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Procedura per elementi da zincare
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GUIDAper progettisti tecnici e committenti
ZINCATURAA CALDO
Questa guida, continuamente aggiornata,è diventata negli anni un importante strumentodi consultazione per progettisti, tecnici e committenti.Un impegno di tutto il personale dellaZincheria Valbrenta, Zincheria Seca e DMW Logistic.
Un contributo importante per la crescita della cultura dell’acciao zincato a caldo.
Giuseppe Bordignon Presidente
ZINCATURA A CALDO PER UNA SOSTENIBILITÀ AMBIENTALEL’acciaio è 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 rimosse vengono completamente riciclate
LO ZINCO È UN METALLO NON FERROSO TOTALMENTE RICICLABILENel processo di zincatura non si verifica alcuna perdita del 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 riciclati dalla stessa zincheria o trasformati per varie applicazioni come additivi per la gomma, cosmetici e componenti elettronici.
RISERVE DI ZINCOLo zinco è il 27° elemento più comune nella crosta terrestre ed è presente in quantità abbondantinel mondo, grazie alla scoperta di grandi giacimenti, le riserve mondiali sono notevolmente aumentate.
LO ZINCO E’ VITALo 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 sistemaimmunitario. Lo zinco migliora la memoria e il pensiero e riduce inoltre l’affaticamento e i cambiamentidi umore, lo zinco è essenziale nel favorire la crescita nei neonati, nei bambini e negli adolescenti.
ACCIAIO ZINCATO, STRUMENTO ESSENZIALE NEL LIFE CYCLE THINKINGLa zincatura a caldo può fornire la protezione dalla corrosione a lungo termine senza manutenzionepersino negli ambienti più difficili. Le nuove politiche comunitarie considerano l’acciaio zincato a caldomateriale 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
lo zincorispettal’ambiente
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Come ottenere un prodotto di qualità dalla Zincatura.
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.
INTRODUZIONE
4A Composizione chimica dell’acciaio4B Difetti di laminazione
LA SCELTA DELL’ ACCIAIO Pag. 10
6A •Proprietàdelrivestimento6B •Macchiebiancheegrigie
LA NORMATIVA DI RIFERIMENTO PER LA ZINCATURA A CALDOPag. 18
1A LA CORROSIONEPag. 2
2A LA ZINCATURA
LA PROGETTAZIONE DEI MANUFATTI
3A Fori di sfiato e scarico3B Elementi di rinforzo e piastre di testa3C Piastre sovrapposte3D Punti di ancoraggio
Pag. 3
PROBLEMATICHE DEI PEZZI ZINCATI
5A Macchie di colore o scritte sui pezzi •pennarelli •identificazionedalaminazione •macchiedicolore •vernicetrasparente(tubigrossospessore) •presenzadigrassoeccessivosuipezzi5B Saldature •scorie •soffiatura •interrotte •tropposmerigliate5C Pezzi zincati e poi successivamente modificati
Pag. 14
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1A La corrosione
2A La zincatura
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 rivestireilmetalloconunmaterialesacrificaleingradodireagirepiùlentamentealfenomenodellacorrosione e di proteggere il metallo sottostante.
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.
FORMULA CONTENUTOSTRUTTURA
CRISTALLOGRAFICAFASEDENSITÀ(g/cm3)
Zeta
Delta
Eta
Gamma
Zn
FeZn13
FeZn10
Fe5zn21
7,14
7,18
7,24
7,36
max 0,003
5,7 - 6,3
7,0 - 11,5
21,0 - 28,0
Esagonale a corpo centrato
Monoclina
Esagonale a corpo centrato
Cubica a facce centrate
(1000x)
Morfologiadelrivestimento
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LA PROGETTAZIONE DEI MANUFATTI
Ilprimoaspettodaaffrontareèl’esecuzionediforidisfiatoescarico.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:Progettialternativiperl’esecuzionedelleforaturediprofilatifissatiapiastredibasamento.
NOTA: 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.
3A Fori di sfiato e scarico
FORI DI SFIATO
FORI DI SCARICO
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Materialepreparatorispettandoleindicazionisulla foratura sul quale è possibile effettuarela zincatura.
Materialepreparatononrispettandoleindicazioni sulla foratura sul quale nonè possibile effettuare la zincatura.
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.
