• Specjalistyczne informacje na temat
    Cynkowanie ogniowe

Cynkowanie ogniowe jest uznawane za najlepszą metodę ochrony stali przed korozją.

Naturalnie oczekujesz, że eksperci ZINQ zapewnią optymalną ochronę antykorozyjną Twojego projektu stalowego. Aby jednak uzyskać optymalne wyniki, warto skoordynować produkt stalowy już na etapie planowania.

Co ogólnie należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu materiałów? Czy elementy ocynkowane ogniowo można poddawać obróbce? Nasza sekcja wiedzy zawiera wyczerpujące odpowiedzi na te i inne pytania dotyczące ochrony antykorozyjnej.

W razie dalszych pytań nasi eksperci ZINQ chętnie udzielą porad.

Wiedza na temat cynkowania ogniowego

Podstawy techniczne: cynkowanie ogniowe

Proces galwanizacji jest podzielony na kilka etapów, które są wykonywane jeden po drugim.

Reakcja między stalą a stopionym cynkiem prowadzi do powstania wielofazowej, stałej warstwy żelazo-cynk, która jest wysoce odporna na zewnętrzne naprężenia mechaniczne i korozyjne.

  • Fazy żelazowo-cynkowe mają wyższą twardość niż materiał podstawowy.
  • Szybkość usuwania warstwy cynku jest niska nawet przy wysokich obciążeniach korozyjnych.
  • Ze względu na katodowe działanie ochronne cynku, korozja stali nie występuje nawet w przypadku uszkodzenia powłoki cynkowej (efekt samoregeneracji).

Standardy:

DIN EN ISO 1461 „Powłoki cynkowe nakładane na stal poprzez cynkowanie ogniowe“

DIN EN ISO 14713 Ochrona konstrukcji żelaznych i stalowych przed korozją

DIN EN ISO 10684 „Elementy złączne - Cynkowanie ogniowe“

Wytyczne:
„Guideline for the production of hot-dip galvanised screws“, Deutscher Schraubenverband „Recommendations for avoiding cracking of hot-dip galvanised steel structures“, Deutscher Schraubenverband & Industrieverband Feuerverzinken „Hot-dip galvanising of load-bearing steel components“, DASt Guideline 022

Efekty mechaniczne

Komponent jest podgrzewany do temperatury ok. 450°C, co ma następujący wpływ na materiał bazowy:

  1. Rozszerzalność materiału o ok. 4,5 mm/m
  2. Tymczasowe zmniejszenie wytrzymałości stali o około 1/2 w porównaniu do wartości w temperaturze pokojowej.

Nierównomierne nagrzewanie/chłodzenie podzespołu

  • wysokość komponentu podczas procesu wkładania lub wyjmowania oraz
  • o grubości materiału podczas przebywania w stanie stopionym lub podczas chłodzenia na powietrzu. Spowodowane tym różne szybkości rozszerzalności cieplnej i skurczu mogą prowadzić do naprężeń zginających lub niepożądanego odkształcenia elementu. Aby zminimalizować te efekty, różnice grubości użytych materiałów powinny być możliwie małe (tmax/tmin < 2,5.)

Ponadto ciepło procesowe powoduje zmniejszenie naprężeń szczątkowych związanych z produkcją (np. ze spawania lub prostowania elementu), które mogą następnie objawiać się jako odkształcenia po procesie cynkowania. Aby zminimalizować ten efekt, zaleca się, aby produkcja była jak najbardziej wolna od naprężeń szczątkowych (patrz także „Projektowanie > Naprężenia szczątkowe i odkształcenia“).

Wybór materiału i jego przetwarzanie

Materiały stalowe przeznaczone do cynkowania muszą spełniać wymagania normy DIN EN 10025 i nadawać się do cynkowania ogniowego ze względu na swój skład chemiczny i właściwości mechaniczne. Materiały stalowe zgodne z normami innymi niż DIN EN 10025 i o innych właściwościach powinny być dostarczane wyłącznie na żądanie i po przetestowaniu przez zakład. Ponieważ zawartość krzemu (Si) i fosforu (P) w stali ma decydujący wpływ na wynik cynkowania (patrz także punkt „Wybór materiału i obróbka materiału > Stal o specjalnym składzie“), zalecamy stosowanie stali zgodnie z normą DIN EN ISO 14713-2, Tabela 1 (uproszczone wytyczne dotyczące składu stali).

