В этой статье рассказываем:
Зачем необходимо цинкование 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:
- 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.
- 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.
- 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:
- Сначала стальную поверхность очищают от грязи, обезжиривают и тщательно промывают.
- 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.
| Класс стали | Толщина слоя цинка, мкм | Вес слоя покрытия, нанесенного с двух сторон стального проката, г/м2 |
|---|---|---|
| Повышенный | 40 – 60 | 570 – 855 |
| Высокий | 18 – 40 | 258 – 570 |
| Обычный | 10 – 18 | 142,5 – 258 |
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. Кожух оцинкованный 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:
- начальной толщины слоя цинка;
- 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:
- проверять наличие сертификатов качества, подтверждающих соответствие принятым стандартам как процесса производства труб ППУ и защитных оболочек, так и материалов, используемых для их изготовления;
- 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:
