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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”.

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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 estremitĂ  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 densitĂ  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.

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Se usate un diaframma interno per irrigidire un corpo cavo assicuratevi che gli angoli del rinforzo siano generosamente smussati, nelle strutture cave piÚ 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 cosÏ 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.

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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.

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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 DELLâ&#x20AC;&#x2122; 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.

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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

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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.

Spessori minimi del rivestimento su campioni non centrifugati. Articolo e Spessore del Materiale

Spessore Locale di Rivestimento (minimo) μm

Massa del Rivestimento Locale (minimo) g/m2

Spessore Medio di Rivestimento (minimo) μm

Massa media del Rivestimento (minimo) g/m2

Acciaio > 6 mm

70

505

85

610

3 mm < Acciaio ≤ 6 mm

55

395

70

505

1.5 mm <= Acciaio ≤ 3 mm

45

325

55

395

35

250

45

325

Fusioni di ghisa ≥ 6 mm

70

505

80

575

Fusioni di ghisa < 6 mm

60

430

70

505

Acciaio < 1.5 mm

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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.

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Realizzazioni

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Realizzazioni

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zincherie.com Zincheria Valbrenta Spa Via Dell’Artigianato 6, 36027 Rosà - Vicenza - Italy Ph. +39 0424 539 686 Fax +39 0424 219 794 valbrenta@zincherie.com

Zincheria Seca Spa Loc. Santa Lucia, 23, 38061 Ala - Trento - Italy Ph. +39 0464 696 763 Fax +39 0464 696 615 seca@zincherie.com

S. C. Zincheria S.A. Şoseaua Unitaţii nr. 62-68, 077015 Baloteşti - Judeţul Ilfov (Şoseaua Tunari - Dimieni - Baloteşti) Ph. 0040317111533 0040317111534 Fax. 0040317111535 zincheria@zincherie.com

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Zincatura a caldo