Cynkowanie ogniowe odlewów zwykle nie stanowi problemu. Jedynym wyjątkiem są stare odlewy, na przykład przeznaczone do renowacji. W takim przypadku zalecamy najpierw przeprowadzenie testów w celu określenia przydatności do cynkowania.

Niektóre pierwiastki w stali, w szczególności krzem (Si) i fosfor (P), wpływają na reakcję między żelazem a stopionym cynkiem. Dlatego też niektóre kompozycje stali mogą wytwarzać bardziej jednolite powłoki pod względem wyglądu (błyszczące lub matowe), grubości i równomierności (gładkości) niż inne.

Jeśli istnieją specjalne wymagania dotyczące wyglądu cynkowania, należy przestrzegać następujących wartości granicznych dla składu stali zgodnie z normą DIN EN ISO 14713-2, Tabela 1:
– ≤ 0,03 % Si oraz ≤ 0,02 % P, przy czym dodatkowo musi być spełniony warunek Si + 2,5 P ≤ 0,09 % lub dla stali walcowanych na zimno Si + 2,5 P ≤ 0,04 % lub
– ≥ 0,14 % Krzem ≤ 0,25 % Krzem Dodatkowo zawartość aluminium nie powinna przekraczać 0,035 %.

Ze względu na różnice w materiale drutu spawalniczego i materiału podstawowego, mogą wystąpić różne reakcje między cynkiem a stalą lub cynkiem a materiałem spawalniczym. W rezultacie szew spawalniczy może wizualnie różnić się od materiału podstawowego. Zalecamy stosowanie materiałów spawalniczych o maksymalnej zawartości krzemu wynoszącej 0,45 %. Dodatkowo zawartość aluminium nie powinna przekraczać 0,03 %.

Cynkowanie ogniowe połączeń lutowanych jest możliwe bez żadnych problemów. Należy jednak upewnić się, że pozostałości topnika, warstwy tlenków itp. zostały usunięte po procesie lutowania. Lutowanie miękkie nie jest zalecane dla części, które mają być cynkowane ogniowo, ponieważ lutowane połączenie może się poluzować z powodu temperatury stopionego cynku wynoszącej 450 °C.

Formowanie na zimno wprowadza do elementu naprężenia szczątkowe, które mogą zostać uwolnione podczas cynkowania, a następnie prowadzić do odkształcenia konstrukcji. W zależności od stopnia formowania na zimno, wpływa to również na zdolność stali do odkształceń (starzenie). W takim przypadku działanie stopionego cynku może mieć negatywne konsekwencje, w tym uszkodzenie elementu. Dopuszczalny stopień formowania na zimno zależy od gatunku użytego materiału. W razie wątpliwości, bezpieczne cynkowanie części formowanych na zimno należy sprawdzić za pomocą cynkowania próbnego.

Konstruktywne projektowanie

Wszystkie elementy są zawieszane na poprzeczkach i w ten sposób przechodzą przez proces galwanizacji. Jeden otwór jest zwykle wystarczający dla małych części, podczas gdy większe części wymagają co najmniej dwóch otworów do zawieszenia. Niezbędne otwory lub oczka można zwykle rozmieścić w taki sposób, aby nie kolidowały z widoczną stroną. Zaleca się wcześniejszą konsultację z galwanizernią.

W przypadku profili wydrążonych ważne jest, aby zapewnić wystarczającą liczbę i rozmiar otworów, aby umożliwić przepływ mediów do obróbki wstępnej i wydostawanie się powietrza. Jeśli nie ma otworów, podgrzane powietrze wytwarza bardzo wysokie ciśnienie wewnętrzne, co może doprowadzić do eksplozji wydrążonego profilu! Zgodnie z normą DIN EN ISO 14713, następujące zalecenia dotyczące rozmiaru i liczby otworów są podane dla małych i średnich profili zamkniętych:

UWAGI:

Zalecenia normatywne nie odnoszą się do długości. Dlatego zalecamy, aby sąsiednie specyfikacje dla elementów poziomych były traktowane jako wartość/m. W przypadku większych przekrojów otwory powinny wynosić około 25 % średnicy profilu drążonego.

Na przykład, jeśli niezbędne otwory nie znajdują się we właściwym miejscu, może dojść do wyrzucania części lub powstawania kieszeni powietrznych. Może to prowadzić do niepożądanego gromadzenia się cynku lub defektów. Otwory powinny być rozmieszczone w taki sposób, aby uwięzione powietrze mogło wydostawać się w górę, gdy element jest zanurzony, a cynk mógł spływać w dół, gdy jest wyjmowany.

