Rune Thomas Varmforzinkning Bearbejdet aftorgny Wallin Oversat afkay Hallas ",. Nordisk Forzinkningsforening er en sammenslutning af nordiske varmforzinkningsvirksomheder. Foreningens formål er at fremme varmforzinkningens tekniske udvikling samt virke for øget anvendelse af varmforzinket materiel. Foreningen driver et informationskontor, som har til opgave at overvåge nordisk og international udvikling, øge efterspørgslen samt drive egen forskning og udvikling. Kontoret udarbejder og distribuerer desuden diverse tryksager og fungerer som databank, hvortil alle med spørgsmål indenfor varmforzinkning kan henvende sig.
Omslagsbillede: The Finnish Constructional Steel Works Association. ISBN 87-983505-0-1 Grafisk produktion: AIS Næstved Tidende Repro: OK Reproduktion 2
Forord Denne håndbog udkom første gang i 1968 med titlen "Varmforzinkning som korrosionsbeskyttelse". Den blev modtaget med stor interesse og er siden blevet revideret og genoptrykt adskillige gange, for løbende at være ajour med den tekniske udvikling, og de ændrede normer og standarder. I denne fjerde udgave er medtaget de seneste kundskaber omkring reaktionsforløbet zink-jern, zinkbelægningernes korrosion i forskellige miljøer, samlingsmetoder af varmforzinkede konstruktioner, maling på zink, nyeste standarder, kvalitetskrav og kontrolforhold. Håndbogen bygger som tidligere på tilgængelig faglitteratur, på oplysninger indhentet hos branchefolk samt Rune Thomas og mine egne erfaringer. En varm tak til alle som har bidraget. Det er vor forhåbning at bogen, ligesom tidligere udgaver, skal være til gavn og glæde for alle, som på en eller anden måde er interesseret eller praktisk engageret i problemer med at beskytte stål mod rust. Stockholm, august 1989 Torgny Wallin 3
Indholdsfortegnelse 1. Noget om korrosion og korrosionsbeskyttelse 5 2. Valg af korrosionsbeskyttelse.. 6 3. Forzinkningsmetoder... 8 3.1 Varmforzinkning 8 3.2 Elforzinkning... 8 3.3 Sprøjteforzinkning. 8 3.4 Sheradisering 9 3.5 Mekanisk forzinkning... 9 3.6 Maling med zinkrig maling... 9 4. Varmforzinkning 1O 4.1 Fordele og ulemper 10 4.2 Proces... 11 4.2.1 Varmforzinkning af små emner - centrifugering 11 4.2.2 Tråd- og rørforzinkning 12 4.2.3 Pladeforzinkning 12 5. Reaktioner mellem jern og zink... 13 5.1 Uberoligede og aluminiumberoligede stål... 13 5.2 Siliciumberoligede stål... 13 5.3 Indflydelse af øvrige legeringselementer og forureninger... 14 5.4 Indvirken af andre faktorer... 14 5.5 Valg af stål 16 5.6 Jern-zinkreaktion ved båndforzinkning (plade) 16 6. Varmforzinket ståls styrkeegenskaber 17 6.1 Trækstyrke, kærvslagstyrke og formbarhed 17 6.2 Svejsespændinger... 17 6.3 Udmattelsesstyrke... 17 6.4 Sprødhed, revnedannelse 17 7. Konstruktioners udformning og fremstilling... 18 7.1 Sikkerhedskrav... 18 7.2 Konstruktionsanvisning 18 7.2.1 Håndteringsmuligheder 20 7.2.2 Indbyrdes bevægelighed 20 7.2.3 Undgå konstruktioner som kan deformeres 20 7.2.4 Undgå uens overflader og materialetyper 20 7.2.5 Undgå syrespalter 20 7.2.6 Undgå lommer 21 7.2.7 Emner med gevind 21 7.2.8 Mærkning.. ~ 21 7.2.9 Svejsning 21 7.2.9 Øvrige forhold 21 8. Standarder... 22 9. Kvalitet - kontrol... 23 9.1 Lagtykkelse - vægt pr. overfladeenhed... 23 9.2 Udseende... 23 9.3 Vedhæftning... 24 10. Zinkbelægningers korrosion 24 10.1 Korrosion i atmosfæren 24 10.1.1 Rødbrun misfarvning 25 10.2 Korrosion i væsker 26 10.2.1 Hvidrust. 26 10.3 Korrosion i jord 27 10.4 Galvanisk korrosion... 27 10.4.1 Zinkbelægningers katodiske beskyttelse... 28 10.4.2 Zinkbelægninger i kontakt med andre metaller end stål... 28 10.5 Varmforzinkede materialer i kontakt med bygningsmaterialer 29 10.5.1 Mørtel, puds og træ 29 10.5.2 Beton... 29 10.6 Zinkbelægningers slidstyrke 30 10.7 Zinkbelægninger i høj temperatur 30 10.8 Pakning og transport af varmforzinket gods... 30 11. Maling af varmforzinket stål - Duplexsystem 31 11.1 Levetiden på duplexsystem 31 11.2 Nyforzinkede, blanke overflader 31 11.3 Eksponerede, matte overflader 31 11.4 Rengøring og forbehandling... 32 11.5 Valg af maling... 32 12. Lysbuesvejsning af zinkbelagt stål... 33 12.1 Sprøjt, indtrængning, porer- og revnedannelser 33 12.1.1 Foranstaltninger mod sprøjt, mindsket indtrængning, porer og interkrystallinsk revnedannelse 33 12.2 Elektrodevalg 33 12.3 Røg 33 12.3.1 Zinkoxidens skadevirkning 33 12.3.2 Beskyttelse mod svejserøg 33 13. Reparation af skader på zinklaget - rustbeskyttelse af svejsesteder 34 14. Punktsvejsning 34 15. Boltsamling 35 15.1 Befæstigelseselementer... 35 15.2 Anlægsfladerne 35 15.3 Hulboring 35 15.4 Montering... 35 16. Økonomiske synspunkter... 36 17. Referencer... 37 4
1. Noget om korrosion og korrosionsbeskyttelse Korrosion defineres ifølge ISO 8044 som en fysisk-kemisk reaktion mellem et metal og dets omgivelser, og reaktionen er oftest af elektrokemisk natur. Korrosionen medfører almindeligvis skader på metallets struktur, dets omgivelser eller på det tekniske system, hvori det indgår. Bredt sagt korroderer og ødelægges alle materialer med undtagelse af ædelmetaller. Ved udvinding af metal af malm tilføres energi, og metallet repræsenterer altså en højere energitilstand end malmen. Ved korrosion tilstræber metallet at frigøre denne energi og vende tilbage til den naturlige stabile tilstand. Korrosionsprodukterne ligner derfor ofte de produkter, som metallet engang blev udvundet af. Den høje energitilstand er imidlertid ikke tilstrækkelig til, at korrosionen opstår. For at få stål til at korrodere - ruste - i almindelig forekommende miljøer, fordres både syre og vand. I Danmark er der året rundt syre og vand i tilstrækkelig mængde til, at korrosionsprocessen kan foregå. Stål er uden konkurrence det mest anvendte metal i vor tid, men i mange miljøer er stålets store ulempe en al for høj korrosionshastighed. Det er derfor af stor økonomisk interesse at beskytte stålkonstruktioner mod rust, og det kan gøres på følgende måder: - Legering af stålet med krom til rustfrit stål. Indholdet af krom kan varieres, og desuden tilsættes ofte andre metaller, som nikkel og molybden, for at reducere korrosionshastigheden i forskellige miljøer. For almindelige konstruktioner er rustfrit stål dog for dyr en løsning. - Ændring afkorrosionsmiljøet. Ilukkede rum kan luften affugtes eller temperaturen forhøjes. I væsker kan miljøet ændres ved tilsætning af inhibitorer. - Belægninger med organisk eller uorganisk materiale for at udelukke fugt og syre