Galvanización en caliente a ASTM A123 Hoja informativa
La galvanización de hot dip (HDG) es el proceso de inmersión de acero fabricado en una tetera o thin que contiene zinc fundido. Mientras que el acero está en la tetera, el hierro en el acero reacciona metalúrgicamente con el zinc fundido para formar un recubrimiento de aleación muy unido que proporciona protección de corrosión superior al acero.
El proceso de galvanización (HDG) en caliente consta de tres pasos básicos:
Preparación de la superficie
Galvanizando
Inspección
- Preparación de la superficie del polo de potencia
La preparación de la superficie es un paso crítico en la aplicación de cualquier recubrimiento. El proceso de galvanización tiene sus propios medios incorporados de control de calidad porque el zinc no reaccionará con una superficie de acero inminente. Cualquier fallas o deficiencias en la preparación de la superficie será inmediatamente evidente cuando el acero se retire del baño de zinc porque las áreas inmutas permanecerán sin recubrimiento y se pueden tomar medidas correctivas inmediatas. La preparación de la superficie para la galvanización consta de tres pasos:
Despesar/limpieza cáustica
Una solución alcalina caliente, un baño ácido suave o un baño de limpieza biológico elimina los contaminantes orgánicos como la suciedad, las marcas de pintura, la grasa y el aceite de la superficie del metal. El epoxi, el vinilo, el asfalto o la escoria de soldadura, que no se puede eliminar por desgracia, debe eliminarse antes de galvanizar por desglose de arena, explosión de arena u otros medios mecánicos.
Encurtido
Una solución diluida de ácido sulfúrico calentado o ácido clorhídrico ambiental elimina la escala del molino y los óxidos de hierro (óxido) de la superficie del acero. Como alternativa o junto con el encurtido, este paso también se puede lograr utilizando limpieza abrasiva o arena de explosión de aire, disparo metálico o arena en el acero. Mientras la superficie del acero se limpie por completo al metal desnudo y todas las sustancias no metálicas eliminadas, la reacción galvanizante es indiferente a la forma de la limpieza.
Flujo
El paso final de preparación de la superficie en el proceso de galvanización, una solución de cloruro de amonio de zinc, tiene dos propósitos. Elimina los óxidos restantes de la superficie del acero, y deposita una capa protectora en el acero para evitar que se formen más óxidos en la superficie antes de la inmersión en el zinc fundido.
- Estructura de poste de acero galvanizante
Durante el paso de galvanización real del proceso, el material está completamente inmerso en un baño de zinc fundido. La química del baño es especificada por ASTM A123 y requiere al menos un 98% de zinc puro en peso mantenido a una temperatura por encima del punto de fusión del zinc. El metal de zinc en el baño debe cumplir con los requisitos de ASTM B6 o ASTM B960.
Mientras que el acero está sumergido en la tetera, el zinc reacciona con hierro en el acero para formar una serie de capas de aleación intermetálica de hierro de zinc-hierro metalúrgico, comúnmente rematada por una capa de metal de zinc puro del baño. Una vez que se completa el crecimiento del recubrimiento de elementos fabricados, se retira lentamente del baño de galvanización, y el exceso de zinc se elimina drenando, vibrando y/o centrifugar. La reacción metalúrgica continuará después de que los materiales se retiren del baño, siempre que la parte de acero permanezca cerca de la temperatura del baño. Los artículos galvanizados se enfrían por inmersión en una solución de pasivación o agua, o por dejar al aire libre.
- Inspección de poste de potencia de metal
La inspección del acero galvanizado en caliente es simple y rápida. Las dos propiedades del recubrimiento galvanizado en caliente más escrutado son el grosor de recubrimiento y la apariencia/condición de la superficie. Se puede realizar una variedad de pruebas físicas simples para determinar el grosor, la uniformidad, la adherencia y la apariencia.
Fabricante - Variables controlables
Para promover el mejor resultado posible del proceso de galvanización en caliente, el fabricante debe considerar controlar varias variables que afectan la apariencia y las características del recubrimiento.
Se sabe que el acero con una química específica produce con mayor frecuencia en un recubrimiento galvanizado con un grosor de recubrimiento por encima del mínimo especificado en ASTM A123. El acero con silicio y fósforo fuera de los rangos prescritos en ASTM A385 puede provocar recubrimientos de zinc excesivamente gruesos que pueden provocar delaminación cuando se afecta las fuerzas externas durante el manejo y la erección. Los aditivos del baño a menudo se usan para minimizar el crecimiento del recubrimiento a un nivel cerca del grosor mínimo, pero no son efectivos para todos los aceros. No siempre es posible disminuir el tiempo de inmersión en el zinc fundido para dar como resultado un recubrimiento de zinc más delgado.
El acero con orificios de ventilación y drenaje adecuadamente diseñados, placas de refuerzo recortadas y superficies superpuestas soldadas de sello, según lo prescrito por ASTM A385, con mayor frecuencia dará como resultado un recubrimiento galvanizado sin una acumulación de zinc excesiva dentro o fuera del artículo de acero.
