ГОСТ 9.307-2021 Горячее цинкование
ГОСТ 9.307-2021 устанавливает требования к горячим цинковым покрытиям стальных и чугунных изделий, подготовке металла к обработке, качеству защитного слоя и методам его контроля.
Покрытия цинковые горячие. Общие требования и методы контроля
ГОСТ 9.307-2021 входит в Единую систему защиты от коррозии и старения и регулирует нанесение защитных цинковых покрытий методом горячего цинкования при температуре от 430 до 460 °C. Стандарт введен в действие в Российской Федерации с 1 июня 2022 года взамен ГОСТ 9.307-89 и распространяется на широкий перечень изделий из стали и чугуна.
Для чего применяется горячее цинкование металла
Горячее цинкование используют для долговременной антикоррозионной защиты металлических изделий и конструкций. В процессе обработки подготовленную стальную деталь погружают в расплав цинка, в результате чего на поверхности формируется металлургически связанный защитный слой. Покрытие изолирует сталь от воздействия окружающей среды и одновременно обеспечивает протекторную защиту при локальном повреждении поверхности.
Какие изделия можно подвергать горячему цинкованию
Стандарт распространяется на стальные конструкции, изделия из фасонного и листового проката, трубы и комплекты труб, изделия из проволоки, крепеж, поковки, штампованные детали, а также стальные, серые и ковкие чугунные отливки. Для изделий из отдельных марок стали или конструкций сложной формы может потребоваться предварительное пробное цинкование.
Этапы нанесения горячего цинкового покрытия
Процесс горячего цинкования включает несколько последовательных операций. В ГОСТ среди основных этапов указаны подготовка поверхности, очистка и обезжиривание, травление, флюсование, сушка, непосредственно цинкование, при необходимости центрифугирование, а затем контроль полученного покрытия. Технологический процесс должен выполняться по утвержденному регламенту и сопровождаться постоянным или периодическим контролем.
Технология цинкования стальных изделий
| Этап | Назначение |
|---|---|
| Подготовка изделия | Проверка конструкции и состояния поверхности |
| Обезжиривание | Удаление масел, смазок и загрязнений |
| Травление | Удаление окалины и продуктов коррозии |
| Флюсование | Подготовка поверхности к взаимодействию с расплавом цинка |
| Сушка | Удаление влаги перед погружением |
| Погружение в расплав | Формирование цинкового покрытия |
| Извлечение и охлаждение | Стабилизация полученного слоя |
| Контроль | Проверка внешнего вида, толщины и других характеристик |
Для горячего цинкования используют преимущественно изделия из низкоуглеродистой стали, а также сталей по ГОСТ 380, ГОСТ 1050, ГОСТ 19281, ГОСТ 27772 и их аналогов. Химический состав стали непосредственно влияет на скорость взаимодействия железа с цинком, толщину слоя и внешний вид поверхности. Если применяемая марка стали не входит в рекомендуемый перечень, стандарт предусматривает проведение пробного цинкования.
Почему химический состав металла влияет на качество покрытия
При погружении изделия в расплав между железом и цинком протекает металлургическая реакция с образованием промежуточных железоцинковых слоев. Интенсивность этой реакции зависит от состава стали, поэтому детали одинаковой толщины, но изготовленные из разных марок металла, могут получить покрытие различной толщины и оттенка. По этой причине ГОСТ рекомендует изготавливать элементы одного изделия из стали одной марки либо из сталей с близким химическим составом.
Требования к конструкции оцинковываемых изделий
Конструкция должна быть заранее адаптирована к технологии погружения в расплав. В замкнутых полостях предусматривают технологические и дренажные отверстия, обеспечивающие свободный выход воздуха и вытекание технологических растворов и цинка. Расстояние между параллельными поверхностями должно составлять не менее 4 мм, поскольку меньший зазор способен привести к непрокрытию поверхности и последующей щелевой коррозии.
Какие конструкции требуют пробного цинкования:
- изделия из сталей, для которых заранее невозможно гарантировать необходимое качество покрытия;
- чугунные изделия;
- полые металлические конструкции;
- изделия с большой протяженностью сварных швов;
- конструкции сложной геометрической формы;
- изделия, изготовленные из разных типов проката;
- конструкции, в которых сочетаются металлы с различающимся химическим составом.
Перед погружением в цинковую ванну поверхность изделия должна быть очищена от загрязнений, окалины, коррозии и других веществ, препятствующих образованию покрытия. Для этого применяют обезжиривание, травление, абразивоструйную обработку и другие технологические операции. Степень очистки от окалины и продуктов коррозии должна соответствовать требованиям, установленным стандартом.
Требования к толщине цинкового покрытия
ГОСТ устанавливает минимальные значения толщины покрытия в зависимости от толщины самого оцинковываемого металла. В общем случае покрытие должно иметь толщину не менее 40 мкм, однако для конкретных диапазонов толщины металлического изделия нормируются минимальные значения при локальных измерениях и средняя толщина покрытия.