fra ståloverfladen. Dette er den almindeligste metode for korrosionsbeskyttelse. De organiske materialer kan være malinger, bitumen- eller plastprodukter, og de uorganiske kan være metaller eller emaljer. Det kan teknisklade si g gøre, atapplicere de fleste metaller på stål, med det formål at opnå korrosionsbeskyttelse, slidstyrke eller dekorativ effekt. Mange metaller er imidlertid i sig selv så dyre, og/eller deterforbundet med så store omkostninger at lægge dem på stål, at det udelukker anvendelsen af dem. Er målet korrosionsbeskyttelse, er kun et fåtal af metallerne prismæssigt acceptable, samtidig med at de er applicerbare og giver en god beskyttelse, hvilket under normale forhold kræver, at de er uædlere end stål. Egentlig kan kun zink og aluminium komme på tale. Magnesium kunne være en tænkbar kandidat, men dels er dets egenkorrosion for høj, dels er det meget svært at applicere. Kadmium anvendtes tidligere, men prisen for metallet er meget høj, og tillige er det så giftigt, at miljøhensyn udelukker det. Aluminium yder en god beskyttelse i de fleste miljøer og er prismæssigt acceptabel, men er svær at applicere på stål. Indtil nu er aluminering ikke udført på stykgods i industriel skala, men tyndplader belægges i mindre omfang. Termisk sprøjtebelægning forekommer i en vis udstrækning. En mere udførlig omtale af korrosion og korrosionsbeskyttelsesmetoder ligger udenfor rammerne af dette kompendium. For yderligere information henvises til litteraturoversigten i afsnit 17 pkt. 1, 2 og 3. - Katodisk beskyttelse ved at udnytte en offeranode eller tilslutte en jævnspænding. Metoden med offeranoden kan siges at være en form for kontrolleret galvanisk korrosion, idet man her medvirker til at anbringe metallerne således, at det ene korroderer, medens det andet beskyttes. Katodisk beskyttelse er kun anvendelig, hvor der forekommer en elektrolyt, f.eks. vand eller fugtig jord. Metoden anvendes til beskyttelse afskibe, kajanlæg, tanke, olieplatforme, rørledninger osv. 5
2. Valg afkorrosionsbeskyttelse Ved valg af rustbeskyttelse af ståldetaljer må mange tekniske faktorer klarlægges og prøves. Miljøet på montagestedet bør kendes, og belastningerne ved transport, oplagring og montering skal også undersøges. Der bør også foretages en økonomisk afvejning af alternative løsninger. Det er vigtigt, at valget ikke sker udfra initialomkostningerne alene, men at der også tages hensyn til emballageomkostninger ved transport, efterreparation af montageskader og fremtidige vedligeholdelsesomkostninger osv. Totalomkostningerne for konstruktionen i hele dens levetid, som initialomkostningerne kun er en del af, kan vise et helt andet billede end det, som blot de første påføringsomkostninger viser. En god vejledning for valg af rustbeskyttelse i forskellige miljøer gives i Dansk Ingeniørforenings anvisning for korrosionsbeskyttelse af stålkonstruktioner, DS/R 454 (4). De miljøeksempler, der defineres i denne anvisning - se tabel 1 - er kun funktionsmiljøer. Transport-, lagrings- og montageforhold kan ifølge foranstående ændre placeringen, og dermed valget af rustbeskyttelse. Af anden litteratur om emnet kan nævnes "BS 5493, Code of practice for protective coating of iron and steel', structures against corrosion" udgivet af British Standards Institution. Billede 1 kan bruges til sammenligning af forskellige belægningstypers tekniske egenskaber. I tabel 2 sammenlignes nogle procesvariabler for maling og varmforzinkning. Sammenligningen er naturligvis meget generel. Malinger og plastprodukterfindes i et utal af varianter og med forskellige egenskaber. Omstændigheder og kraver i praksis skiftende, hvorfor det ofte ertilrådeligt atforetage en sammenligning af de aktuelle parametre. Tabel 1. Korrosionsklasser ifølge DS/R 454. Man må være opmærksom på, at selv om zink og maling lægges på med samme formål, nemlig at beskytte mod rustangreb, så virker de på helt forskellige måder. Zinkbelægninger korroderer fra overfladen og ind mod stålet og giver katodisk beskyttelse ved skader på belægningen. Der opstår ikke rust mellem zinklaget og stålet. Maling- og plastbelægninger ødelægges derimod oftest ved, at der dannes rust i grænselaget mellem belægning og stål. Belægningen giver ingen katodisk beskyttelse, og når først skaden er sket, breder rustangrebet sig under denne. Overfladebelægningers egenskaber. _Zink Maling Bitumen D Plast Meget god God Dårlig Meget dårlig Rust- Elektro- Atmosfæ- Mod- Ved- Styrke Slid- Kontrol Æstetisk beskyt- kemisk risk mod- stands- hæftning mod styrke mulighed effekt telse beskyt- stands- evne mekanisk telse evne i vand belastning Billede 1. Relativ sammenligning mellem forskellige overfladebelægningers egenskaber 6
Tabel 2. Sammenligning mellem forskellige procesvariablers indflydelse på resultatet ved maling og varmforzinkning. 7
3. Forzinkningsmetoder 3.1 Varmforzinkning Ståldetaljer renses for rust, glødeskaller og andre forureninger, dyppes i smeltet zink og får derved en belægning afjern-zinklegeringer og med ren zink på overfladen. Metoden er den mest anvendte og behandles indgående i kapitel 4. 3.2 Elforzinkning, elektrolytisk forzinkning. Ståloverfladen affedtes og rengøres for rust og glødeskaller ved bejdsni,ng. Emnet sænkes derefter i en opløsning af zinksalt og tilsluttes som katode til en jævnspænding. Som anode tilsluttes staver eller kugler af rent zink. Opløsningen - elektrolytten - kan være sur, neutral eller basisk, og zinksaltets type afhænger heraf. Når spændingen tilsluttes, udfældes zink fra elektrolytten på ståloverfladen. Anoden opløses samtidig og tilfører elektrolytten ny zink. Godset kan hænges i værktøj (kroge, galger, fixturer etc.) eller placeres i tromler. Værktøjet eller tromlen flyttes derefter fra bad til bad - ofte afen programstyret robot. Det udfældede zinklag har kun en mekanisk vedhæftning på ståloverfladen men med en meget finkrystallinsk struktur. Standardiserede lagtykkelser (min. lokaliagtykkelse) er S, 8,12 og 1S,...,m. Tyndere lag end S,...,m forekommer dog ofte på massegods f.eks. diverse beslag, småskruer etc. Tykkere lag end 2S,...,m kan kun opnås på emner.med enkel geometri f.eks. tråd. Zinkbelægningens overflade er meget. jævn og med en "sølvagtig" metalglans. Ved specielle tilsætninger til badet kan opnås en såkaldt højglans. Elforzinkede emner bliver normalt kromatiseret for at opnå beskyttelse mod korrosion under oplagring og transport. Kromlaget er oftest farveløst, men kan, hvis det er tykkere, have en gulbrun eiler grøn farve. Hvis elforzinkede emner skal anvendes udendørs, bør de, på grund af zinklagets ringe tykkelse, males eller påføres anden organisk belægning for at øge rustbeskyttelsens levetid. For yderligere information henvises til 05/150 2081 (S) Billede 2. Tværsnit gennem elektrolytisk påførtzinklag. Billede 3. Sprøjteforzinkning. 