Från projektering till montering Så jobbar du med varmförzinkat stål Annikki Hirn Nordic Galvanizers Nordic Galvanizers - branschföreningen för varmförzinkningsföretag i Norden Driver ett informationskontor för frågor rörande varmförzinkning av stål Ägs av nordisk förzinkningsindustri tillsammans med zinkproducenten New Boliden Jobbar med teknik, utbildning, marknadsföring och miljöfrågor 58 anläggningar är anslutna till föreningen 2
Projektering - Planering - Tillverkning - Montage Korrosivitetsklass Konstruktionsutformning Materialval Svets/skruvförband Håltagning Termiskt skurna ytor Materialkombinationer? Transport/lagring Hantering på site 3 Vad är varmförzinkning? En doppningsprocess där stål sänks ned i ett bad av smält zink En legering mellan stål och zink fås Med hjälp av olika parametrar kan skiktets tjocklek och egenskaper styras Varmförzinkning kan ske kontinuerligt eller som styckedoppning Varmförzinkning ger ett mycket långvarigt, underhållsfritt korrosionsskydd i de flesta miljöer 4
5 Godset måste vara rent före förzinkningen Före förzinkning genomgår godset avfettning, betning och flussning för att förbereda ytan. Färg, fett, krita och klisteretiketter kan vara mycket svåra att få bort och ger problem med klet eller obelgada ytor på godset
Våra medlemmar är vanligtvis underleverantörer De varmförzinkar produkter konstruktionsföretagen tillverkat Konstruktionsföretaget väljer stål och konstruktionsutformning Viktigt med informationsöverföring konstruktionen måste vara lämplig eller åtminstone möjlig att varmförzinka Eventuella extra önskemål angående t ex skikttjocklek måste vara kända redan vid materialinköpet 7 Varmförzinkningens två temperaturområden: Lågtemperaturförzinkning Bademperatur: ca 455-460 C Oftast blanka skikt, järn-zinkfas + ytterskikt av ren zink Tjocklek: Vanligtvis över 85 µm, upp till 250 µm kan förekomma. Beror på stålets kemiska sammansättning, tjocklek samt dopptiden. Högtemperaturförzinkning T=560 C, oftast i kombination med centrifugering. Används framför allt för massgods, mindre detaljer. Gråmatta skikt, bestående av järn-zinkfas. Stålets kemiska sammansättning har mindre betydelse. Tjocklek: Vanligtvis runt 50 µm 8
Stålets kiselhalt har stor inverkan på reaktiviteten och därmed på skikttjockleken Vid gjutning av stål tillsätts antingen aluminium eller kisel för att binda syre. Stålet blir tätat. Sandelinstål Den höga reaktiviteten i intervallet 0.03-0.14 vikts- % Si + P kallas Sandelineffekten Kiseltätat: Reaktiviteten ökar med kiselhalten. Aluminiumtätat: Låg kiselhalt - lägre reaktivitet. Inverkan av stålets kiselhalt på zinkskiktets tjocklek. Relationen mellan stålets kiselhalt och skiktets tjocklek vid olika dopptider 9 Kontrollera materialcertifikatet! Kisel + Fosfor = 0.0213 + 0.0072 = 0.0285 % Kisel + fosfor under 0.03 %, ok att förzinka detta stål!
