытия определяется по среднему значению, полученному по трем образцам. В таблице приведены минимальные справочные значения толщины покрытия. Фактические значения могут превышать, указанные в таблице.
По точности проката оцинкованный лист подразделяют на:
Б – нормальной точности А – повышенной точности В – высокой точности
По характеру кромки прокат может быть:
О – с обрезной кромкой НО – с необрезной кромкой
По способу консервации оцинкованный прокат поставляют:
ПС – пассивированный ПР – промасленный ПП – пассивированный и промасленный
Какой оцинкованный лист выбрать?
При выборе подходящих параметров оцинкованного листа не обойтись без инженерных расчетов, однако и они не способны поставить окончательную точку в этом вопросе. Прокат с подобранными параметрами должен пройти испытания на рабочем оборудовании, и только после этого можно будет судить – правильно ли сделан выбор параметров. Зачастую, на новом оборудовании приходится пробовать лист различных марок, с различными характеристиками, чтобы опытно – экспериментальным путем подобрать подходящие характеристики и сформулировать окончательные требования к оцинкованному прокату.
В зависимости от типа и возраста оборудования, установленного на металлургическом комбинате или заводе, оцинкованный лист может быть произведен по любому из указанных стандартов. Кроме того, на территорию России в больших количествах импортируется оцинкованный лист из стран ближнего зарубежья (бывших Советских республик) – Украины и Казахстана, где ГОСТ Р не действует. Выбор же остается за потребителем. Какой оцинкованный лист покупать для Ваших нужд — решать Вам.
Время последней модификации 1462355067
Контроль толщины покрытия
Магнитный метод
В основе данной методики лежит фиксация изменений уровня магнитного сопротивления, что обусловлено разной толщиной проверяемого слоя. Для этого применяют специальные измерительные устройства (магнитные толщиномеры).
Процесс проверки предполагает снятие минимум 5 измерений в центральной части и у краев проверяемой поверхности одной детали. За результат принимают среднеарифметическое значение, основываясь на полученных измерениях.
Допустимая погрешность магнитного метода составляет ±10%.
Металлографический (арбитражный) метод
В основе методики лежат измерения толщины оцинкованного покрытия с использованием поперечного шлифа при помощи металлографических микроскопов разных видов. Образец для создания шлифа вырезают непосредственно из оцинкованной детали.
Замеры толщины покрытия выполняются на шлифе в трех и более зонах, которые равномерно распределены на поверхности изделия (длина участка составляет около 1 см). В качестве результата засчитывают среднеарифметическое значение от проведенных замеров.
Допустимая погрешность металлографического метода составляет ±10%.
Гравиметрический метод
Определение средней толщины покрытия выполняется по неразрушающим методам или при помощи гравиметрического метода на основании данных о весе образца до и после получения или же до и после удаления покрытия. Это обусловлено требованиями, которые регламентирует ГОСТ 9.302.
Чтобы снять покрытие, используют раствор, состоящий из 2 г трехокиси сурьмы или 3.2 г хлористой сурьмы, которую растворяют в 500 см соляной кислоты, плотность которой, согласно ГОСТ 3118, должна составлять 1.19 г/см, ч.д.а. Для приготовления раствора в требуемой пропорции используют колбу объемом 1 дм, в которой смесь до метки дополняют дистиллированной водой, согласно нормам ГОСТ 6709.
Допустимая погрешность составляет ±10%.
Контроль химического состава для горячего цинкования регламентируется требованиями следующих ГОСТ: 19251.1, ГОСТ 19251.2, ГОСТ 19251.3, ГОСТ 19251.5.
Согласно требованиям этих стандартов, массовый объем цинка в рабочей массе ванны должен составлять не менее 98%.
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ
4.1. Контроль внешнего вида
Внешний вид покрытий контролируют визуальным осмотром невооруженным глазом при освещенности не менее 300 лк на расстоянии 25 см от контролируемой поверхности.
4.2. Контроль толщины покрытия
4.2.1. Магнитный
метод
Метод основан на регистрации изменения магнитного сопротивления в зависимости от толщины покрытия. В качестве измерительных приборов используют магнитные толщиномеры.
