Ацынкаванне - гэта найлепшы метад абароны сталі ад іржы. Па сутнасці,ванна для цынкавання— гэта вялікі кацёл з расплаўленым цынкам, які выкарыстоўваецца для пакрыцця металічных дэталяў. Калі чыстую сталь апускаюць у гэтую ванну, цынк хутка звязваецца з паверхняй, утвараючы трывалае, устойлівае да карозіі пакрыццё. Ацынкаванне існуе ўжо больш за 150 гадоў, але яно застаецца дзіўна эфектыўным і экалагічна чыстым. Фактычна, яго часта называюць адным з самых экалагічна чыстых працэсаў прадухілення карозіі. У выніку атрымліваецца сталь, якая можа вытрымліваць дзесяцігоддзі на адкрытым паветры з мінімальным абслугоўваннем. Ніжэй мы крок за крокам разгледзім, як сталёвая дэталь ператвараецца з пыльнага старога металу ў цынкаваную браню ўнутры ванны для ацынкавання.
Што такое ванна для ацынкавання?
Ванна для цынкавання — гэта проста чан з расплаўленым цынкам, нагрэтым да тэмпературы каля 450°C (842°F). Сталёвыя дэталі апускаюцца ў гэты гарачы цынк, які выглядае як серабрысты вадкі метал. Падчас апускання цынк рэагуе з жалезам у сталі, ствараючы металургічную сувязь паміж цынкам і сталлю. На практыцы кампаніі часта называюць гэтагарачае ацынкаваннепрацэс — літаральна апусканне сталі ў «гарачы» (расплаўлены) цынк.
Гэты метад вельмі эфектыўны. Цынкавая ванна звычайна змяшчае больш за 98% чысціні цынку, а канвеерныя або кранавыя сістэмы старанна размяшчаюць сталёвыя дэталі пад вуглом, каб цынк мог затапіць кожны куток дэталі. Нават полыя формы або трубы запаўняюцца цынкам, таму пакрываецца як унутраная, так і звонку частка. Як гаворыцца ў адным галіновым кіраўніцтве, гарачае цынкаванне — гэта працэс «поўнага апускання» — сталь цалкам апускаецца ў ваду, і пакрываецца цынкам.усеунутраныя і знешнія паверхні. Праз некалькі хвілін сталь падымаецца, і на ёй пакрываецца новая бліскучая металічная абалонка.
Працэс гарачага ацынкавання (ад пачатку да канца)
Працэс цынкавання мае некалькі ключавых этапаў. Кожны з іх трэба рабіць старанна, бо цынк будзе прыліпаць толькі да ідэальна чыстай паверхні. У цэлым, этапы наступныя:
Ачыстка (абястлушчванне і тручэнне):Спачатку сталь старанна чысцяць ад алеяў, тлушчу і іржы. Звычайна для гэтага выкарыстоўваецца гарачы шчолачны (каўстычны) раствор, які абястлушчвае сталь. Затым сталь памяшчаюць у ванну для кіслотнага травлення (часта разведзенай сернай або салянай кіслатой), каб выдаліць акаліну і іржу. Пасля травлення любы ўстойлівы бруд, фарба або шлак выдаляюцца ўручную або шляхам дробаструйнай апрацоўкі. Карацей кажучы, усе забруджванні павінны быць выдалены, таму што цынк не злучаецца з бруднай сталлю.
Флюсаванне:Непасрэдна перад цынкаваннем чыстую сталь акунаюць у раствор флюсу, звычайна сумесь хларыду цынку і амонія. Флюс ачышчае апошнія сляды аксіду і прадухіляе новае акісленне перад акунаннем. На некаторых заводах тонкі «флюсавы пласт» нават плавае на паверхні цынкавай ванны, каб дапамагчы абястлушчваць сталь пры яе ўваходзе. Этап флюсавання мае вырашальнае значэнне: ён гарантуе, што расплаўлены цынк можамокрысталь раўнамерна.