Knottrig yta efter varmförzinkning pga att stålet har en kisel+fosforhalt inom Sandelinområdet 11 Varmförzinkning skyddar stål på två sätt!! 1) Genom att bilda ett heltäckande skikt med långsamt korrosionsförlopp - järn korroderar ungefär 200 gånger snabbare än zink. Zinkens korrosion idag i Sverige - beroende på miljöförhållanden - ligger mellan 0,5 till 4 mikrometer per år. Nyligen utförda studier (Swerea Kimab) har visat att 0.5-1 mikrometer tycks gälla i merparten av landet. 2) Genom att ge stålytan ett katodiskt skydd vid skador i zinkskiktet. Mindre skador i zinkskiktet påverkar inte en detaljs korrosionsskydd. Skada i zinkskikt - omkringliggande zink ger katodiskt skydd av stålytan. Skada i lackskikt - stålytan korroderar och färgfilmen lyfts. Skadan tillväxer. 12
Hur stora konstruktioner kan varmförzinkas? Badstorlek: Sverige 11 meter Norden 15 meter Europa 20 meter Längre produkter kan dubbeldoppas 13 Hur väljer man rätt korrosionsskydd för en viss miljö? Olika korrosivitetsklasser finns standardiserade, t ex i EN ISO 12944-2 Stålbyggnadsinstitutets Handbok för tillämpning av SS-EN 1090-2 (ersätter BSK) ger exempel på rostskyddssystem 14
Korrosivitetsklasser för atmosfärisk korrosion - så mycket korroderar bort per år vid exponering i luft Massförlust (g/m 2 ) Korrosivitetsklass Massförlust per ytenhet samt tjockleksreduktion (1-årig exponering) Stål Zink Tjockleksreduktion (g/m 2 ) Massförlust (μm) Tjockleksreduktion (μm) C1 10 1.3 0.7 0.1 C2 >10-200 >1.3-25 >0.7-5 >0.1-0.7 C3 >200-400 >25-50 >5-15 >0.7-2.1 C4 >400-650 >50-80 >15-30 >2.1-4.2 C5-I >650-1500 >80-200 >30-60 >4.2-8.4 C5-M >650-1500 >80-200 >30-60 >4.2-8.4 Korrosionshastigheten är vanligtvis högre i början av exponeringen. 15 Exempel Ett staket ska monteras i ett område där korrosivitetsklassen bedömts vara C3. Den önskade underhållsfria livslängden är 50 år. Vilken skikttjocklek krävs? C3 innebär att 0,7-2,1 µm av skiktet korroderar bort varje år. Om man räknar på worst case så blir det 2,1 x 50 = 105, dvs en skikttjocklek på 105 µm behövs. 16
Varmförzinkning utförs enligt standarden SS-EN ISO 1461 Standardiserade skikttjocklekar på olika godstjocklekar: Föremål och Lokal skikttjocklek Medelvärde godstjocklek Minimum (µm) skikttjocklek (µm) Stål > 6 mm 70 85 Stål > 3 mm - 6 mm 55 70 Stål 1.5 mm - 3 mm 45 55 Stål < 1.5 mm 35 45 Gjutgods 6 mm 70 80 Gjutgods < 6 mm 60 70 17 Tjockare skikt kan fås efter överenskommelse, se nationell bilaga NA Tjocklek (t) Fe/Zn 115 Fe/Zn 165 Fe/Zn 215 t mm Min lokalt värde (µm) Min medelvärde (µm) Min lokalt värde (µm) Min medelvärde (µm) Min lokalt värde (µm) Min medelvärde (µm) Stål > 6 100 115 145 165 190 215 Stål > 3-6 85 95 100 120 115 140 Stål 1-3 60 70 70 95 Styrs med kiselhalten: Riktvärde Gränser Fe/Zn 115 0.18 0.15-0.21 % Fe/Zn 165 0.25 0.22-0.28 % Fe/Zn 215 0.32 0.29 0.35 % 18
Kom ihåg... Fastställ korrosionsmiljö Välj korrosionsklass (C1-C5) Fastställ önskad livslängd Välj stål utgående från vilken skikttjocklek som krävs för den önskade livslängden 19 Viktigt vid konstruktion och tillverkning Lämplig konstruktionsutformning Undvik spalter Rätt håltagning Bearbeta termiskt skurna ytor 20
Svets eller bultförband? 21 Dräneringshål krävs i ihåliga sektioner - för att korrosionsskydda insidan och för att göra processen säker 22
Hålens storlek och placering Godset doppas och nedsänks helt i vattenbad samt i smält zink Gods med hålrum flyter - dräneringshål krävs Hål krävs även för att undvika explosionsrisk då innesluten luft utvidgas vid upphettning Viktigt att få zink även på invändiga ytor för gott korrosionsskydd Zinken måste kunna rinna in och ut. Minimum för hålstorlekar. Hålen får gärna vara större om det inte påverkar hållfastheten hos konstruktionen. Håltagning i överlappande ytor För ytor (> 70 cm 2 ) som är i kontakt med varandra krävs håltagning. Hålets storlek samt eventuellt behov av flera hål beror på den överlappande ytans utformning. Hålet behöver inte vara genomgående, men genomgående hål underlättar flödet av förbehandlingsvätskor och zink. 24
