ASOCIACIÓN SUDAFRICANA DE GALVANIZADORES POR INMERSIÓN EN CALIENTE
DATOS A CERCA DE LA GALVANIZACIÓN POR INMERSIÓN EN CALIENTE GUÍAS PRÁCTICAS
GALVANIZADO GENERAL POR INMERSIÓN EN CALIENTE GALVANIZADO
Publicación traducida al español por: ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA LATINOAMERICANA DE ZINC - LATIZA Es una organización sin fines de lucro, constituida constitu ida en Lima el 02 de setiembre de 2002; dedicada a promover los usos y aplicaciones del Zinc, sus aleaciones y compuestos, su imagen, aspectos del medio ambiente, salud y educación en Latinoamérica. Es el asociado regional de la Asociación Internacional de Zinc (IZA). El plan de trabajo de LATIZA comprende la realización de estudios de mercado, recopilación de información estadística, desarrollo de proyectos destinados a incrementar el consumo de zinc y a generar nuevos mercados, así como la participación en actividades educativas y de entrenamiento orientadas a asegurar que la producción y utilización del zinc esté en armonía con la salud y el medio ambiente. Los programas que desarrollamos se enfocan en tres áreas: Tecnología y Desarrollo de Mercados, Zinc en la salud y Nutrición y Comunicaciones.
Oficinas: Calle Roca de Vergallo 461, Magdalena del Mar, Lima 17 – Perú Teléfono: +51 1 261-6621 www.latiza.com
Publicación traducida al español por: ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA LATINOAMERICANA DE ZINC - LATIZA Es una organización sin fines de lucro, constituida constitu ida en Lima el 02 de setiembre de 2002; dedicada a promover los usos y aplicaciones del Zinc, sus aleaciones y compuestos, su imagen, aspectos del medio ambiente, salud y educación en Latinoamérica. Es el asociado regional de la Asociación Internacional de Zinc (IZA). El plan de trabajo de LATIZA comprende la realización de estudios de mercado, recopilación de información estadística, desarrollo de proyectos destinados a incrementar el consumo de zinc y a generar nuevos mercados, así como la participación en actividades educativas y de entrenamiento orientadas a asegurar que la producción y utilización del zinc esté en armonía con la salud y el medio ambiente. Los programas que desarrollamos se enfocan en tres áreas: Tecnología y Desarrollo de Mercados, Zinc en la salud y Nutrición y Comunicaciones.
Oficinas: Calle Roca de Vergallo 461, Magdalena del Mar, Lima 17 – Perú Teléfono: +51 1 261-6621 www.latiza.com
CONTENIDO TÉCNICO: Aunque la información en este folleto se considera que es razonablemente completo, ésta necesariamente necesa riamente no abarca abarc a todo. Para más información póngase en contacto con la Asociación de Galvanizadores por Inmersión en Caliente de Sudáfrica.
La asociación aso ciación de galvanizadores galvanizadores por p or inmersión inmer sión en caliente de sudafricana sudafric ana ............................................................. ....................................................................2 .......2 Publicaciones disponibles de la asociación ........................................................... .......................................................................................... .............................................................. .......................................................3 ........................3 Prevención de la corrosión ................................................................. ................................................................................................ .............................................................. .............................................................. ........................................................3 .........................3 ¿Cómo protege el zinc? ............................................................. ............................................................................................ ............................................................... ............................................................... .............................................................. ................................... .... 4 El proceso proce so de galvanización galvanización por inmersión en e n caliente ........................................................... .......................................................................................... ..........................................................5 ...........................5 Diseño para la galvanización por in inmersión mersión en caliente (iso 14713:2011) 14713:2011) ............................................................ ...............................................................................6 ...................6 Prevención de distorsiones ................................................................ ............................................................................................... .............................................................. .............................................................. ....................................................... ........................ 8 Cómo especificar esp ecificar para la galvanización por inmersión en e n caliente ............................................................. ....................................................................................... ..........................13 13 Galvanización por inmersión in mersión en caliente y normas relacionadas r elacionadas.............................................................. ............................................................................................ ..............................17 17 Efectos de la composición del acero en el el espesor y la estructura estru ctura de un recubrimiento recubrimie nto galvani galvanizado zado por inmersión inmersión en caliente caliente.......... ............... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ........... ........... .......... .......... .......... ........... ........... .......... .......... ........... ........... .......... .......... .......... ........... ........... .......... .......... ........... ........... ........18 ...18 Tablas y diagramas de conversión conversión para la galvanización galvanización en caliente ............................................................ .............................................................................. ..................21 21 Resistencia a la corrosión atmosférica de recubrimientos galvanizados en caliente..............................................23 Corrosión del zinc - corrosividad de atmósferas .................................... .................................................................... ............................................................... ............................................................2 .............................24 4 Corrosión blanca (manchas en almacenamiento almacenamie nto húmedo) húme do)............................................................ ........................................................................................... ............................................... ................ 26 Resistencia a la corrosión acuosa acuo sa del galvanizado por inmersión en caliente .............................................................27 .............................................................27 Guías para el uso de tuberías t uberías galvanizadas galvanizadas para transporte t ransporte de agua ............................................................ ................................................................................. ..................... 28 Guías para el uso tubería t uberíass galvanizadas enterradas en suelos suelo s.............................................................. ............................................................................................. ....................................30 .....30 Reparaciones de recubrimientos galvanizado galvanizado en e n caliente .................................. ................................................................. .............................................................. ........................................... ............ 31 La galvanización en caliente de elementos ele mentos de sujeción ................................ ................................................................ ............................................................... ................................................32 .................32 Pintado del acero ace ro galvanizado en caliente (sistemas de recubrimiento recubrimie nto dúplex)........................................................ ........................................................34 34 Comparaciones de costos co stos de galvanización en caliente versus los sistemas de pintura pintu ra .....................................36 .....................................36 Hoja de datos de zinc .............................................................. ............................................................................................. .............................................................. ............................................................... ............................................................... .................................. ... 37 Reglas de oro de los galvanizadores galvanizadores ............................................................ ............................................................................................ ............................................................... .............................................................. ................................... 38 Glosario de términos tér minos de la galvanización por inmersión en caliente c aliente .......................................................... .................................................................................39 .......................39 Factores Factores y fómulas de conversión útiles ................................................ ............................................................................... ............................................................... ............................................................... ..................................... ...... 43 Tabla periódica de los elementos................................... elementos................................................................... ............................................................... .............................................................. ............................................................... ................................... ...44 44 Otras fórmulas e información infor mación útiles .............................................................. ............................................................................................. .............................................................. ......................................................... .......................... 45-52
LATIZA - HDGASA
1
LA ASOCIACIÓN DE GALVANIZADORES POR INMERSIÓN EN CALIENTE DE SUDÁFRICA INTRODUCCIÓN La Asociación de Galvanizadores por Inmersión en Caliente de Sudáfrica fue fundada en 1965 y sus miembros representan represe ntan a la mayor mayor parte de la capacidad capacidad disponible de los galvanizadores galvanizadores por inmersión caliente de Sudáfrica.
VISIÓN La Asociación de Galvanizadores por Inmersión en Caliente de d e Sudáfrica, involucra a todos sus miembros y otras partes interesadas, como una organización profesional al servicio de los intereses de todas las partes dependientes de la industria de la galvanización en caliente.