Апусканне ў цынкавую ванну:Цяпер пачынаецца самае галоўнае. Падрыхтаваную сталь павольна апускаюць (часта пад вуглом) у расплаўлены цынкавы казан, які звычайна падтрымліваецца пры тэмпературы ~450°C. На малюнку ніжэй паказаны сталёвыя бэлькі, якія трапляюць у гарачую цынкавую ванну. Як толькі сталь дакранаецца вадкага металу, пачынаецца рэакцыя. Цынк пачынае сплаўляцца з паверхняй жалеза, і вадкі цынк абцякае ўсю дэталь. Унутры ванны цынк і жалеза ўтвараюць некалькі слаёў сплаву ў выніку металургічнай рэакцыі. За гэты час (звычайна некалькі хвілін) пакрыццё назапашваецца да патрэбнай таўшчыні. Пластрасплаўленыцынк прыліпае да паверхні сталі, а затым астывае, утвараючы цвёрдую знешнюю абалонку.
Малюнак: Сталёвыя дэталі апускаюць у ванну для гарачага цынкавання. Расплаўлены цынк (вадкае срэбра) хутка пакрывае сталь.
Аператары завода старанна вымяраюць час апускання. Для большасці дэталяў дастаткова апускання на 4-5 хвілін. Больш буйным або ізаляваным дэталям можа спатрэбіцца больш часу, каб дасягнуць поўнай тэмпературы. Пасля нагрэву дэталь павольна вымаюць. Па меры ўздыму лішні цынк сцякае — часам гэтаму спрыяе вібрацыя або кручэнне дэталі. Тонкая абалонка цынку, якая засталася, астывае і цвярдзее, часта набываючы яркі серабрысты адценне звонку. Насамрэч, свежаацынкаваная сталь часта блішчыць; па меры зацвярдзення на паверхні можа з'явіцца характэрны ўзор крышталізаванага цынку, падобны на «бліскаўкі», або сняжынку.
Астуджэнне (пасівацыя/загартоўка):Пасля выдалення пакрытая сталь астуджаецца. Гэта можна зрабіць простым астуджэннем на паветры або загартоўкай гарачай сталі ў вадзе або хімічнай пасівацыйнай ванне. Спецыяльнай апрацоўкі не патрабуецца — сувязь цынку і сталі ўжо цвёрдая. Любы тонкі вонкавы пласт аксіду цынку (белая іржа), які можа ўтварыцца, часта проста пакідаюць без зменаў або злёгку апрацоўваюць. У адрозненне ад пафарбаваных дэталяў, ацынкаваная сталь звычайна патрабуебез далейшай аздабленнядля трываласці.
Праверка:Апошні крок — хуткі візуальны і тэхнічны агляд. Інспектары правяраюць, ці ёсць пакрыццё на кожнай плошчы, і вымяраюць таўшчыню. Паколькі цынк звязваецца толькі з чыстым металам, дрэнныя месцы лёгка заўважыць (голая сталь выглядае бліскучай). Стандартныя калібры вымяраюць таўшчыню пакрыцця, каб пераканацца, што яно адпавядае спецыфікацыям. На гэтым этапе ацынкаваная сталь гатовая да выкарыстання, гарантавана ўстойлівая да карозіі на працягу многіх гадоў.
Унутры ванны: металургія і абарона
Тое, што насамрэч адбываецца са сталлю ўнутры расплаўленага цынку, — складаная хімічная з'ява і адна з нечаканых пераваг ацынкавання. Калі гарачая сталь знаходзіцца ў ванне, атамы цынку дыфундуюць у жалеза, утвараючы некалькі інтэрметалічных злучэнняў. Амерыканская асацыяцыя ацынкавальнікаў ілюструе гэта папярочным разрэзам: ёсць вонкавы пласт амаль чыстага цынку (які называецца эта-пластом), а пад ім — 3 пласты цвёрдага сплаву (які называецца гама-, дэльта-, дзета-) прама на мяжы сталі. Цікава, што гэтыя пласты сплаву цынку і жалеза...цвярдзей за мяккую стальНапрыклад, дробныя драпіны не так лёгка пранікаюць праз гэтае шматслаёвае пакрыццё. На практыцы ацынкаванае пакрыццё надзвычай трывалае і ўстойлівае да ізаляцыі.
Яшчэ адна ключавая перавага — катодная (ахвярная) абарона. Цынк больш электрахімічна актыўны, чым сталь. Простымі словамі, калі пакрыццё падрапаць да голай сталі, навакольны цынк спачатку будзе пераважна карозаваць, абараняючы сталь. Фактычна, гарачае ацынкаванне вядома менавіта гэтым: адна крыніца адзначае, што нават калі голая сталь (памерам да ¼ цалі) агаліцца ў драпіне, «карозія не пачнецца, пакуль увесь навакольны цынк не будзе знішчаны». Гэта азначае, што невялікія драпіны не патрабуюць перафарбоўвання; цынк з часам ахвяруе сабой.