За результат измерения толщины покрытия принимают среднее арифметическое значение не менее пяти измерений у краев и в середине контролируемой поверхности одного изделия.
Относительная погрешность метода ±10 %.
4.2.2. Металлографический
метод
(
арбитражный
)
Метод основан на измерении толщины покрытия на поперечном шлифе с применением металлографических микроскопов различных типов.
Образец для изготовления шлифа вырезают из оцинкованного изделия.
Толщину цинкового покрытия измеряют на шлифе в трех и более точках, равномерно распределенных на линейном участке длиной около 1 см. За результат принимают среднее арифметическое результатов всех измерений.
Относительная погрешность метода ±10 %.
4.2.3. Среднюю толщину покрытия (Н
ср) в микрометрах определяют неразрушающими методами или гравиметрическим методом по разности масс образца до и после получения или до и после снятия покрытия по ГОСТ 9.302.
Для снятия покрытия применяют раствор: 3,2 г хлористой сурьмы или 2 г трехокиси сурьмы растворяют в 500 см3 соляной кислоты, плотностью 1,19 г/см3, ч.д.а., по ГОСТ 3118 в мерной колбе вместимостью 1 дм3 и доводят до метки дистиллированной водой по ГОСТ 6709.
Относительная погрешность гравиметрического метода ±10 %.
4.3. Контроль химического состава цинкового расплава — по ГОСТ 19251.1, ГОСТ 19251.2, ГОСТ 19251.3, ГОСТ 19251.5.
Массовая доля цинка в рабочем объеме ванны должна быть не менее 98 %.
4.4. Контроль прочности сцепления покрытий
4.4.1. Метод
нанесениясеткицарапин
(
притолщинепокрытийдо50мкм
)
На очищенной поверхности контролируемого покрытия инструментом со стальным острием под углом 30° (твердость металла острия должна быть выше твердости покрытия) наносят по четыре — шесть параллельных линий глубиной до основного металла на расстоянии от 2,0 до 3,0 мм друг от друга и перпендикулярно к ним. Линии проводят в одном направлении. Прочность сцепления удовлетворительна, если на контролируемой поверхности не наблюдается отслаивание покрытия.
4.4.2. Метод
крацевания
Для метода крацевания применяют стальные и латунные щетки диаметром проволоки 0,1 — 0,3 мм и скоростью вращения щеток — 1500 — 2800 мин-1.
Поверхность покрытия крацуют не менее 15 с. После крацевания на контролируемой поверхности не должно наблюдаться вздутия или отслаивания покрытия.
4.4.3. Метод
нагрева
При применении метода нагрева детали с покрытием или образцы-свидетели нагревают до (190 ± 10) °С, выдерживают при данной температуре в течение 1 ч и охлаждают на воздухе. На контролируемой поверхности не допускаются вздутия или отслаивания покрытия.
4.4.4. Метод
удараповоротныммолотком
Плоскую поверхность изделия с толщиной основного металла не менее 3 мм очищают от пыли, механических загрязнений и обезжиривают органическими растворителями.
На плоскую поверхность изделия устанавливают поворотный молоток массой 212,5 г таким образом, чтобы головка молотка вертикально падала на горизонтальную поверхность изделия. Производят не менее двух ударов молотком так, чтобы расстояние между параллельными отпечатками составляло 6 мм, а расстояние от края отпечатка до края изделия составило не менее 13 мм.
Схема поворотного молотка приведена в приложении
Контроль уровня прочности сцепления покрытий
Метод нагрева
Метод предполагает нагревание образцов-свидетелей или деталей до температуры 190 ±10 ℃. При температуре такой величины детали выдерживают в течение часа, а затем охлаждают естественным путем (на воздухе). Обработанная поверхность должна иметь равномерное покрытие, исключая отслаивания и вздутия.
Метод крацевания
Метод предполагает использование латунных и стальных щеток, оснащенных проволокой диаметром от 0.1 до 0.3 мм. В процессе обработки поверхности щетки вращаются со скоростью 1500 – 2800 об/мин.
Крацевание поверхности проводят в течение 15 секунд. Обработанная поверхность должна иметь равномерное покрытие, исключая наличие вздутий и отслаиваний.
