Оцинкована сталь: види, особливості, застосування

Оцинкована сталь - популярний і відносно недорогий метал широкого застосування. Конструктивно він являє собою тонколистовий сталевий прокат, покритий з одного або двох сторін мікроскопічним шаром цинку. Цей легкоплавкий і м'який метал стійкий до корозії в сухому і вологому повітрі і здатний швидко утворювати на поверхні плівку менше міліметра, але ефективно захищає нижні шари від подальшої деструктуризациї і руйнування під впливом вологи, солей і інших агресивних середовищ. Така властивість у поєднанні з високою гальванічною активністю по відношенню до залізовуглецевих сплавів обумовлює його широке застосування для їх захисту від атмосферної корозії і безпосередньо визначає експлуатаційні якості даного прокату, а також збільшує його термін служби до півстоліття.

Тонкий шар цинку, гладка і однорідна текстура поверхні дозволяє покритий металопрокат фарбувати, зварювати за допомогою крапкового і шовного зварювання та піддавати термообробці. Він відмінно приймає форму різних профілів, прекрасно переносить витяжку, гнуття, вальцювання і зберігає цілісність покриття навіть після гарячої і холодної штампувальної обробки і рубки ножицями.

Його можна легко і ефективно консервувати пасивуванням і промаслюванням. Що значною мірою спрощує організацію транспортування і тривалого зберігання.

Види і типи оцинкованої сталі

Універсальність обробки і варіативність застосування в свою чергу обумовлюють велику номенклатуру виробленої оцинкованної продукції. Сьогодні її виробляють:

• рулонною і листовою;
• з різною товщиною покриття;
• нормальної, глибокої і досить глибокої витяжки;
• для профілювання і штампування холодним способом;
• для загального застосування, покрівельних робіт і подальшого фарбування.

Таблиця 1. Клас товщини покриття металу згідно ГОСТ 14918-80 

Стандарти обумовлюють, що з різних сторін оцинкована сталь може мати товщину ідентичну і диференційовану. При цьому також регламентується рівномірність захисного шару: НР - нормальна різнотовщинність, УР - зменшена різнотовщинність.

Оцинковка в листах

Сталь тонколистова оцинкована виготовляється з низьковуглецевих і вуглецевих сплавів. Вона широко використовується для виготовлення зварних, штампувальних і гнутих металовиробів і виступає заготівлею для виробництва оцинкованого профнастилу, а також гладкого і профільованого прокату з полімерним покриттям.

Класифікація оцинковагоно покриття

Сьогодні хіміко-технологічні розробки і раніше спрямовані на удосконалення антикорозійних видів захисту залізовуглецевих сплавів і крім чистого Zn для створення покриття стали широко використовувати його сплави. Гарячеоцинкований лист сталевий згідно ГОСТ 52246 класифікують на прокат з цинковим, железоцінковим, цінкоалюмінієвим і цінкалюмомагнієвим покриттям, що відбивається в його маркуванні - відповідно Ц, ЖЦ, ЦА, ЦАМ, а також поділяють його на класи:

• з поліпшеним і високою якістю обробки (абревіатура У і В);
• з нормальним візерунком кристалізації і без нього (абревіатура КР і МТ);
• з урахуванням способу консервації: пасивований, промаслений, комбінований і без консервації (абревіатура ПС, ПР, ПП і БК).

Основні ГОСТи для виробництва

Сортамент покрівельної оцинковки визначається ГОСТ 8075. Але цей стандарт майже не застосовується на практиці, так як частково вже не відповідає ринковим вимогам.

Основний сортамент визначався згідно ГОСТ 14918-80. Згідно з ним холоднокатаний тонколистовий оцинкований метал купити можна шириною 710 ... 1800 мм і товщиною 0,5 ... 2,5 м. Також на ринку країн СНД можна зустріти продукцію, виготовлену відповідно до ГОСТ 52246.

Таблиця 2. Основні марки листової оцинкованої сталі за призначенням відповідно до ГОСТ 52246 

Оцинковка в рулонах

Холоднокатаная сталь рулонна оцинкована також виготовляється і класифікується відповідно до ГОСТ 14918-80. Але на відміну від листового прокату до її класу вищої категорії пред'являють більш жорсткі вимоги на предмет:

• серповидності. На кожні 3 метри довжини допускається не більше 6 мм;
• телескопічності. При прокаті шириною до 1000 мм допускається не більше 30 мм.

Гарячекатана оцинкована сталь в рулонах виготовляється згідно ГОСТ 52246. Принцип класифікації ідентичний з листовим прокатом.

Таблиця 3. Основні параметри оцинкованих рулонів

Найбільш поширеними сплавами для виготовлення листів і рулонів оцинкованої сталі можна назвати Ст0, ст1, ст2, ст3 всіх ступенів розкислення. А також якісні низьковуглецеві і вуглецеві сталі ГОСТ 9045-93 і ГОСТ 1050-88. 

Малюнок 1. Сталь оцинкована позначення

Оцинкування для полімерного покриття

До цієї категорії відносять гарячо-і холоднокатаний чорний прокат, на який шар цинкового покриття наноситься електролітичним способом. Це обумовлено тим, що хімічне конверсійне покриття забезпечить одночасно антикорозійний ефект і поліпшить здатніть до фарбування за рахунок рівномірності і посиленою адгезії.

