Реферат за темою випускної роботи
- Введення
- 1. Актуальність теми
- 2. Мета і завдання дослідження, плановані результати
- 3. Огляд досліджень і розробок
- 4. Технологія нанесення антикорозійного покриття
- Висновки
- Перелік посилань
Вступ
Гаряче цинкування є одним з основних способів антикорозійного захисту металоконструкцій. Звичайний термін служби оцинкованих виробів становить 50–70 років. Цинкові покриття знайшли широке застосування в областях, де потрібна надійність і довговічність металоконструкцій.
Під терміном
гаряче цинкування
розуміють нанесення цинкового покриття на поверхню металевих виробів, переважно зі сталі, ковкого, а також сірого чавуну, шляхом занурення вироби в розплав цинку.Як будь-яка обробка поверхні, гаряче цинкування вимагає правильної підготовки поверхні для того, щоб під час занурення деталей в ванну цинкування реакція заліза і цинку була однорідною. Підготовка включає в себе кислотне знежирення, травлення, промивання, флюсування, сушку. Саме після такої ретельної підготовки поверхні адгезія (міцність зчеплення) цинкового покриття з основним металом дуже висока, а, значить, оцинкований метал буде на довгі роки захищений від впливу корозії.
1. Актуальність теми
Процес гарячого цинкування, крім того, що захищає виріб від іржі, покращує деякі його характеристики; серед них найочевидніші: естетичний зовнішній вигляд і більший опір зносу, що збільшує його межа витривалості по відношенню до хімічних і механічних впливів. Термін служби цинкового покриття товщиною 100 мкм становить в середньому 25–50 років, без витрат коштів на обстеження і підтримку захисних властивостей покриття.
Однак при низькій якості покриттів виникає необхідність виправлення дефектного покриття, іноді з повним видаленням останнього, з повторною підготовкою поверхні і повторним цинкуванням, що призводить до перевитрати цинку та інших матеріалів, різко знижує продуктивність і ефективність виробництва [1].
Дана магістерська робота присвячена актуальній науковій задачі підвищення адгезійної міцності захисних покриттів стали, що наносяться методом гарячого цинкування. Це дозволить поліпшити корозійну стійкість металоконструкцій і продовжити термін їх експлуатації.
2. Мета і завдання дослідження, плановані результати
Метою є визначення проблем, що виникають при здійсненні процесу гарячого цинкування
Для досягнення даної мети були поставлені такі основні завдання:
- Аналітичний огляд і дослідження видів порушення цілісності.
- Вивчити процес нанесення захисних покриттів методом гарячого цинкування.
- Виділити фактори, що впливають на адгезійну міцність захисних покриттів.
- Визначити фактори, що призводять до порушення цілісності цинкового покриття.
Об'єктом дослідження є низколегированная конструкційна сталь, яку піддають гарячого цинкування.
Результатом роботи будуть рекомендації для отримання захисних покриттів металоконструкцій з підвищеними адгезійними властивостями методом гарячого цинкування.
3. Огляд досліджень і розробок
Гаряче цинкування — найстаріший і простий спосіб нанесення цинку на поверхню виробу. При гарячого цинкування захищається метал занурюють у ванну з розплавленим цинком, температура якого становить близько 450 oC. Гаряче цинкування застосовують для нанесення покриттів головним чином на великогабаритні вироби простих форм. Для покриття різьблення, вузьких отворів, інших складні елементів гаряче цинкування застосовують рідко. Методом гарячого цинкування наносять покриття на листи покрівельного заліза, труби, деталі машин, балки, куточки, дріт.
Метод гарячого цинкування з'явився і вперше був застосований у Франції (1742 рік), хімік Поль Жак Малуен занурив в розплавлений цинк сталеві вироби. В результаті на них утворився шар цинку. В цьому ж році Малуен виступив з доповіддю у французькій Королівської академії, де докладно описав процес отримання цинкового покриття на сталевих деталях.
Запатентований метод був французьким хіміком С. Сорелем (1836 рік). Він запропонував попередньо очищати поверхню сталевого виробу спочатку в 9 % розчині сірчаної кислоти (H2SO4), а потім флюсування в хлориде амонію (NH4Cl). Тільки після цих операцій застосовувати гаряче цинкування. У 1847 році в Золінгені (Німеччина) відкрився перший цех гарячого цинкування. Через чотири роки почав функціонувати ще один цех в Австрії (на підприємстві
Винивартера&Герсхайм
).У другій половині XX століття метод гарячого цинкування був визнаний міжнародним стандартом в області антикорозійного захисту.
Численні дослідження підтвердили високі експлуатаційні властивості гарячеоцинкованої сталі. Вона отримала широке застосування як у промисловій, так і сільськогосподарській сферах. Цинкові покриття застосовують у всіх експлуатаційних середовищах, крім сильних лужних і кислих.
В наш час тільки в Європі діє більше тисячі заводів, на яких застосовують метод гарячого цинкування. І щороку близько 400 тис. Тонн цинку витрачається на покриття стали гарячим способом.
Під терміном гаряче цинкування розуміють нанесення цинкового покриття на поверхню металевих виробів, переважно зі сталі, ковкого, а також сірого чавуну. Метод гарячого цинкування заснований на зануренні металоконструкцій в ванну з розплавом цинку [ 2 ].