Wycięcia są opcją projektową do tworzenia wnęk, otworów wentylacyjnych lub otworów wlotowych i wylotowych cynku. Poniżej przedstawiono kilka zaleceń dotyczących rozmieszczenia otworów wlotowych i wylotowych:

Nieporęczne części mogą prowadzić do problemów z transportem i cynkowaniem, podczas gdy płaskie elementy mogą być cynkowane lepiej i bardziej ekonomicznie.

Aby zmniejszyć/uniknąć naprężeń szczątkowych i niepożądanych odkształceń wynikających z procesu galwanizacji, podczas projektowania i produkcji należy przestrzegać następujących zaleceń:

  • Minimalizacja naprężeń szczątkowych związanych z produkcją (np. poprzez odpowiednią sekwencję spawania),
  • Unikaj skoków sztywności / nacięć konstrukcyjnych (różnice w grubości tak małe, jak to możliwe),
  • Wybierz przekroje, które są możliwie symetryczne,
  • Uwzględnienie rozszerzalności cieplnej (np. listwy w panelach wypełniających).

PDF do pobrania

Stan powierzchni w momencie dostawy

Stan powierzchni materiału wyjściowego wpływa na jakość powłoki cynkowej. Ponieważ niektóre wady materiałowe i zanieczyszczenia związane z produkcją nie mogą być usunięte przez środki do obróbki wstępnej i mogą prowadzić do nieprawidłowego cynkowania, ważne jest, aby wziąć pod uwagę kilka punktów dotyczących jakości powierzchni czarnego materiału podczas produkcji. W momencie dostawy powierzchnia stali nie powinna być poddana obróbce. Zmiany na czystej powierzchni stali, np. poprzez cięcie płomieniowe lub zastosowanie środków antyadhezyjnych lub podkładów, które są przeprowadzane przez producenta lub przetwórcę stali lub w inny sposób poza obszarem odpowiedzialności firmy galwanizacyjnej, mogą wpływać na reaktywność stali. Może to skutkować powłokami cynkowymi, które odbiegają od formacji, jakiej można oczekiwać ze względu na skład chemiczny w normalnych warunkach cynkowania, w szczególności w odniesieniu do grubości powłoki cynkowej (patrz także „Wybór materiału i obróbka materiału > Stal o specjalnym składzie“) i mogą być poniżej minimalnej grubości wymaganej przez normę.

Silikony, np. w środkach antyadhezyjnych do spawania lub olejach, nigdy nie mogą być stosowane na materiałach przeznaczonych do cynkowania ogniowego! Nawet niewielkie zanieczyszczenie, np. zanieczyszczony stół warsztatowy, zanieczyszczone rękawice lub zanieczyszczony materiał opakowaniowy (belki), wystarczy, aby pogorszyć pożądany wynik cynkowania. Środki antyadhezyjne lub spraye do pistoletów powinny być stosowane bardzo oszczędnie na powierzchni przeznaczonej do cynkowania. Wiele z oferowanych środków wypala się na około 5 - 10 mm obok spoiny. Usunięcie nie jest możliwe chemicznie, poprzez odtłuszczanie lub wytrawianie. Chłodziwa i smary stosowane podczas cięcia, wiercenia lub wykrawania czasami pozostawiają na powierzchni cynkowanych elementów warstwę, którą bardzo trudno usunąć chemicznie. W rezultacie kwas solny stosowany podczas trawienia nie może dotrzeć do zardzewiałej lub zgorzelinowej powierzchni metalu. Powoduje to powstawanie nieocynkowanych defektów.

Naklejki i etykiety pozostawiają na powierzchni stali pozostałości, które nie są usuwane przez płyny do obróbki wstępnej. W rezultacie w tych obszarach wystąpi nieprawidłowe cynkowanie, jeśli naklejki, etykiety i wszelkie pozostałości kleju nie zostaną wcześniej usunięte. Odpowiedzialność za to ponosi klient.

Zarysowania powstałe podczas obróbki blachy, na stołach do gięcia, nożycach do blachy i igłach do trasowania, a także ślady szlifowania, są wyraźnie widoczne nawet po cynkowaniu ogniowym. Wady walcowania mogą prowadzić do miejscowych zgrubień (pryszczy).