3.3 Sprøjteforzinkning, termisk sprøjtning Stålet rengøres ved omhyggelig sandblæsning - mindst til sa 2,S ifølge DS 2019 eller ISO 8S01-1: 1988. Zink i tråd- eller pulverform tilføres en sprøjtepistol og smeltes i en gasflamme eller lysbue. De smeltede dråber kastes mod ståloverfladen ved hjælp af trykluft. Zinklaget bliver noget porøst og med en ru overflade, se billede 3 og 4. Lagtykkelsen kan variere fra ca. 30,...,m til i praksis 300,...,m. Vedhæftningen til ståloverfladen er kun mekanisk. Billede 4. Tværsnit gennem sprøjteforzinket belægning. Billede 5. Tværsnit gennem belægning afzinkrig maling. 8
Metoden er anvendelig for større, ikke alt for komplicerede konstruktioner. Den er også velegnet til reparation af zinkbelægninger på varmforzinkede emner, som er skadet under håndtering eller ved svejsning. Se DSIISO 2063 eller (5). 3.4 Sheradisering Stålemner, der er rengjorte ved bejdsning, lægges sammen med zinkpulver og sand i en tromle, som under rotation opvarmes til lidt under zinkens smeltetemperatur. Efter nogen tid ved denne temperatur og under fortsat rotation reagerer jern og zink med hinanden og danner en jern-zinklegering på ståloverfladen. Sheradisering giveren relativ tynd mørkegrå belægning (1S-4011m), med god vedhæftning og meget jævn lagtykkelse, selv på emner med meget kompliceret geometri. Metoden har omtrent samme anvendelsesområde som elforzinkning. Der findes ikke dansk eller international norm for sheradisering. Ved behov henvises til British Standard BS 4921. Metoden anvendes ikke i Danmark. 3.5 Mekanisk forzinkning Affedtede emner lægges sammen med glaskugler i en tromle, og bearbejdes først med et surt rengøringsmiddel og derefter med et forkobringsmiddel. Herefter tromles de med zinkpulver og nogle aktiverende kemikalier. Sædvanligvis lægges mellem 12 og 1411m zink på ståloverfladen, men tykkere lag - op til 7S11m - kan også opnås. Belægningen bliver megetjævn, selv på emner med kompliceret geometri. Overfladen er mat, og da der ikke opstår brintskørhed, kan hærdet stål også belægges. Der findes ikke dansk eller international standard for denne belægningsmetode. 3.6 Maling med zinkrig maling Som ved sprøjteforzinkning skal ståloverfladen sandblæses til mindst Sa 2,5. Rensning med skraber og stålbørste giver ikketilfredsstillende resultat. Zinkrig maling består af finkornet zinkpulver i et organisk eller uorganisk bindemiddel, og fås både som een- og tokomponentmaling. For at de enkelte zinkpartikler skal komme i god elektrisk kontakt med hinanden og med ståloverfladen, skal zinkindholdet i den tørre malingsfilm være mindst 92 vægt-%, hvilket modsvarer 62 volumen-%. Malingen kan påføres med sprøjte eller pensel. Maling med zinkrig maling betegnes ofte "koldgalvanisering", og tilsyneladende vil man hermed give indtryk af, at malingen vil give en zinkbelægning, der kvalitativt kan sidestilles med den, der opnås ved varmforzinkning. Som det fremgår af billede S, er dette dog langt fra tilfældet. Betegnelsen "koldgalvanisering" er retsligt prøvet i Vesttyskland ved 1. Zivilsenats des Bundesgerichthofes, som ved en dom den 12. marts 1969 fastslog, at det ikke er tilladt at bruge "koldgalvanisering" som varebetegnelse. Maling med en zinkrig maling eren malemetode og ikke en metaibelægningsmetode. En sammenligning af egenskaberne hos de forannævnte typer zinkbelægninger er foretaget på billede 6. Zinkbelægningers egenskaber. _ Varmforzinkning Sprøjteforzinkning Elforzinkning D Zinkrig maling Meget god God Mindre god Legering med stålet Styrke mod mekanisk belastning Kontrolmulighed Korrosions beskyttelse Elektrokemisk beskyttelse Slidstyrke Som malingsunderlag Billede 6. Relativ sammenligning afegenskaberne mellem de mest brugte typer zinkbelægning og zinkrig maling. 9
4. Varmforzinkning Den franske kemiker Melouin opdagede allerede i 1741, at zink kan beskytte stål mod korrosion. Metodenfikdog ikkestørre praktisk anvendelse før hans landsmand, ingeniør Stanislaus Sorel, indførte bejdsning i svovlsyre som forbehandling. Den 10. maj 1837 indsendte Sorel sin første patentansøgning omhandlende varmforzinkning og baseret på principper, som stort set anvendes i dag. I et tillæg til sin patentansøgning, i juli 1837, kaldte Sorel metoden for "galvanisering". Han hentydede da til den galvaniske celle, som opstår, hvis zinkbelægningen skades, og hvor stålet i skaden bliver katode og beskyttes mod korrosionen af den omgivne zink. Navnet er siden adopteret afandre metoder for belægning af stål med zink og anvendes i almenhed for elektrolytisk metaludfældning. For at udgå forveksling bør dypning i varm zink derfor benævnes varmforzinkning. 4.1 Varmforzinkningens fordele og ulemper Blandt fordelene kan særligt nævnes følgende: a Lav pris og lave vedligeholdelsesomkostninger. b Zinkbelægningens lange levetid. Mange gange giver den en vedligeholdelsesfri rustbeskyttelse i hele kostruktionens levetid. c Behandlingen udføres i faste anlæg efter en fastlagt rutine, det betyder stor sikkerhed mod fejl. d Zinkbelægningens kvalitet er ikke afhængig af vejrliget. e Jævn og kvalitativ optimal belægning selv på svært tilgængelige flader. f Ligeså tyk eller tykkere belægning på skarpe kanter og hjørner, som på plane flader. g Zinkbelægningens god~ egenskaber mht. at modstå mekaniske påvirkninger ved transport, omlastning og montering. Skader ved håndtering og deraffølgende efterreparation på montagestedet er sjældne. h Såfremt skader opstår, beskyttes stålet katodisk mod rust i mindre ridser og slagmærker. Varmforzinket stål kan svejses med de kendte svejsemetoder. Enkel og hurtig kvalitetskontrol. Blandt varmforzinkningens ulemper kan nævnes: a Kan kun udføres i stationære anlæg. b Zinkbelægningens kulør kan kun ændres ved maling. c Konstruktionensstørrelse kan begrænses af zinkbadets størrelse. d En vis risiko for at plane flader og lange slanke bjælker slår sig under varmepåvirkningen i zinkbadet. Billede 7 Eksemplerpå profilerog konstruktioner, hvormekanisk rengøring er vanskelig, ogalternative rustbeskyttelsesmetoder ikke giver total dækning. Ved varmforzinkning derimod, får alle flader fuldgod belægning. X250 Zinkbelægning Stål Billede 8. Tværsnit gennem gevindtop på varmforzinket skrue. (5 min. ved 460 C). Bemærk atbelægningen på gevindtoppen er noget tykkere end på fladen. e Svejsning af zinkbelagt stål kan kræve afvigende procedure i forhold til ubelagt stål. Tykt lag Belægning med maling Belægning med zink Maling Stål Zink Stål Billede 9. Belægning afmaling bliversom regel tyndere over hjørner og skarpe kanter. Zinkbelægningen bliver derimod tykkere på disse steder. 10
