CYNKOWANIE OGNIOWE
Cynkowanie ogniowe (HDG) to kolejna, stosowana powszechnie metoda nakładania powłok. Zapewnia trwałą i wytrzymałą ochronę antykorozyjną znormalizowaną w ISO 1461, lecz dla części złącznych istnieje osobna norma ISO 10684. Ogólnie proces cynkowania ogniowego jest dosyć prosty: elementy złączne zanurza się w kąpieli stopionego cynku (standardowo w temperaturze 455-480°C, temperatura maksymalna wynosi 530-560°C), aby usunąć nadmiar cynku, a następnie chłodzone w wodzie, aby zapewnić krzepnięcie cynku. W rezultacie na powierzchni produktów powstaje stosunkowo gruba warstwa cynku (40 – 70 mikronów) w porównaniu z metodą cynkowania elektrycznego (3 - 20 mikronów). W ten sam sposób poddaje się obróbce nakrętki, przy czym gwint nie jest jeszcze uformowany. Następuje to po cynkowaniu. Dzięki temu gwinty wewnętrzne są narażone na korozję (brak warstwy cynkowej), lecz – co zostanie zilustrowane w dalszej części – pozostaje to bez wpływu na odporność antykorozyjną. Cynkowanie ogniowe uznaje się powszechnie za metodę odpowiednią dla części złącznych w rozmiarze M8 lub większym.
Znaczna ilość cynku zapewnia doskonałą odporność antykorozyjną w standardowych środowiskach zewnętrznych, lecz jej wadą jest to że grubość warstwy przekracza dopuszczalną wartość dozwoloną dla gwintów, co stanowi problem w odniesieniu do wszystkich gwintowanych części złącznych.
Norma ISO 10684 zawiera dwa rozwiązania powyższego problemu. Obydwa dotyczą zmiany wymiarów podstawowych części złącznych.
Pierwsze metoda to system, w którym części z gwintem zewnętrznym (śruby) wytwarza się z większą odchyłką podstawową (gwint jest nieznacznie cieńszy). Po cynkowaniu śruba ma standardową klasę tolerancji 6H. Wartości dopuszczalne dla gwintów zewnętrznych w tym systemie znormalizowano w ISO 965-4 jako klasę tolerancji 6az (przed galwanizacją), sam system zaś oznaczono jako ISO fit HDG. Śruby są oznakowane klasą własności i dodatkowo literą "U".
Drugim rozwiązaniem zalecanym w ISO 10684 jest gwintowanie wewnętrzne (nakrętki) w rozmiarze nieznacznie większym, tak aby gwint pasował do gwintu zewnętrznego galwanizowanej części złącznej (śruby) – proces ten określa się nazwą oversize HDG (cynkowanie elementów nadmiarowych). Limity nadmiarowości nakrętek znormalizowano w ISO 965-5, a klasę tolerancji gwintu nadmiarowego oznaczono symbolem 6AZ. Oprócz tego posiadają klasę własności i, dodatkowo, literę "Z".
Należy pamiętać o tym, aby nie mylić obu powyższych systemów, gdyż może to spowodować problemy z dopasowaniem (śruba nadmiarowa - nakrętka ISO) lub redukcję siły krytycznej gwintowanej części złącznej (śruba ISO – nakrętka nadmiarowa).
Source: Thielco Metal Coating
Wytrzymałość na obciążenia
Mówiąc ogólnie mechaniczne właściwości śrub określone w normie ISO 898-1 i nakrętek, określone w normie ISO 898-2, nie ulegają zmianie podczas cynkowania ogniowego. Norma ISO 10684 określa wyjątek dla średnic M8 i M10 (załącznik A) – w ich przypadku wytrzymałość na obciążenia zredukowano o ok. 20%. Po szczegółowe informacje patrz norma EN 10684.