SCANTONATURAASSENZA
DI SCANTONATURA
TABELLA DIMENSIONI FORATURA PER ZINCATURA TUBI
5050100100100150200200200300400500500600800
TUBI QUADRIE RETTANGOLARI DIAM. FORO IN mmDIAM. FORO IN mm TUBI TONDI
501001001502002002003004004004005007008001000
142030364250607080100120150180200260
4288100139165177193244323406457500
102226364246506282104 120130
xxxxxxxxxxxxxxx
NOSÌ
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Esempio di pezzo dove il traverso centrale era sprovvisto di foro di sfiato.
Se il lavoro non viene eseguito alla perfezione,potrebbero presentarsi problemi come questi.
TUBO CHIUSO ESPLOSOPER LA PRESSIONE
MANCANZADI SFIATO
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3B Elementi di rinforzo e piastre di testata
Attenzione: Le illustrazioni mostrano degli accorgimenti tecnici per permettere un adeguato drenaggio dello zinco.
Attenzione: evitate aree “morte” dove si potrebbero avere ristagni di zinco.
Quando usate rinforziin angolare, assicuratevidi lasciare dello spazioall’estremità del rinforzo,così che lo zinco possadrenare liberamente.
Quando usate rinforzi interni pertraviconprofiloadoppiaT o ad U assicuratevi che glispigoli interni siano smussati per consentire il passaggio dello zinco.
Quando usate squadrette di rinforzo esterne, ad esempio tra una piastra di base e lo stelo di una colonna, assicuratevi che i rinforzi abbiano gli angoli smussati perconsentire il passaggiodello zinco.
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Se usate un diaframma interno per irrigidire un corpo cavo assicuratevi che gli angoli delrinforzo siano generosamente smussati, nelle strutture cave più grandi fate in modo che l’elemento di rinforzo, oltre agli angoli smussati presenti un foro centrale.
Attenzione: non usate mai una piastra che ostruisca l’intera sezione trasversale, potrebbe essere pericoloso durante il processo di zincatura.
Quando progettate usando sezioni strutturali tubolari ricordate che ciascun elemento necessita diunacorrettaforaturaperpermetteresialosfiatodell’ariacheildrenaggiodellozinco.Inoltreè importante che i fori siano posizionati seguendo l’orientamento di scarico per evitare il rischio diarrecaredeidanniallastrutturae/odiintrappolarelozincoinzonemorte.Gliintaglia“V”sono una buona alternativa ai fori eseguiti con il trapano.
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Attenzione:L’accoppiamentodiduesuperficipianedeveprevederealmenounforodisfiatodato 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
Attenzione: Nel caso di una foratura carente i fori verranno eseguiti nel nostro stabilimento mediantel’utilizzodifiammaossiacetilenicaperladifficoltàdiutilizzaretrapanoacolonnaoaltreattrezzaturespecifichesuunprodottoassemblato.Pertanto,seavetequalchedubbiosulla progettazione di manufatti idonei alla zincatura siete pregati di contattare il nostroUfficio Tecnico.
3C Piastre sovrapposte
PUNTO DI SFOGODELLA PRESSIONE
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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.
3D Punti di ancoraggio
Peso: fino a 28 ton - Lunghezza: fino a 19 m
NO
SÌ
La nostra vascaha la lunghezza di 16,5 m,una larghezza di 2,2 med una profondità di 3,4 m.Questi rapporti dimensionali permettono il trattamento di elementi di grandi dimensioni (lunghezze massime zincabili 19 mcon peso fino a 28.000 kg)con elevato standard qualitativo.
Su questi pezzi rimaneilsegnodelfilodiferrodopo la zincatura.
La presenza di un foro permette l’ancoraggio del pezzo e la riduzione dellasuperficiedicontatto. Quindi sarà ridotto anche il segno dopo la zincatura.
ESEMPI DI LEGAGGIO
ZINCHIAMO ANCHE GRANDI DIMENSIONI
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L’acciaioèunalegacostituitaprincipalmentedaferro(Fe)ecarbonio(C)edaaltrielementi,la quantità e tipologia dei quali intervengono nei processi di formazione e accrescimento degli strati di protezione di zinco.Inmetallurgiaènotocomeilsilicio(Si)eilfosforo(P)sianoelementinormalmenteaggiuntiall’acciaio per ottenere determinate proprietà meccaniche.Allostessotempo,questielementiagisconosullareattivitàdelprocessodizincatura:elevate concentrazioni determinano strati più spessi del normale ma di elevata fragilità.Elementichedannoglistessieffettisonoadesempiozolfo(S),manganese(Mn),cromo(Cr),nichel(Ni),niobio(Nb),titanio(Ti),vanadio(V),questielementiaccrescononotevolmentelavelocità 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.
