Что важно знать об оцинкованной стали?

Что важно знать об оцинкованной стали?

Цинкование, или оцинковка — это производственный процесс, при котором сталь покрывается тонким слоем цинка для обеспечения её электрохимической защиты от атмосферной коррозии и возникновения ржавчины. Полученный таким образом материал, называемый оцинкованным, имеет ряд преимуществ по сравнению с другими типами обработанной стали. Перечислим некоторые из них:

1. Низкая начальная стоимость по сравнению с другими видами обрабатываемых сталей. Кроме того, оцинкованная сталь не требует дополнительной подготовки поверхности, покраски и пр. и готова к эксплуатации сразу после изготовления.
2. Повышенная долговечность. Как правило, средний срок службы изделий из оцинкованной стали составляет более 50 лет, а в условиях сильного воздействия воды — более 20 лет. При этом данные изделия не требуют никакого обслуживания на протяжении всего периода эксплуатации.
3. Устойчивость к ржавчине. Стальная поверхность без защитного покрытия подвержена высокой степени коррозии во влажной атмосфере. Однако, нанесение цинковой пленки создает защитный буфер между сталью и влагой или кислородом в атмосфере. При этом не имеет значения, полностью или частично покрыто стальное изделие. Даже места с царапинами, сколами, острыми углами и вмятинами будут находиться под надежной защитой, которую не может обеспечить ни один другой вид защитного покрытия. Внешний слой цинка на поверхности будет подвергаться воздействию коррозии первым, защищая сталь от разрушения на десятилетия вперед.

Трубы ППУ ОЦ

Благодаря этим свойствам оцинкованная сталь является одним из самых популярных материалов, используемых в различных отраслях промышленности, включая сельское хозяйство, строительство, энергетику, автомобилестроение, а также для производства защитных оболочек труб ППУ ОЦ и пр.

Как цинкование защищает сталь от коррозии?

Защитный эффект оцинкованного покрытия зависит от состояния поверхности изделия. Если цинковое покрытие не повреждено, оно предотвращает доступ агрессивной среды (воды и кислорода) к стальной поверхности и таким образом действует как любое другое барьерное антикоррозионное покрытие, например, лак или краска.

Если по какой-либо причине цинковое покрытие повреждается и поверхность стали оголяется отдельными небольшими участками, цинк все равно ее защитит. Однако механизм защиты будет другим — электрохимическим. В этом случае цинковое покрытие становится анодом гальванического элемента, образованного парой сталь-цинк. При контакте такой пары с электролитом, например дождевой водой, образуется коррозионный элемент, в котором металл с более низким окислительно-восстановительным потенциалом растворяется за счет электрохимической реакции.

При этом второй металл пары, обладающий более высоким окислительно-восстановительным потенциалом, остается неповрежденным, даже несмотря на непосредственный контакт с агрессивной средой. Окислительно-восстановительный потенциал цинка значительно ниже, чем у стали (-0,76 В против -0,44 В), поэтому в такой паре первым всегда корродирует цинк, надежно защищая сталь от разрушения на протяжении длительного срока.

Методы цинкования

Методов цинкования может быть несколько. Среди них выделяют гальванический, диффузионный, холодный методы, горячее цинкование и пр. Наиболее распространенным способом является горячее цинкование — именно этот метод позволяет создавать надежные и экономичные защитные покрытия для стальных изделий промышленного назначения, пригодные для эксплуатации в условиях агрессивных сред, повышенных температур и механических нагрузок.

Трубы ППУ в оболочке из оцинкованной стали

Технология горячего цинкования включает нескольких этапов:

1. Сначала стальную поверхность очищают от грязи, обезжиривают и тщательно промывают.
2. Затем очищенную сталь погружают в ванну с расплавленным цинком при температуре около 450 °С.

При этом происходит химическая реакция, приводящая к образованию прочной связи между атомами цинка и железа и появлению нескольких поверхностных слоев железо-цинкового сплава с различным удельным соотношением цинка и железа. Внешний слой — это цинк с небольшим количеством железа. Он мягче стали и легко поглощает механическую энергию, что позволяет выдерживать значительные ударные нагрузки. Внутренний слой железо-цинкового сплава, наоборот, богат железом. Этот слой прочнее стали, что придает покрытию высокую стойкость к истиранию. Благодаря этому оцинкованные изделия, в отличие, от тех, что имеют лакокрасочные защитные покрытия, не боятся внешних воздействий при транспортировке, монтаже и обслуживании.