La inmersión óptima y la velocidad de eliminación del baño de zinc fundido es una velocidad lenta y estable. Esto permite incluso calentamiento durante la inmersión e incluso la congelación del zinc durante la extracción. Muy pocos o demasiado pequeños agujeros de drenaje y ventilación hacen que la inmersión y la extracción sean muy lentas e ineficientes, y el resultado es un recubrimiento muy desigual. Las soldaduras de foca pobres o la soldadura de puntadas causan `` explosión '' de productos químicos atrapados de las superficies superpuestas y el acero alrededor del área de la soldadura pueden permanecer sin sergalvanizados.
Acero soldado libre de flujo y escoria y el uso de una varilla de soldadura similar en química al acero que se suelde.
El flujo y escoria residual no siempre son visibles para el galvanizador y no se eliminan durante los pasos de limpieza química. El resultado son las áreas no galvanizadas alrededor de la soldadura. Si la varilla de soldadura es diferente en química al acero que se suelde, la reacción de zinc con el metal de soldadura probablemente producirá una apariencia diferente y un espesor de recubrimiento diferente en comparación con los miembros del acero.
Gente de acero/soldadura de ala de estrés cerca del área de los bordes de lactancia cortados en llamas.
El gradiente térmico inherente al proceso de galvanización afecta las tensiones residuales en el acero estructural causado por las copias de corte de llama. Si no hay alivio de estrés antes de la galvanización, las áreas de corte de Cope pueden exhibir grietas después de la galvanización. Alternativamente, el fabricante puede colocar cuentas de soldadura en la red de haz adyacente al área de Cope, aliviando así parte del estrés residual en esta área.
Minimice el trabajo en frío, pero si es necesario, hágalo de acuerdo con el radio de curvatura recomendado.
El trabajo en frío induce el estrés en el acero estructural y el exceso de estrés residual puede envejecer el acero a temperaturas galvanizantes, cambiando así las propiedades de acero. El calor del proceso de galvanización acelera la apariencia de grietas pero no causa las grietas.
Use etiquetas de acero extraíbles, cuentas de soldadura o estancamiento para marcar piezas fabricadas.
La pintura, la laca y el material de la pluma de marcado no se eliminan en el proceso de limpieza y deben eliminarse mecánicamente antes de comenzar el proceso de galvanización.
- Fabricante - Variables incontrolables
La producción de acero no es un proceso preciso en términos de química resultante y una distribución uniforme de elementos en todo momento. Algunas fabricaciones combinan aceros de diversa química y grosor. Ambos influyen en el resultado de la apariencia de recubrimiento galvanizado y las implicaciones para el fabricante son las siguientes.
Fabricaciones que utilizan dos o más espesores de acero de la misma química
Una de las ventajas de la galvanización en caliente es la inmersión total, por lo que existe una protección completa de todas las superficies de acero, áreas de articulación ajustadas y espacios internos. Cuando se sumerge una fabricación compuesta por dos o más espesores de acero, el acero más delgado se calienta hasta la temperatura del baño antes que el acero más grueso. El tiempo de reacción entre el hierro en el acero y el zinc será diferente y puede dar lugar a dos apariencias bastante diferentes que van desde el gris brillante/brillante hasta el gris mate.
Fabricaciones que usan acero con dos o más químicas diferentes
La velocidad de reacción metalúrgica entre el zinc fundido y cada uno de los tipos de acero puede ser bastante diferente y dar como resultado un espesor de recubrimiento diferente y una apariencia diferente, a pesar de que cada parte del ensamblaje se sumerge en el mismo baño durante la misma cantidad de tiempo. No hay forma de modificar el tiempo de inmersión para producir un grosor o apariencia de recubrimiento uniforme.
Volumen de fabricación insuficiente para ser galvanizado en un lote compatible
Para ser lo más productivos y eficientes posible, los galvanizadores combinarán varios trabajos, que pueden contener un grosor y químicas de acero bastante diferentes entre sus artículos, y usarán alambre para suspender el acero de un estante utilizado para sumergir todas las piezas en la limpieza y fundición. El zinc se baña a la vez. No hay forma de predecir o garantizar que la aparición de las diversas piezas de acero sea consistente. Incluso si todos los artículos de acero tenían el mismo grosor y se usó un tiempo de inmersión exacto para ese grosor específico, el grosor de recubrimiento y la apariencia de pieza a pie pueden ser bastante diferentes.
