Medžiagų pasirinkimas gamyboje ir statyboje yra labai svarbus. Netinkamo metalo pasirinkimas dažnai sukelia brangius konstrukcinius gedimus. Priešlaikinė korozija gali lengvai sukelti didelių garantijų pretenzijų ir projekto vėlavimų. Jums reikia medžiagų, sukurtų taip, kad išgyventumėte atšiaurioje aplinkoje.
Taigi, ką daro Galvanizuotas plienas reiškia? Tai tiesiog reiškia anglinį plieną, padengtą cinku. Šis procesas sudaro tvirtą metalurginį ryšį. Gauta apdaila apsaugo nuo pavojingos oksidacijos ir žymiai pailgina metalo tarnavimo laiką.
Sukūrėme šį vadovą, kad padėtume inžinieriams ir pirkimų komandoms geriau pasirinkti medžiagas. Sužinosite, kaip įvertinti įvairius cinkavimo būdus. Taip pat išnagrinėsime, kaip įvertinti veiklos apribojimus ir patikrinti medžiagų kokybę parduotuvės aukšte. Priimant pagrįstus sprendimus, vėliau išvengiama gamybos kliūčių.
Key Takeaways
Aukos anodo principas: Cinko danga apsaugo plieno pagrindą pirmiausia korodijuodama, veiksmingai 'aukodama' save, net jei paviršius yra subraižytas.
Procesas lemia taikymą: Karštas panardinimas, galvanizavimas ir išankstinis cinkavimas lemia medžiagos suvirinamumą, dažų sukibimą ir naudojimo trukmę.
Žinomi apribojimai: Cinkuotas plienas turi griežtus temperatūros slenksčius (nepertraukiamas poveikis maks. 200°C/392°F) ir kelia specifinius pavojus suvirinimo metu.
Sąnaudos ir našumas: palyginti su nerūdijančiu plienu, jo eksploatavimo ciklo sąnaudos yra ypač mažos, o standartinėje aplinkoje nereikalauja priežiūros vidutiniškai 50 ir daugiau metų.
Cinkavimo mokslas: daugiau nei paviršiaus danga
Daugelis žmonių klaidina cinkavimą su paprastu dažymo procesu. Tai neteisinga. Tapant tiesiog uždedamas paviršinis viršutinis sluoksnis. Cinkavimas sukelia sudėtingą cheminę reakciją. Tai sukuria susiliejantį cinko ir geležies lydinių gradientą. Šie metaliniai sluoksniai sulydo cinką tiesiai į plieno pagrindą.
Kai žaliavinį plieną panardinate į išlydytą cinką, metalai reaguoja. Jie sudaro skirtingus struktūrinius sluoksnius. Vidiniuose sluoksniuose yra daugiau geležies. Išoriniai sluoksniai sudaryti iš gryno cinko. Šis gradientas užtikrina, kad danga lengvai nesusisluoksniuos esant mechaniniam poveikiui.
Dviejų barjerų apsaugos mechanizmas
Cinkuotas metalas remiasi dviejų dalių gynybos sistema. Jis apsaugo pažeidžiamą anglinio plieno šerdį tiek fizinėmis, tiek cheminėmis priemonėmis.
Fizinis barjeras: tankus išorinis cinko sluoksnis blokuoja drėgmę. Jis neleidžia atmosferos deguoniui pasiekti netauriųjų metalų. Kad susidarytų rūdys, reikia ir deguonies, ir vandens. Cinko barjeras nutraukia šią pagrindinę lygtį.
Katodinė apsauga (aukojimo anodas): cinkas veikia kaip galvaniškai aktyvus metalas. Galvaninėje serijoje jis yra aukščiau nei geležis. Jis teikia pirmenybę savo oksidacijai. Jei įbrėžimas atidengia plieną, suaktyvėja aplinkinis cinkas. Sudaro tvirtą cinko karbonato patiną. Ši patina visiškai sustabdo tolesnį rūdijimą. Jis veiksmingai aukojasi, kad išsaugotų plieną.
Apdorojimo metodai ir tinkamos medžiagos nustatymas
Pirkimo komandos turi tiksliai nurodyti reikalingą cinkavimo būdą. Pasirinkus netinkamą dengimo būdą, atsiranda gamybos kliūčių. Tai taip pat gali sukelti ankstyvą struktūrinį gedimą. Turite suderinti gamybos procesą su galutine paraiška.
Karštas cinkavimas (HDG)
Gamintojai nuleidžia pagamintą plieną į išlydyto cinko telkinį. Vonia pasiekia maždaug 860°F (460°C). Šis ypatingas karštis užtikrina greitą metalurginį sukibimą.