Виды оцинкованной стали

Отличные эксплуатационные характеристики и универсальность применения привели к созданию широкого спектра марок оцинкованной стали, различающихся как по свойствам, так и по применению. При этом одной из важнейших характеристик, учитываемой при выборе оцинкованной стали, является толщина слоя цинка.

Согласно требованиям ГОСТ 14918-2020 в зависимости от величины этого параметра различают следующие классы оцинкованной стали:

• повышенный класс;
• высокий класс (1 класс);
• обычный класс (2 класс).

Таблица 1. Разделение оцинкованной стали на классы в зависимости от толщины покрытия.

Оцинкованная сталь в защитных оболочках труб ППУ

Благодаря своей долговечности и устойчивости к внешним разрушающим факторам ОЦ сталь активно применяется для изготовления защитных оболочек труб ППУ, предназначенных для надземной прокладки трубопроводов как на открытом воздухе, так и внутри зданий и тоннелей. Такие оболочки изготавливают из листового проката или штрипса — тонкой стальной полосы, поставляемой в рулонах. Готовые изделия имеют завальцованные герметичные швы по всей длине.

Штрипс оцинкованный

Поскольку толщина слоя цинка на поверхности защитного кожуха со временем уменьшается в результате электрохимической коррозии, то покрытие имеет ограничения по сроку службы и зависит от двух факторов:

1. начальной толщины слоя цинка;
2. агрессивности окружающей среды.

В нормальных условиях, скажем, внутри отапливаемых помещений с относительной влажностью не более 60 %, максимальная скорость коррозии цинкового покрытия составляет не более 0,4 мкм в год. Срок службы защитного кожуха с цинковым покрытием 1 класса в таких условиях составляет от 45 до 100 лет. Однако, в более агрессивной среде, например, на улице или в помещениях с повышенной влажностью, скорость коррозии цинкового покрытия значительно возрастает, иногда достигая десятков микрометров в год.

При этом, срок службы защитного кожуха значительно сокращается. Учитывая тот факт, что далеко не всегда эксплуатация труб ППУ происходит в сухих, хорошо отапливаемых помещениях, по сути, единственной гарантией долгой службы труб в защитной оболочке из оцинкованной стали является выбор качественного продукта, произведенного в строгом соответствии с ГОСТ 30732-2020. Согласно этому стандарту защитная оболочка труб ППУ должна быть выполнена из оцинкованной стали холодного профилирования, нормальной или глубокой вытяжки с цинковым покрытием не ниже 1-ого класса, нанесенном в строгом соответствии с ГОСТ 14918-2020.

Поверхность защитной ОЦ оболочки

Также отметим, что не все производители трубных конструкций для тепловых и водопроводных систем строго придерживаются установленных стандартов качества. Стремясь удешевить свою продукцию и тем самым получить конкурентное преимущество на рынке, такие недобросовестные производители используют более дешевые марки оцинкованной стали с цинковым покрытием 2-ого класса, не соответствующие требованиям ГОСТ 30732-2020. Такие трубы ППУ имеют значительно меньший (в 2 — 4 раза) срок службы, чем у труб, изготовленных по ГОСТу. Таким образом, покупатель получает лишь небольшую экономию средств на начальном этапе строительства трубопровода — использование таких труб вскоре приводит к значительным финансовым убыткам, связанным с необходимостью преждевременного ремонта или замены трубопровода.

Чтобы избежать дополнительных расходов необходимо:

1. проверять наличие сертификатов качества, подтверждающих соответствие принятым стандартам как процесса производства труб ППУ и защитных оболочек, так и материалов, используемых для их изготовления;
2. контролировать качество продукции путем измерения толщины цинкового покрытия методами неразрушающего контроля.

Качество готовых изделий должно соответствовать требованиям ГОСТ 30732-2020.

Замер толщины оцинкованного штрипса

Заключение

Благодаря низкой стоимости и долговечности оцинкованная сталь является универсальным материалом для широкого круга отраслей промышленности. В частности, благодаря высокой стойкости к атмосферной коррозии она прекрасно подходит для изготовления защитных оболочек труб ППУ. Средний срок службы таких оболочек может превышать 50 лет. При этом данные изделия не требуют никакого обслуживания на протяжении всего периода эксплуатации. При выборе трубной продукции из оцинкованной стали, следует уделить внимание проверке ее качества на соответствие требованиям ГОСТ 14918-2020 и ГОСТ 30732-2020.

