Cinkošana ir labākā metode tērauda aizsardzībai pret rūsu. Būtībā tā ircinkošanas vannair liels katls ar izkausētu cinku, ko izmanto metāla detaļu pārklāšanai. Kad tīru tēraudu iemērc šajā vannā, cinks ātri saķeras ar virsmu, veidojot izturīgu, pret koroziju izturīgu apdari. Cinkošana pastāv jau vairāk nekā 150 gadus, tomēr tā joprojām ir pārsteidzoši efektīva un videi draudzīga. Patiesībā to bieži min kā vienu no videi draudzīgākajiem pieejamajiem korozijas novēršanas procesiem. Rezultāts ir tērauds, kas var izturēt gadu desmitiem ārā ar minimālu apkopi. Zemāk mēs soli pa solim aprakstām, kā tērauda detaļa cinkošanas vannā pāriet no putekļaina veca metāla uz cinka bruņu.
Kas ir cinkošanas vanna?
Cinkošanas vanna ir vienkārši tvertne ar izkausētu cinku, kas uzkarsēta līdz aptuveni 450 °C (842 °F). Tērauda detaļas tiek iegremdētas šajā karstajā cinkā, kas izskatās kā sudrabains šķidrs metāls. Iegremdēšanas laikā cinks reaģē ar tēraudā esošo dzelzi, radot metalurģisku saiti starp cinku un tēraudu. Praksē uzņēmumi to bieži sauc parkarstā cinkošanaprocess – burtiski iegremdējot tēraudu “karstā” (izkausētā) cinkā.
Šī metode ir ļoti efektīva. Cinka vannā parasti uztur vairāk nekā 98 % tīra cinka, un konveijeru vai celtņu sistēmas rūpīgi novieto tērauda detaļas leņķī, lai cinks varētu pārklāt katru detaļas stūri. Pat dobas formas vai caurules piepildās ar cinku, tāpēc pārklājums ir gan iekšpusē, gan ārpusē. Kā teikts vienā nozares ceļvedī, karstā cinkošana ir “pilnīgas iegremdēšanas” process — tērauds tiek pilnībā iegremdēts un pārklāts ar cinku.visiiekšējām un ārējām virsmām. Pēc dažām minūtēm tērauds tiek pacelts, pārklājot to ar jaunu, spīdīgu metāla apvalku.
Karstās cinkošanas process (no sākuma līdz beigām)
Cinkošanas procesam ir vairāki galvenie posmi. Katrs no tiem jāveic uzmanīgi, jo cinks pielips tikai pie pilnīgi tīras virsmas. Kopumā šie soļi ir šādi:
Tīrīšana (attaukošana un kodināšana):Vispirms tēraudu rūpīgi notīra, lai noņemtu eļļas, taukus un atdalījušos rūsu. Tas parasti ietver karstu sārmu (kodīgu) šķīdumu, kas attauko tēraudu. Pēc tam tēraudu ievieto skābes kodināšanas vannā (bieži vien atšķaidītā sērskābē vai sālsskābē), lai noņemtu valcēšanas katlakmeni un rūsu. Pēc kodināšanas visi spītīgi netīrumi, krāsa vai izdedži tiek noņemti manuāli vai ar strūklu. Īsāk sakot, visiem piesārņotājiem ir jābūt noņemtiem, jo cinks nesaķersies ar netīru tēraudu.
Plūstoša:Tieši pirms cinkošanas tīro tēraudu iemērc fluksa šķīdumā, parasti cinka amonija hlorīda maisījumā. Flukss attīra no pēdējām oksīda paliekām un novērš jaunu oksidēšanos pirms iegremdēšanas. Dažās rūpnīcās virs cinka vannas pat peld plāns "fluksa slānis", lai palīdzētu attaukot tēraudu, kad tas nonāk cinkā. Fluksa solis ir ļoti svarīgs: tas nodrošina, ka izkausētais cinks varslapjštēraudu vienmērīgi.
