Особенности цинкования стали по методу Сендзимира. Выбор защитного покрытия и материала кабельной трассы
Технологические этапы
Цинкование по методу Сендзимира выполняется по-особенному: листовая сталь, на поверхность которой необходимо нанести защитное покрытие, протягивается через ванны с расплавленным цинком.
Оцинковка стальных листов, выполняемая по данному методу, включает в себя несколько этапов.
- Стальной лист, толщина которого может доходить до 3 мм, обрабатывается специальными реагентами, после чего просушивается в печи при температуре 650°.
- Просушенный и нагретый стальной лист подается в ванну, которая наполнена расплавленным цинком. Проходя через такую ванну, лист равномерно покрывается цинковым слоем.
- На выходе из ванны стальной лист подвергают воздействию так называемых газовых ножей – устройств, через сопла которых на поверхность листа под большим давлением подается сжатый воздух. За счет такого воздействия решается сразу две задачи: с обрабатываемой поверхности убирается лишний цинк, а также оно охлаждается.
Принцип цинкования по методу Сендзимира
Метод цинкования, получивший название по имени своего разработчика – Сендзимира, позволяет сформировать на поверхности стального листа плотный и однородный цинковый слой. Толщина такого защитного слоя, как правило, находится в интервале 10–20 мкм, а его плотность составляет 275 г/м2.
Эффективность оцинковки
Наиболее распространенной формой коррозии является реакция с кислородом и водой, присутствующими в воздухе. Эту естественную реакцию часто называют окислением. Защитное цинковое ограждение, как и следует из его названия, обеспечивает непроницаемый барьер для стального объекта.
Цинкование формирует оборону в трех направлениях:
- Создает эффективную механическую защиту, поскольку покрытие чрезвычайно устойчиво к повреждениям, истиранию и царапинам.
- Подвергаясь коррозии, цинк “жертвует” собой на благо стали. Это явление известно, как катодная защита.
- Окисляясь, цинк формирует новый защитный слой.
Рассмотрим подробнее преимущества оцинковки.
Наиболее важным является способность цинка создавать электрохимическую защиту. Его электроотрицательность меньше, чем электроотрицательность железа. При присутствии влаги между химическими элементами происходит самопроизвольная реакция, которая эффективно противодействует разрушению ранее произведенного сплава. Окисление цинка приводит к образованию новых соединений, например оксида и гидроксида, а они, в свою очередь, образуют новую крепкую бронь.
Благодаря уникальному электрохимическому процессу, даже в случае повреждения покрытия, изделие из стали остается защищенным: новые соединения покрывают место повреждения. Резание, перфорация, сверление и изгиб не приводят к прогрессирующей ржавчине железа.
Процесс коррозии цинкового слоя происходит достаточно медленно, а его «жертвенная» защита будет работать до тех пор, пока он полностью не придет в негодность. Именно поэтому срок службы покрытия определяют величиной годового уменьшения защитной брони.
Важно понимать, что долговечность антикоррозионного барьера зависит от его толщины. После обработки стали по технологии Сендзимира образуется филигранный защитный слой, поэтому продукция имеет намного меньшую коррозионную устойчивость, чем та, которая защищена более толстой оцинковкой.
Рассчитать проект
—>
Заказать бесплатную консультацию
—>
Описание технологического процесса по методу Сендзимира
Метод цинкования Сендзимира заключается в протяжке стальных листов через ванну с цинком, в результате получается равномерное цинковое покрытие плотностью 275 г/м
2
и толщиной примерно 10-20 мкм, а также с устойчивостью к коррозии по классам С1-С2 (эксплуатация в помещениях отапливаемых и неотапливаемых). Регламентировано ГОСТ 14918-80.
Этапы цинкования:
- Подготовительный этап, на котором сталь проходит обработку реагентами и нагревается до 650°C.
- Покрытие стали цинковым слоем посредством протяжки стальных листов через ванну с расплавленным цинком.
- Очистка поверхности стали от ненужных остатков цинка при помощи сжатого воздуха, также сжатый воздух помогает быстрее охладить оцинкованный лист стали.
Сталь, оцинкованная методом Сендзимира имеет тонкий цинковый слой (по сравнению с оцинковкой методом погружения, горячий цинк), но достаточно прочный чтобы выполнять свои защитные функции. Данный метод обработки металла допускает резку и сверление, на участках, подвергнутых воздействию, защитное покрытие не теряется, обусловлено это тем, что на данных участках формируется гидроксид цинка, обладающий хорошими антикоррозийными свойствами.
При этом из-за тонкого защитного слоя изделия из оцинкованной стали по методу Сендзимира не могут использоваться на открытом воздухе, их можно применять только в сухих помещениях. Поэтому несмотря на экономичность и быстроту обработки данного метода, его стоит выбирать только для указанных климатических условий.
Изобретатель метода
Тадеуш Сендзимир(Tadeusz Sendzimir) – польский изобретатель в области металлургии и горного дела, имеет более 120 патентов, многие из его изобретений используются на производствах по всему миру. Наиболее известным его изобретением стал метод обработки стали защищающий от образования коррозии. Имеет множество наград и достижений. Один из крупнейших металлургических заводов в г. Кракове носит его имя.