CARTA DE DECLARACIÓN La función principal de la Asociación de Galvanizadores por Inmersión en Caliente de Sudáfrica es promover un mayor mayor nivel de aceptación y confianza en productos galvanizados por inmersión inme rsión en caliente y ofrecer a nivel nacional. La Asociación es el vehículo que ofrece a todos to dos sus miembros los lo s conocimientos técnicos y el apoyo en la comercialización con el fin de hacer crecer la calidad y aceptabilidad de la galvani galvanizaci zación ón en caliente caliente en el mercado. mercado. La Asociación de Galvanizadores por Inmersión en Caliente de Sudáfrica es un órgano consultivo y de autoridad independiente, que representa a los usuarios finales, consumidores y especificadores de los productos por inmersión en caliente de acero galvanizado, lo cual garantiza estándares de calidad y la satisfacción satisfacción del cliente con el sistema de prevención prevención de la corrosión mediante la galvanización galvanización por inmersión en caliente suministrado en Sudáfrica.
ACTIVIDADES QUE QUE REALIZA •
•
•
•
•
•
•
2
Promover el uso de la galvanización en caliente para una protección eficaz y económica contra la corrosión en aplicaciones en las que su uso es apropiado. Prestar asistencia técnica y asesoramiento para especificadores, fabricantes y usuarios finales, así como recomendaciones de métodos alternativos de protección cuando sea apropiado. Identificar e investigar las posibles nuevas aplicaciones para la galvanización en caliente. Participar en proyectos de desarrollo en favor de la industria mediante la prestación de asistencia en forma de asesoramiento técnico, recomendaciones prácticas y asistencia en la preparación de las especificaciones de diseño. Prestar asistencia con control de calidad durante la fabricación y galvanización en caliente. Difundir los conocimientos técnicos, proporcionando un servicio de consultoría y capacitación, así como la publicación de literatura técnica. Impartir capacitación y educación para las compañías miembros para garantizar un alto nivel de calidad y servicio en toda la industria de la galvanización.
LATIZA - HDGASA
PUBLICACIONES DISPONIBLES DE LA ASOCIACIÓN •
•
•
•
•
•
Revista de la Asociación – Actualidad de la Galvanización por Inmersión en Caliente. (Publicación gratuita producida producida trimestral) trimestral) Protección del Acero mediante Galvanización por Inmersión en Caliente y Sistemas Dúplex. Guías Prácticas para la Inspección y Reparación de Recubrimientos Galvanizados por Inmersión Caliente. HDGASA 01 – 1990 Código de Buenas Prácticas para la Preparación de Superficies y Aplicación de Recubrimientos Orgánicos Aplicados al Acero Galvanizado en Caliente Nuevo Protegidos de la Intemperie HDGASA 02 – 1990 Especificación de los Requerimientos para el Comportamiento de los Sistemas de Recubrimiento Dúplex. HDGASA 03 – 2006 Especificaciones para la Protección mediante Galvanizado por Inmersión en Caliente y Recubrimientos Dúplex.
•
Lista de Verificación para la Galvanización por Inmersión en Caliente con Fines Arquitectónicos.
•
Mural Gráfico – Diseño para la Galvanización por Inmersión en Caliente.
Por fav favor, or, visite nuestra página Web www.hdgasa.org.za para ver hojas de información, estudios de casos y otra información técnica.
PREVENCIÓN DE LA CORROSIÓN Cuando el hierro se extrae de su mena, una tendencia fundamental de la naturaleza naturaleza se invierte bruscamente. bruscam ente. A menos estén protegidos, el hierro y el acero se corroen en la mayoría mayoría de los ambientes, volviendo lentamente a su estado natural. Por lo tanto, la corrosión se puede definir como la destrucción o el deterioro de un material por reacción con su medio ambiente. Generalmente, como resultado de la corrosión se compromete la función de un metal, se produce daño a sus alrededores, o daños en el el sistema técnico en el que están ambos incluidos. En términos generales, generales, todos los metales, con la posible excepción de los metales preciosos, se corroen y destruyen con el tiempo. Para que el acero se corroa u oxide - en ambientes normales, deben tener acceso el oxígeno y el agua. En la mayoría mayoría de los ambientes, ambos el oxígeno y el agua están disponibles en cantidades suficientes para que el proceso de corrosión tenga lugar a través de casi todo el año. La prevención contra la corrosión es un factor esencial en la utilización económica de acero. La provisión de la capa protectora adecuada puede traer ahorros económicos iniciales más importantes en servicio, debido a la reducción o eliminación eliminación de mantenimiento y pérdida de tiempo de servicio, y el aplazamiento de la fecha de reemplazo de estructuras y equipos. Las aplicaciones adecuadas de galvanización en caliente ofrecen una protección ideal contra la corrosión del acero - no coincide con otro recubrimiento galvanizado de una combinación única de bajo costo inicial, la facilidad de inspección de la dualidad de recubrimiento, durabilidad, rendimiento predecible, bajo mantenimiento y resistencia a la abrasión y daños mecánicos. mecánicos .
LATIZA - HDGASA
3
¿CÓMO PROTEGE EL ZINC? La protección contra la corrosión de la galvanización por inmersión en caliente resulta de la formación de un producto de corrosión insoluble denso sobre la superficie del recubrimiento. El acero recién galvanizado es luminoso y brillante como la superficie del zinc puro. Durante un período de tiempo esta superficie se oxida a óxido de zinc (Zn0) en el aire. Esta se convierte rápidamente en hidróxido de zinc (Zn (OH)2) por la humedad en la atmósfera. Ambos productos de corrosión son solubles y se lava fácilmente en la superficie por la lluvia o condensación. El recubrimiento protector final sobre la superficie de zinc es la conversión, en el aire que fluye libremente, de Zn0 y Zn (OH) 2, a carbonato de zinc insoluble y denso (ZnC03). Zinc Metal
ZnO
Zn(OH)
2
ZnCO
3
Es, por lo tanto, de suma Importancia que una superficie recién galvanizada permita “respirar” con el fin de formar la película protectora sobre la superficie. Aunque el ZnC03 se retira lentamente, se sustituye por el suministro continuo de productos de corrosión como se indicó anteriormente. La reacción del zinc fundido con el acero durante el proceso de la galvanización por inmersión en caliente produce un recubrimiento que está unido metalúrgicamente al acero. El recubrimiento no es un simple recubrimiento de zinc sobre el sustrato de acero, sino más bien una serie de aleaciones duras de hierro / zinc que se hacen más rica en zinc hacia la superficie exterior del recubrimiento. Recubrimiento Estas aleaciones forman un recubrimiento de zinc adherente que es más duro que el acero subyacente lo cual le proporciona una buena resistencia contra daños mecánicos. Acero Además, un recubrimiento grueso en las esquinas proporcionan una excelente protección sobre las áreas que tienden a estar poco recubiertas y protegidas con recubrimientos orgánicos. En caso de ocurrir un área expuesta de acero, la superficie de zinc se corroe preferentemente a una velocidad lenta y protege el acero. Esta protección preferencial se denomina protección catódica y, donde el daño es pequeño, los productos de corrosión de zinc llenarán el área expuesto para detener ataque. Finalmente, si el daño mecánico es tan grave como para exponer el acero subyacente, además de la protección por barrera de antes mencionado, el zinc circundante protege contra la corrosión por
4
LATIZA - HDGASA
Espesor del recubrimiento caliente en una esquina.
galvanizado
en
Daños
Recubrimiento
Recubrimiento
Ningún ataque debajo de la película Z INC
Desprendimiento debajo de la película
Pinturas
Figura 1. Consecuencia de los daños a un recubrimiento de zinc y de pintura
deslaminación (ataque bajo el recubrimiento). El desprendimiento debajo de la película es un mecanismo de falla común con recubrimientos orgánicos donde la herrumbre se extiende desde cualquier zona dañada. Esto se pone de relieve en la figura 1.