Следует отказаться от приобретения труб ППУ, если их качество не соответствует требованиям ГОСТ. Использование такой продукции с высокой вероятностью приведет к значительным финансовым потерям, связанным с необходимостью преждевременного ремонта или замены трубопровода.

Скорее всего, вам будут интересны эти статьи:

• Место оцинкованной оболочки в инженерных системах
• Трубы ППУ в защитной оболочке по ГОСТ 30732-2020
• Контроль качества на всех этапах производства

Все об оцинкованной стали

Оцинкованная сталь – альтернатива лужёной, покрытой оловом или оловянно-свинцовым припоем. Цинк – более дешёвый материал, он легко накладывается тончайшим слоем в 30 микрометров и менее, на любую марку стали, включая сплавы типа Ст3.

Виды

Виды и разновидности оцинкованной стали главным образом подразделяются на листовую (один из вариантов – рулонная), профильную (от уголка до швеллера), сплошную (круг, квадрат, прямоугольник). Все заготовки, изготовленные из стальных сплавов (кроме нержавейки), легко подвергаются цинкованию. Суть технологии – зачищенные до блеска и обезжиренные (при необходимости) заготовки и детали погружаются в ванну с расплавленным цинком, однако существует и холодное (нетермическое) нанесение оцинковки. Толщина покрытия и профиль чермета определяет, как именно будет нанесён оцинковывающий слой. Дополнительную защиту от атмосферных осадков и воздействия кислорода, содержащегося в воздухе, обеспечивает слой лака или краски. Фирменные кровельные профлисты с окраской – не только оцинкованные и прогрунтованные, но и в довершение процесса нанесения покрытий окрашенные. Для окрашивания используются синтетические краски – вроде тех, которыми покрывают, к примеру, вышки и телебашни.

По способу обработки сталь подразделяется на горячепрокатную и холоднокатаную. Цинковое покрытие наносится и на горяче-, и на холоднокатаную сталь, однако последняя обладает большей гладкостью – меньшей шероховатостью, вернее, полным отсутствием последней. Горячекатаные листы более грубые – остывающая сталь ещё не успевает обрести идеальную форму, и на смену высокой температуре приходит повышенное давление, отличающееся от нормальных условий до 100 раз. По сути, оказывая давление в 100 атмосфер с одновременной прокаткой при помощи гладкого вала, холоднопрокатный конвейер позволяет получить почти идеально ровные листы, к тому же и с выравниванием краёв. После холодной прокатки заготовки эти поступают в рабочую зону лазерно-плазменного стана, где с высочайшей точностью обрезаются неровные края. Затем заготовки подвергаются нанесению оцинковки – и при необходимости окрашиваются.

Тонколистовая сталь – заготовки с толщиной менее 600 мкм. Их собратья с толщиной более 0,6 мм относятся к обычному листу, который затем может быть подвергнут профильному сгибанию на листогибочном станке. Согнутые листы окрашиваются порошковым или аэрозольным методом. В отличие от горячеоцинкованной, которая обрабатывается в ванне с расплавом цинка, холоднооцинкованная подвергается порошковому нанесению цинка, либо анодированию. Горячеоцинкованная сталь, как правило, изготавливается в виде тонколистовых заготовок: на толстолистовые расходуется слишком много энергии. Дело в том, что заготовка должна быть разогрета по всему её объёму: нагреть лишь её поверхность из-за высокой теплопроводности стали не представляется возможным.

Толщина покрытия цинком определяется согласно ГОСТ 14918-1980. Высококлассные изделия соответствуют слою цинка в 50 мкм, вес цинка – до 855 г/м2. Класс 1 обладает покрытием порядка 30 мкм, обладает массой покрытия до 570 г/м2 листа. Класс 2 – порядка 14 мкм, до 258 г цинка на 1 м2 листов. На основании всё того же ГОСТа допускается небольшое различие в толщине оцинковки: существуют разновидности НР (нормальной разнотолщинности), УР (уменьшенной разнотолщинности).

Листовая оцинковка в своей основе содержит низко- и среднеуглеродистую сталь. Свариваемость, сгибаемость и штампуемость изделий – весьма удовлетворительные.