Это интересно: Сварка под флюсом – нюансы технологии, достоинства и недостатки
Оценка качества готовых изделий
Качество покрытия методом Сендзимира должно соответствовать ГОСТ 14918-80. Этот стандарт регламентирует изделия высшей и первой категорий.
Параметры покрытия определяются показателям:
- плотность цинкового слоя – 275 г/м2;
- толщина защиты – от 10 до 20 мкм;
- оттенок варьируется от серебристого до матового серого;
Оцинкованная сталь предназначена для использования в средах с классом коррозионной активности C1, C2 (рекомендуется эксплуатация изделий в сухих помещениях).
Итак, метод Сендзимира заслуженно считают экономически выгодным способом нанесения защиты на изделия из металла, но его применяют для той продукции, эксплуатация которой будет происходить в комфортных условиях. Ее рекомендуют использовать внутри отапливаемых зданий с чистой атмосферой, таких как магазины или офисы, а также в неотапливаемых сухих помещениях, таких как спортивные залы и склады.
Как происходит процесс
Цинкование по методу Сендзимира заключается в погружении в расплавленный цинк металлопроката, предварительно нагретого в водороде. Процесс протекает в следующем порядке:
- Подача партии заготовок. В условиях массовых производств сырье раскручивается из рулона и подается непрерывно.
- Обезжиривание обрабатываемой поверхности. Детали очищаются в химической ванне, наполненной раствором специальных реагентов.
- Прохождение печей с окислительной атмосферой. Метод был изобретен в 40-х годах прошлого века. Но актуален он и сейчас – в отличие от других гальванических процессов он не требует использования токсичных газов и веществ.
- Нахождение в печи с восстановительной атмосферой (водород + азот). Частичное насыщение верхнего слоя заготовки позволяет достигнуть большей однородности покрытия и усиления антикоррозионных свойств.
- Частичное охлаждение. Формирование деталей из оцинкованного листа происходит после прохождения заготовки гальванического процесса. Частичное охлаждение необходимо для создания оптимальных условий соединения стального и цинкового слоя.
- Гальванирование в ванной с расплавленным цинком при температуре около 460 ° С. Предварительная подготовка заготовки делает позволяет соединить слои железа и цинка на молекулярном уровне, обеспечивая максимальную прочность покрытия.
- Сушка. После выхода из ванны материал направляется в печь, в которой регулируется толщина покрытия.
Защитные свойства цинкового слоя
Сталь, на которую цинковое покрытие нанесено по методу Сендзимира, получает не только барьерную, но и электрохимическую защиту. В результате нанесения такого покрытия формируется гальваническая пара цинка и железа, причем заряд цинка исключает возможность протекания химических реакций с железом. За счет этого коррозии подвергается не сталь, а цинк, а у данного металла такой процесс, как известно, протекает значительно медленнее. Таким образом, поверхность стального изделия будет находиться в безопасности до тех пор, пока в негодность не придет цинковый слой, который на нее нанесен. В среде специалистов такую электрохимическую защиту часто называют «жертвенной».
Большим преимуществом цинкования стали по методу Тадеуша Сендзимира является то, что даже при резке и сверлении изделия, которые прошли такую обработку, не подвергаются дальнейшей коррозии. Объясняется это тем, что на месте повреждения защитного слоя под воздействием кислорода и влаги формируется гидрооксид цинка, также обладающий достойными защитными свойствами.
Из покрытой по этому методу листовой стали изготавливают различные изделия, при этом нарушение цинкового покрытия вследствие резки или штамповки не вызывает прогрессирующей коррозии
Между тем за счет того, что цинковый слой, полученный методом Сендзимира, отличается незначительной толщиной, эксплуатировать изделия, на которые он нанесен, не рекомендуется на открытом воздухе. Защитное покрытие, толщина которого не превышает 20 мкм, может быстро разрушиться не только под воздействием атмосферных осадков, но даже от слишком высокой влажности. Именно поэтому эксплуатировать оцинкованные изделия, обработанные по методу Сендзимира, следует в сухих помещениях. Оцинкованный по данной технологии металл имеет меньшую степень коррозионной устойчивости, чем подвергнутый горячей оцинковке.
Кабельные лотки для эксплуатации вне агрессивных сред – пример продукции, изготовленной по методу Сендзимира
Сфера применения и преимущества цинкования лотков по методу Сендзимира
Горячее оцинкование преимущественно применяется для элементов, которые не могут быть обработаны термическим способом или чувствительны к высоким температурам из-за размеров. Цинкование лотков по методу Сендзимира позволяет избежать коробления заготовки под влиянием излишнего нагрева и при этом наделить изделие антикоррозионными свойствами.
Выбрать цинкование лотков по методу Сендзимира, рекомендовано по таким причинам:
- Долговечность изделий. Соединение компонентов происходит на молекулярном уровне. Даже в местах трещин и сколов изделие будет сохранять свои эксплуатационные характеристики. Выбрать такую продукцию рекомендовано для прокладки коммуникаций в промышленных, коммерческих и жилых зданиях.
- Доступная цена продукции. Стальные полосы и листы изготовляются в условиях массового производства. Это обеспечивает доступную цену конечного изделия.