EL PROCESO DE GALVANIZACIÓN POR INMERSIÓN EN CALIENTE A diferencia de los sistemas de pintura orgánicos, un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente se produce por una reacción metalúrgica entre el hierro y el material de recubrimiento, es decir, el zinc fundido. Una serie de aleaciones duras de hierro/zinc resistentes a la abrasión se forman y estos se recubren con zinc relativamente puro como producto que se retira del baño de galvanización. Las diversas capas desempeñan un rol importante en la provisión de la protección contra la corrosión. Para la formación del recubrimiento, se requiere que la superficie de acero esté totalmente libre de contaminantes, tales como, cascarillas laminación, óxido, grasa y aceite. Como su nombre lo indica, el proceso de galvanización en caliente implica la inmersión o inmersiones en una serie de productos químicos de limpieza y pretratamiento antes de la inmersión en el baño de zinc fundido. La ventaja de este método es que todas las superficies del producto se humedecen uniformemente, incluyendo las áreas que serían inaccesibles para la limpieza y recubrimiento por otros métodos.
Figura 2. Proceso de galvanizado por inmersión en caliente
LATIZA - HDGASA
5
DISEÑO PARA LA GALVANIZACIÓN POR INMERSIÓN EN CALIENTE (ISO 14713:2011) Al diseñar una estructura, que será ser galvanizada por inmersión en caliente, hay que tener en cuenta que los artículos serán sumergidos y retirados de un baño de zinc fundido calentado a una temperatura de 450 ° C. Se requiere del diseño y fabricación para cumplir con los estándares aceptables, que se aplican independientemente de si un recubrimiento es galvanizado por inmersión en caliente o se va a aplicar el pintado. En el caso de la galvanización en caliente existen algunos requisitos adicionales de diseño y fabricación a fin de evitar la distorsión y facilitar el acceso (llenado) y el drenaje de zinc fundido durante la galvanización. Con ciertas fabricaciones, los agujeros, que están presentes para otros fines pueden cumplir con los requisitos de ventilación de aire, el llenado y vaciado de zinc. En otros casos, puede ser necesario prever orificios adicionales para este propósito. Para una protección completa, el zinc fundido debe ser capaz de fluir libremente a todas las partes de las superficies de la fabricación. Con secciones huecas o donde hay compartimentos internos, la galvanización en caliente de las superficies internas elimina cualquier peligro de corrosión oculta que suele ocurrir en condiciones de servicio. Además, en caso del galvanizado por inmersión en caliente se necesite para fines arquitectónicos(ver lista de chequeo Arquitectural), tener presente la importancia del diseño, así como la selección del acero adecuado (ver la influencia de silicio y fósforo en las páginas 19 -20) son de suma importancia.
Algunos Principios Generales de Orientación son: •
•
Agujeros de ventilación, para el llenado y vaciado deben ser tan grande y tan cerca como posible de los extremos y diagonalmente opuestos entre sí. Rigidizadores internos y externos, deflectores, diafragmas, refuerzos, etc., deben tener esquinas internas recortadas para permitir el acceso del ácido de decapado, el flujo de zinc fundido y para evitar el atrapamiento de aire.
•
Uniones atornilladas se hacen mejor después de la galvanización en caliente.
•
Refuerzos internos a menudo minimizan las distorsiones.
•
•
•
•
•
6
Evitar soldar, las uniones soldadas no debe ser mayor de lo que es esencial para la integridad estructural de la fabricación. La soldadura debe ser lo más simétrica, con el fin de asegurar que las tensiones estén equilibradas. Esto se puede hacer mediante la colocación de las soldaduras cerca del eje neutro o al equilibrar ellos alrededor de este eje. Evite siempre que sea posible las asimetrías. Esto incluye la combinación de diferentes espesores de material. Donde sea posible éstos deben ser atornillados entre sí después de la galvanización en caliente. Inmersión completa del artículo reduce las posibilidades de distorsión. El aire fresco después de galvanizar en lugar de un enfriamiento rápido si el componente se va a pintar o existe la posibilidad de que el componente se distorsione.
LATIZA - HDGASA
TAMAÑO DEL COMPONENTE: Prácticamente existen instalaciones para galvanizar por inmersión en caliente artículos de cualquier tamaño o forma. Las técnicas empleadas para artículos grandes como doble inmersión y el balanceo para objetos cilíndricos. Revise la lista de los miembros con diferentes tamaños de cubas o pailas - consulte la página Web de la Asociación: www.hdgasa.org.za.
DISEÑO MODULAR: Grandes estructuras son también galvanizados por inmersión en caliente mediante el diseño de módulos para el montaje posterior con pernos o soldadura. A menudo las técnicas de diseño modular producen ahorros en la fabricación y montaje por un manejo simplificado y el transporte.
DOBLADO Y CONFORMADO DESPUÉS DE LA GALVANIZACIÓN POR INMERSIÓN EN CALIENTE Para obtener los mejores resultados, no debe tener lugar la conformación en frío después de la galvanización en caliente. Si es necesario, los aceros de menos de 3 mm de espesor pueden doblarse en frío o si son más gruesos, realizar el trabajo en caliente a temperaturas por debajo de 350 ° C. El requisito para el curvado de tubos galvanizados inmersión en caliente SANS 32:1997 / EN 10240: 1997 después del recubrimiento para los fines de fabricación de productos tales como, puertas de granja, etc. debe limitarse a lo siguiente: •
•
El radio mínimo tomado en la cara interior del tubo no deberá ser menor que 8 veces el diámetro exterior del tubo. Para el éxito del doblando como se indica más arriba, el espesor del recubrimiento local no podrá ser superior a un 40% más que el indicado en la tabla 3.
SUPERFICIES SOLAPANTES Se debe proporcionar una distancia mínima de al menos 2 mm entre las placas, de las superficies solapadas y espalda con espalda de ángulos y canales. Si las superficies de contacto no pueden ser evitadas, uno o más orificios de ventilación de un miembro (una pieza) garantizarán la seguridad personal de la galvanización en caliente y evitar daños en el artículo.
DEFECTOS DE FABRICACIÓN •
•
Las rebabas deben ser retiradas antes de la galvanización en caliente A diferencia con la pintura, los bordes no tienen que ser redondeados para lograr un recubrimiento uniforme, puesto que la galvanización en caliente va proteger estos adecuadamente.
•
Las soldaduras deben ser continuas y libres de exceso de cavidades y porosidad.
•
Escorias de soldadura y salpicaduras deben eliminarse antes de la galvanización en caliente.
•
Los bordes rugosos o ásperos debido al corte y oxicorte se eliminan mejor.