Acero con una química homogénea donde todos los elementos se distribuyen uniformemente a lo largo del artículo de Steel
Tanto los métodos continuos de mineral/coca/piedra caliza de hierro tradicionales y de hierro para producir acero no garantizan que la química del acero informada en el informe de la prueba del molino sea consistente en una viga, placa o tubo. De hecho, es normal que la química del punto A al punto B en una pieza de acero estructural sea ligeramente diferente. Esta diferencia en el silicio y/o el fósforo, los dos elementos en el acero que causan la mayor reactividad entre el hierro y el zinc fundido, a menudo dan como resultado un espesor y/o apariencia de recubrimiento galvanizado diferente en la misma pieza de acero. Incluso si la química fuera conocida con precisión y 100% homogénea en toda la pieza de acero, tener un tiempo de inmersión prescrito y la temperatura de zinc fundido no garantiza un resultado predecible. Hay otros elementos desconocidos en el acero y posibles tensiones enrolladas o fabricadas inducidas en el acero que pueden causar un área de acabado mate adyacente a un área con un acabado brillante y brillante.
Variables de galvanizador
Las investigaciones y pruebas extensas de la industria galvanizante han resultado en mejores prácticas que no son 100% predictivas de la apariencia y el grosor del recubrimiento, sino que ofrecen la calidad más consistente dentro de los parámetros, el proceso permite la variedad de materiales que se están galvanizando. Esto es lo que sabemos.
El uso de zinc occidental especial de alto grado, de alto grado o primo, producido a partir de mineral crudo o mediante la re-derretimiento de zinc secundario, no garantiza una apariencia o grosor particular.
La adición de una pequeña cantidad de níquel al baño de zinc fundido ayuda a controlar la reactividad entre el hierro y el silicio, así como el hierro y el fósforo para algunas químicas de acero, pero un rango específico de espesor de recubrimiento no es predecible para ningún grosor de acero.
La adición de aluminio al baño de zinc fundido generalmente da como resultado un recubrimiento de zinc más brillante, pero no garantiza que no haya apariencia de recubrimiento mate en una parte o la totalidad de una pieza de acero.
No hay forma de medir el grado de escala de molino y la corrosión en una pieza de acero antes de la inmersión en los tanques de proceso de limpieza. Por lo tanto, la cantidad de tiempo para que el acero resida en el baño ácido determina los operadores experimentados y no está disponible a partir de una tabla de valores.
El encurtidor con ácido clorhídrico o sulfúrico son medias efectivas para eliminar la escala de la fábrica y el óxido. El exceso de selección es posible cuando se usa ácido sulfúrico, pero el recubrimiento de zinc resultante es solo marginalmente más grueso de lo que el tiempo de decapado había sido exacto. Los galvanizadores tienen cuidado de no exagerar porque la aplicación de exceso de zinc hace que la producción sea menos económica.
El agua inmediata o el enfriamiento de pasivación después del acero se retira del baño galvanizante detiene la reacción entre el hierro y el zinc, lo que generalmente resulta en un recubrimiento más brillante, pero no siempre. Para los productos tubulares, el enfriamiento enfría el material rápidamente y típicamente previene el pelado, es decir, la separación de la capa externa de zinc puro del recubrimiento de las capas de aleación. Basado en la simetría y el grosor del acero, algunas fabricaciones no se pueden enfriar el agua debido a las preocupaciones relacionadas con la distorsión.
Los galvanizadores prueban regularmente y ajustan la fuerza de sus soluciones de ácido y flujo, y los cambian por completo o emplean un sistema de filtrado para mantener su efectividad. Cualquier variación de la resistencia y/o limpieza óptima solo afecta la eficiencia del proceso y no de la calidad del recubrimiento galvanizado. Si el flujo falla, entonces esto es inmediatamente visible como áreas no galvanizadas en la fabricación justo después de la extracción del baño de zinc.
Los galvanizadores eliminan regularmente los compuestos de hierro de zinc llamados escudo desde la parte inferior de la tetera galvanizante donde se establecen con el tiempo. Efectivo [escoria "es importante para mantener la tetera en el funcionamiento adecuado y también minimiza la cantidad de escoria que podría terminar en el acero galvanizado a medida que se elimina de la tetera. La frecuencia de [escoria" es una función de cuánto volumen de acero se procesa y la limpieza de la limpieza de flujo
solución. Este es un proceso involucrado y la producción no se puede hacer mientras [escoria "; por lo tanto, los galvanizadores son flexibles para programar la escoria para garantizar que satisfagan la demanda de los clientes.
Antes de que los artículos de acero y las fabricaciones se eliminen de la inmersión total en el baño de zinc, los galvanizadores de los skimmings de zinc (óxido de zinc) al lado de la tetera tan poco, si es que hay alguno, se asientan encima de la superficie recién galvanizada durante la extracción desde la extracción de el baño. Debido a que la oxidación del zinc fundido es un proceso continuo, no siempre es posible tener todas las superficies completamente libres de skimmings.
Copyright 2017 Asociación de Galvanizadores Americanos. El material proporcionado en este documento se ha desarrollado para proporcionar información precisa y autorizada sobre el acero galvanizado en caliente después de la fabricación. Este material proporciona solo información general y no pretende ser un sustituto del examen y verificación profesionales competentes en cuanto a la idoneidad y la aplicabilidad. La información proporcionada en este documento no pretende ser una representación o garantía por parte de la AGA. Cualquiera que haga uso de esta información asume toda la responsabilidad derivada de dicho uso.
