1. Warunki techniczne wykonania i odbioru powłok cynkowych 

Przedmiotem WTWiO są wymagania oraz metody wykonania i badań powłok cynkowych nanoszonych metodą ogniową (zanurzeniową) na pojedyncze wyroby lub części (pręty, kształtowniki stalowe, blachy oraz wykonane z nich konstrukcje) w celu ich zabezpieczenia przed korozją.

Przedmiot i zakres stosowania WTWiO

Przedmiotem WTWiO są wymagania oraz metody wykonania i badań powłok cynkowych nanoszonych metodą ogniową (zanurzeniową) na pojedyncze wyroby lub części (pręty, kształtowniki stalowe, blachy oraz wykonane z nich konstrukcje) w celu ich zabezpieczenia przed korozją.

Wpływ krzemu na jakość powłok cynkowych

Do wykonania wyrobów poddawanych cynkowaniu ogniowemu należy stosować stale konstrukcyjne, węglowe, zwykłej jakości wg PN-88/H-84020. Wymagane jest stosowanie stali o zawartości krzemu do 0,03 %, lub mieszczącą się w przedziale od 0,15% do 0,25%.

Wszystkie rodzaje stali przedstawione w DIN 17100 oraz PN-88/H-84020 i PN-86/H-84018 można ocynkować ogniowo. Jakość uzyskiwanych powłok cynkowych ( połysk, gładkość, grubość, przyczepność itp.) jest na nich różna i zależy od składu chemicznego; w szczególności od zawartości węgla (C), fosforu (U) i krzemu (Si). Zawartość węgla i krzemu w stali nie powinna przekraczać łącznie 0,5%. Zdarza się, że w stalach zawierających krzem, reakcja żelazo - cynk przebiegnie szczególnie silnie i udział stopu żelazowo-cynkowego w powłoce cynkowej będzie wyższy niż normalnie. W skrajnym przypadku, powłoka cynkowa może składać się całkowicie ze stopu żelazowo-cynkowego. Zjawisko to (tzw. Efekt Sandelina) obserwuje się zwłaszcza przy zawartości krzemu od 0,03% do 0,12%, jak również powyżej 0,3% (wykres). W tych przypadkach powłoka cynkowa jest najczęściej matowo-szara, chropowata, nierównomierna, bardzo krucha, a co za tym idzie - wrażliwa na odkształcenia i uszkodzenia mechaniczne.

Zjawisko to powoduje zmniejszenie przyczepności grubych powłok do stali. Ze względu na w/w efekt, nie zaleca się ogniowego cynkowania stali zawierających krzem w przedziałach określonych wyżej. Zaleca się natomiast gatunki stali o zawartości krzemu poniżej 0,03% lub w przedziale 0,15% do 0,25%. Temperatura procesu cynkowania ogniowego wynosi od 450°C do 460°C. Obszerne badania dowiodły, że technologiczne własności stali nie ulegają pogorszeniu przy cynkowaniu ogniowym ( + wykres ze strony Wpływ krzemu na jakość powłok cynkowych)

2. Wymagania techniczne dla dostarczanych wyrobów (elementów) Przykłady konstrukcji

Cynkownia  wyposażona jest  w piece cynkownicze o następujących parametrach (długość x szerokość x głębokość): Duży Piec  4500 mm X 1300 mm X 2200 mm. Uwaga: max. wymiary wyrobu musza mieścić się w gabarytach: d x s x g = 4400 mm x 1100 mm x 1800 mm.
Mały Piec  1000m X 1000m X 1300m wraz z wirówką  cynkowniczą umożliwiającą cynkowanie drobnych elementów d = 450 mm h= 400 (wirówka niskotemperaturowa)

Cynkownia  wyposażona jest  w piece cynkownicze o następujących parametrach (długość x szerokość x głębokość):
Duży Piec  4500 mm X 1300 mm X 2200 mm
Uwaga: max. wymiary wyrobu musza mieścić się w gabarytach: d x s x g = 4400 mm x 1100 mm x 1800 mm

Mały Piec  1000m X 1000m X 1300m
wraz z wirówką  cynkowniczą umożliwiającą cynkowanie drobnych elementów d = 450 mm h= 400 (wirówka niskotemperaturowa)

Wyrób nie może zawierać przestrzeni zamkniętych, lub mogących ulec zamknięciu podczas jego zanurzania w kąpieli cynkowniczej, gdyż grozi to eksplozją. W przypadku występowania takich przestrzeni konieczne jest wykonanie przez zleceniodawcę otworów odpowietrzających, które powinny być rozmieszczone diagonalnie na największych szerokościach i długościach przedmiotu, w przypadku wątpliwości ich usytuowanie i rozmiar należy uzgodnić z cynkownią, zalecane średnice otworów są zawarte w Tabeli nr 1.