•
Los aceros que son susceptibles a la fragilización y rotura por fatiga son mejor conformados en caliente antes de la galvanización.
OTRAS CONSIDERACIONES DE DISEÑO Y FABRICACIÓN •
Para la identificación permanente usar letras perforadas o soldadas con mucho realce. Para la identificación temporal usar alambres con etiquetas metálicas con relieves muy fuertes para trabajar,
LATIZA - HDGASA
7
pintura soluble en agua o lápiz para el marcado correcto que se pueden eliminar fácilmente por desengrase o decapado. •
•
•
•
•
•
Trabajo no apropiado, para el manejo de cadenas, ganchos, canastas o porta piezas que deben estar provistos de orificios de suspensión u orejetas de elevación. Juntas soldadas pueden ser galvanizados en caliente, pero primero consulte con el galvanizador. Juntas soldadas suavemente o aluminio remachado no pueden ser galvanizados por inmersión en caliente. Los sujetadores hasta e incluyendo calidad 10.9 pueden ser galvanizados por inmersión en caliente. Los hilos deben ser lubricados para permitir una tensión correcta. El método de giro de la tuerca ha demostrado que proporciona la mejor técnica para el tensado. Las tuercas de gran tamaño son giradas después de la galvanización en caliente para acomodar el espesor del recubrimiento sobre el espárrago o perno. Cuando los contactos de metales disímiles son inevitables, deben ser utilizados arandelas aislantes apropiadas. Para la soldadura de aceros no-estructurales recubiertos con zinc pueden ser utilizados todos los procedimientos y métodos para el soldado de acero negro sin mucha dificultad. Para soldaduras estructurales el recubrimiento de zinc debe ser integralmente eliminada mediante lijado o impidiendo la formación de enmascaramiento. Manijas de gota, bisagras, cadenas, ejes y husillos requieren un espacio mínimo radial, de 2 mm (hasta 30 mm Ø) y 2 a 2,5 mm (más de 30 mm Ø), para permitir el espesor del recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente. Materiales enmascarantes han sido desarrollados, que aplicados antes de la galvanización en caliente, evitarán la formación del recubrimiento galvanizado en las superficies en las que no se desea.
PREVENCIÓN DE DISTORSIONES PRODUCTOS EN CONFORMDAOS MEDIANTE EL DOBLADO Muchos artículos son conformados doblando a la forma correcta en la etapa de fabricación. Este proceso induce tensiones en el acero, que puede ser aliviado durante la operación de galvanización en caliente. Esto se produce cuando la temperatura del zinc fundido alrededor de 450 ° C está en el extremo inferior de la temperatura de alivio de tensión para el acero. Por consiguiente, las tensiones utilizadas para conformar el producto pueden ser liberados produciendo cambio en la forma o la dimensión del producto final (figura 3).
Figura 3
Consideremos el caso de una placa enrollada para formar parte de un círculo. Durante la galvanización en caliente, la liberación de la tensión hará que el radio de la circunferencia se incremente, por lo que las piezas finales fabricadas del círculo no pueden contraerse. Estas dificultades se pueden superar mediante la instalación de tirantes temporales (figura 5) a través de la sección para garantizar que el objeto mantenga su forma deseada. Los tirantes son soldados o atornillados en posición, con un tamaño proporcional al tamaño y espesor de la placa que está reteniendo. Si son atornilladas, se utilizan con una arandela plana puede como
8
LATIZA - HDGASA
un espaciador entre la abrazadera y el artículo a ser galvanizado en caliente, véase la figura 4. Cuanto menor sea el espaciador menor será el área final de reparación. Las llaves deben ubicarse por lo menos en puntos a una cuarta parte de la estructura. Resultados similares se pueden obtener con los canales doblados, marcos de ángulo o con canales. Para reparar el área donde los tirantes se han eliminado será necesario utilizar un material de reparación aprobado.
Figura 4
SOLDADURA O LA TENSIÓN INDUCIDA POR LA FABRICACIÓN Se dice que las tensiones internas debido a la soldadura juegan un rol muy importante en la creación de la mayor parte de las distorsiones, debido a que el acero se calienta a 450 ° C durante la galvanización, las tensiones introducidas por soldadura se liberan y en ocasiones esto puede dar lugar a distorsión. Sin embargo, la soldadura, juega un rol importante en la fabricación de los artículos que han de ser galvanizado en caliente. Por tanto, es importante entender cómo estas fuerzas se generan y como reducirlas al mínimo durante la fabricación para obtener un producto satisfactorio después de la galvanización en caliente.
Figura 5
Afortunadamente, siguiendo unas cuantas reglas sencillas es posible obtener mejores resultados. Estas reglas básicas son: •
•
•
•
•
Evitar el exceso de soldadura, las soldaduras no deben ser más grandes de lo que es, indispensables para la integridad estructural de la fabricación. La soldadura debe ser tan simétrica como sea posible con el fin de asegurar de que las tensiones estén equilibradas. Esto se puede hacer mediante la colocación de las soldaduras cerca del eje neutro o al equilibrar ellos alrededor de este eje. Utilizar una secuencia de soldadura equilibrada y bien planificada. Con grandes estructuras se debe tener cuidado de que las tensiones se reduzcan al mínimo mediante la preparación y un plan para el trabajo de soldadura.
Figura 6.
Soldar costuras se refuerzan significativamente la resistencia estructural, en la medida de lo posible, no deben de obstaculizar la contracción de otras soldaduras. Utilizar pocos pases de soldadura como sea posible y reducir el tiempo de soldadura para controlar la entrada de calor.
LATIZA - HDGASA
9
•
•
Hacer que las fuerzas de contracción de la soldadura trabajen en la dirección deseada o que las fuerzas de contracción equilibrio con las fuerzas opositoras. Usar el reverso de la soldadura de paso o soldadura escalonadas para minimizar las tensiones.
Si una fabricación de acero se distorsiona o bien después de la soldadura y antes o después de la galvanización en caliente debido a estas tensiones, es posible enderezar el elemento. Los mejores resultados se obtienen mediante enderezamiento en caliente antes o después de la galvanización por inmersión en caliente. Se debe dar preferencia a enderezamiento caliente antes de que el tiempo requerido sea menor y evitar la posibilidad de daños en el recubrimiento de zinc. Las pruebas confirman que los componentes calientes enderezados que estaban dentro de la tolerancia antes de la galvanización en caliente no se distorsionan de nuevo durante el proceso de galvanizado como las tensiones que ya se han aliviado.
FABRICACIONES QUE CARECEN DE SIMETRÍA Cuando las fabricaciones son sustancialmente simétricas en los planos horizontal y vertical, que tienen un potencial mucho menor de distorsión a temperaturas de galvanización. Bajo estas condiciones, las fuerzas de expansión son equilibradas y el producto no sufre ninguna distorsión. Esta condición se produce con tubos, vigas I, RHS y otras secciones similares. Cuando estas secciones se combinan en una fabricación, es posible eliminar esta simetría. Consideremos el caso donde se suelda una pieza de paredes delgadas RHS a la parte superior de una sección de viga en I. En esta situación, la forma geométrica ya no es simétrica, a pesar de que los dos componentes individuales si lo son. El tubo de paredes delgadas llega a la temperatura de galvanización antes que la brida más gruesa en la parte inferior. Como resultado, los RHS se expandirán más rápidamente que el reborde inferior, causando un arco hacia arriba en la sección (figura 7).