Метод нанесения сетки царапин
Данный метод применяется для покрытий толщиной до 50 мкм. На подготовленную поверхность, которую предварительно очистили, при помощи приспособления, оснащенного стальным острием, наносят по 4 – 6 параллельных и перпендикулярных линий. Насечки наносят под углом 30° на глубину до основного металла на расстоянии друг от друга 2.0 – 3.0 мм.
Нужно учитывать, что твердость стального острия должна быть больше твердости покрытия. Нанесение линий осуществляется в одном направлении. Если на обработанной поверхности отсутствуют отслаивания покрытия, тогда уровень прочности сцепления считается достаточным.
Метод удара поворотным молотком
Перед проверкой поверхность детали с толщиной основного металла от 3 мм, необходимо очистить от пыли и других загрязнений, а затем обезжирить, используя растворители на органической основе.
На плоскую поверхность детали поворотный молоток, масса которого составляет 212.5 г, устанавливают так, чтобы его головка падала на изделие строго вертикально. Выполняют минимум два удара молотком, выдерживая расстояние между отпечатками, которое должно составлять 6 мм. При этом расстояние от края отпечатка до кромки детали должно быть не меньше 13 мм.
Стандарты цинковых покрытий
В области стандартизации цинковых покрытий мы заметно отстаем от западных стран и США. Если в этих странах давно существуют стандарты как на процессы горячего нанесения покрытий, так и на особенности проектирования изделий для горячего цинкования, то в СССР (а затем и в России) имеется только один ГОСТ на горячее цинкование, лишь недавно в России появился стандарт на шерардизацию; только относительно электроцинкования и напыления металлических покрытий дела обстоят относительно нормально. Основную нагрузку по нормированию толщины покрытий несут СНиПы, но и в этом случае понятия о необходимой толщине покрытия очень размыты и могут трактоваться по-разному.
В ГОСТ 9.307-89 указывается, что толщина цинкового покрытия должна лежать в пределах от 40 до 200 мкм, в СНиП 2.03.11-85 — что для оцинкованных изделий для зданий и сооружений толщина покрытия должна лежать в пределах от 60 до 100 мкм. В “Общих технических требованиях к ограждающим устройствам на мостовых сооружениях, расположенных на магистральных автомобильных дорогах”, ОДН 218.012-99,указывается толщина покрытия не менее 80 мкм. В то же время связь между условиями цинкования и толщиной покрытия практически отсутствует, если не считать краткой информации в строительных правилах СП 23-101-98,где приведена связь между толщиной покрытия и временем цинкования (таблица № 3.1), причем для температуры, при которой промышленное цинкование не производится (480°С).
Таблица № 3.1. Рекомендуемые толщины покрытий (мкм) при различном содержании кремния в стали (из СП 23-101-98).
| Время выдержки, мин | Толщина цинкового покрытия, мкм, при содержании кремния, % масс. | |||||||
| 0,05 | 0,075 | 0,1 | 0,12 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | |
| 3 | 80 | 140 | 90 | 85 | 90 | 125 | 160 | 200 |
| 6 | 110 | 240 | 140 | 100 | 120 | 160 | 210 | 280 |
| 9 | 140 | 360 | 200 | 120 | 200 | 260 | 330 | 400 |
Очевидно, что эти толщины весьма далеки от реальной практики цинкования, тем не менее, некоторые чиновники на основании этого документа создают требования толщины покрытия на отдельных объектах до 200 мкм.
До 80-х годов прошлого столетия разные страны имели свои собственные стандарты на горячее цинкование, причем эти стандарты часто не согласовывались между собой ни в части контроля, ни в классификации областей применения. Отметим, как наиболее разработанные, серию американских стандартов: ASTM A-385/1986/), ASTM A-384 (96), ASTM A-143/94, общеевропейские стандарты по горячему цинкованию EN ISO 1461и EN ISO 14713.Но ни в этих, ни в большинстве стандартов других стран вообще не рассматривался тип сталей, применяемых в горячем цинковании.
