Pocinčana čelična cijev: masa premaza, standardi i vijek trajanja

Što vruće pocinčavanje čini čeličnoj cijevi

Pocinčavanje je nanošenje premaza cinka na čelik, a premaz štiti čelik na dva različita načina odjednom. Kao barijera zatvara površinu od vlage i kisika. Kao žrtvena anoda, radije korodira od čelika na ogrebotinama, posjekotinama i oštećenim navojima, jer je cink manje plemenit od željeza. Taj drugi mehanizam je ono što odvaja galvanizaciju od boje: obojeni premaz pada od prve rupice prema van, dok premaz cinka štiti malo izloženo područje dok se okolni cink ne potroši.

Postupak koji se koristi za cijevi je vruće pocinčavanje. Cijev se odmašćuje, dekapira, topi i potom uranja u rastaljeni cink na približno 445 do 465 stupnjeva Celzijusa, kako je navedeno u ISO 1461 i ASTM A123/A123M. Rezultat je metalurški vezana prevlaka izgrađena od niza slojeva legure cink-željezo, od eta sloja gotovo čistog cinka na vanjskoj površini preko zeta, delta i gama slojeva do čelične površine. Slojevi legure su tvrdi i umjereno krti, što objašnjava zašto se s pocinčanim cijevima pažljivo rukuje na reznim rubovima i zašto vrlo debele prevlake nisu automatski bolje na dijelovima koji će biti savijeni ili imati navoje.

Masa premaza, debljina i standardi koji ih postavljaju

Debljina premaza je jedini najbolji pokazatelj vijeka trajanja pocinčane cijevi, a kontroliraju ga dvije stvari: masa cinka nanesena po jedinici površine i sadržaj silicija i fosfora u osnovnom čeliku, koji utječe na brzinu reakcije u kupki. Praksa izvješćivanja razlikuje se među tržištima. Masa premaza je izražena u gramima po kvadratnom metru, a pretvorba je određena gustoćom cinka, otprilike 7,14 grama po kubnom centimetru, tako da 1 mikrometar premaza iznosi oko 7,1 gram po kvadratnom metru. Premaz od 300 grama po kvadratnom metru stoga ima debljinu od oko 42 mikrometra, a sloj od 600 grama po kvadratnom metru oko 84 mikrometra.

Dvije navike prihvaćanja slijede iz ove tablice. Prvo, zahtjev za premazivanje mora biti naveden s njegovom osnovom ispitivanja, jer se gravimetrijski rezultat na otopljenom uzorku i očitanje magnetskog mjerača na zakrivljenoj površini ne slažu do posljednjeg mikrometra, a sporovi pri inspekciji obično dolaze iz miješanja to dvoje. Drugo, vanjski i unutarnji premazi odvojeni su zahtjevi za cijevi. Cijev s teškim vanjskim premazom i nominalnim unutarnjim premazom će korodirati iz provrta u vodovodu, a u narudžbi treba izričito navesti masu unutarnjeg premaza.

Stopa korozije prema okolišu i kako procijeniti vijek trajanja

Cink korodira brzinom koju određuje okolina, a stopa je dobro karakterizirana kategorijama korozivnosti ISO 9223 i ISO 12944, koje objavljuju opsege gubitka mase cinka u prvoj godini za vrste atmosfere. Kombinacija izmjerene debljine premaza s stopom kategorije daje branjivu procjenu životnog vijeka, a ta je procjena daleko korisnija od jednog generičkog broja navedenog u katalogu.

Ukopana služba je poseban slučaj. Cink u tlu ovisi o otpornosti, pH, kloridu i prisutnosti lutajuće struje, a sama prevlaka rijetko je konstrukcijska osnova za ukopani vod: teža prevlaka plus omot, ili prevlaka plus katodna zaštita, normalna je kombinacija. Tamo gdje se cijev treba premazati nakon pocinčavanja, dva sustava moraju biti kompatibilna, jer pocinčana površina koja je pasivizirana ili premazana može spriječiti lijepljenje vanjskog premaza.

Standardi za cijevi, osnovni metal i uvjeti isporuke

Pocinčana cijev naručuje se prema standardu za cijevi koji definira čelik, dimenzije i ispitivanje tlakom, a pocinčavanje je dodano kao zahtjev za premazivanje zasebnom standardu. ASTM A53/A53M pokriva zavarene i bešavne crne i vruće pocinčane cijevi u razredima A i B, s tipom F kontinuirano zavarenim, tipom E zavarenim električnim otporom i tipom S bešavnim, i dimenzijama koje se odnose na ASME B36.10M. Zavarena pocinčana cijev prema GB/T 3091 naširoko se naručuje u vodi i građevinarstvu, s masom premaza koja se obično specificira na 300 grama po kvadratnom metru ili više. Vrsta čelika i standard cijevi nisu međusobno zamjenjivi s proizvoljnom specifikacijom cijevi, jer nazivni tlak i tolerancija stijenke pripadaju standardu cijevi, a ne standardu premaza.