4.2 Proces Hvis ståloverfladen er forurenet med maling, f.eks. mærkemaling, eller svejsesiagger, må disse først fjernes ved mekanisk bearbejdning som sandblæsning ellerslibning. Formsand på støbegods fjernes ved sandblæsning med stålsand. Fedt og olie fjernes normalt i et alkalisk affedtningsbad. Efter skylning i vand fjernes rust og glødeskaller ved bejdsning i et fortyndet salt-eller svovlsyrebad. Saltsyre er mest anvendt. Ved dypning i den smeltede zink skal der tilføres et flusmiddel, hvis f~nktion er at opløse oxiderne på stål- og badoverfladen, så stål og zink kommer i ren metallisk kontakt Vådforzinkning Billede 10. Arbejdsgang i anlæg for "vådforzinkning". Køling og kontrol Tørforzinkning Bejdsning Billede 11. Arbejdsgang i anlæg for "tørforzinkning". Forzinkning med centrifugering Til slutkontrol Bejdsning Flusning Skylning Tørring Omlastning i centrifuge Forzinkning og, centrifugering Køling i vand Tørring Billede 12. Arbejdsgang i anlæg med centrifuge. med hinanden. Flusmidlet kan tilføres ved to forskellige metoder, som benævnes vådeller tørforzinkning. Metoderne giver ligeværdige belægninger med hensyn til kvalitet og rustbeskyttelse. Ved vådforzinkning deles zinkbadets overflade i to dele. På den ene del lægges et flusmiddel - ammoniumklorid - som smelter i varmen fra badet. Stålemnet, som efter bejsningen er fugtigt, dyppes gennem det smeltede flusmiddel ned i zinkbadet og flyttes derefter til den flusfrie del. Flusrester og oxider skummes af badoverfladen, hvorefter emnet kan løftes op gennem en ren, blank zinkoverflade. Ved tørforzinkning dyppes stålemnerne i en vandig opløsning af zinkammoniumklorid og tørres, hvorefter et tyndt lag af flussalte dækker overfladen. Emnerne kan derefter dyppes i zinksmelten uden yderligere tilsætning afflusmiddel. Før dypning og inden emnerne igen tages op, skal zinkoverfladen skummes ren for oxider og flusrester. Når stålemnerne er taget op, kan de lufteller vandkøles, og er derefter klar til afpudsning, kontrol og forsendelse. 4.2.1 Varmforzinkning af små emner - centrifugering Små emner som søm, skruer, bolte, møtrikker, skiver, beslag osv. rengøres som tidligere beskrevet og hældes i perforerede kurve, som dyppes i zinksmelten. Når kurven tages op, placeres den i en centrifuge, og ved rotation slynges en del af zinken af overfladen, som bliver fri for dråbedannelser og ujævnheder. Centrifugering er velegnet til emner med gevind. 11
Magasin Afhasper Metalliseringsgryde Billede 13. Arbejdsgang i anlæg for varmforzinkning afbrede bånd (tyndplade). Zinklaget bliver noget tyndere og får ofte et mattere udseende end ved separat ophængning, hvilket også ville blive alt for dyrt for små detaljer. 4.2.2. Tråd- og rørforzinkning Tråd, smalle bånd og rør varmforzinkes enten efter den tørre eller den våde metode eller ved en kombination af begge - i kontinuerligt arbejdende anlæg. Umiddelbart efter zinkbadet stryges (tråd) eller blæses (rør) den overskydende zink af overfladen, som på den måde bliver fri for ujævnheder. Zinkbelægningens tykkelse kan varieres indenfor visse grænser, afhængig af hvor tæt der stryges, eller hvor kraftigt der blæses. 4.2.3 Pladeforzinkning Tyndplade varmforzinkes i kontinuerlige produktionslinier, hvor alle processerne er sammenkoblet i et sluttet system. Basismaterialet er koldtvalsede plader i ruller, og det ene bånd svejses til det andet til et endeløst bånd. Efter affedtning bejdses eller oxideres båndet. Derefter renses overfladen for oxider ved reduktion ved 950 (, og samtidig fås en udglødning, der gør stålet blødt. Båndoverfladen er herefter metallisk ren og føres gennem beskyttelsesgas direkte ned i zinkbadet. Fra zinkbadetføres båndet lodret op mellem såkaldte jetknive, hvorigennem der blæses fine luft- eller dampstråler, som skærer zinkbelægningen ned til den ønskede tykkelse. Kontrol af lagtykkelsen og styring af jetknivene sker ved hjælp af Iagtykkelsesmåler og datamater. Efter koldtreducering, retning og behandling mod hvidrust føres båndet frem til formatklipning eller oprulning for levering eller senere plastbelægning, maling og/eller profilering. Tyndplader forzinkes enten med mikrolegeret, lavlegeret eller højlegeret zink. I alle tilfælde er aluminium den vigtigste legeringstilsats, og det typiske indhold er hhv. 0,20/0, 50/0 og 55%. Forzinket tyndplade sælges under mange handelsbetegnelser, som f.eks. Galfan (Iavlegeret), Aluzink eller Galvalume (højlegeret). 12
5. Reaktioner mellem jern og zink Ved normal varmforzinkning er zinksmeitens temperatur 460 (. Ved forzinkning af smådetaljer som beslag, skruer, møtrikker og skiver anvendes temperaturer omkring 550-560 0 ( bl.a for at forbedre centrifugeringen. Temperaturer over 470 0 ( kræver et keramisk materiale i zinkdiglen, som ved lavere temperatur kan være af stål. Når stål kommer i kontakt med smeltet zink, sker en reaktion mellem metallerne, og der dannes en jern-zinklegering på ståloverfladen. Denne legering bygges op af forskellige jern-zinkfaser med gradvis aftagende jernindhold mod ydersiden. Når stålet tages op afzinksmelten, fæstnes et lag af ren zink på den yderste legeringsfase. Billede 14 viser den skematiske opbygning af en sådan belægning. Belægningens tykkelse og overfladens udseende bestemmes af, hvordan reaktionen sker, og hvordan det yderste zinklag størkner. Reaktionsforløbet varierer relativt og absolut med et stort antal parametre. Af disse er stålets sammensætning af stor betydning, men også ståloverfladens beskaffenhed (struktur, kornstørrelse, spændinger, ujævnheder), zinksmeltens sammensætning, dyppetider osv, indvirker på forskellig måde. Forløbet bliver altså meget kompliceret og er endnu ikke klarlagt i alle detaljer. 