Единственной страной, где в свое время была сделана попытка связать качество покрытия с типом стали, была Франция. Попытки на более низком уровне (уровне рекомендаций) связать тип стали с качеством покрытия были сделаны в Германии, а также в Швеции, где существовал стандарт SMS 2950“Основные принципы и требования к технологии гальванизации горячим погружением”, в котором существовали два отдельных раздела с толщиной покрытия менее 100 мкм и с толщиной покрытия свыше 215 мкм с указанием об областях использования таких покрытий, но, по- видимому, и в них не было упоминаний о количестве кремния в используемых сталях. В северных странах, где особые требования к морозостойкости сталей, для удобства пользователей пошли по следующему пути: начали производить сталь с интервалом содержания концентрации кремния от 0,15 до 0,25%, особо мелкозернистую. Покрытие для такой стали остается умеренно толстым, матовым и неоднородным по цвету, но в этом случае мы уже не рискуем оказаться в пике Санделина, как при использовании полуспокойных сталей. Необходимо напомнить, что цвет покрытия играет роль только при сдаче объекта, через полгода-год цвет покрытия практически для всех сталей становится темно-серым из-за образования карбонатной пленки, и различия в цвете различных участков изделия становятся не очень заметными.
Из-за неопределенностей с толщиной покрытия во всех стандартах регламентируется минимальная толщина покрытия, но, в отличие от ГОСТ 9.307, как в американском, так и общеевропейском стандартах учитывается зависимость этой минимальной величины от толщины подложки. Эта зависимость определяется нижеследующей таблицей № 3.2.
Таблица № 3.2. Зависимость локальной и средней толщины покрытия на изделиях из стального проката (поз. 1-4), стального литья (поз. 5-6), а также подвергаемых центрифугированию деталей из прутка (поз. 7-9) и плоских изделий (поз. 10, 11).
| № п/п | Толщина стали (мм) | Локальная толщина покрытия (мкм) | Средняя толщина покрытия (мкм) |
| 1 | Сталь 6 мм и более | 70 | 85 |
| 2 | Сталь от 3 до 6 мм | 55 | 70 |
| 3 | Сталь от 1,5 до 3 мм | 45 | 55 |
| 4 | Сталь менее 1,5 мм | 35 | 45 |
| 5 | Литье более 6 мм | 70 | 80 |
| 6 | Литье менее 6 мм | 60 | 70 |
| 7 | Диаметр более 20 мм | 45 | 55 |
| 8 | Диаметр от 6 до 20 мм | 35 | 45 |
| 9 | Диаметр менее 6 мм | 20 | 45 |
| 10 | толщина более 3 мм | 45 | 55 |
| 11 | толщина менее 3 мм | 35 | 45 |
Эти данные перекликаются с данными американского стандарта ASTM A 123A/123M-97 “Standard Specification for Zinc (Hot-Dip Galvanized) Coatings on Iron and Steel Products”(табл.3.3), поскольку они основаны на реальной практике горячего цинкования.
Таблица № 3.3. Зависимость минимальной толщины покрытия от градации стали в изделии.
| Категория материала | Толщина материала в мм | ||||
| <1,6 | от 1,6 до 3,2 | от 3,2 до 4,8 | от 4,8 до 6,4 | >6,4 | |
| Прокат | 45 | 65 | 85 | 85 | 100 |
| Полоса | 45 | 65 | 75 | 85 | 100 |
| Труба | — | — | 75 | 75 | 75 |
| Проволока | 45 | 45 | 65 | 65 | 85 |
Примечание: под градацией понимается отнесение стали по толщине к некоторому интервалу толщины.
Существующие стандарты позволяют учитывать только часть практики горячего цинкования: как следует из рисунка № 3.1, обширная практика двух заводов, чьи данные приведены на рисунке, показывает, что толщины покрытия расположены, в основном, в области выше области нормального цинкования, причем толщины покрытия могут превышать нормальные аж в пять раз. Частично разброс в толщинах покрытия объясняется различной длительностью нахождения изделий или отдельных частей изделий в расплаве (это, кстати, учитывается в стандартах тем, что разрешенная локальная толщина в изделии может быть меньше средней толщины покрытия, рассчитываемой как средняя от суммы толщин различных частей изделия).