Толщина слоя цинка по ГОСТ 9.307-2021
| Толщина цинкуемого металла | Локальная толщина покрытия, не менее | Средняя толщина покрытия, не менее |
|---|---|---|
| До 1,5 мм включительно | 35 мкм | 45 мкм |
| Свыше 1,5 до 3,0 мм включительно | 45 мкм | 55 мкм |
| Свыше 3,0 до 6,0 мм включительно | 55 мкм | 70 мкм |
| Свыше 6,0 мм | 70 мкм | 85 мкм |
От чего зависит фактическая толщина оцинковки
Фактическая толщина горячего цинкового покрытия может отличаться даже на элементах одной металлоконструкции. На нее влияют толщина основного металла, химический состав стали, состояние поверхности, технология изготовления проката, продолжительность нахождения изделия в расплаве и геометрия конструкции. На массивных деталях из проката толщиной более 10 мм могут формироваться особенно толстые покрытия вследствие более длительного пребывания металла в ванне.
Каким должен быть внешний вид оцинкованной поверхности
При визуальном контроле горячее цинковое покрытие должно быть сплошным. Поверхность может быть гладкой или шероховатой, а цвет — варьироваться от серебристо-блестящего до матового темно-серого. Различие оттенков само по себе не означает отсутствие защитных свойств, поскольку внешний вид зависит от химического состава стали и условий формирования покрытия.
Допустимые особенности горячего цинка
Поверхность после обработки не обязательно должна иметь декоративный зеркальный блеск. Возможны различия в цвете и структуре покрытия, связанные с металлургическим взаимодействием цинка со сталью. При оценке качества главным является соответствие покрытия установленным требованиям по сплошности, толщине, сцеплению с основой и другим нормируемым характеристикам.
Чем восстанавливают поврежденное цинковое покрытие
Для ремонта небольших непрокрытых зон стандарт рекомендует использовать газотермическое либо холодное газодинамическое напыление цинка с минимальной толщиной 120 мкм. Другой вариант — нанесение не менее двух слоев высоконаполненного цинком лакокрасочного покрытия минимальной толщиной 100 мкм при содержании цинка в сухой пленке не менее 95 %. Восстановленный участок должен сохранять протекторные свойства.
Горячее цинкование резьбовых соединений
При цинковании крепежа необходимо учитывать изменение размеров резьбы из-за защитного слоя. Наружную резьбу рекомендуется выполнять до нанесения покрытия, а внутреннюю — после цинкования. Резьбовые соединения, которые не были защищены во время процесса, требуют калибровки, причем стандарт отдельно отмечает, что такая калибровка не входит непосредственно в технологический процесс горячего цинкования и выполняется заказчиком.
Болтовые металлоконструкции перед погружением в цинк
Изделия с болтовыми соединениями должны передаваться на горячее цинкование в разобранном виде. На сопрягаемых поверхностях и в отверстиях необходимо заранее предусматривать дополнительный допуск на толщину покрытия. Для плоских сопрягаемых поверхностей такой допуск должен составлять не менее 1 мм.
Контроль качества антикоррозионного покрытия
После цинкования изделия проходят контроль. Проверяют внешний вид, сплошность слоя, толщину покрытия и его сцепление с основным металлом. При необходимости также оценивают износостойкость. Для изделий, безопасность эксплуатации которых зависит от износостойкости покрытия, такая проверка является обязательной.
Основные параметры контроля оцинкованных изделий
| Проверяемая характеристика | Что оценивают |
|---|---|
| Внешний вид | Сплошность и состояние поверхности |
| Толщина слоя | Соответствие минимальным значениям ГОСТ |
| Средняя толщина | Среднее значение по контрольному участку |
| Сцепление | Прочность связи покрытия с основным металлом |
| Непрокрытые участки | Площадь и возможность восстановления |
| Износостойкость | Проверяется при необходимости |
| Геометрия изделия | Возможные изменения после температурного воздействия |
ГОСТ предусматривает различные способы определения толщины покрытия. На практике широко применяются неразрушающие методы, позволяющие выполнить измерение непосредственно на поверхности готового изделия. Также могут использоваться металлографический метод с исследованием шлифа и гравиметрический метод, основанный на определении изменения массы образца после удаления покрытия.
Проверка сцепления цинка с металлом
Цинковый слой должен иметь достаточное сцепление с основным металлом. Покрытие не должно отслаиваться при воздействиях, предусмотренных методом проверки. В отличие от обычной окраски, горячее цинкование формирует металлургически связанные железоцинковые слои, поэтому качество сцепления определяется не только механическим удержанием покрытия на поверхности.
Почему нужны отверстия в полых металлоконструкциях
При погружении замкнутого профиля в расплав воздух и технологические жидкости должны свободно выходить наружу. Поэтому в полых элементах выполняют отверстия для вентиляции и дренажа. Их отсутствие способно не только ухудшить качество покрытия, но и создать опасную ситуацию при погружении изделия в горячий расплав. Расположение и размеры отверстий должны учитываться еще при проектировании металлоконструкции.
Что учитывать при проектировании оцинкованной конструкции:
- марку и химический состав стали;
- толщину металлических элементов;
- габариты готовой конструкции;
- наличие закрытых и полузакрытых полостей;
- расположение технологических и дренажных отверстий;
- протяженность сварных швов;
- наличие нахлесточных соединений;
- расстояние между параллельными поверхностями;
- наличие болтовых и резьбовых соединений;
- возможные температурные деформации;
- требования к минимальной толщине покрытия;
- способ подвешивания и ориентацию изделия при погружении.
