ZINCATURA A CALDO

ZINCATURA
A CALDO
GUIDA
per progettisti
tecnici e committenti
Zincheria Seca
Zincheria Valbrenta
Zincheria S.A.
DMW Logistic
Questa guida, nata dall’impegno di tutto il personale di
Zincheria Valbrenta, Zincheria Seca, Zincheria S.A. e DMW
logistic, è uno strumento di consultazione, costantemente
aggiornato, utile a progettisti, tecnici e committenti in genere.
Un contributo importante per la crescita della cultura
dell’acciaio zincato a caldo.
Giuseppe Bordignon
Presidente
„
„
lo zinco
rispetta
l’ambiente
ZINCATURA A CALDO PER UNA SOSTENIBILITÀ AMBIENTALE
L’acciaio e il materiale edilizio più riciclato. In Europa il suo riutilizzo arriva a punte dell’87%,
interi comparti di acciaio zincato, come le barriere autostradali, una volta rimossi vengono
completamente riciclati.
LO ZINCO È UN METALLO NON FERROSO TOTALMENTE RICICLABILE
Nel processo di zincatura non si verifica alcuna perdita di materiale, cosa che accade invece
nell’applicazione spray o in altri tipi di rivestimento e inoltre, le ceneri di zinco (ossidazione superficiale
del bagno di zincatura) e le mattes di zinco (miscela di zinco e ferro che si deposita nelle vasche)
vengono in parte riciclate dalla stessa zincheria o trasformate per varie applicazioni come additivi
per la gomma, cosmetici e componenti elettronici.
RISERVE DI ZINCO
Lo zinco è il 27° elemento più comune nella crosta terrestre ed è presente in quantità abbondanti
nel mondo. Grazie alla scoperta di grandi giacimenti, le riserve mondiali sono notevolmente aumentate.
LO ZINCO E’ VITA
Lo zinco ci aiuta a vivere e a condurre uno stile di vita attivo e sano.
Tra tutte le vitamine e i minerali, lo zinco produce l’effetto più marcato su tutto il nostro sistema
immunitario. Lo zinco migliora la memoria e il pensiero e riduce inoltre l’affaticamento e i cambiamenti
di umore, lo zinco è essenziale nel favorire la crescita nei neonati, nei bambini e negli adolescenti.
ACCIAIO ZINCATO, STRUMENTO ESSENZIALE NEL LIFE CYCLE THINKING
La zincatura a caldo può fornire la protezione dalla corrosione a lungo termine senza manutenzione
persino negli ambienti più difficili. Le nuove politiche comunitarie considerano l’acciaio zincato a caldo
materiale primario nelle linee guida del green procurement e nei processi di trasparenza adottati
nel Life Cycle Assessment (Valutazione del Ciclo di Vita) rappresenta uno degli strumenti
fondamentali per l’attuazione di una Politica Integrata dei Prodotti, nonché il principale strumento
operativo del “Life Cycle Thinking”.
3
Come ottenere un prodotto di qualità dalla Zincatura.
INTRODUZIONE
Il documento è nato per consentire al progettista di ottenere il massimo livello qualitativo dal processo di
zincatura a caldo.
Ciò è possibile ottimizzando l’idoneità delle strutture alla zincatura.
Per raggiungere questo obiettivo è fondamentale tenere presente sia la fase di progettazione che la scelta
dell’acciaio.
In tal modo si riducono al minimo gli aspetti critici che abbassano il livello qualitativo della struttura stessa.
pag
ZINCHIAMO ANCHE GRANDI DIMENSIONI............................................ 5
1A La corrosione.............................................................................. 5
2A La zincatura ................................................................................ 5
LA PROGETTAZIONE DEI MANUFATTI ......................................... 6
3A Fori di sfiato e scarico ............................................................... 6
3B Elementi di rinforzo e piastre di testata................................... 9
3C Piastre sovrapposte.................................................................. 11
3D Punti di ancoraggio...................................................................12
LA SCELTA DELL’ ACCIAIO............................................................13
4A Composizione chimica dell’acciaio.........................................13
EFFETTI ESTETICI DATI DALLA
COMPOSIZIONE CHIMICA DELL’ ACCIAIO..................................15
4B Difetti di laminazione................................................................16
PROBLEMATICHE DEI PEZZI ZINCATI ......................................... 17
5A Macchie di vernice o scritte sui pezzi.....................................17
5B Macchie bianche e grigie..........................................................18
5C Percolatura da saldatura..........................................................18
LA NORMATIVA DI RIFERIMENTO
PER LA ZINCATURA A CALDO......................................................19
6A Proprietà del rivestimento........................................................19
6B Resistenza alla corrosione dell’acciaio zincato a caldo...... 20
4
ZINCHIAMO ANCHE GRANDI DIMENSIONI
Peso: fino a 28 ton - Lunghezza: fino a 19 m
La nostra vasca
ha la lunghezza di 16,5 m,
una larghezza di 2,8 m
ed una profondità di 3,4 m.