Но из рисунка вытекает и другая особенность горячего цинкования — часть покрытий имеет меньшую толщину, чем это допускается стандартами. Объяснить эту особенность горячего цинкования в настоящее время пока не представляется возможным, но с большой вероятностью это связано с особенностями кристаллизации сталей при непрерывной разливке. Борьба с этим отрицательным явлением — расцинковка изделия и его повторное цинкование. В этом случае из-за повышения шероховатости поверхности последующее цинкование идет с несколько большей скоростью, и толщина покрытия будет несколько больше.
Еще до массового применения оцинковки стальных изделий стало ясно, что для цинкового покрытия имеются всего два врага: это сернистый газ, побочный продукт тепловых электростанций, и дистиллированная вода. На рис. 3.2 показана хронологическая зависимость скорости уменьшения толщины цинкового покрытия и наличия сернистого газа в воздухе. Видно, что корреляция весьма и весьма хорошая.
Другая интересная зависимость приведена на рис. № 3.3. Здесь показана скорость коррозии цинкового покрытия, находящегося в воде, имеющей различные значения рН. Видно, что наименьшая скорость коррозии наблюдается в довольно широком интервале рН — от примерно 6 до 11. Но и в этом, оптимальном для покрытия интервале, скорость коррозии очень велика. Это объясняется очень просто — в воде происходит разрушение плотного карбонатно-гидроксидного покрытия, вместо него образуется проницаемое покрытие, и цинк уже не защищен. Таким образом, если цинковое покрытие периодически смачивается дождевой водой или на нем данная дождевая вода скапливается, то такое покрытие довольно быстро разрушается.
Рис. 3.1. Зависимость реально измеренной толщины покрытия от толщины металла для двух предприятий Германии (данные 1940 года).
Рис. 3.2. Скорость атмосферной коррозии цинка (г/м2*сутки) и поглощения диоксида серы из воздуха (г/м2*сутки) по месяцам в Берлине: 1 – поглощение диоксида серы; 2 – потери цинка.
Рис. 3.3. Скорость коррозии цинка в водных растворах в зависимости от значения рН.
Однако на практике оказалось значительно проще. При правильном проектировании изделий избыточной толщины не нужно. Исследования, проведенные за годы эксплуатации оцинкованных изделий, показали, что избыточная толщина цинкового покрытия в большинстве случаев не является оправданной, так как изделие морально устаревает прежде, чем оно начнет разрушаться под воздействием погодных факторов. Оказалось, что толщина покрытия в 60 мкм отражает все требования, предъявляемые к жизнестойкости оцинкованных изделий — в большинстве условий как континентального, так и приморского климата начальные скорости коррозии почти для всех категорий климата не превышают 4 мкм в год, а по мере течения времени скорость коррозии продолжает уменьшаться. Наглядно ожидаемое время жизни оцинкованных изделий наглядно видно из рис. 3.4 и таблицы № 3.4. Ожидаемое время жизни оцинкованного изделия с толщиной покрытия 100 мкм для сельской местности — порядка 100 и более лет, для приморского климата и промышленного города — порядка 50-40 лет, и только для морского климата и насыщенного промышленностью индустриального района — порядка 25-20 лет. Лишь для сооружений, находящихся в морской воде (особенно в зоне приливов) и в подземных сооружениях оцинкованные конструкции не рекомендуются к применению. В то же время в закладных изделиях, находящихся внутри бетона в контакте с солеными водами толщина покрытия в 50 мкм вполне достаточна.
Рис. 3.4. Предположения по времени службы оцинкованных изделий в зависимости от толщины покрытия для различных категорий агрессивности окружающей среды (по ISO 9223): С1- очень слабая; С2 – слабая; С3 – умеренная; С4 – суровая; С5 – очень суровая; Im2 – морская вода в районах умеренного климата.
Таблица № 3.4. Категории агрессивности климата (по ISO 9223, EN ISO 14713).
Наружный климат: внутриконтинентальная cельская местность.
Наружный климат: внутриконтинентальный город, приморский климат со слабой засоленностью.
Наружный климат: внутриконтинен- тальная промышленность, приморский город
Источник https://www.1metallobaza.ru/blog/osobennosti-primeneniya-ocinkovannogo-lista
Источник https://instrumentbaza.ru/materialy/gost-na-cinkovanie-metalla.html
Источник