5.1 Uberoligede og aluminiumberoligede stål Ved varmforzinkning afuberoligede og aluminiumberoligede stål pakkes jern-zinkkrystalierne tæt i legeringslaget, og den smeltede zink hindres i at nå ståloverfladen, se billede 17. Reaktionen kan kun ske mellem det jern og den zink, som diffuderer gennem legeringslaget, og resultatet bliver at reaktions- og tilvæksthastigheden aftager, og belægningen bliver relativ tynd. Belægningens opbygning ligner derfor meget det skematisk afbillede, jf. billede 14 og 17. Når zinken i det yderste lag størkner, bliver overfladen glat og antager en blålig metalgians, se billede 20. I nogle tilfælde, især på tyndplade, kan zinken størkne i form af tilfældigt rettede krystaller, hvilket giver overfladen etsærpræget mønster, som bl.a. afhænger af størkningshastigheden. Mønstret er hverken tegn på god eller dårlig kvalitet, og har heller ikke nogen betydning for zinkbelægningens levetid. Ved kontinuerlig varmforzinkning af bre-' de bånd kan mønstrets udbredelse kontrolleres, hvilket ikke er tilfældet ved forzinkning af stykgods. Billede 14. Skematisk tværsnit afzinkbe/ægningen, som den opbygges ved varmforzinkning. Eta/aget med 0,3% Fe, Zeta/aget med 5,8-~7% Fe, delta/aget med 7-11% Fe og gamma/aget 21-28% Fe. 5.2 Siliciumberoligede stål Den bestanddel i stålet, som har den kraftigste indflydelse på reaktionen mellem zink og jern, er silicium. Ved stålfremstilling tilsættes silicium til stålsmelten for at binde oxygen. Silicium påvirker reaktionen mellem zink og jern, så krystallerne i det yderste legeringslag (zeta-fasen) dannes som små korn, billede 18, eller som lange stængler, se billede 19. Begge strukturformer har dårlig pakning mellem zinkkrystallerne. Zink fra badet kan derfor trænge næsten helt ind til ståloverfladen, og reaktionen bremses ikke, men vedbliver i hele dettidsrum, emnet befinder sig i badet. Belægningens tykkelse øges altså kraftigt med dyppetiden, jævnfør diagrammet på billede 15, og laget bliver som regel temmelig tykt. Det skal bemærkes, at den dårlige pakning af legeringslaget ikke betyder, at belægningen bliver "porøs" og fyldt med huller. Afstanden mellem legeringskrystallerne er altid fyldt med zink. Samme kompakte og fuldstændige metalliske belægning, som opstår ved uberoligede eller aluminiumsberoligede stål, opnås altså også ved siliciumberoligede stål. Siliciums indflydelse tiltager ikke retlinet med øget indhold, men følger kurverne, som er vist på billede 16 og 17. Kurverne viser middelværdierne. Variationerne kan være betydelige mellem stål med samme siliciumindhold, men fra forskellige charger, ligesom variationer i samme charge også kan forekomme. Det menes, at variationerne bl.a. beror på, at trods det totale siliciumindhold i forskellige stål er det samme, kan den mængde silicium, som bindes til oxygen være forskellig. Der findes hermed større eller mindre mængde fri silicium i stålet, og det er denne mængde, der påvirker reaktionen Eta-(Tl)-Iaget Zeta-(S)-Iaget Delta-(o)-Iaget Gamma-(r)-Iaget (6). Det har også vist sig (7), at silicium kan ligge ujævnt i stålets overflade. Dette gælder også andre elementer som svovl og fosfor, som også kan påvirke reaktionsforløbet mellem jern-zink (8). Selv på siliciumberoligede stål fæstes der yderst et lag af ren zink, når det tages op af zinksmelten. Reaktionshastigheden på disse stål kan dog være så høj, at renzinklaget helt ændres til jern-zinklegering inden overfladen er nedkølet. Reaktionen ophører nemlig først, når temperaturen er under 300 (. Jern-zinkdannelsen kan altså gå helt ud til belægningens yderside, som da bliver mat, ru og med Iys- eller mørkegrå farve, se billede 20. Farven bestemmes af mængden af jern-zinkkrystaller, som er blandet med ren zink i belægningens yderste lag, - store zinkmænger giver lys overflade, mindre giver mørkere overflade. Ofte bliver overfladen ikke entydig grå, men får et flammet udseende med dels matte og dels blanke partier. Arsagen hertil kan være mange. Koncentrationen af først og fremmest silicium, men også fosfor og svovl eller andre stoffer i stålets overflade, spændinger i ståloverfladen ligesom stålets varmebehandling og struktur, påvirker altsammen reaktionsforløbet. Selv afkølingsforløbet efter varmforzinkningen indvirker på dette forhold. Stålets glathed, specielt ved koldtreduceret materialer, spiller også en rolle for zinklagets tilvækst. Overfladen må hverken være for ru eller for glat. Zetakrystallerne har tendens til at vokse vinkelret ud fra overfladen. På plane og konvekse flader vokser krystallerne altså uden at forstyrre hinanden, og smelten kan trænge ind mellem krystallerne og befordre tilvæksten. På konkave overflader og i fordybninger blokerer krystallerne derimod for hinanden og forhindær tilvæksten. 13
5.3 Indflydelse af øvrige legeringselementer og forureninger Kul imængderunder 0,3% harkun lille indflydelse på jern-zinkreaktionen, medens højere kulindhold øger reaktionshastigheden og dermed belægningens tykkelse. Det har også stor betydning, om kullet er bundet i form af perlit, sorbit, martensit osv. (9). Mangan, krom og nikkel øger også reaktionshastigheden, men kun ubetydeligt i de mængder, de findes i normalt lavlegeret stål (10). Niobium, titan og vanadium anvendes som finkorndannere i stålet, men optræder i så små mængder i aktuelle ståltyper, at de er uden indflydelse (11). Svovl- og fosforindholdet er normalt så lavt i konstruktionsstål og har sjældent nogen større indflydelse på reaktionen mellem jern og zink. Det kan dog ske, at indholdet lokalt er betydelig større, end chargeanalysen angiver, og ligger disse partier i ståloverfladen, kan reaktionen lokalt påvirkes kraftigt. Højere svovlindhold - over ca. 0,2% som det findes i visse automatstål, kan øge reaktionshastigheden så meget, at stålet ikke kan varmforzinkes. Angrebet kan blive så kraftigt, at stålet ødelægges. 