Jednakże, w przypadku stosowanych nadal powszechnie śrub DIN 934 cynkowanie stosuje się wg normy DIN 267-10 (przestarzałej), co pozwala na redukcję wytrzymałości na obciążenia wszystkich cynkowanych części złącznych. Połączenie wytrzymałości na obciążenia nakrętek i śrub z nakrętkami wytwarzanymi wg normy DIN 934 jest zredukowane o ok. 5% dla rozmiaru największego (M36), sama wartość zaś wzrasta do 20% dla rozmiaru najmniejszego (M6). Po dodatkowe specyfikacje należy odnieść się do normy DIN 267-10. Ze względu na odchyłkę tolerancji gwintów zrywanie gwintu śruby jest dopuszczalne przy minimalnej wytrzymałości na rozciąganie.
Korozja atmosferyczna stali cynkowanej ogniowo
W przypadku powłoki wystawionej na działanie czynników atmosferycznych tworzy się warstwa produktów korozji (patyna cynkowa), składająca się głównie z węglanu cynku, która – ze względu na nierozpuszczalność – opóźnia dodatkowo proces korozji. Stal cynkowana wystawiona na działanie wilgoci przez długi okres czasu bez obiegu powietrza może ulec tzw. korozji białej niewskazanej ze względów estetycznych. Formowaniu się rdzy białej można zapobiec stosując właściwe metody przechowywania lub pakowania, impregnując cynk lub stosując pasywację w kwasie chromowym.
Wpływ klimatu na okres trwałości cynkowania ogniowego
Okres odporności stali na korozję jest wprost proporcjonalny do grubości warstwy cynku i zależy od warunków klimatycznych (patrz rysunek poniżej). Mówiąc ogólnie okres czasu, przez jaki warstwa zachowa swoje właściwości antykorozyjne, mierzy się od momentu wystawienia na działanie warunków klimatycznych do momentu pojawienia się tzw. rdzy czerwonej na ponad 5 proc. powierzchni..
Odporność na korozję pod wpływem warunków klimatycznych:
C2 - klimat kontynentalny
C3 - środowisko wielkomiejskie
C4 - umiarkowany klimat przemysłowy lub przybrzeżny
C5 - agresywny klimat przemysłowy
Powyższa ilustracja dotyczy wyłącznie wartości przybliżonych ze względu na nieprzewidywalne wpływy o charakterze lokalnym.
Wpływ samonagrzewania się części złącznych cynkowanych ogniowo
W standardowych warunkach środowiskowych uszkodzona powłoka cynkowa (zarysowanie, pęknięcie) będzie się próbowała zrekonstruować.
Jako metal mniej szlachetny od żelaza (stali) cynk rozpuści się całkowicie, chroniąc stal przed korozją.
W przypadku gdy braki w warstwie cynku mają rozmiar 1,5 - 2 mm stal będzie nadal zabezpieczona przez proces elektrochemiczny ochroną katodową. Cynk zapewnia trwałą ochronę, a obszary niezabezpieczone zostaną pokryte solami cynkowymi. Dobrym przykładem tego zjawiska jest gwint nakrętki cynkowanej ogniowo nakręcony na śrubę. Warstwa cynku na gwincie śruby przejmuje całkowicie ochronę gwintu nakrętki niepokrytej powłoką. Innym istotnym aspektem ochrony katodowej jest to, że korozja nie zachodzi pod warstwą cynku.
Schemat ochrony katodowej:
Malowanie powierzchni cynkowanych ogniowo
Tak zwany system dupleksowy jest połączeniem cynkowania ogniowego i malowania i jest dobrym rozwiązaniem dla atmosfer agresywnych (np. w środowiskach przybrzeżnych lub kwaśnych), gdzie konserwacje lub naprawy są trudne do wykonania bądź w przypadku konieczności uzyskania określonego koloru. System ten zapewnia ochronę o 1,5 – 2,5 razy dłuższą od sumarycznej ochrony obydwu systemów. Przy odpowiednim odtłuszczeniu powierzchni cynkowanie ogniowe zapewnia dobrą przyczepność wielu rodzajów farby.