• Wyrób powinien być wykonany z gatunku stali kwalifikującej się do cynkowania. Zleceniodawca zobowiązany jest przedstawić na prośbę cynkowni atesty hutnicze na materiały, z których wykonane są detale.
• Wyrób powinien być skonstruowany tak, aby nie wynosił w swych przestrzeniach wewnętrznych i zewnętrznych poszczególnych mediów obróbki chemicznej i cynku.
• Wyrób powinien posiadać otwory lub inne elementy konstrukcyjne umożliwiające podwieszenie go do transportu technologicznego w sposób umożliwiający jego prawidłowe ocynkowanie
• Wyrób nie może posiadać na swej powierzchni zanieczyszczeń nie dających się usunąć w procesie obróbki chemicznej stosowanym w cynkowni (odtłuszczanie i trawienie) np. lakierów, farb, smoły, smarów, żużla spawalniczego, silspawu itp. Zanieczyszczenia te powodują zakłócenie procesu tworzenia się powłoki cynkowej i powinny zostać usunięte przez Zleceniodawcę, najkorzystniej metodą obróbki strumieniowo - ściernej (dotyczy to szczególnie spawów).
• Większe powierzchnie blach narażone na wykrzywienie pod wpływem temperatury powinny być usztywnione poprzez kopertowanie lub dospawanie wzmocnień.
• Naddatek wymiarowy dla otworów pod śruby powinien wynosić 1-2 mm,
• Wyrób nie może posiadać odprysków po spawaniu, wiórów w otworach i zadziorów po cięciu.
• Powierzchnie nakładające się nie mogą być większe niż 400 cm 2 , a spoiny (spawy) muszą być szczelne.
• W razie wystąpienia powierzchni nakładających się, muszą one posiadać otwory wentylacyjne uniemożliwiające wybuch w trakcie zanurzania w cynku.
• Wyrób powinien składać się z elementów wykonanych z jednego gatunku stali o zbliżonej grubości ścianek, ze względu na różne czasy nagrzewania i chłodzenia mogące być przyczyną wykrzywiania i wypaczania się przedmiotów.
• Wyrób nie może zawierać elementów już ocynkowanych. W przypadku konstrukcji z blachy należy uwzględnić możliwość jej wydłużania się.
• Konstrukcje trudne do obróbki powinny być dzielone we właściwy sposób na segmenty.
• Wyroby powinny spełnić również inne wymogi określone w normie EN ISO 1461.

Uwaga: Wymagania specjalne stawiane wyrobom cynkowanym muszą być uzgodnione z cynkownią przed przyjęciem zlecenia.

Przykłady konstrukcji

Ze względu na specyfikę procesu cynkowania zamieszczamy poniżej przykłady konstrukcji, w które zapewniają swobodny i niezakłócony przebieg procesu.

elementy z profili zamkniętych	przykłady konstruowania podstaw słupów	przykłady konstruowania podstaw kształtowników	przykłady konstruowania podstaw elementów zbiornikowych i wzmocnień

3. Wymagania, którym powinny odpowiadać powłoki cynkowe

Powłoka ocynkowanego przedmiotu musi spełniać wymogi normy EN ISO 1461 "Powłoki cynkowane nanoszone na stal metodą zanurzeniową (cynkowanie jednostkowe) - Wymagania i badania (ISO 1461:1999)" Wygląd powłoki na wyrobach spełniających wymogi stawiane przedmiotom przeznaczonym do cynkowania jednostkowego: Powierzchnia powłoki powinna być ciągła i pozbawiona wad, które ograniczałyby wartość użytkową wyrobu.

Wygląd powłoki na wyrobach spełniających wymogi stawiane przedmiotom przeznaczonym do cynkowania jednostkowego:

Powierzchnia powłoki powinna być ciągła i pozbawiona wad, które ograniczałyby wartość użytkową wyrobu.
Przy przedmiotach niewłaściwie skonstruowanych pod względem cynkowania może powstać popiół i pozostałości topników i co do ich usunięcia należy podjąć uzgodnienia.
W przypadku elementów łączonych spawem nieciągłym lub zgrzewanym punktowo oraz powierzchni nakładających się , możliwe są wycieki resztek środków trawiennych, powodujące rdzawe zacieki na powłoce cynkowej w miejscach połączeń. Należy unikać tworzenia szczelin kwasowych i eliminować je na etapie projektu.
W profilach zimno formowanych mogą wystąpić paskowe zgrubienia powłoki cynkowej, nie zmniejszające antykorozyjnego działanie powłoki.
Dopuszcza się występowanie nadlewów w miejscach wycieku cynku.
Nie dopuszcza się występowania ostrych sopli cynku, oraz "falbanek" na siatkach drucianych. Wady te powinny być usunięte przez cynkownię.
Biały nalot (biała rdza) na powłoce nie stanowi usterki, ani powodu do reklamacji.
W przypadku stali o zawartości krzemu mieszczącej się w niekorzystnym dla cynkowania przedziale może wystąpić znaczne zwiększenie grubości powłoki cynku, powodując obniżenie lub brak przyczepności do cynkowanego elementu.
W przypadku stali o zawartości krzemu mieszczącej się w niekorzystnym dla cynkowania przedziale reakcja żelazo - cynk może przebiegać szczególnie szybko i całkowita warstwa może się składać z warstw stopowych, taka powłoka może być szorstka o szarym zabarwieniu, które na skutek starzenia się w warunkach atmosferycznych może przejść w brązowe.
Cynkownia nie ma obowiązku prostowania elementów, które uległy odkształceniu podczas cynkowania w wyniku wyzwolenia naprężeń wewnętrznych.
Cynkownia nie ma obowiązku udrożnienia i kalibrowania otworów oraz gwintów.
W przypadku niejednorodności powierzchni zewnętrznej cynkowanego przedmiotu (skład chemiczny, struktura powierzchni, zanieczyszczenie niemożliwe do usunięcia w procesie obróbki chemicznej) powłoka cynkowa na jednym przedmiocie może się różnić.
W przypadku szczególnych wymagań dotyczących wyglądu powierzchni cynkowej lub grubości powłok należy to pisemnie uzgodnić z cynkownią.
Przy konstrukcjach "wydrążonych" (niedostępnych konstrukcjach wnękowych) powyższe wymagania nie odnoszą się do powierzchni wewnętrznych, lecz tylko zewnętrznych.

