Жидкофазное цинкование

05 июня, 2011
1491
0

 Жидкофазное цинкование получило наибольшее распространение в странах СНГ и за рубежом при производстве прямошовных, реже спиральношовных труб диаметром 10...350 мм. Это объясняется высокой скоростью нанесения покрытия, простотой конструкции оборудования, возможностью механизации и автоматизации процесса, что позволяет создать поточное производство. Такие трубы применяют преимущественно в промышленном и гражданском строительстве для транспортировки холодной и горячей воды, в качестве оболочек для электропроводящих систем и т.д.

 Цинковое покрытие состоит из нескольких слоев, последовательность которых точно соответствует диаграмме состояния системы Fe-Zn. Содержание цинка в каждом слое увеличивается по мере приближения его к поверхности. На поверхности слой состоит почти из чистого цинка, что заметно по появлению на поверхности так называемого цинкового цвета.

 Цинковые покрытия принадлежат к анодной группе. В случае неплотного покрытия основной металл, находясь в гальванической паре Fe-Zn является катодом и не растворяется, а растворяется цинковое покрытие, т.е. анод. Технология горячего цинкования труб включает операции подготовки их поверхности к нанесению покрытия и сам процесс цинкования в ванне с расплавом металла.

 Основным условием обеспечения хорошего покрытия трубы цинком является удаление окалины, жировых и других загрязнений с ее поверхности. Обычно окалину удаляют травлением в растворе серной и соляной кислот. Протравленная и промытая поверхность плохо смачивается расплавленным металлом, так как в процессе сушки на его поверхности появляются гидрированные окислы железа. Поэтому на трубу наносят флюс. При флюсовании химически разрушаются окислы железа смачивается поверхность и осуществляется ее защита от окисления вплоть до контакта с расплавленным металлом. В процессе флюсования и сушки происходит коррозия стали, обусловленная высокой агрессивностью хлористого аммония и хлористого цинка. Хлористый натрий ингибирует коррозию. Наличие на поверхности стали солей железа после травления и коррозии под флюсом приводит к образованию при горячем цинковании гратцинка. Гратцинк увеличивает непроизводительные потери цинка и ухудшает качество покрытия. Поэтому необходимо тщательно промывать трубы, применять ингибиторы коррозии и сократить время пребывания труб на воздухе до и после флюсования. За рубежом операции химической подготовки поверхности (обезжиривание, травление, флюсования) заменяют обработкой в печах с окислительно - восстановительной атмосферой, где труба нагревается до температуры 440...460 град. С.

 Цинкование труб осуществляют несколькими способами, чаще всего применяют "мокрый"и "сухой"способы.

 При "мокром" цинковании трубы после их извлечения из кислотного раствора и промывки водой без сушки погружают в расплавленный цинк через слой флюса ("флюсовую подушку") на его поверхности. Флюс представляет собой расплав солей хлористого цинка, хлористого аммония с добавками. Фактически при этом способе две операции - флюсования и цинкования объединены в одну. Когда изделие проходит слой флюса, оно нагревается до требуемой температуры. Затем оно погружается в расплавленный цинк, где выдерживается некоторое время, чтобы произошел нагрев трубы до температуры расплава, при которой происходит реакция между цинком, флюсом и железом с образованием покрытия. Вынимают оцинкованные трубы из ванны в том месте, где нет флюса. Время цинкования при данном способе составляет несколько минут. Недостатками этого способа является повышенные расход цинка и энергозатраты на нагрев расплава. Толщина слоя покрытия может достигать 100...150 мкм.