5.4 Indvirken af andre faktorer Temperaturen i zinkbadet er normalt ca 460 (, men kan i praksis ligge mellem 440 og 470 (, uden at detfår nævneværdig indflydelse på reaktionshastigheden mellem jern og zink. Sker varmforzinkningen ved 550-560 0 ( dannes detyderste legeringslag, zeta-fasen, ikke i legeringslaget. Belægningen kommer til at bestå af en blanding af delta-krystaller og zink. Overfladen bliver normalt mat med Iys- eller mørkegrå farve. Da zeta-iaget ikke dannes ved varmforzinkning ved høj temperatur, elimineres indflydelsen af silicium på reaktionen mellem jern og zink. Forskellige ståltyper reagerer derfor omtrent ens og får samme belægningstykkelse, og værdier over 100~m kan ikke opnås. Dyppetiden i zinkbadet er meget afhængig af, hvor let emnet kan håndteres. Normalt er den mellem 1,5 og 5 minutter. Vanskeligt håndterbart gods kan dog medføre dyppetider på optil10 minutter. Dyppetidens indflydelse på forskellige ståltyper fremgår af billede 15. Overfladens ruhed har, som nævnt under pkt. 5.2, stor betydning for belægningens lagtykkelse, der øges med større ruhed. Afhængig af ståltype og profil kan f.eks. slyngrensning give 15-25% tykkere belægning. Kraftigt rustangreb eller bejdsning uden inhibitorer giver også øget lagtykkelse. Forskellige overfladebearbejdninger, som afdrejning, slibning og f1ammeskæring,kan Billede 15. Reaktionerne mellem dyppetider og zinkbelægningens tykkelse for stål med forskellige siliciumindhold. Kurverne er middelkurver baseret på såvel forsøg som praktiske erfaringer. Betydelige variationer kan forekomme ved stål med samme siliciumindhold men fra forskellige charger. Billede 16. Relationerne mellem stålets siliciumindhold og zinkbelægningens tykkelse ved dyppetider på 9 hhv. 3 minutter ved 460 C. Betydelige variationer kan forekomme ved stål med samme siliciumindhold men fra forskellige charger. Den høje reaktivitet mellem 0,04% og 0,12% Si kaldes Sandelineffekten. 14
også give uventede effekter ved dannelsen af zinklaget. Stålmaterialets tykkelse indvirker således, at belægningen bliver tyndere med mindsket godstykkelse. Dette gælder især ved godstykkelser under 5 mm. Arsagen er blandt andet, at lettere emner generelt får kortere håndteringstid i zinkbadet. Stålets bearbejdning (valsning) og varmbehandling er heller ikke ens ved forskellige tykkelser og kan give varierende overfladestruktur, som reagerer forskelligt i zinkbadet. Zinkbadets sammensætning kan ikke ændres ved almindelig varmforzinkning. Den zink, der anvendes, er ofte elektrolytisk med en renhed på mindst 99,95 %. Af produktionsmæssige hensyn kan der tilsættes lidt bly - max 1% - og noget aluminium 0,001 til 0,01 %. De seneste år er der udført en intensiv forskning med legerede bade. Det drejer sig først og fremmest om aluminium eller andre tilsætningsstoffer i et forsøg på at eliminere Sandelineffekten (billede 16) eller for at øge zinkens korrosionsbestandighed. Tilsætningen af aluminium har givet en positiv effekt ved forzinkning af brede bånd. Tyndplader med forskelligt indhold af aluminium og andre tilsætningsstoffer i zinklaget har i flere år været markedsført under forskellige handelsnavne. Teknikken har dog kun haft ringe fremgang indenfor stykforzinkning, idet den kræver specielt flusmiddel og er vanskelig at styre. Tilsætningen af nikkel på 0,1 % til zinkbadet eliminerer toppen af Sandelinkurven og giver en lineær tilvækst ved øget siliciumindhold i området op til 0,2 % silicium. Ved silicium over dette niveau har nikkel ingen effekt på belægningens tykkelse. Ved forzinkning af siliciumberoligede stål i nikkellegeret bad ser Sandelinkurven ud, som vist på billede 21. Nikkellegeret bad anvendes derfor i dag i flere anlæg, hvor man ønsker at minimere lagtykkelsen ved forzinkning af stål med siliciumindhold under 0,2%. Billede 17 Tværsnit gennem belægningen på uberoligede stål. På aluminiumberoligede stål er belægningen bygget på samme måde. Billede 18. Tværsnit gennem zinkbelægningen på halvberoligede stål med 0,06% Si. Forzinkningen er udført ved 460 C. Zink Jern-zinklegering Stål Jern-zinklegering Stål Jern-zinklegering Stål Billede 19. Tværsnit gennem belægningen på siliciumberoligede stål med 0,26% Si. Forzinkningen er udført ved 460 C. 15
5.5 Valg af stål Da zinklagets tykkelse i høj grad bestemmes af det anvendte ståls siliciumindhold, er det denne faktor, som i hovedsagen kan styre ønskerne til belægningstykkelsen. Vil man have en belægning, som opfylder kravene til DS/ISO 1461 klasse A (65/70,...,m), kan uberoligede eller aluminiumsberoligede stål anvendes. Stål med silicium kan selvfølgelig også vælges, men belægningen bliver da tykkere end krævet. Skal det forzinkede stål bruges i korrosivt miljø, eller ønskes der særlig lang levetid for zinklaget, bør belægningen opfylde kravene i DS/ISO 1461 klasse B(100/115,...,m), som opnås ved at anvende stål, der er siliciumberoligede eller sandblæst til Sa 2,5. Ønskes tykkere belægning end 115,...,m må siliciumindholdet være større end 0,30%. Det skal bemærkes, at vælger man et sådan stål, kan der ved extreme tykke belægninger opstå risiko for afskalning, ligesom et ønske om tynd belægning ikke kan opfyldes. Ønskes en blank overflade, kan stålet være uberoligede, aluminiumberoligede eller siliciumberoligede. Siliciumindholdet må dog ikke være under 0,12% eller over 0,20%. 5.6 Jern-zinkreaktion ved båndforzinkning Ved kontinuerlig varmforzinkning af tyndplade er udgangsmaterialet koldtreduceret stålbånd med en for metoden tilpasset kemisk sammensætning. Dyppetiden er meget kort og temperaturen holdes indenfor snævre grænser. Zinkbadet legeres med lidt aluminium (ca 0,2%), som har den egenskab at hæmme jern-zinkreaktionen ved korte dyppetider. Legeringslaget bliver tyndt, ca 1-2,...,m, og resten af belægningen består af 15-30,...,m ren zink, se billede 22. Jern-zinklegeringerne er relativt hårde og sprøde, men når størstedelen erstattes af blød formbar zink, kan kontinuerligt varmforzinket plade bøjes, bukkes,falses, presses og til og med dybtrækkes, uden at belægningen revner eller skaller af. Som nævnt under pkt. 5.4 kan tyndplade også belægges med aluminiumlegeret zink, som giver noget bedre korrosionsbeskyttelse. Galfan (5% AI), Aluzink eller Galvalume (55% AI) er kendte handelsnavne for denne type varmfoizinket stålplade. Billede 20. Varmforzinket trykluftbeholder. Venstre del er afsiliciumlegeret stål med mat mørkegrå overflade, og højre del er afaluminiumberoligede stål med blank, metalglinsende overflade. Billede 21. Relationerne mellem stålets siliciumindhold og zinkbelægningens tykkelse ved forzinkning i nikkellegeret zinksmelte (0,1 % Ni). Zink Jern-zinklegering Billede 22. Tværsnit gennem zinkbelægningen på kontinuerligt forzinket tyndplade. Stål 16