HDG procesas suteikia storą, tvirtą dangą. Storis paprastai svyruoja nuo 1,4 iki 3,9 mylių. Tai atitinka standartines ASTM A123 gaires. HDG paviršiuje dažnai yra ryškus kristalinis raštas. Pramonės profesionalai šią vaizdinę tekstūrą vadina 'spinduliu'.
Rekomenduojame HDG lauko konstrukciniam plienui. Jis puikiai veikia sunkios techninės įrangos ir nereikalaujančiose aplinkose. Gatvių žibintai, apsauginiai turėklai ir sunkios konstrukcijos sijos labai priklauso nuo HDG.
Galvaninis apdorojimas (cinko ir geležies lydinys)
Galvaninis apdorojimas prideda kritinį terminį žingsnį prie standartinio panardinimo. Gamintojai pirmiausia karštai panardina plieną. Tada jie akimirksniu atkaitina jį specializuotoje krosnyje. Dėl šio intensyvaus pakartotinio kaitinimo plieno geležis susimaišo su cinko danga.
Rezultatas – labai specifinis 90 % cinko ir 10 % geležies lydinys. Galvanuoti paviršiai atrodo visiškai kitaip nei HDG. Jie turi matinį pilką, šiek tiek grublėtą paviršių. Čia nepamatysi jokio kristalinio blizgesio.
Šis metodas puikiai tinka tais atvejais, kai reikia dažyti po gamybos. Šiurkštesnė tekstūra lengvai sugriebia skystus dažus. Jis taip pat palaiko sunkų suvirinimą be didelio dangos degradacijos.
Pirminis cinkavimas ir galvanizavimas
Masinei gamybai reikalingi greitesni metodai. Pirminis cinkavimas apima nuolatinį, greitą panardinimą. Plieno gamyklos dideliu greičiu per cinko vonią išvynioja masyvius išvyniotus lakštus. Jie naudoja šią techniką gamindami cinkuoto plieno ritė ir cinkuoto plieno lakštas, skirtas nedelsiant paskirstyti.
Elektrocinkavimas visiškai praleidžia išlydyto cinko baseiną. Vietoj to naudojama elektros srovė ir elektrolitų tirpalai. Srovė verčia cinko jonus nusodinti ant plieno paviršiaus. Taip susidaro labai tikslios plonos metalinės nuosėdos.
Automobilių gamintojai labai pasikliauja šiais greitesniais metodais. Jie juos naudoja didelės apimties automobilių kėbulų plokštėms. Pramonės žinovai šiuos rėmus vadina 'baltas korpusas'. Formuojamose architektūrinėse plokštėse taip pat naudojami šie metodai, kai estetika ir tvirtas formavimas išlieka svarbiausi.
Dengimo metodų palyginimo lentelė
Metodas |
Proceso tipas |
Vizualinė išvaizda |
Idealus pritaikymas |
„Hot Dip“ (HDG) |
Molten Bath (860°F) |
Blizgus, kristalinis blizgesys |
Lauko konstrukcijos, stora aparatūra |
Galvanavimas |
Panardintas + momentinis atkaitinimas |
Matinė pilka, šiurkšti |
Dažyti paviršiai, suvirintos detalės |
Išankstinis cinkavimas |
Nuolatinis greitas kritimas |
Vienodas, šiek tiek blizgantis |
Ortakiai, tvoros, pagrindiniai gyvatukai |
Elektrogalvanizavimas |
Elektrinis jonų nusodinimas |
Lygus, labai vienodas |
Automobilių plokštės, puiki estetika |
Diegimo rizika ir veiklos ribos
Negalite naudoti cinkuoto metalo kiekvienam projektui. Ji turi labai specifines fizines ribas. Medžiagos išstūmimas per šias ribas sukelia katastrofišką nesėkmę.
Šilumos apribojimai
Pramonės standartai griežtai dokumentuoja maksimalią temperatūros slenkstį. Turite išlaikyti nuolatinį aplinkos poveikį žemesnei nei 200 °C (392 °F). Viršijus šią ribą, cheminiai ryšiai nutrūksta.
Dėl didelio karščio tarpmetalinis sluoksnis nusilupa. Gryno cinko viršutinis sluoksnis fiziškai atsiskirs nuo lydinio sluoksnių po juo. Kai tik pradedamas lupimasis, plienas susiduria su tiesiogine oksidacijos rizika.