Figura 7
Las secciones que no son simétricas, tales como canales y ángulos experimentan problemas similares debido a su innata asimetría. En el caso de canales, la sección se doblará con los dedos de los pies apuntando hacia fuera. Hay tres maneras recomendadas para superar este tipo de problemas. •
•
•
10
Rediseño de la fabricación para hacer el diseño simétrico. Esto permitirá a las fuerzas se equilibran entre sí y evitar la distorsión (figura 8).
Figura 8
Fabricar y galvanizar los componentes individuales como piezas separadas, y luego soldar después de la galvanización en caliente. Las soldaduras pueden retocarse con un material adecuado usado para la reparación de galvanizado. Cuando se dispone de múltiples piezas que pueden ser galvanizadas por inmersión en caliente espalda con espalda mediante el uso de pernos con espaciadores de tubo para separar las piezas (ver 4 y 9). El conjunto se separa después de enfriar completamente y el área de contacto con el espaciador reparado con un material adecuado para la reparación de galvanización (figura 4).
LATIZA - HDGASA
Figura 9
USO DE MATERIAL GRUESO Y DELGADO EN UN ENSAMBLAJE Cuando el material delgado se calienta durante la galvanización, este se expande más rápido que cualquier material grueso que se calienta al mismo tiempo. Esto es porque el material más delgado requiere menos tiempo para estar totalmente caliente la temperatura de galvanización. Por consiguiente, el material más delgado se distorsionará y su expansión estará restringida por un material más grueso. Considere el caso común donde se suelda una plancha de acero delgado para el marco de un remolque para formar una bandeja. Esta técnica ha sido generalmente bien conectada por soldaduras alrededor de su perímetro. Si, por ejemplo, la plancha es sólo la mitad del grosor del material utilizado en el marco, se alcanza rápidamente la temperatura de galvanización de alrededor de 450 ° C y por lo tanto, ha alcanzado el punto donde se producirá la máxima expansión. El marco está hecho de un material más grueso que aún no Figura 10 ha llegado a la misma temperatura y por lo tanto, no se han extendido tanto como la plancha más delgada. Debido a las restricciones de las soldaduras alrededor del perímetro, la hoja no se puede empujar hacia el exterior de su crecimiento en los bordes, y por lo tanto el aumento de tamaño hace que se produzca alabeos o pandeos en la superficie de la plancha (figura 10). Existen dos métodos recomendados de superar este problema: •
•
Galvanizar por inmersión en caliente la plancha y el marco por separado y luego unirlos después de la galvanización. Esto se puede hacer utilizando sujetadores mecánicos tales como tornillos o pernos. Si se utiliza soldadura, las soldaduras tendrán que ser retocadas con el material usado para la reparación de galvanización. Usar el mismo espesor de material tanto para el marco y como para la plancha.
En algunos casos, esta deformación de la superficie puede ser aceptable, ya que el material está completamente protegido contra la corrosión; sin embargo, una vez que este tipo de distorsión se produce, no puede ser fácilmente corregido después de la galvanización.
GALVANIZADO OBJETOS DE GRAN TAMAÑO Cuando una fabricación es tan grande que el galvanizador no puede encajar en el baño, un proceso de doble inmersión (figura 11 y 12) o galvanización progresiva (figura 13), o fabricación parcial y a continuación, es utilizado una máscara para evitar la formación de recubrimiento en la zona de unión, pa ra la soldadura posterior y la reparación de recubrimiento. Los procesos anteriores aumentan el potencial de distorsión ya que introducen un calentamiento desigual en el objeto. El área sumergida en el baño se eleva a la temperatura de galvanización completamente y por lo tanto, se expande más que la porción restante exterior en la paila o cuba. Esto es más pronunciado durante la primera inmersión cuando el objeto se eleva desde la temperatura ambiente. Es el calentamiento diferencial y la diferencia resultante en expansión que puede causar que el producto se distorsione (figura 14). En la inmersión de la segunda parte de la fabricación no se eliminará ninguna distorsión que ya ha ocurrido.
LATIZA - HDGASA
11
Figura 11. Doble inmersión final por exceso de profundidad
Figura 12. Doble inmersión final por exceso de longitud
Figura13. Inmersión progresiva
Este problema se agrava si los orificios de ventilación y de drenaje son de tamaño insuficiente ya que esto requerirá más tiempo de galvanización mientras el objeto se llena de zinc y drene mientras se retira. Este aumento del tiempo incrementa la expansión diferencial a lo largo del acero y por lo tanto la posibilidad de distorsión. Estos problemas pueden superarse o reducirse mediante: •
•
•
•
Diseñar el producto en módulos que pueden ser totalmente sumergidas en una sola inmersión. Asegurar que los agujeros de ventilación y drenaje sean adecuadamente dimensionados para permitir inmersión y extracción rápida del objeto. Permitir la expansión lineal en el diseño de forma que la distorsión sea plástica y no esté limitada por riostras transversales.
Figura 14
Utilizar el baño más grande disponible para la galvanización.
Estos problemas rara vez se experimenta en las tuberías, postes simples o secciones delgadas en espirales, debido a su simetría y diseño simple.
OBJETOS LARGOS Y DELGADOS Objetos largos y delgados incluyen postes, tubos y secciones más grandes RHS. Generalmente, estos objetos no se distorsionan debido a su naturaleza simétrica; sin embargo, si se levantan en ambos extremos, pueden tomar una forma arqueada característicamente después de la galvanización (figura 15). Esta inclinación se produce cuando el acero se calienta a la temperatura de galvanización de 450 ° C. Cuando se retira de la Figura 15 paila o crisol de galvanización, el peso propio de los productos puede superar el límite elástico del acero a esta temperatura, haciendo que el objeto se incline. Esta inclinación se convierte en permanente ya que el acero se enfría.
12
LATIZA - HDGASA
Si el componente es estructuralmente muy débil y esto se ve agravado por el llenado insuficiente y orificios de drenaje, el zinc fundido en el interior del componente se añade considerablemente a su masa cuando se retira del baño. Orificios de drenaje de tamaño insuficientemente también prolongan el tiempo que el zinc fundido se drena desde el componente. Ambas condiciones pueden aumentar considerablemente la propensión a la distorsión. Hay dos maneras recomendadas para reducir este problema: •
•
Orejetas de elevación o agujeros deben ser proporcionado en los puntos de cuarto de estos productos de modo que no es necesario que se levante en los extremos (figura 16). Orificios de ventilación y de drenaje deben ser colocados y dimensionados para maximizar la velocidad de drenaje y minimizar la retención de zinc dentro de la sección.
L 1/4
L 1/4
L
Figura 16 Información sobre la ventilación correcta y el dimensionamiento de los orificios de drenaje están disponibles en la publicación “Diseño para la galvanización en caliente”, de la Asociación de Galvanizadores por Inmersión en Caliente o su galvanizador.