6. Varmforzinket ståls styrkeegenskaber Der er blevet udført talrige forsøg, for at klarlægge i hvilket omfang varmforzinkningen påvirker styrkeegenskaberne i ulegerede og legerede stål med lavt kulindhold. Resultaterne af disse undersøgelser kan kort sammenfattes, som angivet nedenfor, og gælder såvel stål forzinket ved normaltemperatur (460 0 () som ved højtemperatur (560 0 (). 6.1 Trækstyrke, kærvslagstyrke og formbarhed. I både svejst som usvejst tilstand er stålets flydespænding, trækstyrke, forlængelse og kontraktion så godt som uforandret efter varmforzinkningen. Trækstyrken i koldbearbejdede eller varmbehandlede stål nedsættes ved varmforzinkning, men hvor stor reduktionen bliver, beror på bearbejdningsgraden eller varmbehandlingens art. Billede 23. Wohlerkurver for stål SS 2174 udsat for pulserende belastning. Det brune bånd indikerer forlø- bet ved normal korrosionsudmatning. Kærvslagstyrken hos varmforzinket stål reduceres noget sammenlignet med artificielt ældede prøver, men ikke så meget atstå- lets anvendelsesmuligheder påvirkes. Formbarheden hos stål påvirkes ikke ved varmforzinkning. Kraftig bukning kan dog medføre, at zinkbelægningen springer. 6.2 Svejsespændinger. I svejste konstruktioner reduceres svejsespændinger med 50-60% ved varmforzinkning. Hærdespændinger, i den varmepåvirkede zone, reduceres også. Svejste konstruktioner får på sin vis en større statisk styrke i varmforzinket tilstand. 6.3 Udmattelsesstyrke. En kraftig opbygning af jern-zinklegeringslaget, som det forekommer ved varmforzinkning af siliciumberoligede stål, øger risikoen for at udmattelsesstyrken reduceres. Ved udmattelsespåvirkning kan der opstå revner i legeringslaget, som siden kan virke som anvisere for revnedannelser i ståloverfladen. Ved fastlæggelse af udmattelsesdata i laboratorier, sammenlignes varmforzinkede materialer med "nyt" ubehandlet stål. Exponeres en ubehandlet konstruktion udendørs, angribes den omgående af rust, og der opstår partielle rustangreb, som er 5-7 gange dybere end den almene rustdanneise, og udmattelsesstyrken reduceres hurtigt. Det samme gælder for en malet konstruktion, der skades i malingen og angribes af rust. Udmattelsesstyrken af et varmforzinket stål ændres derimod ikke nævneværdigt under exponeringen, så længe zinklaget er intakt. Under normale forhold opstår der heller ikke punktangreb på zinkoverfladen. Den sænkning af udmatteisesstyrken, som varmforzinkning medfører, er lille, i forhold til den reduktion et korrosionsangreb kan give. Det bør også nævnes, at sandblæsning og i høj grad svejsning sænker udmatteisesstyrken. 6.4 Sprødhed, revnedannelse. Koldbearbejdning reducerer et ståls kærvslagstyrke, og efterfølgende ældning ved høje temperaturer forstærker denne effekt. Selvom stålet i sig selv er ældningshærdet, kan effekten af koldbearbejdning medføre, at stålet får for lille styrke til, at det kan opfylde gældende krav. Ved varmforzinkning af koldbearbejdet stål skerderen opvarmning, som i nogle tilfælde kan fremskynde ældning. Stålet ældes dog, uanset om detvarmforzinkes eller ej. Ved varmforzinkning bør man derfor være opmærksom på, om detaljerne er koldbearbejdet. Påvirkningen er størst ved uberoligede stål. Selvaluminiumberoligede stål påvirkes negativt af koldbearbejdning og ældes ved varmforzinkning, men dog i mindre grad end uberoligede og siliciumberoligede stål. I tvivlstilfælde bør man udføre en prøveforzinkning, og giver det værdier, som ikke kan godkendes, skal der udføres en afspændingsglødning ved 600-650 0 ( i ca. en halv time eller endnu bedre en normalisering. Ældningstilbøjelige stål er nutildags forholdsvis sjældne. 8rintskørhed opstår ikke ved varmforzinkning af normale ulegerede og lavtlegerede konstruktionsstål. Hvis der ved bejdsning optages brint i materialet, drives den effektivt ud ved varmforzinkningen takket være den relativ høje temperatur på 460 (. Hærdede stål kan blive sprøde, nårde optager brint, og der bør altid udføres prøveforzinkning med disse materialerinden større partier varmforzinkes. Interkrystallinsk revnedannelse kan forekomme på grund af indtrængning af zink i stålets korngrænser. Det forudsætter dog, at der er opbygget store spændinger i stålet på grund af f.eks. svejsninger eller hærdning. Risikoen for, at dette skal ske med almindeligt konstruktionsstål, er meget lille, hvorimod hærdede stål er mere følsomme. Der bør altid udføres prøveforzinkning med disse materialer inden større partier varmforzinkes. Risikoen for revnedannelse kan minimeres hvis stålet anløbes ved højere temperatur end zinkbadets, dvs. 460 (. 17
l Konstruktioners udformning og fremstilling Når en konstruktion skal varmforzinkes, er der visse forhold, man skal være opmærksom på ved dens udformning, men ellers vil opfyldelsen af de krav, der normalt stilles til god bearbejdning, opsvejsning og hensyn til efterfølgende overfladebehandling også gælde for konstruktioner, der skal varmforzinkes. Det er vigtigt, at store konstruktioner tilpasses størrelsen af forbehandlingskar og zinkgryde hos varmforzinkeren. Selv om store emner kan vendes og dobbeltdyppes, vil denne mulighed ofte være væsentlig dyrere end i de tilfælde, hvor konstruktionen deles, og emnerne i højere grad kan behandles i et glidende produktionsforløb. Laske- og boltsamling af varmforzinkede konstruktioner indebærer ofte betydelige fordele fremfor svejsesamling, der kan medføre dyre efterreparationer af svejsesteder og afbrændte zinkbelægninger. 7.1 Sikkerhedskrav. Varmforzinkning medfører, at emnerne dyppes i flere vand baserede bade og derefter i smeltet zink, og konstruktioner med lukkede hulrum som f.eks. rørkonstruktioner, sammensvejste flader og beholdere skal forsynes med hullerfordræning og udluftning. Når emnet dyppes i zinksmelten, vil indestængte ~æskeansamlinger fordampe og forårsage opbygning af et stort overtryk, som kan medføre sprængning. Risikoen for alvorlige person- og materialeskader ved en sådan sprængning er meget stor. Passende hulstørrelser er angivet i tabel 3. Hullerne skal placeres så fyldning, udluftning og tømning bliver total gennem hele processen. Rigtigt placeret og rigelig store huller giver det bedste varmforzinkningsresultat med glat og jævn zinkbelægning. Itvivlstilfælde er det bedst at kontakte virksomheden, der skal udføre varmforzinkningen, for drøftelse af alternative placeringer og hulstørrelser. Eksempler på rigtige og forkerte konstruktionsformer og hulplaceringer er vist på billederne 27 til 34. Tabel 3. Minimumstørrelse for udluftnings- og gennemstrømningshul/er Bil/ede 25. Principskitse for varmforzinkningsoperationen. Bil/ede 24. Varmforzinkning aflysmaster Bemærk! - Masterne holdes skråt, for at få godt afløb afzinken. 7.2 Konstruktionsanvisninger. Følgende anvisninger er ikke nødvendige forudsætninger for, at varmforzinkningen kan udføres, men hvis de efterkommes, bliver kvaliteten bedre og arbejdet lettes. Bil/ede 26. Principskitse af dobbeltdypning. 18
