Автор: Кравец А. Г., Булавин А. В.
Источник: От экологии здоровья — к экологии души: материалы Республиканской научнопрактической конференции учащейся и студенческой молодежи, преподавателей образовательных организаций среднего общего, среднего профессионального и высшего профессионального образования, педагогов учреждений дополнительного образования. — Донецк: ДонРМАН
, 2015. — С. 81–82.
Кравец А. Г., Булавин А. В. Повышение эффективности атикоррозионной защиты металлоконструкций методом горячего цинкования. В работе рассмотрена сущность процесса коррозии металла и особенности горячего цинкования, как эффективного способа антикоррозионной защиты. Приведена и проанализирована технология нанесения покрытия, а также предложена вероятная причина снижения его качества.
За долгий период интенсивной работы металлургической промышленности выплавлено огромное количество металла и переведено в изделия. Этот металл постоянно корродирует. Сложилась такая ситуация, что потери металла от коррозии в мире уже составляют около 30 % от его годового производства. Считается, что 10 % прокорродировавшего металла теряется безвозвратно.
Поэтому для увеличения срока службы металлоконструкций необходимо применять специальные способы защиты конструкционных материалов, в частности наиболее эффективный и безопасный для окружающей среды метод горячего цинкования.
Коррозия представляет собой разрушение металлов вследствие взаимодействия их с внешней (коррозионной) средой. Этому явлению эффективно препятствует защитное антикоррозионное покрытие поверхности металлоконструкций расплавом цинка. Процесс горячего цинкования, помимо того, что защищает изделие от ржавчины, улучшает некоторые его характеристики; среди них самые очевидные: эстетичный внешний вид и большее сопротивление износу, что увеличивает его предел выносливости по отношению к химическим и механическим воздействиям. Срок службы цинкового покрытия толщиной 100 мкм составляет в среднем 25–50 лет, без затрат средств на обследование и поддержание защитных свойств покрытия [1].
В Донецком регионе расположено одно из крупнейших специализированных предприятий по изготовлению металлических конструкций опор высоковольтных линий, порталов открытых распределительных устройств подстанций, дорожных ограждений барьерного типа, а также нанесению защитных покрытий методом горячего цинкования — ЧАО Донецкий завод высоковольтных опор
.
На ДЗВО работают с основными марками сталей 09Г2С, С345, S355. Эти стали относятся к классу конструкционных низколегированных для сварных конструкций с содержанием углерода 0,09–0,2 %, марганца 1,3–1,7 % и кремния 0,5–0,8 %.
Технология нанесения антикоррозионного покрытия состоит из нескольких последовательных стадий. После промывки изделие подвергается травлению в водном растворе соляной кислоты с целью удаления ржавчины и окалины. И затем снова промывается. Дальнейшая обработка ведется концентрированным раствором флюса, для окончательного удаления оставшихся оксидов. В ходе основной операции горячего цинкования стальное изделие полностью погружается в ванну с расплавленным цинком, который реагирует с железом в стали с образованием слоев из железоцинковых сплавов. При вынимании изделия из ванны горячего цинкования, поверх железоцинкового сплава ложится тонкий слой расплавленного цинка, который застывает после охлаждения изделия. Тончайшая поверхность слоя сплава припаяна к металлу атом к атому, и даже если все покрытие будет совершенно исцарапано и внешне казаться поврежденным, нижний слой останется нетронутым и продолжит защищать метал от коррозии.
При работе с указанными марками сталей было отмечено, что при одинаковых условиях цинкования, полученная адгезионная прочность различна. Наблюдалось нарушение качества покрытий, они становились рыхлыми, уменьшался блеск, а в некоторых случаях было замечено отслаивание.
Наиболее вероятной причиной данного явления является наличие кремниевой компоненты, добавленной в расплав стали как антиоксидант. Кремний сильно влияет на реакции железо-цинк; кристаллы в самом внешнем слое сплава образуют малые гранулы или большие кристаллы [2].
В стальных конструкциях с содержанием кремния от 0,05 до 0,12 % и выше 0,2 % может образовываться рыхлый слой вместо плотного слоя железоцинкового сплава. Скорость реакции стали может быть настолько большой, что слой чистого цинка полностью трансформируется в сплав железо-цинк еще до того, как деталь будет охлаждена до температур ниже 300 оС, при которых реакция прекращается.
Поэтому формирование сплава железо-цинк может распространиться до поверхности покрытия, и она становится матовой, грубой и меняет свою окраску, от светлых тонов до более темных. В результате такое покрытие обладает чрезмерной низкой адгезией и при любых даже самых минимальных деформациях изделия происходит отслоение покрытия и его разрушение. Соответственно стали с содержанием кремния до 0,05 % и от 0,12 до 0,2 % дают качественное покрытие со стабильными показателями толщины и внешнего вида.
Таким образом, в стали растворяется больше или меньше кремния, и это количество влияет на реакцию. Кроме того, кремний может быть распределен по поверхностному слою стали неравномерным образом. В этом случае видимая поверхность не представляет собой однородный серый цвет, а содержит также матовые и блестящие области.
Поэтому существует необходимость в дальнейших исследованиях, в том числе для определения общих закономерностей влияния содержания кремния в стали на толщину цинковых покрытий, которые будут пригодны для практических целей.
Агрисовгаз.