Iegremdēšana cinka vannā:Tagad sākas procesa būtība. Sagatavoto tēraudu lēnām (bieži vien leņķī) nolaiž izkausētā cinka katlā, kura temperatūra parasti ir ~450°C. Zemāk redzamajā attēlā redzamas tērauda sijas, kas nonāk karstā cinka vannā. Tiklīdz tērauds pieskaras šķidrajam metālam, sākas reakcija. Cinks sāk leģēt ar dzelzs virsmu, un šķidrais cinks plūst ap visu detaļu. Vannas iekšpusē cinks un dzelzs metalurģiskas reakcijas rezultātā veido vairākus sakausējuma slāņus. Šajā laikā (parasti dažas minūtes) pārklājums uzkrājas līdz vajadzīgajam biezumam. Slānisizkusiscinks pielīp pie tērauda virsmas un pēc tam atdziest, veidojot cietu ārējo apvalku.
Attēls: Tērauda detaļas tiek iegremdētas karstās cinkošanas vannā. Izkausētais cinks (šķidrais sudrabs) ātri pārklāj tēraudu.
Iekārtas operatori rūpīgi nosaka iegremdēšanas laiku. Lielākajai daļai detaļu pietiek ar 4–5 minūšu iegremdēšanu. Lielākām vai izolētām detaļām var būt nepieciešams ilgāks laiks, lai sasniegtu pilnu temperatūru. Kad detaļa ir pilnībā uzkarsēta, to lēnām izceļ. Ceļoties augšup, liekais cinks notecēs – dažreiz to palīdz vibrācija vai detaļas griešana. Atlikušais plānais cinka apvalks atdzisīs un sacietēs, bieži vien no ārpuses iegūstot spilgti sudrabainu apdari. Faktiski svaigi cinkots tērauds bieži mirdz; uz virsmas, tam sacietējot, var parādīties kristalizēta cinka raksturīgais “spīdums” vai sniegpārsliņai līdzīgais raksts.
Dzesēšana (pasivācija/rūdīšana):Pēc izvilkšanas pārklātais tērauds tiek atdzesēts. To var izdarīt ar vienkāršu gaisa dzesēšanu vai rūdot karsto tēraudu ūdenī vai ķīmiskās pasivācijas vannā. Nav nepieciešama īpaša sacietēšana — cinka/tērauda saite jau ir cieta. Jebkurš plāns cinka oksīda (baltās rūsas) ārējais slānis, kas varētu veidoties, bieži vien tiek atstāts mierā vai viegli apstrādāts. Atšķirībā no krāsotām detaļām, cinkotam tēraudam parasti ir nepieciešamabez turpmākas apdaresizturības labad.
Pārbaude:Pēdējais solis ir ātra vizuāla un tehniska pārbaude. Inspektori pārbauda, vai katra vieta ir pārklāta, un izmēra biezumu. Tā kā cinks saistās tikai ar tīru metālu, bojātas vietas ir viegli pamanīt (neapstrādāts tērauds izskatās spožs). Standarta mērierīces mēra pārklājuma biezumu, lai pārliecinātos, ka tas atbilst specifikācijām. Šajā brīdī cinkotais tērauds ir gatavs lietošanai, un tam ir garantēta izturība pret koroziju daudzus gadus.
Vannas iekšpusē: metalurģija un aizsardzība
Tas, kas patiesībā notiek ar tēraudu izkausētā cinka iekšpusē, ir sarežģīts ķīmijas process – un viena no pārsteidzošajām cinkošanas stiprajām pusēm. Karstajam tēraudam atrodoties vannā, cinka atomi difundējas dzelzī, veidojot vairākus starpmetāliskus savienojumus. Amerikas Cinkošanas asociācija to ilustrē ar šķērsgriezuma attēlu: tērauda saskarnē ir ārējais gandrīz tīra cinka slānis (saukts par eta slāni) un zem tā 3 cieto sakausējumu slāņi (saukti par gamma, delta, zeta). Ievērības cienīgi, ka šie cinka-dzelzs sakausējuma slāņi ircietāks par mīksto tērauduPiemēram, sīkas skrambas ne viegli iesūcas cauri šim daudzslāņu pārklājumam. Praksē cinkots pārklājums ir ārkārtīgi izturīgs un nodilumizturīgs.
Vēl viena būtiska priekšrocība ir katodiskā (upurēšanas) aizsardzība. Cinks ir elektroķīmiski aktīvāks nekā tērauds. Vienkārši sakot, ja pārklājums tiek saskrāpēts līdz neapstrādātam tēraudam, apkārtējais cinks vispirms korodēs, aizsargājot tēraudu. Patiesībā karstā cinkošana ir slavena ar to: kāds avots norāda, ka pat ja skrāpējumā tiek atsegts kails tērauds (pat ¼ collas liels), "korozija nesāksies, kamēr viss apkārtējais cinks nebūs patērēts". Tas nozīmē, ka maziem robiņiem nav nepieciešama pārkrāsošana; cinks laika gaitā upurē sevi.