Suvirinimo pavojai ir gamybos išlaidos
Suvirindami šias medžiagas, turite būti ypač atsargūs. Procesas kelia didelį toksiškumo pavojų. Cinkas išgaruoja daug žemesnėje temperatūroje nei lydosi plienas. Plienas tirpsta maždaug 2700 °F temperatūroje. Cinkas išgaruoja maždaug 1650 °F temperatūroje.
Kai suvirinimo lankas atsitrenkia į metalą, cinkas akimirksniu išverda. Dėl to į orą išsiskiria labai toksiški cinko oksido garai. Šių garų įkvėpimas sukelia sunkią sveikatos būklę, vadinamą 'metalo dūmų karštlige'.
Parduotuvėse turi būti įrengta vietinė ištraukiamoji ventiliacija. Suvirintojams reikia specializuoto kvėpavimo paruošimo. Prieš pradėdami darbą, dažnai turite nušlifuoti cinko dangą aplink suvirinimo jungtį. Šie papildomi veiksmai padidina gamybos sąnaudas.
Aplinkos pažeidžiamumas
Aukojamas sluoksnis gerai veikia normaliame ore. Priešiškomis sąlygomis jis greitai išsenka. Didelio druskingumo jūros aplinka greitai sunaikina cinką. Pakrantės oras priverčia nuolat veikti galvaninę reakciją.
Rūgščios sąlygos taip pat valgo per barjerą. Rūgštus lietus ištirpdo apsauginę cinko karbonato patiną. Nuolatinis panardinimas į vandenį riboja deguonies poveikį. Be deguonies cinkas negali sudaryti savaime gyjančio karbonato sluoksnio. Galiausiai jis visiškai suyra po vandeniu.
Sprendimų pagrindas: cinkuotas prieš nerūdijantį plieną
Inžinieriai dažnai diskutuoja tarp šių dviejų korozijai atsparių metalų. Jie veikia skirtingai. Jie skiriasi masteliu. Savo sprendimą turite pagrįsti aplinkos, biudžeto ir stiprumo reikalavimais.
Kaina iki masto
Cinkuotas plienas leidžia iš anksto sutaupyti didelių išlaidų. Galite lengvai nusipirkti urmu. Dėl to tai yra numatytasis pasirinkimas dideliems infrastruktūros projektams. Nuo jo priklauso tiltai, greitkelių bėgiai ir dideli komerciniai rėmai.
Nerūdijančio plieno svarstyklės prastai tinka masinėms konstrukcijoms. Jame yra brangių legiruojančių elementų, tokių kaip chromas ir nikelis. Viso pastato karkaso įrengimas iš nerūdijančio plieno bankrutuotų daugumos projektų biudžetai.
Stiprumas ir ilgaamžiškumas
Kai kurie pirkėjai mano, kad panardinimo procesas sukietina metalą. Taip nėra. Cinkavimo procesas nekeičia pagrindinio plieno tikrojo tempimo stiprio. Standartinis anglinis plienas paprastai yra apie 400 MPa.
Nerūdijantis plienas turi iš esmės skirtingą metalurgiją. Priklausomai nuo klasės, nerūdijančio plieno gali viršyti 515 MPa. Aukščiausios klasės nerūdijančio plieno variantai pasiekia iki 1300 MPa. Jei jums reikia ypatingo konstrukcijos stiprumo ir atsparumo rūdims, laimi nerūdijantis plienas.
Atitikties ir naudojimo atvejai
Tam tikrose pramonės šakose taikomi griežti reguliavimo kodeksai. Turite suderinti savo medžiagos pasirinkimą su šiomis taisyklėmis.
Maistas ir medicina: Nenaudokite cinkuoto metalo, skirto didelio rūgštingumo maisto perdirbimui. Pomidorų sultys arba citrusinių vaisių rūgštys greitai ištirps cinką. Nenaudokite jo steriliai medicininei aplinkai. Cinko paviršiai laikui bėgant suyra ir kaupiasi pavojingos bakterijos. Čia labai rekomenduojame nerūdijantį plieną.
Lauko ir komunalinės paslaugos: Rekomenduokite cinkuotą metalą masyvioms saulės konstrukcijoms. Jis nepriekaištingai veikia vėjo jėgainių bokštuose. Komunalinių tinklų vamzdynai yra labai naudingi dėl geresnių sąnaudų ir eksploatavimo trukmės santykio. Jūs gausite dešimtmečius patikimą paslaugą.
Automobilių gamyba: pasikliaukite elektrocinkuotais variantais. Jie gerai išlaiko dažus. Jie puikiai apsaugo automobilių rėmus nuo žiemos kelių druskų.