Uwaga: Nierówności na powierzchni materiału podstawowego (stali) np. wżery żużla walcowniczego, bruzdy, wgłębienia w licu spoin, wżery korozyjne, zawalcowania, rozwarstwienia, szwy spawalnicze pozostają po ocynkowaniu ogniowym widoczne (rozpoznawalne) lub staja się przez to dopiero widoczne.

Grubość powłoki

Minimalna grubość warstwy cynkowej tworzącej powłokę powinna odpowiadać wartościom podanym w Tabeli.  Górna wartość grubości powłoki nie jest ograniczona, jeżeli nie ogranicza to możliwości zastosowania przedmiotu (jego funkcjonalności).
W przypadku szczególnych wymagań dotyczących grubości powłok należy to pisemnie uzgodnić z cynkownią.

Przyczepność powłoki

Powłoka powinna być elastyczna i dobrze związana z podłożem, aby wytrzymać obciążenia występujące przy normalnym użytkowaniu przedmiotów ocynkowanych ogniowo. Dla wyrobów podlegającym większym obciążeniom mechanicznym, należy dokonywać szczegółowych uzgodnień w odniesieniu do odpowiednich materiałów i kształtów.

4. Badanie i naprawa powłoki cynkowej

Badanie wyglądu powłoki powinno być wykonywane przez oględziny nieuzbrojonym okiem natomiast grubość powłoki cynkowej jest mierzona w sposób nieniszczący za pomocą przyrządu do badania grubości powłok niemagnetycznych.

Badanie powłoki cynkowej

Przy badaniu powłok cynkowych według WTWiO należy stosować niżej opisane metody. Badania winny być przeprowadzone w ocynkowni.

Sprawdzanie wyglądu powłoki

• Badanie wyglądu powłoki powinno być wykonywane przez oględziny nieuzbrojonym okiem. Wygląd powłoki powinien spełnić wymagania określone w punkcie "Wygląd powłoki na wyrobach spełniającychwymogi stawiane przedmiotom przeznaczonym do cynkowania jednostkowego".

Sprawdzanie grubości powłoki

• Grubość powłoki cynkowej jest mierzona w sposób nieniszczący za pomocą przyrządu do badania grubości powłok niemagnetycznych.

Sprawdzanie przyczepności powłoki cynkowej

• Zastosowana technologia zapewnia dostatecznie dobrą przyczepność i nie wymaga ona dodatkowego sprawdzania. Jeżeli jednak widoczne są spękania powłoki lub Klient wymaga sprawdzenia przyczepności, to badanie takie wykonujemy zgodnie z normą BN-80/1904-12 za pomocą młotka.
• Pod wpływem uderzeń młotka powłoka nie powinna odpryskiwać lub wznosić się między odciskami przy próbie przyczepności.

Naprawa powłoki cynkowej

Przy największej staranności nie da się uniknąć lokalnie ograniczonych usterek lub zbyt cienkiej powłoki (np. w miejscach zaczepienia przyrządów podnoszących). Jeżeli przyczyną tego jest błąd Cynkowni, to powinno ona zająć się jego usunięciem, jeżeli jednak błędy tego rodzaju spowodowane są błędami konstrukcyjnymi, to usunięcie jest kwestią uzgodnienia (kompetencja i koszty).
Suma poszczególnych miejsc naprawianych nie może przekroczyć 0,5% łącznej powierzchni przedmiotu.
Poszczególna powierzchnia naprawy nie może być większa niż 100 cm2 .

Uwaga: Miejsca nie pokryte cynkiem w wyniku niewłaściwego przygotowania konstrukcji pod względem technologicznym Cynkownia może zabezpieczyć przed korozją jedynie na wyraźne życzenie klienta:
sprayem alu-cynkowym (chroni w sposób katodowy przeciw powstawaniu rdzy) oraz dla poprawy estetyki szybkoschnącym lakierem akrylowym. W przypadku gdy konstrukcja po cynkowaniu ogniowym jest przeznaczona do malowania proszkowego należy o tym fakcie poinformować Cynkownię.