CÓMO ESPECIFICAR PARA LA GALVANIZACIÓN POR INMERSIÓN EN CALIENTE GALVANIZADO EN GENERAL La Norma Nacional de galvanización general por inmersión en caliente o por lotes es SANS 121:2011 (ISO 1461:2009). Recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente sobre artículos fabricados en hierro y acero - Especificaciones y métodos de ensayo. La especificación establece un espesor de recubrimiento mínimo local, así como un espesor promedio mínimo de recubrimiento. El documento de especificación proporciona detalles de espesores de recubrimiento para componentes galvanizados que no son centrifugados después del galvanizado (tabla 1) y espesores de recubrimiento para el material que son centrifugados después del galvanizado, por ejemplo, elementos de fijación (tabla 2). La necesidad de un recubrimiento más grueso (25% mayor que el estándar en la tabla 1) se puede especificar, mediante un acuerdo entre el diseñador y el galvanizador, sin afectar a la conformidad de la especificación. Cuando la composición del acero no induce a una reactividad moderada a alta, los recubrimientos más gruesos no siempre son fáciles de lograr.
GALVANIZACIÓN EN CALIENTE DE TUBOS La Norma Nacional para tubos galvanizados por inmersión en caliente mediante un proceso automático o semiautomático, es SANS 32 (EN 10240:1997) Recubrimientos protectores internos y/o externos de tubos de acero - Especificaciones para recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente aplicados en plantas automáticas. (ver tabla 3).
LATIZA - HDGASA
13
Artículo y su espesor
Espesor local recubrimiento (mínimo) µm
Masa local Recubrimiento (mínimo) g/m2
Espesor promedio Recubrimiento (mínimo) µm
Masa promedio Recubrimiento (mínimo) g/m2
Acero > 6mm
70
505
85
610
Acero > 3mm a ≤6mm
55
395
70
505
Acero ≥ 1,5mm a ≤3mm
45
325
55
395
Acero < 1,5mm
35
250
45
325
Hierro fundido ≥ 6mm
70
505
80
575
Hierro fundido < 6mm
60
430
70
505
Nota: Esta tabla es para uso general: normas para productos individuales pueden incluir diferentes requisitos incluyendo diferentes categorías de espesor. Masa local de recubrimiento y masa promedio de recubrimiento figuran en esta tabla como referencias en casos de litigios.
Tabla 1: Espesor y masa mínima de recubrimiento en muestras que no son centrifugadas.
Tabla 2. Espesor y masa mínimo de recubrimiento en muestras centrifugadas
14
LATIZA - HDGASA
Tabla 3
GALVANIZADO EN CONTINUO DE PLANCHAS O BOBINAS Para la galvanización continua de planchas por inmersión en caliente, existen dos especificaciones relevantes, SANS 4998:2007 / ISO 4998: 2005 Planchas de acero al carbono de calidad estructural recubiertos con zinc mediante galvanización continua por inmersión en caliente y SANS 3575: 2008 / ISO 3575: 2005 Planchas de acero comercial recubiertos con zinc mediante galvanización por inmersión, fijar la formación y la elaboración grados. Una tercera especificación SANS9364: 2007 / ISO 9364: 2006 Planchas de acero de calidad comercial recubiertos con aluminio/zinc mediante galvanización continua por inmersión en caliente, fijar la formación y calidades estructurales también se aplica. Para el espesor del recubrimiento en términos de las dos especificaciones anteriores, ver la tabla 5 y 6. Una característica del recubrimiento producido por el proceso de galvanización continua es que capas de la aleación el hierro / zinc, que es un recubrimiento típico de galvanizado discontinuo o por lotes aplicado al acero estructural, están prácticamente ausentes. Esto asegura que el grado de ductilidad necesario para que la bobina de acero galvanizado continuamente para ser sometidos a perfiles (laminado por ejemplo IBR) sin ningún daño a la capa de zinc.
GALVANIZADO CONTINÚO DE ALAMBRES
Tabla 4. SANS 675 (Alambres para cercos) - Recubrimientos Clase “A” Masa de Recubrimiento por Unidad de Área.
El espesor del recubrimiento de zinc del alambre para cercos o vallas es controlado por la especificación de la norma SANS 675-2009. Alambre recubierto de zinc para cerco clase A (de alta resistencia) exige un espesor de recubrimiento mínimo desde 35µm para alambre de 2,5 mm de diámetro y de 40µm para alambres entre 4.40 y 5.20mm de diámetro.
LATIZA - HDGASA
15
Tabla 6. Grados de recubrimientos de zinc fácilmente disponibles en Sudáfrica
16
LATIZA - HDGASA
El recubrimiento aplicado al alambre consiste de zinc relativamente puro con aleaciones de hierro / zinc en gran parte ausentes. Esto asegura la capacidad de conformación sin daño para el recubrimiento de zinc. Cuando se especifica una valla para la durabilidad a largo plazo en términos de las tablas 11a y 11b en la página 25, el recubrimiento más grueso disponible debe ser especificado. Por esta razón, la clase “A” en términos de SANS 675:2009, o “Grado 1” en términos de SANS 935, deben ser referenciados (ver la tabla 4 y 7). SANS 935: 2007 Recubrimientos de zinc (galvanizado en caliente) sobre el alambre de acero y productos de alambres-Recubrimientos metálicos no ferrosos sobre alambre de acero. SANS 10244-2:2003 hijo recubrimiento de acero. Parte 2. Recubrimientos de Zinc y de zinc. Estas dos normas son aplicables para uso general. En SANS 935 está previsto para 3 grados de recubrimiento con grado 1 es para trabajo pesado (ver más abajo la tabla 7).
Tabla 7. SAN 935 (Grado 1)- Masa de Recubrimiento por Unidad de Área
GALVANIZACIÓN POR INMERSIÓN EN CALIENTE Y NORMAS RELACIONADAS NORMAS DE LA GALVANIZACIÓN GENERAL POR IMERSIÓN EN CALIENTE SANS 121: 2001 (ISO 1461:2009) Recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente sobre artículos fabricados de hierro y de acero - Especificaciones y Métodos de Ensayo. SANS 10094:2005 Uso de pernos de alta resistencia de fricción de agarre, Anexo B, galvanización en caliente de pernos clase 10.9 pernos (Deberá verse en conjunción con SANS 121:2001). Esta norma será revisada y puede ser sustituida por la norma ISO 10684. SANS 32 (EN10240) Recubrimientos protectores internos y / o externos) para tubos de acero - Especificaciones para recubrimientos galvanizados en caliente aplicados en plantas automáticas. SANS 14713: 2011 (ISO 14713 *: 2009) Parte 1 - Principios generales de diseño y resistencia a la corrosión. Parte 2 - Galvanización en caliente.
LATIZA - HDGASA
17
LIMPIEZA MECÁNICA Y NORMAS PARA EL METALIZADO CON ZINC SANS 2063:2008 / ISO 2063:2005 Recubrimientos metálicos y otros inorgánicos - Metalizado (pulverizado térmico) - Zinc, aluminio y sus aleaciones. ISO 8501, ISO 8502, IOS 8503, ISO 8504, ISO 11124 o ISO 11126, según corresponda.
NORMAS PARA EL GALVANIZADO CONTINUO DE PLANCHAS SANS 4898:2007 / ISO 4998: 2005 Recubrimiento galvanizado continuo por inmersión en caliente de planchas acero de carbono de calidad estructural. SANS3575: 2008 / ISO 3575: 2005 Recubrimiento galvanizado continuo por inmersión en caliente de planchas de acero al carbono, de calidad comercial y estampado dibujo.