Questi rapporti dimensionali permettono il
trattamento di elementi di grandi dimensioni
(lunghezze massime zincabili 19 m con
peso fino a 28.000 kg)
con elevato standard qualitativo.
1A La corrosione
I metalli sono il risultato della trasformazione di ossidi e sali, presenti in natura, attraverso lavorazioni
meccaniche che li portano ad uno stato energetico più elevato. Uno dei metodi migliori per combattere il
fenomeno della corrosione è quello di rivestire il metallo con un materiale sacrificale in grado di reagire più
lentamente al fenomeno della corrosione e di proteggere il metallo sottostante.
2A La zincatura
La zincatura a caldo è un processo, che permette la formazione di un rivestimento di zinco su oggetti di
acciaio attraverso un processo d’immersione a caldo. Questo tipo di protezione permette la formazione di
uno strato di lega intermedio zinco-ferro con proprietà di durezza e resistenza maggiori di quella del ferro.
(g/cm3)
FASE
ζ Zeta
δ Delta
Zeta
Delta
Eta
Gamma
Zn
max 0,003
FORMULA
CONTENUTO
FeZn13
Zn
FeZn
10
FeZn
Fe13zn
5
21
5,7 - 6,3
STRUTTURA
CRISTALLOGRAFICA
DENSITÀ
7,14
(g/cm3)
7,18
max 0,003
Esagonale a corpo centrato
5,7 - 6,3
Monoclina
7,0 - 11,5
21,0 - 28,0
7,14
7,24
7,18
7,36
η Eta
FeZn10
7,0 - 11,5
Esagonale a corpo centrato
7,24
γ Gamma
Fe5zn21
21,0 - 28,0
Cubica a facce centrate
7,36
Morfologia del
rivestimento
(1000x)
(1000x)
5
LA PROGETTAZIONE DEI MANUFATTI
3A Fori di sfiato e scarico
Il primo aspetto da affrontare è l’esecuzione di fori di sfiato e scarico.
Quando si progettano corpi cavi è necessario prevedere fori di dimensione sufficiente e nelle posizioni
necessarie, per permettere il passaggio sia dell’aria che dello zinco all’interno della cavità, in modo da
ottenere un rivestimento anche all’interno del manufatto.
SCHEDA 1:
Progetti alternativi per l’esecuzione delle forature di profilati fissati a piastre di basamento.
FORI DI SFIATO
SEZ A-A
A
A
BI
B
BI
BII
BII
B
FORI DI SCARICO
SEZ B-B
NOTA:
SEZ BI-BI
SEZ BII-BII
I fori di sfiato e deflusso su ciascun lato del manufatto dovrebbero essere diagonalmente opposti.
L’opzione preferita dovrebbe essere determinata di comune accordo tra il progettista e lo zincatore.
6
Foratura non corretta
Posizione corretta
per foro di drenaggio
Posizione
corretta
per foro di sfiato
Posizione non corretta
per foro di drenaggio
Accumulo di zinco
ZINCO
La foratura insufficiente causa un
aumento dei tempi di immersione nel
bagno di zinco e colature/sovraspessori
Colature di zinco
TABELLA DIMENSIONI FORATURA PER ZINCATURA TUBI
TUBI QUADRI E RETTANGOLARI
50
50
100
100
100
150
200
200
200
300
400
500
500
600
800
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
50
100
100
150
200
200
200
300
400
400
400
500
700
800
1000
DIAM. FORO IN mm
TUBI TONDI
DIAM. FORO IN mm
14
20
30
36
42
50
60
70
80
100
120
150
180
200
260
42
88
100
139
165
177
193
244
323
406
457
500
10
22
26
36
42
46
50
62
82
104
120
130
I tubi che hanno le estremità chiuse da piastre devono avere delle aperture che siano almeno pari ad 1/15
della sezione del tubo.
A titolo esemplicativo sono riportati in tabella alcuni esempi relativi alla dimensione ed al numero di fori
necessari a garantire una zincatura corretta.
Tutti i fori con diametro inferiore a 8 mm tendono ad essere otturati a causa della densità dello zinco
7
Esempio di pezzo dove il traverso centrale era sprovvisto di foro di sfiato.
