Оцинкованная сталь: виды, особенности, применение

Оцинкованная сталь – популярный и относительно недорогой металл широкого применения. Конструктивно он представляет собой тонколистовой стальной прокат, покрытый с одной или двух сторон микроскопическим слоем цинка. Этот легкоплавкий и мягкий металл устойчив к коррозии в сухом и влажном воздухе и способен быстро образовывать на поверхности пленку менее миллиметра, но эффективно защищающую нижние слои от дальнейшей деструктуризации и разрушения под воздействием влаги, солей и других агрессивных сред. Такое свойство в сочетании с высокой гальванической активностью по отношению к железоуглеродистым сплавам обуславливает его широкое применение для их защиты от атмосферной коррозии и напрямую определяет эксплуатационные качества данного проката, а также увеличивает его срок службы до полувека.

Свойства оцинкованной стали

Благодаря физико-химическим свойствам цинка и доведенной до совершенства технологии производства лист оцинкованный всегда имеет условно равномерное по толщине защитное покрытие и при этом он:

• не содержит хроматов, является экологически чистой продукцией и соответствует регламенту директив RoHS и ELV;
• демонстрирует отличную коррозионную стойкость на протяжении нескольких десятков лет;
• отличается хорошими декоративными свойствами и легковесностью.

Тонкий слой цинка, гладкая и однородная текстура поверхности позволяет покрытый металлопрокат окрашивать, сваривать точечной и шовной сваркой и подвергать термообработке. Он отлично принимает форму различных профилей, прекрасно переносит вытяжку, гибку, вальцевание и сохраняет целостность покрытия даже после горячей и холодной штамповочной обработки и рубки на ножницах.

Его можно легко и эффективно консервировать пассивированием и промасливанием. Что в значительной мере упрощает организацию транспортировки и длительного хранения.

Виды и типы оцинкованной стали

Универсальность обработки и вариативность применения в свою очередь обуславливают обширную номенклатуру выпускаемой "оцинковки". Сегодня ее производят:

• рулонной и листовой;
• с разной толщиной покрытия;
• нормальной, глубокой и весьма глубокой вытяжки;
• для профилирования и штамповки холодным способом;
• для общего применения, кровельных работ и дальнейшей покраски.

Таблица 1. Класс толщины покрытия металла по ГОСТ 14918-80

Стандарты оговаривают, что с разных сторон оцинкованная сталь может иметь толщину идентичную и дифференцированную. При этом также регламентируется равномерность защитного слоя: НР – нормальная разнотолщинность, УР – уменьшенная разнотолщинность.

Оцинковка в листах

Сталь тонколистовая оцинкованная производится из низкоуглеродистых и углеродистых сплавов. Она широко используется для изготовления сварных, штамповочных и гнутых металлоизделий и выступает заготовкой для производства оцинкованного профнастила, а также гладкого и профилированного проката с полимерным покрытием.

Классификация

Сегодня химико-технологические разработки по-прежнему направлены на усовершенствование антикоррозионных видов защиты железоуглеродистых сплавов и кроме чистого Zn для создания покрытия стали широко использовать его сплавы. Горячеоцинкованный лист стальной классифицируют согласно ГОСТ 52246 на прокат с цинковым, железоцинковым, цинкоалюминиевым и цинкалюмомагниевым покрытием, что отражается в его маркировке – соответственно Ц, ЖЦ, ЦА, ЦАМ, а также разделяют его на классы:

• с улучшенным и высоким качеством отделки (аббревиатура У и В);
• с нормальным узором кристаллизации и без него (аббревиатура КР и МТ);
• с учетом способа консервации: пассивированный, промасленный, комбинированный и без консервации (аббревиатура ПС, ПР, ПП и БК).

Основные ГОСТы для производства

Сортамент кровельной оцинковки определяется ГОСТ 8075. Но данный стандарт почти не применяется на практике, так как частично уже не соответствует рыночным требованиям.

Основной сортамент определялся ГОСТ 14918-80. Согласно нему холоднокатаный тонколистовой оцинкованный металл купить можно шириной 710…1800 мм и толщиной 0,5…2,5 м. Также на рынке стран СНГ можно встретить продукцию, изготовленную в соответствии с ГОСТ 52246.

Таблица 2. Основные марки листовой оцинкованной стали по назначению согласно ГОСТ 52246

Оцинковка в рулонах

Холоднокатаная сталь рулонная оцинкованная также производится и классифицируется в соответствии с ГОСТ 14918-80. Но в отличие от листового проката к ее классу высшей категории предъявляют более жесткие требования на предмет:

• серповидности. На каждые 3 метра длины допускается не более 6 мм;
• телескопичности. При прокате шириной до 1000 мм допускается не более 30 мм.

Горячекатаная оцинкованная сталь в рулонах изготавливается согласно ГОСТ 52246. Принцип классификации идентичен с листовым прокатом.

Таблица 3. Основные параметры оцинкованных рулонов

Наиболее распространенными сплавами для изготовления листов и рулонов оцинкованной стали согласно ГОСТ можно назвать ст0, ст1, ст2, ст3 всех степеней раскисления. А также качественные низкоуглеродистые и углеродистые стали ГОСТ 9045-93 и ГОСТ 1050-88.