З гадамі ўздзеянне паветра і дажджу ператварае цынк у дабраякасныя пабочныя прадукты (аксіды, гідраксіды, карбанаты) — шэрую паціну, якую можна ўбачыць на старым ацынкаваным метале. Гэта цынкавая паціна павольна ўтварае ахоўную знешнюю скарынку, якая яшчэ больш запавольвае карозію. Фактычна, цалкам ацынкаваная сталь, якая падвяргаецца карозіі, каразіюе прыкладна ў 30 разоў павольней, чым голая сталь. На практыцы гэта азначае, што ацынкаванае пакрыццё часта служыць 50-60 гадоў і больш без абслугоўвання, у залежнасці ад навакольнага асяроддзя.
Дзіўныя перавагіЦынкаванне
Ацынкаванне прапануе некалькі эфектаў, якіх вы, магчыма, не чакаеце ад простага металічнага пакрыцця:
1. Поўнае пакрыццё:Паколькі гарачае ацынкаванне прадугледжвае апусканне дэталі ў тэхніку апускання, яно пакрывае нават унутраныя паверхні полых профільных элементаў і труб. Разьба і схаваныя куты атрымліваюць цынк, у адрозненне ад фарбаў, якія наносяцца пэндзлем. Гэта поўнае апусканне азначае, што іржа не можа пракрасціся з нечаканых месцаў.
2. Убудаваная трываласць:Цынкава-жалезныя пласты па сваёй прыродзе цвёрдыя і ўстойлівыя да ізаляцыі. У некаторых выпрабаваннях пакрыццё ацынкаванай сталі перавышаладзесяць разоўбольш устойлівая да ізаляцыі, чым звычайная фарба. Знешні пласт чыстага цынку (ЭТА) мякчэйшы і пластычны, што забяспечвае ўдаратрываласць, а ўнутраныя пласты сплаву цвярдзейшыя за сталь. Гэта шматслаёвае злучэнне азначае, што ацынкаваныя дэталі вытрымліваюць грубае абыходжанне і знос.
3. Самааднаўляльная (катадная) абарона:Як ужо адзначалася, цынк «ахвяруе сабой», каб абараніць сталь. Невялікія драпіны на ацынкаванай сталі не іржавеюць, таму што цынк спачатку падвяргаецца карозіі (гэта таксама называецца катоднай абаронай). Існуе нават назва «бакавая паўзучасць» для таго, што адбываецца з афарбаванай сталлю (іржа пранікае пад фарбу), і ацынкаванне па сутнасці прадухіляе гэта.
4. Хуткі паварот:Нягледзячы на цяжкае абсталяванне, сам працэс цынкавання праходзіць хутка. Падвешванне вырабу і акунанне ў цынк займае ўсяго некалькі хвілін. Падрыхтоўка ў асноўным заключаецца ў хімічнай ачыстцы, і добра кіраваны завод можа апрацаваць заказ за некалькі дзён. Фактычна, сучасныя цынкавальныя майстэрні могуць пахваліцца кругласутачным абслугоўваннем невялікіх заказаў.
5. Доўгі тэрмін службы:Ацынкаванае пакрыццё можа абараняць сталь на працягу дзесяцігоддзяў без неабходнасці перафарбоўвання. У тыповых умовах на адкрытым паветры (прамысловых або сельскіх раёнах) звычайна да першага тэхнічнага абслугоўвання праслужыць больш за 50 гадоў. Такая даўгавечнасць часта робіць ацынкаванне больш эканамічным, чым перыядычнае перафарбоўванне ў доўгатэрміновай перспектыве.
6. Экалагічнасць:Працэс ацынкавання адносна чысты. Адпрацаваны цынк перапрацоўваецца, і ў ім няма лятучых арганічных растваральнікаў, як у фарбе. Ацынкаваная сталь на 100% прыдатная для перапрацоўкі пасля заканчэння тэрміну службы. Прамысловыя групы нават адзначаюць ацынкаванне як «верагодна, найбольш экалагічна чыстую» абарону ад карозіі.