TUBO CHIUSO ESPLOSO
PER LA PRESSIONE
Se il lavoro non viene eseguito alla perfezione,
potrebbero presentarsi problemi come questi.
MANCANZA
DI SFIATO
8
3B Elementi di rinforzo e piastre di testata
Attenzione:
Le illustrazioni mostrano degli accorgimenti tecnici per permettere un adeguato
drenaggio dello zinco.
Esempi di elementi accoppiati con le opportune smussature agli angoli per il corretto deflusso di aria e zinco.
Quando si applicano piastre di testa prevedere opportuni fori per permettere la completa fuoriuscita di zinco/aria.
9
Se usate un diaframma interno per irrigidire un corpo cavo assicuratevi che gli angoli del rinforzo siano
generosamente smussati, nelle strutture cave più grandi fate in modo che l’elemento di rinforzo, oltre agli
angoli smussati presenti un foro centrale.
1
3
1
2
2
1
2
2
2
1
1
4
1
2
1
4
2
4
4
I fori di drenaggio devono essere visibili dall’esterno
per ogni assieme di tubolare così da permettere la
verifica visiva
10
3C Piastre sovrapposte
Attenzione: L’ accoppiamento di due superfici piane deve prevedere almeno un foro di sfiato, dato che
la presenza di umidità al suo interno può portare ad esplosioni in vasca di zincatura, creando problemi di
sicurezza per gli operatori.
Esempio di piastre accoppiate con saldatura circolare dove l’umidità interna contenuta, trasformandosi in
vapore, ha generato un’esplosione con conseguente deformazione del pezzo.
PUNTO DI SFOGO
DELLA PRESSIONE
Attenzione: Nel caso di una foratura carente i fori verranno eseguiti nel nostro stabilimento mediante
l’utilizzo di fiamma ossiacetilenica per la difficoltà di utilizzare trapano a colonna o altre attrezzature
specifiche su un prodotto assemblato. Pertanto, se avete qualche dubbio sulla progettazione di manufatti
idonei alla zincatura siete pregati di contattare il nostro Ufficio Tecnico.
11
3D Punti di ancoraggio
Ricordate di fornire punti di sollevamento e di ancoraggio dato che lo zincatore deve sollevare e ruotare la
vostra costruzione. Se il pezzo ha un’altezza inferiore ai 2,8 m è sufficiente avere un solo punto di ancoraggio,
altrimenti pezzi più lunghi necessitano di due punti. I punti di aggancio vengono scelti per permettere una
inclinazione al manufatto che deve essere immerso nello zinco fuso e minimizzare la formazione di gocce.
ESEMPI DI LEGAGGIO
NO
Su questi pezzi rimane
il segno del filo di ferro
dopo la zincatura.
SI
La presenza di un foro
permette l’ancoraggio del
pezzo e la riduzione della
superficie di contatto.
Quindi sarà ridotto anche
il segno dopo la zincatura.
12
LA SCELTA DELL’ ACCIAIO
4A Composizione chimica dell’acciaio
L’acciaio è una lega costituita principalmente da ferro (Fe) e carbonio (C) e da altri elementi, la quantità e
tipologia dei quali intervengono nei processi di formazione e accrescimento degli strati di protezione di zinco.
In metallurgia è noto come il silicio (Si) e il fosforo (P) siano elementi normalmente aggiunti all’acciaio per
ottenere determinate proprietà meccaniche.
Allo stesso tempo, questi elementi agiscono sulla reattività del processo di zincatura: elevate concentrazioni
determinano strati più spessi del normale ma di elevata fragilità. Elementi che danno gli stessi effetti sono
ad esempio zolfo (S), manganese (Mn), cromo (Cr), nichel (Ni), niobio (Nb), titanio (Ti), vanadio (V), questi
elementi accrescono notevolmente la velocità di reazione dello zinco con l’acciaio ostacolando la normale
formazione degli strati protettivi. Tuttavia, alle normali concentrazioni l’effetto è del tutto trascurabile.
Da un punto di vista della reattività del processo di zincatura gli acciai, che necessitano di rivestimenti
con caratteristiche complessive di elevato standard qualitativo, vengono suddivisi in quattro categorie,
caratterizzate da percentuali di silicio e fosforo differenti.
Categoria
A
Categoria
C
Categoria
B
Categoria
D
FIGURA 1:
Rappresentazione grafica delle classi di acciai per la zincatura
secondo la normativa UNI EN ISO 14713-2:2010.