Rappresentazionegraficadelleclassidiacciaiperlazincaturasecondo la normativa UNI EN ISO 14713-2:2010.
4A Composizione chimica dell’acciaio
LA SCELTA DELL’ ACCIAIO
FIGURA 1:
CategoriaA
CategoriaC
CategoriaB
CategoriaD
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Acciai di questa classe o categoria tendono adottenererivestimentiregolariconsuperficibrillan-ti. La struttura del rivestimento include lo strato esterno di zinco
Per acciai laminati a freddo queste caratteristi-che sono osservate quando la composizione dell’acciaio soddisfa la formula: Si+2.5P≤0.04.%
Categoria A
Categoria B
Categoria C
Categoria D
Acciaidiquestacategoriaoclassedeterminanorivestimenti regolari ma con spessori maggiori. L’aspetto appare ancora brillante.
Acciaidiquestacategoriaoclasse(lecomposi-zioni chimiche rientrano nell’intervallo di Sande-lin)possonoformarerivestimentieccessivamentespessi (resistenza ridotta ai danni damovimen-tazioneperscarsaadesionealsubstrato).Ilrive-stimento ha un aspetto più scuro e tessitura più grossolana.
Acciaidiquestacategoriaoclasse(lecomposi-zioni chimiche rientrano nell’intervallo di Iper San-delin) determinano rivestimenti eccessivamentespessi(scarsaresistenzaaidannidamovimenta-zione),conscarsaadesionealsubstrato.L’aspet-to può andare dal grigio chiaro al grigio scuro con tessitura con o senza comparsa di celle.
TABELLA 1: Caratteristiche delle classi degli acciaisecondo la normativa UNI EN ISO 14713-2:2010.
CARATTERISTICHE DEL RIVESTIMENTO NORMATIVA UNI EN ISO 14713
Si≤0.04%P<0.02%
Si>0.25%
0,14<Si≤0,25%P<0,035%
0,04<Si≤0,14%
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Glieffettiesteticifotografatidipendonodallacomposizionechimicadelmaterialefornitodalcliente,diconseguenzainfasedizincaturanonsonomodificabili.
Due pezzi identici per forma ma con diversa composizione chimica zincati contemporaneamente.
EFFETTI ESTETICI DATI DALLACOMPOSIZIONE CHIMICA DELL’ ACCIAIO
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4B Difetti di laminazione
Seilmaterialenonèlaminatocorrettamentesipotrebbeavereunasuperficiemoltoruvidacausata dal sollevamento di scaglie di ferro.
(A)Sulpiattoc’èundifettodilaminazione.(B)Sultuboc’èunazincaturaregolare.
(PARTEA)Materialeaccoppiatonelquale si vede un difetto di laminazione.NellaparteBlazincaturaèregolare.
ZINCO
ACCIAIO
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5A Macchie di colore o scritte sui pezzi
L’utilizzodipennarelli,vernicioanti-spruzzocontenentesiliconiooliicreaunfilmprotettivocheimpedisceall’acidodieseguireunaperfettapuliziadellasuperficieedellesaldature.Inquestocaso la zincatura risulterà irregolare e quindi sarà necessario un ripristino o una rilavorazione del pezzo.
PROBLEMATICHE DEI PEZZI ZINCATI
ESEMPI DI MATERIALE GREZZO CON SCRITTE
PENNARELLOSINTETICO
SCRITTE IDENTIFICATIVEDI LAVORAZIONE
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ESEMPI DI MATERIALE ZINCATO CON SCRITTE
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ESEMPI DI MATERIALE GREZZO CON VERNICE
ESEMPI DI MATERIALE ZINCATO CON VERNICE
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5B Saldature
5C Pezzi zincati e poi successivamente modificati
Il rivestimento di zinco aderisce alla saldatura come al resto dell’acciaio. In alcuni casi la diversa composizione chimica delle zone di saldatura potrebbe portare a spessori e aspetti diversi.
ESEMPIO DI SALDATURE NON CONFORMI
fateattenzioneanonsmerigliareeccessivamentelesaldaturedatochesipotrebberoverificaredelle micro-criccature.