Cynkowanie ogniowe materiałów poddanych obróbce strumieniowo-ściernej nie stanowi problemu. Należy jednak upewnić się, że głębokość chropowatości nie jest zbyt duża ze względu na zbyt gruboziarnisty materiał ścierny. W przeciwnym razie należy spodziewać się chropowatej powierzchni nawet po cynkowaniu ogniowym. Grubość warstwy jest większa. Materiały poddane obróbce strumieniowo-ściernej należy również sprawdzić, aby upewnić się, że nie zostały już ocynkowane i muszą zostać odcynkowane przed jakąkolwiek nową obróbką.

Przeróbka

W praktyce podczas późniejszej obróbki (cięcie, spawanie, wiercenie) elementu mogą wystąpić niewielkie wady, odpryski związane z montażem lub obszary nieocynkowane. Takie obszary o wielkości do 10 cm2 (zgodnie z normą DIN EN ISO 1461) mogą być naprawiane bez dalszych ceregieli, przy czym należy przestrzegać następujących punktów:

  • Zgodnie z normą DIN EN ISO 1461 grubość powłoki w miejscu naprawy musi wynosić co najmniej 100 µm.
  • Spraye cynkowe nie powinny być używane, ponieważ mają wysoką zawartość aluminium, co zapewnia dobry wygląd, ale tylko bardzo ograniczoną ochronę przed korozją (nawarstwianie się warstwy na powłokę natryskową maks. 10 μm)!
  • Zamiast tego należy stosować farbę z pyłem cynkowym o zawartości co najmniej 90 % cynku w pigmencie.
  • Przed nałożeniem powłoki, uszkodzony obszar musi być wystarczająco oczyszczony i wysuszony (standardowa czystość SA 2 1⁄2).
  • Inną odpowiednią metodą naprawy jest natryskiwanie termiczne, które jest regulowane przez normę DIN EN ISO 2063. Do napraw zalecamy farby z pyłem cynkowym LZ 09, LZ 50 i LZ 99 dostępne w naszych fabrykach. Jako alternatywę dla naprawy farbą zalecamy ZINQ® Fix.

Spawanie najlepiej przeprowadzać przed cynkowaniem ogniowym. Jeśli spawanie jest przeprowadzane po cynkowaniu ogniowym, powłoka powinna zostać usunięta lokalnie w strefie spoiny przed spawaniem, aby zapewnić wysoką jakość spoiny.

Obróbka po cynkowaniu ogniowym (w tym przypadku spawanie) zazwyczaj wiąże się z pogorszeniem lub zniszczeniem ochrony antykorozyjnej.

W celu przywrócenia ochrony antykorozyjnej wymagana jest dodatkowa obróbka. Podczas spawania cynk, który nie został całkowicie usunięty, pali się na powierzchni. Uwaga: Cynk pali się zielonym płomieniem w temperaturze ponad 907 °C.

Spawanie części galwanizowanych musi odbywać się zgodnie z obowiązującymi przepisami BHP przy użyciu odpowiedniej wentylacji.

Zalecamy produkty LZ 98 i ZINQ® Free dostępne w naszych punktach ZINQ, aby uniknąć miejscowego wchłaniania cynku.

Z reguły konstrukcje ocynkowane ogniowo są łączone ze sobą za pomocą połączeń śrubowych lub skręcanych. Należy zauważyć, że w tym przypadku stosowanie elementów złącznych ocynkowanych ogniowo jest obowiązkowe zgodnie z normą DIN 18800-7 (wykonanie konstrukcji stalowych).

Powłoka cynkowa może łuszczyć się podczas gięcia z ostrymi krawędziami, a wiercenie może skutkować co najmniej niewielkimi defektami w postaci nieosłoniętych krawędzi cięcia. Jeśli uszkodzeń nie da się uniknąć, należy je przynajmniej naprawić za pomocą dobrej farby cynkowej o wysokiej zawartości pyłu cynkowego, zgodnie z zaleceniami zawartymi w sekcji „Obróbka > Obróbka“.

Czy masz jakieś pytania?

Nasi mistrzowie ślusarstwa, inżynierowie konstrukcji stalowych i technicy z przyjemnością udzielą pomocy - w celu wyjaśnienia pytań technicznych, szkolenia w zakresie
ochronę antykorozyjną, w tym nawet wsparcie przy inspekcjach budynków.

W razie potrzeby chętnie doradzimy na miejscu w jednej z naszych lokalizacji ZINQ lub w firmie klienta.

Tel. 0800 9403020 info@zinq.com

ZAANGAŻOWANY W
Wyszukiwanie