Medžiagos patikrinimas: kokybės užtikrinimas ir tikrinimo protokolai
Pirkimas nesibaigia pirkimo užsakymu. Turite patikrinti gaunamas siuntas. Atliekant papildomos dangos darbus, atsiranda lauko gedimų. Įdiekite griežtus kokybės užtikrinimo protokolus savo priėmimo doke.
Vizualios apžiūros kontrolinis sąrašas
Išmokykite savo įsiurbimo inspektorius pirmiausia pasitikėti savo akimis. Nurodykite pirkėjus ieškoti nuoseklių modelių. Jei užsisakėte HDG, patikrinkite, ar jis yra vienodas. Kristalinės formos turi tolygiai paskirstyti paviršių.
Jei užsisakėte Galvanneal, patikrinkite, ar nėra vienodos matinės apdailos. Turėtumėte matyti tolygų pilką toną. Atmeskite siuntas, kuriose matomos pliko metalo dėmės. Saugokitės, kad kraštai nenuluptų ar nesusidarytų pūslių. Pūslelės rodo drėgmės užterštumą panardinimo proceso metu.
Neardomasis bandymas (NDT)
Vizualiai patikrinus negalima išmatuoti mikroskopinio storio. Reikia konkrečių duomenų. Rekomenduojame savo komandą aprūpinti ultragarsiniais storio matuokliais.
Šie rankiniai įrenginiai siunčia garso bangas per metalą. Jie apskaičiuoja tikslų cinko sluoksnio gylį. Naudokite šiuos rodmenis, kad patikrintumėte tiekėjo atitiktį. Patikrinkite jų skaičių pagal būtinus ASTM standartus. Dokumentuokite kiekvieną savo kokybės valdymo sistemos skaitymą.
Cheminis / svorio patikrinimas
Kartais reikia greitesnio patikrinimo ant grindų. Paminėkite greituosius lauko testus savo kokybės užtikrinimo komandai. Galite atlikti kontroliuojamą rūgšties kritimo testą. Ant paviršiaus užlašinkite labai praskiestą rūgštį. Jei jis agresyviai burbuliuoja, tai patvirtina sveiką cinko reakciją.
Taip pat galite įvertinti svorio skirtumą. Cinkuoti gaminiai yra nuspėjamai sunkesni nei žaliavinio plieno ekvivalentai. Cinkas prideda išmatuojamą masę. Pasverkite mėginio partiją. Palyginkite jį su neapdoroto anglinio plieno baziniais svoriais. Didelis svorio trūkumas rodo pavojingai ploną dangą.
Išvada
Medžiagų įsigijimui reikalinga tiksli kalba. „Cinkuotas plienas“ išlieka plačia kategorija. Pirkime turi būti nurodyta tiksli reikalinga procedūra. Kiekviename užsakyme turėtumėte aiškiai nurodyti HDG, cinkuotos arba elektrocinkuotos specifikacijas. Priimkite šį sprendimą tik atsižvelgdami į numatomus gamybos poreikius, pvz., suvirinimą ar dažymą, ir galutinį poveikį aplinkai.
Norėdami užtikrinti projekto sėkmę, paprašykite savo tiekėjų pateikti tvirtus duomenis. Prieš sudarydami sutartis, paprašykite oficialių dangos storio specifikacijų. Reikalaukite ASTM atitikties sertifikatų kiekvienai partijai. Visada peržiūrėkite aplinkos suderinamumo duomenis, kad įsitikintumėte, jog metalas išliks jūsų konkrečiomis darbo vietos sąlygomis.
DUK
K: Ar cinkuotas plienas galiausiai rūdija?
A: Taip. Cinkas veikia kaip aukos sluoksnis. Jis teikia pirmenybę savo korozijai, kad apsaugotų vidinį plieninį pagrindą. Kai cinkas yra visiškai oksiduotas ir išeikvotas dėl aplinkos poveikio, apatinis plienas rūdys.
K: Ar cinkuotas plienas yra stipresnis nei įprastas plienas?
A: Ne. Cinkavimo procesas padidina atsparumą korozijai, o ne konstrukcinį ar tempimo stiprumą. Jis tiesiog apsaugo pagrindinį anglinį plieną. Apatinis plienas lemia tikrąją metalo laikomąją jėgą.
Kl .: Ar galite dažyti tiesiai ant cinkuoto plieno?
A: Standartinis karštai cinkuotas plienas atsparus dažams dėl lygaus paviršiaus ir reikalauja specialių gruntų. Tačiau cinkuotas plienas yra specialiai sukurtas taip, kad būtų paruoštas dažymui tiesiai iš gamyklos.