13
TABELLA 1: Caratteristiche delle classi degli acciai
secondo la normativa UNI EN ISO 14713-2:2010.
CARATTERISTICHE DEL RIVESTIMENTO
NORMATIVA UNI EN ISO 14713
Categoria A
Acciai di questa classe o categoria tendono ad
ottenere rivestimenti regolari con superfici brillanti.
La struttura del rivestimento include lo strato
esterno di zinco
Acciai di questa categoria o classe determinano
rivestimenti regolari ma con spessori maggiori.
L’aspetto appare ancora brillante.
Acciai di questa categoria o classe (le composizioni
chimiche rientrano nell’intervallo di Sandelin)
possono formare rivestimenti eccessivamente spessi
(resistenza ridotta ai danni da movimentazione per
scarsa adesione al substrato). Il rivestimento ha un
aspetto più scuro e tessitura più grossolana.
Acciai di questa categoria o classe (le composizioni
chimiche rientrano nell’intervallo di Iper Sandelin)
determinano rivestimenti eccessivamente spessi
(scarsa resistenza ai danni da movimentazione), con
scarsa adesione al substrato. L’aspetto può andare
dal grigio chiaro al grigio scuro con tessitura con o
senza comparsa di celle.
14
Si ≤ 0.04%
P < 0.02%
Per acciai laminati a freddo queste
caratteristiche sono osservate quando
la composizione dell’acciaio soddisfa la
formula: Si+2.5P≤0.04.%
Categoria B
0.14 < Si ≤ 0.25%
P < 0,035%
Categoria C
0.04 < Si ≤ 0.14%
Categoria D
Si > 0.25%
EFFETTI ESTETICI DATI DALLA
COMPOSIZIONE CHIMICA DELL’ ACCIAIO
Gli effetti estetici fotografati dipendono dalla composizione chimica del materiale fornito dal cliente, di
conseguenza in fase di zincatura non sono modificabili.
Due pezzi identici per forma ma con
diversa composizione chimica zincati
contemporaneamente.
15
4B Difetti di laminazione
Se il materiale non è laminato correttamente si potrebbe avere una superficie molto ruvida causata dal
sollevamento di scaglie di ferro.
ZINCO
ACCIAIO
(A) Sul piatto c’è un difetto di laminazione.
(B) Sul tubo c’è una zincatura regolare.
16
(PARTE A) Materiale accoppiato nel quale si vede un
difetto di laminazione.
Nella parte B la zincatura è regolare.
PROBLEMATICHE DEI PEZZI ZINCATI
5A Macchie di vernice o scritte sui pezzi
L’utilizzo di pennarelli, vernici o anti-spruzzo contenente siliconi o olii crea un film protettivo che impedisce al
pretrattamento di eseguire una perfetta pulizia della superficie e delle saldature. In questo caso la zincatura
risulterà irregolare e quindi sarà necessario un ripristino o una rilavorazione del pezzo.
ESEMPI DI MATERIALE GREZZO CON SCRITTE
PENNARELLO
SINTETICO
SCRITTE IDENTIFICATIVE
DI LAVORAZIONE
17
5B Macchie bianche e grigie
Se ci sono ampie macchie bianche o grigie sulla superficie del manufatto, sono principalmente ossidi e
idrati di zinco formatisi in eccesso per condizioni di particolare umidità durante il trasporto o lo stoccaggio.
Le macchie si dissolvono naturalmente con l’esposizione nell’ambiente e non compromettono la funzione
della zincatura.
In questo caso si può intervenire, per questioni puramente estetiche, tramite spazzolatura.
Le recenti normative della zincatura in tema di corrosione riportano che l’eventuale formazione di macchie
da ritenzione di umidità formatasi durante l’immagazzinaggio in ambienti umidi non è causa di non
accettabilità del manufatto.
5C Percolatura da saldatura
La presenza di interruzioni o difetti nel
cordone di saldatura può provocare la
fuoriuscita di liquidi dagli elementi accoppiati.
Tale effetto non è da considerarsi dannoso
per la resistenza nei confronti della
corrosione. Il fenomeno di “natura estetica” è
eliminabile mediante spazzolatura.
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LA NORMATIVA DI RIFERIMENTO
PER LA ZINCATURA A CALDO
6A Proprietà del rivestimento
La normativa alla quale la nostra azienda fa riferimento è la UNI EN ISO 1461 “Hot dip galvanized coatings
on fabricated iron and steel articles”.
All’interno della normativa vengono riportate tutte le informazioni riguardanti le specifiche del materiale zincato.