Методы цинкования

Чтобы оцинковать изделие из стали, используют гальваноцинкование, газотермическое, холодное и термодиффузионное нанесение покрытия. Особенность готовых покрытий – недопустимость усиленного механического воздействия: оцинковку легко счистить во время интенсивного трения. Характерный пример – ручные тачки, в которых осуществляется замешивание цементных и бетонных растворов: абразивность песка, камней и цемента, а также движения совковой лопатой и мастерком сдирают даже покрытие в 50 мкм менее чем за год при ежедневных замесах данных стройсмесей. В результате обнажившаяся сталь быстро ржавеет, и тачка приходит в негодность. Горячая оцинковка – метод, создающий наиболее долговечное покрытие. Но экологичность данного метода не самая высокая. Перед нанесением цинка выполняется травление стальных заготовок в ванне с раствором серной кислоты, обезжиривание с помощью лёгких спиртов, ацетона и иных растворителей, сделанных из нефти.

Крупногабаритные конструкции, к примеру, комплектующие под опоры для кабельных линий, подвергаются именно погружению в ванну с цинком. Холодное цинкование заключается в нанесении цинксодержащего реагента (но не краски с порошком цинка, измельчённым до состояния тонкой пудры), например, цинконола. На предварительно очищенной стальной заготовке образуется плёнка, содержащая до 93% цинка. Метод этот хорош в случаях, когда необходимо восстановить покрытие из цинка, внезапно повреждённое, чтобы не допустить ржавления стали в данном месте. Гальванический метод позволяет нанести слой цинка толщиной до 30 мкм. Способ основан на растворении цинка в электролите, при этом атомы цинка в составе видоизменённой электролитической консистенции прочно оседают на поверхности обрабатываемой детали. Недостаток данного способа – высокотоксичность электролита, который тщательно очищается перед утилизацией.

Термодиффузионное цинкование основано на нагреве обрабатываемых деталей и цинка до 2600 градусов. При такой температуре из твёрдого изначально цинка формируется газ, проникающий в обрабатываемую заготовку. Метод этот экологически безопасен – оцинковка производится в наглухо закрытом контейнере. Недостаток – неравномерность покрытия и неэстетичный внешний вид обработанной детали или заготовки. Газотермическое покрытие цинком – метод, при котором цинковый порошок или проволока под воздействием раскалённого газа наносится на поверхность изделия.

Пористость такого покрытия повышена, что заставляет производителей оцинкованного листа нанести лакокрасочный слой.

Характеристики

Ширина листа согласно ГОСТу – 71-180 см, толщина – 0,5-1,25 мм. Температура плавления цинка – 420 градусов по Цельсию, поэтому нагрев листов свыше 400 градусов должен быть исключён. Сталь, хотя и плавится в основном лишь при температурах 1300-1500 градусов по Цельсию, при наличии оцинковки не используется в приборах и конструкциях, которые нагреваются хотя бы до 400 градусов. Цинк не боится воды, а значит, может использоваться в конструкциях, которые не контактируют со щелочами, кислотами, некоторыми солями. Оцинкованное железо легко обрабатывается методом штампования, вальцевания, вытягивания и сгибания, при этом цинковое покрытие не повреждается.

Покрытие из цинка, повреждённое при неосторожных действиях, легко восстановить. Плотность стали Ст3Сп – 7,85 г/см3. У цинка этот показатель – 7,13 г/см3, поэтому он не вносит значительного облегчения в лист с определённой толщиной. По ГОСТу, к примеру, лист с толщиной 0,5 мм сохраняет это значение без покрытия, а с покрытием значение толщины увеличится, скажем, до 0,56 мм (по 0,03 мм с каждой из сторон). Свойства полосовой оцинкованной стали не отличаются от неоцинкованной такой же – и та и другая легко гнётся, режется, сверлится и штампуется. Теплопроводность оцинкованной стали почти полностью совпадает по значению с теплопроводностью неоцинковки. Это свойство связано с тем, что тепло (жар), равно как и холод, распространяются не по поверхности тела, а по всему его объёму.

Кроме сопротивления коррозии, остальные качества – электропроводность, упругость, ударная вязкость, склонность к механической (не термической) обработке – остаются почти без особых изменений. Цинковое покрытие, вообще, можно заменить на регулярное – раз в 2-3 года – прогрунтовывание, эффект сохранности стальных конструкций и настила останется примерно тем же. Вес листа 0,4х1000х2000 мм, изготовленного из стали 08пс3сп, составляет 6,95 кг. Соответственно, масса листа 1х1250х2500 мм, прокатанного из той же стали, не более 26,3 кг. В весе роль играют толщина и площадь листовой заготовки.