 При "сухом" цинковании операции флюсования и цинкования разделены. Трубы после травления и промывки водой погружают в ванну с флюсом, представляющим собой жидкий хлорид цинка. После чего их сушат при температуре 150...180 град. С, а затем направляют в ванну с расплавленным цинком, содержащую 0,2% алюминия. Предварительный нагрев в сушиле сокращает время цинкования до 30...60 с. Поэтому "сухой" способ цинкования обеспечивает более высокую производительность, чем "мокрый". Трубы, предназначенные для жидкофазного цинкования, погружают в ванну с расплавленным цинком, толщина слоя которого достигает 30...40см. В процессе цинкования труб следует выдерживать: заданную температуру оцинковочной ванны; медленное и равномерное извлечение оцинкованных труб из ванны при достаточно большом угле наклона, так как в этом случае цинк стекает ровно и быстро. Отсутствие флюса на поверхности ванны дает возможность повысить процентное содержание алюминия, что улучшает жидкотекучесть расплава: слой покрытия получается более равномерным с толщиной 60...80 мкм. Поскольку в этом случае нет реакции расплава цинка с "флюсовой подушкой", то расход цинка уменьшается.

 Цинкование в свинцовой ванне отличается тем, что перед нанесением покрытия трубы помещают в расплавленный свинец, где они нагреваются до необходимой температуры, а затем их вынимают через слой расплавленного цинка, находящегося на поверхности свинца в специальном кармане. Цинкование по этому способу обычно производят в вертикальной ванне, что осложняет механизацию работ и требует увеличения высоты цеха. Для цинкования труб этот способ применяют крайне редко.

 На отечественных заводах жидкофазное цинкование проводят по следующий технологической схеме: смачивание, обезжиривание, промывка, травление, промывка, флюсование, сушка, цинкование, охлаждение, отделку и контроль качества покрытия. Смачивание проводят для удаления загрязнений и и подогрева заготовки. В процессе обезжиривания в щелочных растворах происходит омыление жиров, эмульгирование и диспергирование загрязнений. Также применяют электрохимическое обезжиривание, однако при этом следует исключить наводораживание металла. Травление перед жидкофазном цинковании обычно осуществляется в в растворах серной или соляной кислоты. После травления иногда делают химическое меднение (подтравливание). Перед загрузкой в ванну цинкования труба подвергается флюсованию для удаления с поверхности трубы солей железа и окислов с целью улучшения адгезии расплава. Цинкование осуществляется в ванне с расплавами цинка или цинка и свинца, в который погружают трубу в горизонтальном или вертикальном положении. Добавками свинца, кадмия, олова, сурьмы влияют на внешний вид покрытия: шероховатость, блеск и цвет. Для получения качественного покрытия существенное влияние оказывает постоянство заданной температуры расплава. Обычно температура цинкования находится в пределах 430...460 град С. При вертикальном способе погружения трубы температура расплава составляет 455...465 град. С, а продолжительность погружения, цинкования и извлечения труб соответственно 40...60, 80...90 и 80...90 с. Это позволяет получать на трубах цинковое покрытие требуемого качества и оптимальной толщины (60...65 мкм). Кратковременный нагрев (4...5 мин) труб после травления в восстановительной атмосфере при 700...850 град. С позволяет исключить операцию флюсования. Это дает возможность повысить срок службы ванны, снизить расход тепла и улучшить качество покрытия. Контроль толщины цинкового покрытия на наружной и внутренней поверхностях труб по ГОСТ-9.307-89 осуществляют с помощью электромагнитного импульсного толщиномера "Импульс П2М", а также электромагнитных толщиномеров типа МТ-ЗОН, МТ-41НЦ, МТ4ЖЦ-М.

 Процессы горячего цинкования характеризуются наличием большого количества применяемых агрессивных химикатов: кислот (соляной, серной). хлоридов цинка и аммония, сульфата железа. эмульгаторов (ОП-7, ОП-10, "Прогресс" и др.), тринатрийфосфата, медного купороса, кальцинированной соды, силиката натрия, пероксида водорода, оксида кальция. В процессе горячего цинкования образуется большое количество кислотных стоков и отработанных растворов, которые направляются на станцию нейтрализации. Предусмотрена также регенерация отработанного флюса. Определенную проблему для обслуживающего персонала представляют вредные вещества, применяемые в технологии горячего цинкования, а также соединения, выделяющиеся в процессе цинкования: от оксида углерода (4-й класс опасности) до оксида свинца (1-й класс).

 Несмотря на сложность процесса горячего цинкования, его дороговизну, высокую энергоемкость, он применяется из-за очень высокого качества покрытий.


Источник: truba24.ru

Комментарии 0

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи.