Большую часть трубного проката изготавливают из железоуглеродистых сплавов. «Черная» сталь активна по отношению к кислороду воздуха, воде и другим средам. Когда металл окисляется, разрушается структура.
Легированные сплавы выдерживают большие нагрузки и служат дольше. Из-за высокой стоимости использование улучшенных составов не всегда оправдано. Разумный баланс между ценой, надежностью и долговечностью — покрытие «черных» сталей защитным слоем.
Требования к оцинкованных трубам перечислены в регламенте № 3262-75. Чтобы указать на покрытие в маркировке, после названия категории ставят букву «Ц».
Способы цинковая трубного проката
Чаще других применяют пять технологий нанесения защитного покрытия. Требования к каждому методу перечислены в профильных документах.
Основополагающий документ — единая система защиты металлов и сплавов от старения и коррозии. Профильный стандарт содержит требования, которые относятся к конкретному способу.
| Цинкование | Номер регламента | Исключение |
| Метод | Состав | Класс | Толщина, мкм |
| Горячее | Zn | - | 40-200 | 9.307-89 | Требования не распространяются на методы непрерывного цинкования. |
| Гальваническое | Zn | - | 5,0 | Нельзя покрывать цинком изделия, сваренные внахлест. |
| Холодное | Zn | - | | 9.305-84 | - |
| Термодиффузионное | Zn + Fe (железоцинковая фаза переменного состава) | 1 | 6,0-9,0; | Р 9.316-2006 | Способ не подходит для работы: - с горячей средой T ≤ 370 0C;
- когда оцинкованная конструкция соприкасается с нагретой деталью T ≤ 370 0C;
- с трубами, при сварке которых использовали припой.
|
| 2 | 10,0-15,0; |
| 3 | 16,0-20,0 |
| 4 | 21,0-30,0; |
| 5 | 40,0-50,0. |
| Газотермическое | Zn + Al | - | 120-200 | - | Если взаимное расположение изделий в пространстве отличается от угла 450 или 900, технологию не применяют. |
В серийном производстве трубный прокат выпускают в двух вариантах: со слоем цинка и без покрытия. Защитный слой наносят на продукцию из «черного» металла на заказ.
Обработке подвергают все типы труб:
- прямошовные и спиральные сварные конструкции;
- водогазопроводные;
- бесшовные;
- круглые и профильные;
- стандартного назначения и упрочненные.
Выбор технологии зависит от конструкции, толщины цинкования, требований заказчика. Перед началом работы поверхность изделий очищают от грязи, ржавчины, окалины, инородных включений, смазки. Операцию производят механическим, химическим или комбинированным способом.
На крупных производствах для очистки труб используют механизированные линии. В цехе размещают в ряд ванн: емкости с активными растворами чередуются с оборудованием, наполненным водой. Процесс включает несколько стадий удаления веществ: грязи, смазки, следов сварки и других инородных включений.
Операцию включает несколько этапов. Кран-балка опускает трубу в первую ванну. Когда реакция закончилась, вынимают изделие. В следующей емкости смывают активное вещество и продукты распада. Процесс повторяют, пока изделие не очистят от лишних соединений.
Горячее цинкование
Преимущество метода — высокая степень адгезии покрытия с основанием (сцепление происходит на молекулярном уровне). После операции получают прочное и долговечное покрытие. В зависимости от толщины и условий работы, цинковая оболочка служит 15-20 лет.
В стандарте № 9.402-2004 классифицируют степени загрязнения металлических конструкций (в том числе, труб) перед нанесением защитного слоя. Согласно регламенту, горячему цинкованию соответствует первый класс. В документе указана последовательность подготовки металла к нанесению защитного слоя:
- обезжиривание;
- травление или струйно-абразивная обработка;
- цинкование флюсом.
Чтобы нанести покрытие, трубу опускают в ванну с горячим цинком: T = 385-485 0C. По прошествии 4-10 минут изделие извлекают и направляют на просушку. Состав реактива и режим работы рассчитывают индивидуально.
Недостаток технологии — высокие энергозатраты. Цинк в ванне требует постоянного нагрева.
Общие требования к горячему и гальваническому цинкованию — не должно быть отслоений, трещин и забоев. Цвет защитного слоя — от блестящего серебристого до матового темно-серого оттенка.
Стандарт допускает локальное цинкование при условиях:
- пятно дефекта не превышает 2 см;
- суммарная площадь изъянов составляет 2% всей поверхности.
Чтобы определить прочность сцепления защитного слоя с основанием, проводят испытания. На поверхности подготовленного образца острым концом инструмента царапают сетку из 4-5 параллельных линий. Глубина прорезывания слоя — до основания. Если на поверхности не видны отслоения, качество считают удовлетворительным.
Дополнительно контролируют:
- сварные узлы — 5 % от партии, не менее чем на одной трубе;
- резьбовое соединение — на количестве, составляющем 0,5% поставки, минимум, трех изделиях.
Гальваническое цинкование труб
Приемы такие, как при горячем способе. Отличие заключается в принципе работы. В ванну с электролитом погружают цинк (пластины, шары) и обрабатываемые изделия. Когда включают электрический ток, происходит химическая реакция с нагревом. В результате активации молекулы цинка оседают на поверхности стальной трубы.
Следующий этап — пассивирование, операция ускоряет образование плотной и прочной пленки. Процесс повышает стойкость покрытия против коррозии. Реактивом служит хроматный раствор (CrO3).
Преимущество способа;
- одинаковая толщина цинкования;
- технология позволяет получить заданный цвет покрытия: от светло-желтого до серо-зеленого.
Минус технологии — ограниченный срок службы — 5-7 лет.
Цинкование труб холодным способом
На подготовленную поверхность наносят красочное покрытие. В состав жидкости входит «Zn» и полимеры. Количество слоев зависит от срока службы и условий эксплуатации. Рабочий инструмент — краскопульт. Минимальное время высыхания слоя — 40-60 минут.
Достоинства технологии:
- универсальность: метод подходит для работы с любым прокатом;
- защита всей поверхности и труднодоступных мест;
- простота (нет потребности в расчетах);
- экономия на оснащении: не нужно дорогостоящее оборудование;
- нетребовательность к месту проведения: работы выполняют в цехах и «полевых» условиях;
- способ подходит для изделий, которые впоследствии направят на сварку.
Термодиффузионное цинкование трубного проката
Технология основана на явлении проникновения молекул цинка в кристаллическую решетку «черной» стали. Чтобы начать термодиффузионное цинкование, трубы размещают в специальном боксе. Рабочая температура T = 400-450 0C.
При нагревании движение электронов ускоряется. Молекулы цинка внедряются в структуру стали. Диффузия заканчивается, когда кристаллическая система приходит в равновесие, и на поверхности железоуглеродистого сплава образуется твердая пленка.
Защитный слой работает на двух уровнях:
- Механически созданное ограждение. Агрессивная среда (кислород воздуха, влага) физически не может проникнуть через барьер.
- Электрохимическая преграда. Два металла образуют устойчивую гальваническую пару: «Zn»— анод, «Fe» — катод. Несмотря на присутствие железа, поверхность не ржавеет.
Если температуру бокса повышают до T = 470 0C, качество цинкования ухудшается. На трубе образуется слой цинка с низкой антикоррозионной стойкостью, отслоениями и повышенной хрупкостью.
Существует альтернатива «Zn» — «Cd». Свойства покрытий одинаковые, но из-за высокой токсичности, кадмий применяют редко.
Это наиболее распространенные методы цинкования труб.