Y SANS 9354: 2007 / ISO 9364: 2006 Recubrimiento galvanizado continuo de aluminio /zinc sobre planchas acero de calidad comercial y estructural. SANS 14788: 2007 / IS0 14788: 2005 Recubrimiento galvanizado continuo por inmersión en caliente en aleación de zinc / 5% de aluminio de planchas de acero.
NORMAS DE GALVANIZADO CONTINUO DE ALAMBRES SANS 675: 2009 - Especificaciones. Alambre para cercos recubierto de cinc SANS935: 2007 - Especificación. Recubrimientos de zinc por Inmersión en caliente (galvanizado) sobre alambre de acero. SANS 10244-1: 2003 / EN 10244-1: 2001 - Alambre de acero y productos de alambre - recubrimientos metálicos no - ferrosos en el alambre de acero. Parte 1: Principios generales. SANS 10244-2: 2003 / EN 10244-2: 2001 - Alambre de acero y productos de alambre - recubrimientos metálicos no - ferrosos en el alambre de acero. Parte 2: Zinc y recubrimientos de aleación de zinc.
ESPECIFICACIONES Y CÓDIGO DE BUENAS PRÁCTICAS DE PARA EL RECUBRIMIENTO DUPLEX DEL ACERO (ZINC MÁS PINTURA) HDGASA 01-1990 - Código de prácticas para la preparación de superficies y aplicación de recubrimientos orgánicos, aplicado sobre aceros galvanizados nuevos protegidas de la intemperie. HDGASA 02-1990 (originalmente se llamaba SAHDGA 1 - 1990) Especificaciones para los requerimientos de desempeño de los sistemas de recubrimiento dúplex. HDGASA 03-2006 Galvanización en caliente y dúplex para la protección contra la corrosión
EFECTOS DE LA COMPOSICIÓN DEL ACERO EN EL ESPESOR Y LA ESTRUCTURA DE UN RECUBRIMIENTO GALVANIZADO POR INMERSIÓN EN CALIENTE Un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente está formada por la interacción entre hierro y el zinc fundido con la formación de una serie de aleaciones de hierro / zinc que unen metalúrgicamente el recubrimiento al sustrato de acero. Normalmente, estas aleaciones que se recubre con zinc relativamente puro, muestran una apariencia plateada asociada con un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente. Los factores que determinan el espesor total y las propiedades metalúrgicas del recubrimiento galvanizado son: la temperatura del zinc, el tiempo de inmersión, la composición del acero, la adición de aleaciones al baño de zinc, espesor de acero y rugosidad de la superficie. Los tres factores sobre los que el galvanizador no tiene control son la composición de acero, el espesor y la rugosidad de la superficie,
18
LATIZA - HDGASA
mientras que al mismo tiempo estos desempeñan el papel más importante en la determinación de la estructura de recubrimiento y el espesor final. Los dos elementos que tienen la mayor influencia ya sea por separado o en combinación, son el silicio (figura 17) y el fósforo. Estos elementos pueden resultar en una reacción acelerada en ciertos niveles entre los aceros al carbono y zinc fundido con la estructura de la aleación de hierro / zinc del recubrimiento creciente profusamente durante el periodo de inmersión y en un grado menor, incluso después de la retirada del zinc fundido, antes del temple en agua. Se debe de apreciar que las aleaciones de hierro / zinc proporcionan una buena protección, si no la mejor contra la corrosión atmosférica que la disponible a partir de zinc puro. Estas aleaciones son normalmente más duro que el acero subyacente y proporcionan al recubrimiento buenas propiedades de resistencia a la abrasión.
Figura 17. Efecto de la temperatura del baño sobre la Curva Tradicional de Sandelin
Por otra parte, la formación excesiva capa de aleación y espesor de recubrimiento puede producir un recubrimiento indeseablemente frágil que es propenso a daños de manipulación. Una desventaja adicional es que los recubrimientos excesivamente gruesos tienden a ser estéticamente menos uniforme en apariencia, resultando frecuentemente un acabado de superficie más rugosa. Con frecuencia son observadas machas oscuras de color gris que significan el crecimiento de las aleaciones de hierro / zinc a través de la superficie del recubrimiento. Se debe tener en cuenta que la vida de un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente es más o menos proporcional a su espesor, en un ambiente dado y por esta razón un recubrimiento más grueso será más durable.
LA INFLUENCIA DE SILICIO En la práctica moderna de fabricación de aceros, donde en la colada continua se emplea, ya sea de aluminio o de silicio, que se añaden al acero como de-agentes oxidantes. Adiciones de aluminio no tienen efecto sobre la estructura y el espesor de un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente, pero lo mismo no se puede decir para el silicio. La conocida curva Sandelin (mostrada arriba con respecto a la temperatura de zinc) indica que una alta reactividad en la galvanización que resulta de la presencia de silicio es evidente en la forma de un pico de reactivo entre 0,03 y 0,15%. La reacción luego disminuye sólo para aumentar gradualmente una vez más hasta un nivel por encima de 0,25% a partir de donde la reacción es una vez más severa. Cabe señalar que los aceros calmados con silicio, con un contenido de silicio que varía entre 0,15% y 0,25%, son ideales para la prestación de servicio pesado de recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente destinados para uso en ambientes corrosivos. A ambos lados de este rango, se puede desarrollar recubrimientos excesivamente gruesos y quebradizos si no se puede evitar los tiempos prolongados de inmersión en el zinc fundido. Cuando la galvanización en caliente es considerado para fines arquitectónicos del contenido de silicio debe limitarse (de ser posible por escrito al proveedor de acero), entre 0,15 y 0,25%, con fósforo inferior al 0,01%. El ciclo de inmersión está determinado por la configuración de la estructura, así como por el espesor de la sección de acero (a mayor espesor del acero, mayor será el tiempo de inmersión). Recubrimientos gruesos con mal aspecto tienden a resultar de niveles excesivamente altos de silicio.
LATIZA - HDGASA
19
Tabla 8. Clasificación de reactividad para aceros. La apariencia del recubrimiento puede ser errónea. Al especificar el acero para determinadas aplicaciones. Ejm. Características arquitectónicas, la información bajo el título”Reactividad del Acero” debe tomarse en consideración. Es decir, la alta reactividad puede referirse como poco aceptable estéticamente .
LA INFLUENCIA DEL FÓSFORO El impacto del fósforo en el acero puede ser grave, independientemente de la presencia de silicio. A niveles por debajo de 0,015% de fósforo, tiene poca influencia sobre el crecimiento de recubrimiento mientras que por encima de 0,02%, el efecto es extremadamente grave, incluso cuando el acero calmado con aluminio es galvanizado. Aceros que contienen 0,04% de fósforo y más son prácticamente imposibles de galvanizar satisfactoriamente. Esto es porque el fósforo interfiere con la formación estable de la capa de aleación permitiendo así que la reacción entre el zinc fundido y el acero continúe sin interrupciones. Con la práctica moderna fabricación del acero, el contenido de fósforo es normalmente muy por deb ajo de 0,02%. En el caso de determinados aceros importados, el fósforo puede ser considerablemente mayor a la del límite de seguridad superior en función de dónde fue se producido el acero. Material de producción local pueden presentar en ocasiones, un problema de fósforo, probablemente cuando se utiliza el material reciclado de chatarra para la producción de acero de carbono. Aceros galvanizados en caliente, con excesivos niveles de fósforo, suelen exhibir una apariencia “corteza de árbol” y puede mostrar fallos por descamación donde la capa de recubrimiento total puede ser arrancada de la superficie metálica, dejando muy poco residual del recubrimiento de la aleación hierro / zinc La galvanización en caliente no es exitosa a una temperatura igual o por debajo de 435 ° C. Para la clasificación de reactividad de los aceros, ver tabla 8.