Jedan detalj u A53 se često propušta: cijev namijenjena za pocinčavanje mora biti prikladna za proces, a standard se bavi stanjem zavara i pripremom površine prije premazivanja. Jako nauljena ili zahrđala površina proizvest će premaz sa slabim prianjanjem ili s debelim, lomljivim slojevima cinka i željeza, a ni jedan nedostatak neće biti vidljiv na fotografiji. Kupci bi trebali zahtijevati potvrdu tvornice da navede postignutu masu premaza, zajedno sa standardom cijevi, stupnjem i toplinskim brojem, na EN 10204 3.1 dokumentu.

Urezivanje navoja, rezanje i spajanje bez gubitka premaza

Pocinčana cijev se obično spaja s navojnim priključcima jer je navoj brz, rastavljiv i ne spaljuje premaz na velikom području. Navoji su izrezani na konus i oblik navoja prema ASTM B1.20.1, a urezivanje navoja neizbježno uklanja premaz s površine navoja, zbog čega je pristup specifikaciji zaštita izloženog navoja odobrenom spojnom smjesom i oslanjanje na pocinčane spojeve prema ASTM A153/A153M, a ne na gole priključke.

Zavarivanje je moguće, ali mijenja situaciju korozije. Cink izgara pored zavara, ostavljajući golu traku koja se mora ponovno premazati, a para cinkovog oksida koja se stvara tijekom zavarivanja zahtijeva ekstrakciju i zaštitu dišnog sustava prema važećim pravilima o izloženosti na radnom mjestu; proces bi se stoga trebao planirati kao kontrolirana operacija popravka, a ne tretirati kao obično zavarivanje cijevi. Svi odrezani krajevi, oštećena područja i zone zahvaćene varom trebaju popraviti premazom bogatim cinkom, a praksa popravka pokrivena je ASTM A780. Popravak koji se nanosi na hrđu ili na loše očišćenu površinu neće uspjeti unutar jedne sezone, stoga je priprema površine prije popravka dio kriterija prihvatljivosti.

Savijanje pocinčane cijevi moguće je za umjerene radijuse, ali debela, lomljiva prevlaka će poludjeti na vanjskoj strani zavoja i izložiti čelik. Ako su zavoji dio projekta, u narudžbi treba biti naveden radijus savijanja ili se cijev mora savijati prije pocinčavanja. Hladna obrada jako pocinčanog čelika također postavlja pitanje krtosti uslijed starenja, a ASTM A143 postavlja zaštitne mjere koje treba dogovoriti kada se hladno oblikovanje i pocinčavanje kombiniraju.

Bijela hrđa, skladištenje i kemija vode u radu

Bijela hrđa je blijed, praškast proizvod cinkovog hidroksida i cinkovog karbonata koji nastaje kada se svježe pocinčane površine skladište u vlažnim, slabo prozračenim uvjetima i ne može se razviti zaštitni oksidni film. To je defekt skladištenja i transporta, a ne kvar korozije, ali troši premaz i čest je razlog odbijanja pri primitku robe. Prevencija je proceduralna: držite svežnjeve podalje od tla, razmaknite ih tako da se zrak kreće između cijevi, izbjegavajte cikluse kondenzacije u spremniku i zahtijevajte ili odgovarajuće sušenje prije pakiranja ili tretman pasivizacije dogovoren u trenutku narudžbe.

U opskrbi vodom premaz je također osjetljiv na samu vodu. Cink pasivizira i dobro se ponaša u gotovo neutralnom pH rasponu, otprilike 6 do 12, i brzo korodira u mekoj, kiseloj vodi niske alkalnosti. Vode s visokim sadržajem klorida, visokim sadržajem otopljenog kisika i povišenom temperaturom povećavaju stopu otapanja cinka, a prvi tjedni rada su kada se formira većina zaštitnog filma, tako da pri puštanju u pogon treba izbjegavati dugu stagnaciju. Pocinčana cijev također je katodna prema bakru i većini mjedi, tako da izravna veza s bakrenim komponentama potiče koroziju cinka na spoju; dielektrična sprega na prijelazu je standardna praksa. Prikladnost za pitku vodu ovisi o lokalnim pravilima o kvaliteti vode io granicama za cink i bilo kakav zaostali olovo ili kadmij u premazu, što se mora potvrditi u odnosu na primjenjive propise o vodi za piće prije nego što se cijev pusti u tu dužnost.