PROPRIETÀ DEL RIVESTIMENTO
1. ASPETTO
La formazione di aree grigie più chiare o più scure (per esempio il disegno a cellule di aree grigio scure) o
alcune disomogeneità superficiali non devono essere causa di scarto.
Anche macchie dovute a conservazione in ambiente umido (prodotti della corrosione bianchi o scuri
principalmente a base di ossido di zinco formatosi durante il periodo di immagazzinamento in condizioni
di umidità dopo la zincatura) non possono considerarsi causa di scarto, a condizione che lo spessore del
rivestimento rimanga maggiore del valore minimo specificato.
Non sono ammessi grumi e ceneri di zinco quando possono influenzare l’uso a cui è destinato l’articolo
zincato per immersione a caldo o i suoi requisiti per la resistenza alla corrosione. Quando esistono
particolari requisiti (per esempio quando il rivestimento di zinco deve essere verniciato) su richiesta, si deve
produrre un campione.
2. SPESSORE
I rivestimenti applicati tramite zincatura per immersione a caldo sono destinati a proteggere i prodotti di
ferro e acciaio contro la corrosione. La durata del periodo di protezione contro la corrosione da parte di
rivestimenti (sia di colore grigio che chiaro) è proporzionale allo spessore del rivestimento.
Nel caso di condizioni estremamente aggressive possono essere richiesti rivestimenti con spessori maggiori
di quelli specificati. Le specificazioni per rivestimenti più consistenti devono essere soggette ad un accordo
tra lo zincatore e il committente.
Spessori minimi del rivestimento su campioni non centrifugati.
ARTICOLO E SPESSORE
DEL MATERIALE
SPESSORE LOCALE
DI RIVESTIMENTO (minimo) μm
SPESSORE MEDIO
DI RIVESTIMENTO (minimo) μm
Acciaio > 6 mm
70
85
3 mm < Acciaio ≤ 6 mm
55
70
1.5 mm <= Acciaio ≤ 3 mm
45
55
35
45
Fusioni di ghisa ≥ 6 mm
70
80
Fusioni di ghisa < 6 mm
60
70
Acciaio < 1.5 mm
19
6B Resistenza alla corrosione dell’acciaio zincato a caldo
Codici
C1
C2
C3
C4
C5
Im2
Categoria di corrosività
Interno: asciutto
Interno: condensa occasionale
Esterno: area rurale esposta nell’entroterra
Interno: alta umidità, leggero inquinamento
dell’aria
Esterno: Area entroterra urbana o area
costiera temperata
Interno: piscine, impianti chimici, ecc
Esterno: Area industriale entroterra o area
costiera urbana
Esterno: Area industriale con alta umidità o
area costiera ad alta salinità
Acqua marina in regioni temperate*
Rischio di corrosione
Perdita media
spessore zinco
(µm/anno)
Molto basso
< 0,1
Basso
da 0,1 a 0,7
Medio
da 0,7 a 2
Alto
da 2 a 4
Molto Alto
da 4 a 8
Molto Alto
da 10 a 20
* si tratta di immersione in acqua marina nelle regioni temperate europee. Queste condizioni per lo zinco
sono meno aggressive che in acque marine tropicali dove la velocità di corrosione è più elevata.
Per prevedere la velocità di corrosione dello strato di zinco si fa riferimento alla normativa UNI-EN-ISO 14713
che fornisce indicazioni sulla perdita annuale media dello spessore di rivestimento, previa individuazione
della categoria di corrosività, ovvero dell’aggressività dell’ambiente. Nella tabella sono riportati i valori della
perdita media annuale di spessore di zinco in funzione di sei differenti ambienti di esposizione.
20
Realizzazioni
21
Realizzazioni
22
zincherie.com
Zincheria Valbrenta Spa
Via Dell’Artigianato 6,
36027 Rosà - Vicenza - Italy
Ph. +39 0424 539 686
Fax +39 0424 219 794
[email protected]
Zincheria Seca Spa
Loc. Santa Lucia, 23,
38061 Ala - Trento - Italy
Ph. +39 0464 696 763
Fax +39 0464 696 615
[email protected]
S. C. Zincheria S.A.
Şoseaua Unitaţii nr. 62-68,
077015 Baloteşti - Judeţul Ilfov
(Şoseaua Tunari - Dimieni - Baloteşti)
Ph. 0040317111533
0040317111534
Fax. 0040317111535
[email protected]
DMW Logistic Srl
Via Dell’Artigianato 6,
36027 Rosà - Vicenza - Italy
Ph. +39 380 36 67 391
Fax +39 0424 219 794
[email protected]