Avrinningshål för konstruktioner svetsade mot bottenplatta Utloppshål i båda ändar på en konstruktion ska vara placerade diagonalt i förhållande till varandra. 25 Rätt konstruktionsutformning viktig Konstruktioner som ska varmförzinkas får inte vara för styva, viss möjlighet att relaxera spänningar måste finnas I många fall är det en fördel att varmförzinka en konstruktion i delar och sedan montera ihop den med bultförband Hålstorlek påverkar även här Underdimensionerade hål kräver långsam nedsänkning i badet Spricka till följd av olämplig konstruktionsutformning Ger stora termiska spänningar = ökad risk för skador på godset 26
Syragömmor ger upphov till rostränder på godset Betsyra och flussrester kan inneslutas i trånga hålrum, spalter och svetsporer. Senare fräter dessa hål i zinkskiktet och ger upphov till brunröda rinningar. Större avstånd i spalter samt tätsvetsning av skarvar är lösningen på problemet. Missfärgningen är oftast enbart av estetisk nackdel och påverkar inte korrosionsskyddet hos produkten. 27 Termiskt skurna ytor ska slipas/blästras före förzinkning! Värmepåverkan vid skärningen förändrar materialet, bl a genom att syre diffunderar ( vandrar ) in i godsytan Inre oxidation kan medföra att den fria kiselhalten varierar kraftigt, se nedan: I vissa områden uppträder stålet som ett Al-tätat material I vissa områden uppträder det som ett Sandelinstål I vissa områden uppträder det som förväntat (dvs ett stål med Si-halt över 0.20 vikts-%) 28
Materialkombinationer Kombinationen rostfritt varmförzinkat går bra i torra miljöer. Undvik spalter där vätska kan samlas. Zinkskiktets livslängd beror på förhållandet mellan våt- och torrtid. Konstruktionen måste ha möjlighet att torka upp. 29 Vitrost eller vitblemma Uppstår framförallt om nyförzinkat gods utsätts för kondens eller regnvatten som blir liggande kvar på ytan. Bildas ofta vid spalter, tex mellan ihoplagda godsytor. Har stor volym och kan ge intryck av att all zink gått åt I själva verket marginell betydelse och försvinner då produkten exponeras för väder och vind. Undviks genom torr och luftig lagring av nyförzinkat gods.
Lagring och transport Packa godset luftigt och väl säkrat Zinkskiktet är nötningståligt men slag, vibrationer och godsytor som skaver mot varandra skadar produkten. Nyförzinkat gods som inte är fullt passiverat kan påverkas så att nyansskiftningar uppstår 31 Montering Hål och annat som behövs för att kunna montera produkten ska tas upp innan varmförzinkning Håltagning och svetsning skadar skiktet Använd gärna brickor i bultförband för att fördela ut trycket på en större yta, speciellt vid högre skikttjocklekar Mindre skador behöver ingen åtgärd skiktet självläker Lämplig reparationsmetod beror på typen av skada. Små skador ingen åtgärd Större zinkrik färg Stora - sprutförzinkning 32
Varmförzinkning och CE-märkning av stålkonstruktioner CE-märkningen av bärverksdelar påverkar även underleverantörer som varmförzinkningsföretag Det går dock inte att certifiera ett varmförzinkningsföretag som är en ren legoytbehandlare mot 1090-1 Endast företag som säljer produkter i eget namn på marknaden får CEmärka dessa och ska vara certifierade mot 1090-1 Det går inte att CE-märka själva varmförzinkningsprocessen Nordic Galvanizers, MVR och Nordcert har tagit fram den frivilliga certifieringen Approved Galvanizer som visar att varmförzinkaren uppfyller EN ISO 1461, EN ISO 14713-2 samt EN 1090-2 (relevanta delar) Genom att välja en Approved Galvanizer så säkerställs att kvaliteten och systematiken vid varmförzinkningen är på rätt nivå för bärverksdelar som ska CE-märkas av konstruktionstillverkaren 33 Tack för idag! Vill du veta mer om varmförzinkning, gå in på vår hemsida; www.nordicgalvanizers.com 34