Inspekcija, uzorkovanje i prihvaćanje dokumenata

Prihvaćanje serije pocinčanih cijevi temelji se na tri provjere koje su dovoljno jednostavne za obavljanje pri primitku robe. Prva je masa ili debljina premaza, izmjerena na definiranim referentnim područjima gravimetrijskom metodom ASTM A90/A90M ili magnetskim mjeračem prema ASTM E376, s navedenim brojem očitanja po duljini i navedenom minimalnom prosječnom i minimalnom pojedinačnom vrijednošću. Drugi je izgled i kontinuitet: površina mora biti kontinuirana, bez golih mjesta, mjehurića, grudica i prekomjerne količine cinkovog pepela, a područja navoja moraju imati svoj specificirani premaz s profilom navoja koji je još uvijek unutar tolerancije nakon nanošenja premaza. Treći je dimenzionalni i tlačni integritet, provjeren prema standardu cijevi putem zapisa o hidrostatskom ispitivanju ili putem ispitivanja bez razaranja koje standard dopušta.

Dokumenti bi trebali omogućiti da se cijev na licu mjesta poveže s rezultatima ispitivanja. To znači EN 10204 3.1 certifikat koji pokazuje standard cijevi, stupanj, veličinu, toplinski broj i rezultat premaza te oznaku na cijevi ili snopu koji nosi iste identifikatore. Ako je potrebna inspekcija treće strane, dopuštenje za inspekciju trebalo bi izdati uz stvarno izvješće o ispitivanju, a ne uz generičku izjavu o sukladnosti.

Pogreške u specifikaciji koje vrijedi izbjegavati

Većina pritužbi na pocinčane cijevi vodi do nepotpune narudžbenice. Oni koji se ponavljaju su: navođenje debljine premaza bez metode ispitivanja ili plana uzorkovanja, tako da se rezultat ne može osporiti ili braniti; navođenje samo vanjskog premaza i prepuštanje provrta mlinu; naručivanje cijevi A53, ali prihvaćanje standarda cijevi s različitom tolerancijom zida; kupnja pocinčane cijevi za dužnost iznad ekološke kategorije koju premaz može podnijeti, kao što je izravno ukopavanje bez omatanja; i prihvaćanje rezanja navoja nakon pocinčavanja bez postupka popravka za izloženi navoj. Svaki od njih je podmiren s jednim ili dva dodatna retka u upitu, a nijedan od njih ne može se popraviti nakon postavljanja cijevi.

FAQ

P: Koliko debeo mora biti sloj cinka na pocinčanoj čeličnoj cijevi?
Za opću atmosfersku upotrebu, prosječna debljina premaza od oko 55 do 85 mikrometara je tipična prema ISO 1461 i ASTM A123/A123M, što je ekvivalentno otprilike 390 do 600 grama po kvadratnom metru. Deblji premazi su specificirani za obalnu, industrijsku ili ukopanu upotrebu, gdje je stopa korozije veća.

P: Koliko dugo traju pocinčane čelične cijevi?
Život uglavnom ovisi o okolini. Očekujte 50 ili više godina u suhim zatvorenim uvjetima, 20 do 40 godina u obalnim ili industrijskim atmosferama na 85 mikrometara i oko 10 do 20 godina u uvjetima visoke slanosti ili teškim industrijskim uvjetima. Ukopani servis obično zahtijeva teži premaz s omotom ili katodnom zaštitom.

P: Mogu li se pocinčane cijevi zavarivati?
Može, ali cink se mora ukloniti iz područja spoja, potrebna je ekstrakcija dima jer su pare cinkovog oksida opasne, a zavarivanje i zona utjecaja topline moraju se ponovno premazati proizvodom bogatim cinkom prema ASTM A780. Navojni spojevi su poželjni tamo gdje dizajn to dopušta.

P: Što je bijela hrđa i je li to kvar?
Bijela hrđa je cinkov hidroksid i cinkov karbonat koji nastaju kondenzacijom na svježe pocinčanim površinama u vlažnom, neventiliranom skladištu. Troši premaz i legitimno je mjesto za odbacivanje, ali to je uvjet skladištenja, a ne greška procesa premazivanja, a sprječava se ventilacijom, sušenjem i pasiviranjem.

P: Zašto pocinčana cijev korodira na spojevima s mjedenim ili bakrenim spojnicama?
Cink je anodan u odnosu na bakrene legure, pa se na prijelazu formira galvanski par i cinkova prevlaka prvenstveno korodira. Dielektrični spoj ili obloženi izolacijski spoj na prijelazu je uobičajeni lijek.

P: Koji standardi vrijede za pocinčane čelične cijevi?
Sama cijev prema ASTM A53/A53M ili GB/T 3091 s dimenzijama prema ASME B36.10M, premaz prema ASTM A123/A123M, ISO 1461 ili EN 10240, presvučeni navojni priključci prema ASTM A153/A153M, navoji prema ASTM B1.20.1 i popravak oštećenog područja prema ASTM A780.