Gadu gaitā, pakļaujoties gaisam un lietum, cinks pārvēršas labdabīgos blakusproduktos (oksīdos, hidroksīdos, karbonātos) – pelēkā patinā, ko var redzēt uz veca cinkota metāla. Tas cinka patina lēnām veido aizsargājošu ārējo garozu, kas vēl vairāk palēnina koroziju. Faktiski pilnībā atmosfēras iedarbības pakļauts cinkots tērauds korodē aptuveni 30 reizes lēnāk nekā neapstrādāts tērauds. Praksē tas nozīmē, ka cinkots pārklājums bieži vien kalpo 50–60 gadus vai ilgāk bez apkopes atkarībā no vides.
Pārsteidzošas priekšrocībasCinkošana
Cinkošana piedāvā vairākus "wow" faktorus, ko jūs, iespējams, negaidītu no vienkārša metāla pārklājuma:
1. Pilnīgs pārklājums:Tā kā karstā cinkošana iegremdē detaļu, tā pārklāj pat dobu sekciju un cauruļu iekšpusi. Vītnes un slēptie stūri tiek pārklāti ar cinku, atšķirībā no krāsām, kas uzklājamas ar otu. Šī pilnīgā iegremdēšana nozīmē, ka rūsa nevar iekļūt no negaidītām vietām.
2. Iebūvēta izturība:Cinka-dzelzs slāņi pēc savas būtības ir cieti un nodilumizturīgi. Dažos testos cinkota tērauda pārklājums bija beidziesdesmit reizesizturīgāka pret nodilumu nekā tipiska krāsa. Ārējais tīrā cinka slānis (ETA) ir mīkstāks un elastīgāks, nodrošinot triecienizturību, savukārt iekšējie sakausējuma slāņi ir cietāki nekā tērauds. Šī daudzslāņu saistviela nozīmē, ka cinkotās detaļas iztur rupju apiešanos un nodilumu.
3. Pašdziedinošā (katodiskā) aizsardzība:Kā minēts, cinks "upurēs sevi", lai aizsargātu tēraudu. Nelielas skrambas uz cinkota tērauda nerūsē, jo cinks vispirms korodē (to sauc arī par katodisko aizsardzību). Ir pat nosaukums "sāniskā šļūde" tam, kas notiek ar krāsotu tēraudu (rūsas iesūkšanās zem krāsas), un cinkošana to būtībā novērš.
4. Ātra apgrozība:Neskatoties uz smago aprīkojumu, pats cinkošanas solis ir ātrs. Detaļas pakāršana un iegremdēšana cinkā aizņem tikai dažas minūtes. Sagatavošana galvenokārt ir ķīmiska tīrīšana, un labi vadīta rūpnīca var apstrādāt pasūtījumu kopumā dažu dienu laikā. Patiesībā mūsdienu cinkošanas darbnīcas lepojas ar diennakts servisu nelieliem pasūtījumiem.
5. Ilgs kalpošanas laiks:Cinkots pārklājums var aizsargāt tēraudu gadu desmitiem bez pārkrāsošanas. Tipiskos āra (rūpnieciskos vai lauku) apstākļos līdz pirmajai apkopei parasti ir nepieciešami vairāk nekā 50 gadi. Šis ilgmūžīgums ilgtermiņā bieži vien padara cinkošanu ekonomiskāku nekā periodisku pārkrāsošanu.
6. Videi draudzīgums:Cinkošanas process ir relatīvi tīrs. Izlietotais cinks tiek pārstrādāts, un tajā nav gaistošu organisko šķīdinātāju, kā tas ir krāsā. Cinkots tērauds pēc kalpošanas laika beigām ir 100% pārstrādājams. Nozares grupas pat norāda, ka cinkošana ir, iespējams, videi draudzīgākā pieejamā aizsardzība pret koroziju.