Рисунок 1. Сталь оцинкованная - обозначение

Оцинковка для полимерного покрытия

К этой категории относят горяче- и холоднокатаный черный прокат, на который слой цинкового покрытия наносится электролитическим способом. Это обусловлено тем, что химическое конверсионное покрытие обеспечит одновременно антикоррозионный эффект и улучшит окрашиваемость за счет равномерности и усиленной адгезии.

Оцинкованная сталь с полимерным покрытием изготавливается из рулонной и листовой стали:

• холоднокатаной низкоуглеродистой – ГОСТ 9045-93;
• качественной и обыкновенной углеродистой – ГОСТ 16523-97.

Толщина листовых и рулонных заготовок лежит в диапазоне 0,35 ÷ 1,2 мм, а ширина – 500 ÷ 1250 мм. Заготовки, полученные путем продольной резки, как правило, имеют ширину 50 ÷ 500 мм. Точность изготовления и параметры плоскостности заготовок должны соответствовать ГОСТ 19904.

Все эти требования, а также технические условия оговорены в ГОСТ 54301-2011. Госстандарт четко регламентирует виды и толщины полимерных покрытий.

Основы производства

Цинк – активный электроотрицательный металл. Именно поэтому покрытия на его основе наиболее эффективно защищают все марки стали от коррозии. При воздействии влаги возникает гальваническая пара Zn-Fe , где железо выступает катодом и соответственно не разрушается. В случаях, когда на поверхности металла есть поры или оголенные от цинка участки, защитный слой разрушается, если покрытие было нанесено электрохимическим способом. В случае использования термодинамического метода, железо-цинковый сплав характеризуется поверхностной анодностью и при механическом повреждении защитного покрытия, оно способно к самовосстановлению под воздействием анодно-катодного взаимодействия. Поэтому гальванический и холодный способ уже практически не используются.

При этом химическая активность Zn и ценовая доступность делают горячее цинкование наиболее простым, эффективным и экономичным методом. Такой способ легко реализовывается и прекрасно дополняет общепроизводственный цикл на металлургических комбинатах. Но все равно, вне зависимости от того изготавливается лист или рулон оцинкованный, качественная подготовка заготовки – ключевой фактор, влияющий на эксплуатационный срок и декоративные свойства продукции.

Учитывая, что на предприятиях используется разное технологическое оборудование и внедряются собственные технологии, то в общем случае горячий способ цинкования можно представить в виде короткого алгоритма:

• подготовка сырья: разделка торцов и выравнивание согласно обозначенному в техзадании классу качества;
• нагрев заготовки с последующим этапом обезжиривания и травления;
• подача стали в танки с расплавленным Zn.

Средства автоматики строго контролируют все процессы производства и толщину образующегося покрытия. На финишном этапе металл режется на листы или скручивается в рулоны.

Преимущества оцинкованной стали

Применительно к другим черным и цветным металлам, равно как к железоуглеродистым сплавам с альтернативными покрытиями, все виды стали оцинкованной:

• отличаются универсальностью механической, термической и сварочной обработки;
• демонстрируют высокую коррозионную и механическую прочность;
• характеризуются увеличенным эксплуатационным ресурсом;
• являются экологически безопасными;
• стоят относительно недорого.

Интересный факт. С момента использования стальных сплавов человечество не только ступило на новый виток развития, но и в значительной степени стало уделять внимание проблеме коррозии металлов, которая обуславливает до 28% всех убытков в экономике и народном хозяйстве. По мере развития науки оказалось, что данную проблему можно успешно решать несколькими способами и одним из наиболее простых, доступных и действенных методов является нанесение защитного цинкового покрытия. Ученые проводили многочисленные опыты на предмет эффективности использования Zn с целью увеличения срока службы металлоизделий и результативной пролонгированной борьбы с коррозией железоуглеродистых сплавов. Мнения и методы исследований меняются, но, как и 100 лет назад, оцинкованный металл наиболее стойко сопротивляется разрушению по сравнению с другими видами сталей и результаты, представленные в таблице 4 и полученные экспериментальным путем уже в новом тысячелетии, лучше всего это демонстрируют.

Таблица 4. Скорость коррозии, вызванной жизнедеятельностью железобактерий

Сферы применения оцинкованной стали

С ужесточением требований к качеству продукции сталь листовая оцинкованная стала широко использоваться в различных сферах экономики. Этот металл купить можно для применения в пищевой отрасли, судостроении и авиастроении, является популярным кровельным материалом и базовым сырьем для производства профнастила.

Лист горячего цинкования используется для изготовления:

• морозильных камер, торговых автоматов и витрин;
• внешних и внутренних элементов кузова автомобилей и электромобилей;
• компонентов холодильников, стиральных машин и прочей электрической бытовой техники;
• наружных блоков кондиционеров, воздуховодов и других элементов вентиляционных систем;
• быстровозводимых временных сооружений и легких тонкостенных конструкций;
• домашней утвари и электрических распределительных щитов;
• дверей, жалюзи, ограждений и палубных плит.

Его используют как материал для создания шумоизолирующих экранов и корпусов рекуператоров систем климатконтроля. А нетоксичность и долговечность определили его востребованность в пчеловодстве, птицеводстве и животноводстве, где оцинкованный металлопрокат используется при изготовлении птичников, ульев, клеток и загонов.