У Донецькому регіоні розташоване одне з найбільших спеціалізованих підприємств по виготовленню металевих конструкцій опор високовольтних ліній, порталів відкритих розподільчих пристроїв підстанцій, дорожніх огороджень бар'єрного типу та ін. — ПрАТ
Донецький завод високовольтних опор
, на якому здійснюється нанесення захисних покриттів методом гарячого цинкування.4. Технологія нанесення антикорозійного покриття
Технологія нанесення антикорозійного покриття складається з декількох стадій. Після промивання виріб піддається травленню в водному розчині соляної кислоти з початковою концентрацією 150 г/дм 3, з метою видалення іржі і окалини. Подальша обробка ведеться при температурі 60 oЗ концентрованим розчином флюсу (400–600 г/дм3), для остаточного видалення залишилися оксидів. В ході основної операції гарячого цинкування сталеве виріб повністю занурюється у ванну з розплавленим цинком. Ванна містить не менше 98 % чистого цинку і має температуру близько 449 oС. Розплавлений цинк реагує з залізом в сталі з утворенням шарів з железоцінкових сплавів. Зчеплення цинкового шару з поверхнею виробу досягається в результаті дифузійного процесу між цинком і залізом. При вийманні вироби з ванни гарячого цинкування, поверх железоцінкового сплаву лягає тонкий шар розплавленого цинку, який застигає після охолодження виробу. Час витримки вироби в розплаві має бути по можливості мінімальним з метою перешкодити зростанню тендітних шарів железоцінкових сплавів і збільшення товщини цинкового покриття.
Гаряче цинкове покриття повинне відповідати ГОСТ 9.307–89 [3] і Технічним вимогам [4]. Контроль зовнішнього вигляду виробляють на 100 % виробів. Поверхня цинкового покриття повинна бути гладкою, покриття повинне бути суцільним. Колір покриття — від сріблясто-блискучого до матового темно-сірого. Товщина покриття повинна становити не менше 40 мкм і не більше 200 мкм. Товщину цинкового покриття вимірюють магнітним методом, а також металографічним або гравиметрическим методами.
Для контролю міцності зчеплення покриття застосовують такі методи:
- метод нанесення сітки подряпин;
- метод крацевания (дряпання сталевими щітками);
- метод нагріву до 180 – 200 oС;
- метод удару поворотним молотком масою 212,5 г [3].
Гаряче цинкування придатне для захисту низьковуглецевих сталей (вміст вуглецю не більше 0,25 %) з вмістом кремнію до 0,37 % і при відносно малому вмісті легуючих елементів [2].
На Донецькому заводі високовольтних опор працюють з основними конструкційними марками сталей 09Г2С, S355, С345. Ці сталі відносяться до класу конструкційних низьколегованих для зварних конструкцій з вмістом вуглецю 0,09 – 0,2 %, 1,3 – 1,7 % марганцю, 0,5– 0,8 % кремнію.
При роботі з зазначеними марками сталей було відзначено, що при однакових умовах цинкування, отримана адгезійна міцність різна. Спостерігалося порушення якості покриттів, вони ставали рихлими, зменшувався блиск, а в деяких випадках було відмічено відшаровування.
Найбільш імовірною причиною цього процесу є той факт, що в сталевих конструкціях з вмістом кремнію 0,03 – 0,12 % і вище 0,2 % може утворюватися пухкий шар замість щільного шару железоцінкового сплаву. Він збільшується в залежності від тривалості занурення. Така швидка реакція веде до того, що утворюється товсте цинкове покриття, внаслідок якого зовнішній цинковий шар відсутній через збільшення шару металу під час охолодження вироби.
Висновки
Сучасна технологія безперервного розливання сталі не дозволяє з достатньою точністю передбачати залишковий вміст легуючих елементів в готовому продукті і його рівномірний розподіл по всьому зразком. І хоча кожна партія сталевої продукції супроводжується сертифікатом, в якій вказано хімічний склад стали, з якістю цинкування можуть виникати проблеми. Тому в подальшому необхідно проводити визначення вмісту легуючого елемента кремнію в зразках стали при відповідній вибірці.
Гідність методу гарячого цинкування: висока корозійна стійкість покритого вироби; відносна дешевизна гарячого цинкування; простота реалізації; простота обслуговування установок; висока продуктивність; здатність цинкового покриття захищати основний метал навіть після механічного пошкодження або порушення цілісності покриття; висока електропровідність покриття; хороша теплопровідність; покриття перешкоджає водневого охрупчіванію основного металу.
Недоліки методу гарячого цинкування: обмежені розміри вироби, призначеного для гарячого цинкування (залежить від розміру ванни); труднощі при зварюванні і подальшій обробці оцинкованих виробів; відносна нерівномірність покриття; неможливість отримати дуже тонкі покриття; щодо велика витрата цинку.
За допомогою методу гарячого цинкування отримують покриття товщиною від кількох мікрон до одного міліметра.
При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: травень 2017 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора після зазначеної дати.
Перелік посилань
- Алексеев А. А. Организация эффективного технологического процесса горячего цинкования на судостроительных предприятиях путем внедрения ресурсосберегающих технологий: дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук: 05.08.04: защищена 24.05.07 / Алексеев Александр Алексеевич. — Санкт-Петербург, 2007. — 127 с.
- Рекомендации пользователям услуг цинкования ООО
Агрисовгаз
- ГОСТ 9.307–89. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия цинковые горячие. Общие требования и методы контроля.
- Технические требования, предъявляемые к металлоконструкциям, подвергающимся антикоррозийному покрытию методом горячего цинкования.