7. Atpazīstama apdare:Cinkotajam tēraudam bieži ir raksturīga īpašībamirdzošsvai sniegpārsliņām līdzīgs raksts uz tā virsmas. Šie sudrabainie kristāli ir cinka graudi, kas sacietē, un tie piešķir cinkotajām virsmām atšķirīgu izskatu. Tā ir vizuāla norāde, ka ir klāt īsts karstās iegremdēšanas pārklājums.
Augstas kvalitātes aprīkojums: Bonan Tech cauruļu cinkošanas rūpnīca
Lielas cinkošanas darbnīcas izmanto jaudīgas iekārtas, lai šos procesus veiktu nepārtraukti. Piemēram, iekārtu ražotājs Bonan Technology Co., Ltd. uzsver savu“Augstākās kvalitātes cauruļu cinkošanas iekārta”izgatavotas no augstas kvalitātes tērauda un komponentiem. Viņu automatizētās līnijas apstrādā visu: šablonus cauruļu pakāršanai, sārmu attaukošanas tvertnes, skābju marinēšanas līdzekļus, plūsmas stacijas, konveijeru caur cinka katlu un dzēšanas tvertnes. Bonans norāda, ka tā cauruļu cinkošanas rūpnīcas ir paredzētas nepārtrauktai ražošanai visu cauruļu diametru gadījumā.
Attēls: Nepārtrauktas darbības cauruļu cinkošanas līnija darbībā. Šādas automatizētas iekārtas pārvieto cauruļu sekcijas caur tīrīšanas, plūsmas apstrādes un izkausēta cinka vannas metodi.
Bonan Tech līnijā katrs solis tiek rūpīgi kontrolēts. Faktiski cauruļu cinkošana parasti notiek šādos specifiskos posmos:
Kaustiskā tīrīšana:Caurules nonāk karstā nātrija hidroksīda vannā, lai noņemtu eļļu un dzirnavu kaļķakmeni.
Skābes kodināšana:Pēc tam tie iziet cauri skābes vannai (parasti HCl vai H₂SO₄), lai izšķīdinātu rūsu un atlikušos oksīdus.
Skalošana un fluksēšana:Pēc skalošanas caurules iegremdē cinka-amonija hlorīda fluksa šķīdumā, nodrošinot, ka tērauds pirms cinkošanas nesatur oksīdus.
Žāvēšana:Jebkurš mitrums uz tērauda tiek izpūsts vai iztvaicēts ar gaisa žāvētāju.
Iegremdēšana (cinka vanna):Caurules tiek pārvietotas uz izkausēta cinka katlu. Karstās iegremdēšanas procesā tās rūpīgi pārklāj ar cinku.
Rūdīšana:Visbeidzot, karstgalvanizētās caurules tiek ātri atdzesētas ūdenī vai dzēšanas vannā, lai fiksētu pārklājumu.
Katrai caurulei, kas tagad tiek ražota, ir vienmērīgs cinka pārklājums, lai novērstu koroziju. Saskaņā ar Bonana aprakstu, to"Automātiska cauruļu cinkošanas iekārta"spēj apstrādāt “visu cinkojamo cauruļu klāstu”, nodrošinot, ka pat ļoti lielas vai mazas caurules iegūst atbilstošu cinka slāni.
Secinājums
Cinkošanas vanna ir vairāk nekā tikai metāla katls — tā ir pārbaudīta, zinātniski pamatota procesa centrs, kas tēraudam piešķir praktiski pašdziedinošu vairogu. Sākot no tīrīšanas posmiem līdz karstā cinka iegremdēšanai, katrs solis ir optimizēts, lai iegūtu izturīgu, metalurģiski saistītu pārklājumu. Esam redzējuši, kā cinkots tērauds ne tikai ir izturīgs pret rūsu, bet arī dara to pārsteidzoši labi — ar daudzslāņu sakausējumiem, ārkārtēju izturību un gadu desmitiem ilgu kalpošanas laiku.
Neatkarīgi no tā, vai esat inženieris, kas projektē tiltu, vai mājas īpašnieks, kas izvēlas žoga stabus, cinkošanas vannas procesa izpratne palīdz izskaidrot, kāpēc cinkots tērauds ir tik efektīvs. Īsāk sakot, šajā pieticīgajā izkausētā cinka vannā atrodas spēcīga un pārsteidzoši sarežģīta aizsardzības sistēma, kas nodrošinās tērauda konstrukciju drošību paaudzēm ilgi.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 21. maijs