Billede 27. I svejste konstruktioner må der bores hul i alle samlingspunkter for udluftning og gennemstrømning afvæsker og zink. Lukkede rør kan eksplodere i zinksmelten. Billede 28. Emnermedpåsvejste forstærkningerog overlapsvejsninger skal forsynes med hul, hvis det indestængte areal er mere end 70 cm 2. Den syrespalte, der herved opstår, må accepteres, da eksplosionsfaren er for stor, hvis der ikke bores hul. Billede 29. Svejs ikke materialer med stor forskel i godstykkelse sammen. Konstruktionen kan deformeres i zinkbadet eller ved den efterfølgende afkøling på grund af uens opvarmnings- og nedkølingstider. Billede 30. Rørstudse, der ikke er plane med beholderens inderside, forhindrer fuldstændig fyldning og tømning i bade og zinksmelte. Rørtilslutningerne børplaceres diagonalt og være rigelig dimensioneret. ø 50 mm for hver0,5m 3 volume eren godtommelfingerregel. På større beholdere bør der være løfteøjer for at lette håndteringen. 19
7.2.1 Håndteringsmuligheder En større konstruktion bør opbygges af let håndterlige enheder, som sammenbygges efter varmforzinkning og helst ved boltsamling. Emnerne bør forsynes med løfteøjer eller andre anhugningsmuligheder for dyppeværktøjer. Rørstudse på beholdere skal placeres diagonalt og i hjørnerne og være plane med indersiden af beholderen, i modsat fald kan den ikke fyldes og tømmes fuldstændigt på sin vej gennem processen, se billede 30. 7.2.2 Indbyrdes bevægelighed. Dele, som skal være bevægelige i forhold til hinanden, bør monteres efter varmforzinkningen. Indbyrdes bevægelige detaljer kan dog varmforzinkes under eet mod en merpris og under forudsætning af passende spillerum, som aftales med varmforzinkningsvirksomheden. 7.2.3 Undgå konstruktioner som kan deformeres Sammenbyg ikke konstruktioner med alt for store forskelle i materialetykkelse, se billede 29. Opvarmningstiden i zinkbadet og den efterfølgende afkøling vil være forskellig for forskellige godstykkelser og kan betyde, at konstruktionen slår sig. Store plane flader med pladetykkelser under 3-4 mm bør forstærkes, se billede 31, for at hindre for store deformationer, og lange slanke konstruktioner bør undgås. Kan det lade sig gøre, bør svejsesømme lægges symetrisk omkring en bøjringsakse, og svejsefølgen skal udføres, så spændingerne bliver så små som mulige. 7.2.4 Undgå uens overflader og materialetyper. Nyt stål, stål med gravrust og støbejern kræver forskellig behandling og får forskellig zinkoverflade og må derfor ikke svejses sammen. Uberoligede og aluminiumsberoligede stål bør ikke svejses sammen med siliciumberoligede stål, idet overfladens udseende og lagtykkelsen bliver forskellig, se billede 20. Billede 31. Eksemplerpå forstærkning afpiadeflader for atminimere deformationer. Billede 32. Eksempler på udformning afkonstruktioner for at undgå syrespalter. rustfarvet væske løber ud på overfladen og skæmmer udseendet. I større spalter og lommer kan korrosionsangrebet med tiden blive så kraftigt, at området ødelægges. Støbegods skal have en jævn, tæt og sandfri overflade. Porer og huller kan virke som syrespalter og må ikke forekomme. 7.2.5 Undgå syrespalter. Konstruktioner skal udformes, så der ikke opstår smalle spalter, se billede 32 og 34. Stumpsvejsning er i forzinkningssammenhæng bedre end overlapssvejsning. Udføres overlapssvejsning, skal hele fugen fuldsvejses, og deter vigtigt, at der ikke opstår porer eller huller. Er spalten mellem anlægsfladerne større end 70 cm 2, skal der bores udluftningshul på grund af eksplosionsfaren, se billede 28. Er der trængt væske ind i en spalte, kan den ikke senere tømmes ud. Zink er mere tyktflydende og lægger ved varmforzinkningen et tyndt låg på åbningen. Dette låg fortæres efter nogen tid afsyre og jernsalte, og 20
7.2.6 Undgå lommer. Udform konstruktionen, så der ikke dannes luftfommer, når den sænkes i bade og i zinksmelte, og ikke medtages væske og zink, når den tages op. Zink i udrænede lommer kan ved efterfølgende håndtering løbe ud og forårsage en ujævn overflade. 7.2.7 Emner med gevind. Udvendige gevind skal skæres med undermål, for at møtrikken kan skrues på efter varmforzinkningen. Passende reduktion af gevinddiameteren er angivet i supplement til DS/ISO 1459 og 1461, DS/lnf. 11. (Tabel 4.) Indvendige gevind skæres eller renses til nominelt mål efter varmforzinkningen. Zinkbelægningen på det udvendige gevind beskytter også stålet i det indvendige. 7.2.8 Mærkning Midlertidig mærkning skal udføres med vandopløselige farver. Permanent mærkning kan gøres ved at stemple med bogstaver eller tal i stålet eller fastgøre en mærkeplade til emnet. Stemplingen skal være tilstrækkelig dyb, så den kan læses efter varmforzinkningen. 7.2.9 Svejsning. Svejsninger skal være fri for porer, som ellers vil resultere i syrespalter. Ved dobbeltsidig kilesvejsning skal der svejses hen over pladeenderne, så væskerne ikke kan trænge ind i eventuelle spalter, se billede 34. Svejsemetoder, som ikke giver slagger, er at foretrække. Anvendes belagte elektroder skal svejseslaggerne renses omhyggeligt af, da de ikke går af ved normal bejdsning, og ved varmforzinkningen efterlader sorte ubelagte pletter på overfladen. Billede 33. Forstærkningsplader i f eks. bjælker bør tildannes, så der bliver en tværgående spalte ved kroppen, eller hjørnerne afklippes, så konstruktionen kan fyldes og tømmes på sin vej gennem forzinkningsprocessen (33,1). Laves der udluftnings- og afløbshuller, skal de placeres så nær ved bjælkens krop som muligt(33. 2). Diagonaleri gitterkonstruktionerbørikke støde op tilyderrammen. Bemærk! - Alternativ 2 giver en syrespalte og er ikke hensigtsmæssig. 7.2.10 Øvrige forhold. En forudsætning for et godt resultat af varmforzinkningen er rene ståloverflader. Man skal forsøge at holde overfladen ren for maling, fedt, olie, tjære og svejseslagger, da disse urenheder ikke fjernes ved bejdsningen, men kræver ekstrabehandling som f.eks. affedtning, sandblæsning, afbrænding eller slibning. Forureninger kan være svære at opdage i tide, og hvis de bliver siddende, efterlader de sorte ubehandlede pletter, der kan resultere i, at behandlingen må gøres om, og dermed bliver dyrere. Billede 34. Fuldsvejs samlinger så syrespalter undgås. Tabel 4. Reduktion af skruers gevinddiameter før varmforzinkningen. 21