Lestrutturemodificatenecessitanodiun’ulteriore lavorazione.Prima di venir nuovamente zincate devono essere portate allo stato iniziale, si deve togliere lo strato di zinco attraverso un processo di dezincatura, questa operazione è indispensabile per avere la garanzia di una zincatura di qualità.
NOTA:
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Spessori minimi del rivestimento su campioni non centrifugati.
Acciaio > 6 mm 70 85
3 mm < Acciaio < 6 mm 55 70
1.5 mm<= Acciaio < 3 mm 45 55
Acciaio < 1.5 mm 35 45
Fusioni di ghisa > 6 mm 70 80
Fusioni di ghisa < 6 mm 60 70
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’internodellanormativavengonoriportatetutteleinformazioniriguardantilespecifichedel materiale zincato.
Laformazionediareegrigiepiùchiareopiùscure(peresempioildisegnoacellulediareegrigioscure)oalcunedisomogeneitàsuperficialinondevonoesserecausadiscarto.Anchemacchiedovuteaconservazioneinambienteumido(prodottidellacorrosionebianchioscuri principalmente a base di ossido di zinco formatosi durante il periodo di immagazzinamento incondizionidiumiditàdopolazincatura)nondevonoesserecausadiscarto,acondizionechelospessoredelrivestimentorimangamaggioredelvaloreminimospecificato.Non devono essere 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.Quandoesistonoparticolarirequisiti(peresempioquandoilrivestimentodizincodeveessereverniciato)surichiesta,sideveprodurreuncampione.
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 corrosionedapartedirivestimenti(siadicoloregrigiochechiaro)èproporzionaleallospessoredel rivestimento.Nel caso di condizioni estremamente aggressive possono essere richiesti rivestimenti con spessorimaggioridiquellispecificati.Lespecificazioniperrivestimentipiùconsistentidevonoessere soggette ad un accordo tra lo zincatore e il committente.
LA NORMATIVA DI RIFERIMENTO PER LA ZINCATURA A CALDO
PROPRIETA’ DEL RIVESTIMENTO
1. ASPETTO
2. SPESSORE
ARTICOLO E SPESSOREDEL MATERIALE
SPESSORE LOCALEDI RIVESTIMENTO (minimo) μm
SPESSORE MEDIODI RIVESTIMENTO (minimo) μm
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Spessori minimi del rivestimento su campioni centrifugati.
Articoli filettati:
Diametro > 6 mm 40 50
Diametro < 6 mm 20 25
Altri articoli (comprese fusioni di ghisa):
>3mm 45 55
<3mm 35 45
ARTICOLO E SPESSOREDEL MATERIALE
SPESSORE LOCALEDI RIVESTIMENTO (minimo) μm
SPESSORE MEDIODI RIVESTIMENTO (minimo) μm
Acciaioalcarboniononlegato,acciaiodebolmentelegatoeghisagrigiaemalleabilesonogeneralmente adatti per la zincatura a immersione a caldo. Se devono essere zincati altri materiali ferrosi il committente dovrebbe fornire allo zincatore informazioni adeguate o campioni in modo che questi decida se tali acciai possano essere zincati in modo soddisfacente.Gliacciaidatagliocontenentizolfononsonogeneralmenteadatti.
Secisonoampiemacchiebiancheogrigiesullasuperficiedelmanufatto,sonoprincipalmenteossidi 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 sono causa di non accettabilità del manufatto.
METALLO BASE
6B Macchie bianche e grigie
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zincherie.com
Zincheria Valbrenta Spa Via Dell Artigianato 6, 36027 Rosà - Vicenza - ItaliaTel. +39 0424 539 686 Fax +39 0424 219 [email protected]
Zincheria Seca Spa Loc. Santa Lucia, 23, 38061 Ala - Trento - ItaliaTel. +39 0464 696 763 Fax +39 0464 696 [email protected]
DMW Logistic SrlVia Dell Artigianato 6, 36027 Rosà - Vicenza - ItaliaTel. +39 0424 861 413 Fax +39 0424 219 794 [email protected]
S. C. Zincheria S.A.Soseaua Unitatii nr. 62-68,077015 Balotesti, Judetul Ilfov(Soseaua Tunari - Dimieni - Balotesti)Tel. 0040317111533 0040317111534Fax. 0040317111535Mail: [email protected]