7. Пазнавальны аздабленне:Ацынкаваная сталь часта мае характарыстыкупакрыты бліскаўкаміабо ўзор, падобны на сняжынку, на яго паверхні. Гэтыя серабрыстыя крышталі — гэта застываючыя зярняткі цынку, якія надаюць ацынкаваным паверхням адметны выгляд. Гэта візуальны сігнал таго, што на іх ёсць сапраўднае гарачае пакрыццё.
Высокаякаснае абсталяванне: завод па ацынкаванні труб Bonan Tech
Буйныя цынкавальныя цэхі выкарыстоўваюць цяжкае абсталяванне для бесперапыннага выканання гэтых працэсаў. Напрыклад, вытворца абсталявання Bonan Technology Co., Ltd. падкрэслівае сваю«Высакаякасны завод па ацынкаванні труб»пабудаваныя з высакаякаснай сталі і кампанентаў. Іх аўтаматызаваныя лініі апрацоўваюць усё: прыстасаванні для падвешвання труб, рэзервуары для абястлушчвання шчолаччу, кіслотныя травільныя станцыі, флюсавыя станцыі, канвеер праз цынкавы катёл і рэзервуары для загартоўкі. Bonan адзначае, што іх заводы па ацынкаванні труб прызначаны для бесперапыннай вытворчасці па ўсіх дыяметрах труб.
Малюнак: Лінія бесперапыннага ацынкавання труб у эксплуатацыі. Такія аўтаматызаваныя ўстаноўкі перамяшчаюць секцыі труб праз ачыстку, флюсаванне і ванну з расплаўленым цынкам.
На лініі Bonan Tech кожны этап старанна кантралюецца. Фактычна, ацынкаванне труб звычайна праходзіць праз наступныя канкрэтныя этапы:
Каўстычная ачыстка:Трубы трапляюць у гарачую ванну з гідраксідам натрыю для выдалення алею і акаліны.
Кіслотнае марынаванне:Далей яны праходзяць праз кіслотную ванну (звычайна HCl або H₂SO₄), каб растварыць іржу і рэшткі аксідаў.
Прамыванне і флюсаванне:Пасля прамывання трубы апускаюць у раствор флюсу на аснове цынку і хларыду амонія, што гарантуе адсутнасць аксідаў у сталі перад ацынкаваннем.
Сушка:Любая вільгаць са сталі здзімаецца або выпараецца паветраным асушальнікам.
Апусканне (цынкавая ванна):Трубы перамяшчаюцца ў кацёл з расплаўленым цынкам. Гарачае апусканне старанна пакрывае іх цынкам.
Загартоўка:Нарэшце, гарачаацынкаваныя трубы хутка астуджаюцца ў вадзе або гартавальнай ванне для замацавання пакрыцця.
Кожная труба, якая выходзіць на паверхню, цяпер мае аднастайнае цынкавае пакрыццё для прадухілення карозіі. Згодна з апісаннем Бонана, іх«Аўтаматычная машына для цынкавання труб»здольны апрацоўваць «увесь асартымент труб, якія падлягаюць ацынкаванню», гарантуючы, што нават вельмі вялікія або малыя трубы атрымаюць належны цынкавы пласт.
Выснова
Ванна для цынкавання — гэта больш, чым проста гаршчок з металам, гэта цэнтр праверанага, навукова абгрунтаванага працэсу, які надае сталі практычна самааднаўляльную абарону. Ад этапаў ачысткі да апускання ў гарачае цынкаванне, кожны этап аптымізаваны для стварэння трывалага, металургічна звязанага пакрыцця. Мы бачылі, як ацынкаваная сталь не толькі супрацьстаіць іржы, але і робіць гэта дзіўна добра — дзякуючы шматслаёвым сплавам, надзвычайнай трываласці і дзесяцігоддзям тэрміну службы.
Незалежна ад таго, ці вы інжынер, які распрацоўвае праект моста, ці ўладальнік дома, які выбірае слупы для плота, разуменне працэсу ацынкавання дапаможа вам растлумачыць, чаму ацынкаваная сталь такая эфектыўная. Карацей кажучы, унутры гэтай сціплай ванны з расплаўленым цынкам ляжыць магутная і дзіўна складаная ахоўная сістэма, якая будзе абараняць сталёвыя канструкцыі на працягу пакаленняў.
Час публікацыі: 21 мая 2025 г.