Оцинкована сталь з полімерним покриттям виготовляється з рулонної і листової сталі:

• холоднокатаної низьковуглецевої - ГОСТ 9045-93;
• якісної і звичайної вуглецевої - ГОСТ 16523-97.

Товщина листових і рулонних заготовок лежить в діапазоні 0,35 ÷ 1,2 мм, а ширина - 500 ÷ 1250 мм. Заготовки, отримані шляхом поздовжнього різання, як правило, мають ширину 50 ÷ 500 мм.

Точність виготовлення й параметри площинності заготовок повинні відповідати ГОСТ 19904.

Всі ці вимоги, а також технічні умови обумовлені в ГОСТ 54301-2011. Держстандарт чітко регламентує види і товщини полімерного покриття.

Основи виробництва

Цинк - активний електронегативний метал. Саме тому покриття на його основі найбільш ефективно захищають всі марки сталі від корозії. При впливі вологи виникає гальванічна пара Zn-Fe, де залізо виступає катодом і відповідно не руйнується. У випадках, коли на поверхні металу є пори або оголені від цинку ділянки, захисний шар руйнується, якщо покриття було нанесено електрохімічним способом. У разі використання термодинамічного методу, залізо-цинковий сплав характеризується поверхневою анодністю і при механічному пошкодженні захисного покриття, воно здатне до самовідновлення під впливом анодно-катодної взаємодії. Тому гальванічний та холодний спосіб уже практично не використовуються.

При цьому хімічна активність Zn і цінова доступність роблять гаряче цинкування найбільш простим, ефективним і економічним методом. Такий спосіб легко реалізовується і прекрасно доповнює загальновиробничий цикл на металургійних комбінатах. Але все одно, незалежно від того виготовляється лист або рулон оцинкований, якісна підготовка заготовки - ключовий фактор, що впливає на експлуатаційний термін і декоративні властивості продукції.

З огляду на те, що на підприємствах використовується різние технологічне обладнання і впроваджуються власні технології, то в загальному випадку гарячий спосіб цинкування можна представити у вигляді короткого алгоритму:

• підготовка сировини: оброблення торців і вирівнювання згідно позначеному в техзавданні класу якості;
• нагрів заготовки з подальшим етапом знежирення і травлення;
• подача сталі в чаші з розплавленим Zn.

Засоби автоматики строго контролюють всі процеси виробництва та товщину утворюваного покриття. На фінішному етапі метал ріжеться на листи або скручується в рулони.

Переваги оцинкованої сталі

Стосовно до інших чорних і кольорових металів, так само як до залізовуглецевих сплавів з альтернативними покриттями, всі види сталі оцинкованої:

• відрізняються універсальністю механічної, термічної і зварювальної обробки;
• демонструють високу корозійну і механічну міцність;
• характеризуються збільшеним експлуатаційним ресурсом;
• є екологічно безпечними;
• коштують відносно недорого.

Цікавий факт. З моменту використання сталевих сплавів людство не тільки перейшло на новий виток розвитку, а й в значній мірі стало приділяти увагу проблемі корозії металів, яка обумовлює до 28% всіх збитків в економіці і народному господарстві. У міру розвитку науки виявилося, що цю проблему можна успішно вирішувати кількома способами і одним з найбільш простих, доступних і дієвих методів є нанесення захисного цинкового покриття. Вчені проводили численні досліди на предмет ефективності використання Zn з метою збільшення терміну служби металовиробів і результативною пролонгованої боротьби з корозією залізовуглецевих сплавів. Думки і методи досліджень змінюються, але, як і 100 років тому, оцинкований метал найбільш стійко чинить опір руйнуванню в порівнянні з іншими видами сталей і результати, представлені в таблиці 4 і отримані експериментальним шляхом вже в новому тисячолітті, найкраще це демонструють.

Таблиця 4. Швидкість корозії, викликаної життєдіяльністю залізобактерий 

Сфери застосування оцинкованої сталі

З посиленням вимог до якості продукції сталь листова оцинкована стала широко використовуватися в різних сферах економіки. Цей метал купити можна для застосування в харчовій галузі, суднобудуванні і авіабудуванні, є популярним покрівельним матеріалом і базовою сировиною для виробництва профнастилу.

Лист гарячого цинкування використовується для виготовлення:

• морозильних камер, торгівельних автоматів і вітрин;
• зовнішніх і внутрішніх елементів кузова автомобілів і електромобілів;
• компонентів холодильників, пральних машин та іншої електричної побутової техніки;
• зовнішніх блоків кондиціонерів, повітроводів та інших елементів вентиляційних систем;
• швидкомонтованих тимчасових споруд і легких тонкостінних конструкцій;
• домашнього приладдя і електричних розподільних щитів;
• дверей, жалюзі, огорож і палубних плит.

Оцинковку використовують як матеріал для створення шумоізолюючих екранів і корпусів рекуператорів систем клімат-контролю. А нетоксичність і довговічність визначили її затребуваність у бджільництві, птахівництві та тваринництві, де оцинкований металопрокат використовується при виготовленні пташників, вуликів, клітин і загонів.