Плюсы и минусы

Сталь, не содержащая от 14% хрома по массе, ржавеет. Нержавейку покрывать цинком нет необходимости, а вот обычную сталь Ст3сп – обязательно. К достоинствам сплава относят дешевизну и простоту производства. От дождевой воды сталь не поржавеет в течение минимум 30 лет при условии что по крыше никто не будет ходить, волочить по ней тяжёлые предметы, раскладывать инструменты и так далее. Внешний вид стального профлиста при этом не пострадает. Профнастил можно не покрывать никакими лакокрасочными составами, а это значит, что можно сэкономить на краске. Дело в том, что оцинковка является весьма стойкой к нагреву на солнце и ультрафиолету.

Оцинковка не отделяется, подобно краске, от стали – поверхностное проникновение обусловлено диффузными свойствами металлов – железа и цинка. Оцинкованное железо несколько прочнее неоцинкованного. Это достигается в том числе и за счёт небольшого увеличения толщины заготовки. При обычных температурах цинк не разлагается и не отравляет человека и животных. Исключение составляет приготовление пищи в оцинкованных емкостях: образующиеся соли при реакциях цинка с кислотами ядовиты. Оцинковка подходит для дизайнерских решений, наряду с нержавейкой. Оцинкованная сталь заметно дешевле нержавеющей, так как цинка по массе в заготовке содержится меньше, чем хрома в нержавейке.

Недостатки оцинкованного листа следующие:

• его нельзя сварить;
• при окрашивании оцинковки используется грунт-эмаль по ржавчине или похожий состав;
• если слой, покрывающий сталь, тоньше 15 мкм, то он быстро износится.

Без листогибочного станка согнуть лист по кривой, которая является круглой по очертаниям (дугой окружности) крайне затруднительно.

Применение

Наиболее распространённые сферы применения изделий в виде листовой оцинковки – отливы для крыши (водосток для отвода атмосферных осадков в водосточные трубы). Штампование и сгибание не нарушают целостную структуру листовой стали, а противостояние появлению ржавчины даёт возможность применять оцинковку в качестве комплектующих для бытовых приборов. Строительство, прокат труб и автомобильная промышленность – отрасли, в которых оцинковка также нашла своё применение.

Использование кровельного профлиста с оцинкованным покрытием сопровождается покрытием его синтетическими красителями на основе эпоксидной смолы, которое может прослужить до 10 лет без обновления данного слоя. Альтернатива профнастилу – листы металлочерепицы, защищённые оцинковкой, грунтованием и декоративным окрашиванием.

Марки

Прежде чем классифицировать профсталь с оцинковкой по маркам, определитесь, какое из покрытий с цинком вам требуется. Если это не чисто оцинковка, то альтернативными решениями для вашего случая могут оказаться сплавы на основе цинка, магния и алюминия. В некоторых случаях цинковое покрытие дополняется включением чистого железа. Сортовой прокат включает в себя заготовки с улучшенным (У) и высоким (В) качеством покрытия, нормальнокристаллизованные и без особой кристаллизации (КР и МТ соответственно). По методу покрытия различают пассивированный (Пс), пропитанный маслом (Пр), сочетанный (ПП) и без дополнительного покрытия (БК) лист. Толщина различных марок заготовок достигает 2,5 мм. Для производства листов используются сталь под номерами 0, 1, 2, 3 и 4 спокойного отлива.

По ГОСТ 3640-1994 для цинкования используют цинковый материал марок Ц0 и Ц1. В качестве легирующих присадок выступают алюминий или свинец. Кроме вышеописанных марок, маркировка листовой продукции учитывает и следующие атрибуты: «Н» – нормальнотянутый, «Г» – глубокотянутый, «ВГ» – глубокотянутый лист высшей категории. Особо толстые листы, например, толщиной 8 мм, граничат уже со стальными плитами, но также подвергаются оцинковке.

Толщина покрытия такого листа, как правило, максимальная – более 50 мкм. Он не сворачивается в рулоны, а штабелируется стопками: изогнуть его по дуге окружности невозможно.

Источник https://saverhot.ru/blog/chto-vazhno-znat-ob-otsinkovannoy-stali/

Источник https://stroy-podskazka.ru/stal/vse-ob-ocinkovannoj/

Источник