20
LATIZA - HDGASA
TABLAS Y DIAGRAMAS DE CONVERSIÓN PARA LA GALVANIZACIÓN EN CALIENTE Área (m2) vs. Espesor de acero (mm); R / tonelada a Ranas/m 2; espesor de zinc (micrómetros) a masa (g/m2) La galvanización en caliente es por lo general un precio en Rands (*) por tonelada de acero galvanizado. Sin embargo los recubrimientos orgánicos son, frecuentemente calculadas en Rands por metro cuadrado de superficie a ser recubierta. Esto a menudo lleva a confusión y es deseable convertir Rands / tonelada para Rands / metro cuadrado y viceversa con el fin de llegar a una comparación de costos. Además, la conversión facilita la estimación exacta de aumento de la masa a través de la adición del recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente. El área superficial se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
Superficie por tonelada =
255 Sección espesor en mm
La masa por metro cuadrado se puede calcular a partir de las siguientes relaciones:
Masa por metro cuadrado (kg/m2) = Sección espesor en mm x 7,85 La figura 18 a continuación muestra, gráficamente, la relación entre el espesor de la sección en mm y el área superficial en m 2 /tonelada. (*) Nota del traductor: Rand es la unidad monetaria de Sudáfrica.
Figura 18
La figura 19 permite la conversión de Rands por tonelada para Rands por m 2:
La clave para usar: Las cifras al final de cada línea de ángulo representan el espesor de corte en mm. Para convertir R / t a R/m2. Por ejemplo: Digamos precio cotizado = R4 000 / tonelada; Digamos espesor promedio = 8 mm Resultado vertical de línea R 4000 a línea 8 mm En la intersección leer R/m2 = R150-00
LATIZA - HDGASA
21
Figura 19
Tabla 9: * Recubrimientos de alta resistencia (25% más)se pueden especificar sin comprometer la conformidad de la especificación (Nota: el consumo de zinc se toma normalmente como el 30% con respecto al aumento de la masa teórica para permitir que el espesor promedio sea mayor que el espesor promedio mínimo recomendado)
22
LATIZA - HDGASA
•
Acero laminado en caliente y perfiles de acero más pesados, generalmente dan como resultado recubrimientos más gruesos que los requeridos en SANS 121:2011 / ISO 1461: 2009. Para convertir espesor en micras (µm) a la masa de recubrimiento equivalente en gramos por metro cuadrado (g/ m2), utilice la siguiente fórmula:
•
Masa de recubrimiento (g/m2) = Espesor del recubrimiento en micras x 7,0
•
Espesor del recubrimiento (µm) = Masa de recubrimiento (g/m2) x 0,14
•
La captación efectiva de zinc después del galvanizado dependerá del espesor medio y del diseño de la sección. El mal drenaje, el entrampamiento de zinc y grandes superficies horizontales se traducirán en mayor adherencia de zinc.
La tabla 9 presentada anteriormente muestra el aumento de la masa resultante del proceso de galvanización en caliente.
RESISTENCIA A LA CORROSIÓN ATMOSFÉRICA DE RECUBRIMIENTOS GALVANIZADOS EN CALIENTE La expectativa de vida de un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente es aproximadamente proporcional al espesor del recubrimiento. Por lo tanto, en un ambiente determinado, es posible predecir cuánto tiempo durará una capa antes de la reparación necesaria. Con una expectativa de vida del recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente basada en la apariencia del 5% de óxido rojo en la superficie del acero (tabla 10).
Tabla 10
Es evidente que la resistencia a la corrosión atmosférica del acero galvanizado en caliente depende de factores climáticos como la humedad, la lluvia, la proximidad a la costa y la presencia de contaminantes. Este último puede tener un efecto particularmente perjudicial sobre el comportamiento del recubrimiento según la cual los contaminantes están presentes. Las velocidades de corrosión de los recubrimientos galvanizados en caliente en zonas costeras (± 1 a 3 km del mar) pueden ser altas, pero recubrimientos de zinc más Dúplex (pintura) en estas áreas pueden proporcionar protección eficaz contra la corrosión. Los gases industriales, tales como el dióxido de azufre
LATIZA - HDGASA
23
y óxidos de nitrógeno y gases de amoníaco atacan el recubrimiento de zinc en condiciones mojadas y húmedas. En las zonas rurales los recubrimientos galvanizados en caliente puede durar por lo menos más de 50 años. Este rendimiento puede verse comprometido cuando se produce una aplicación excesiva de insecticidas y fertilizantes que, en combinación con la humedad, puede atacar la capa protectora. Interesantemente, los recubrimientos galvanizados en caliente experimentan con el tiempo un color más blanco en climas marinos en comparación con los colores más oscuros en climas rurales e industriales. En algunos casos, los colores del recubrimiento se tornan a un color rojo, que se confunde a menudo con la oxidación. Este cambio de color se produce cuando reaccionan las aleaciones de hierro / zinc para formar un recubrimiento protector que incluye un porcentaje de hierro en el recubrimiento. En ciertos ambientes las aleaciones de hierro / zinc brindan una mejor protección al acero subyacente que el zinc puro. Varias pruebas de exposición a largo plazo se han completado y, junto con la norma ISO 9223, la Asociación ha elaborado una hoja informativa de cómo evaluar la capacidad de servicio de un recubrimiento galvanizado por inmersión caliente en un ambiente determinado.
CORROSIÓN DEL ZINC - CORROSIVIDAD DE ATMÓSFERAS Utilizado por HDGASA para determinar la vida de servicio del acero galvanizado en caliente expuesto a diversos ambientes atmosféricos. (Fuente de referencia: ISO 9223: 1992) RESUMEN DE LA NORMA ISO 9223 La norma ISO 9223 considera tres factores claves para la determinación de la velocidad de corrosión atmosférica del zinc. Estos factores son: 1. Tiempo de humedad, tabla 1 - Clasificación de tiempo de humectación (t) es el período que la superficie de zinc está cubierto por el líquido que contiene los elementos corrosivos (electrolito). 2. Contaminación atmosférica que contiene dióxido de azufre (SO 2), tabla 2 - Clasificación de la contaminación por sustancias que contienen azufre representados por (SO 2) y 3. Contaminación atmosférica que contiene la salinidad, tabla 3 - Clasificación de la contaminación del aire por la salinidad representado por la salinidad, por lo general en forma de cloruros llevadas por los vientos predominantes del mar. Para determinar la clasificación de la corrosión atmosférica fueron empleados dos métodos específicos, estos fueron: 1. Clasificación del medio ambiente en términos de tiempo de humectación y de la contaminación atmosférica, (ISO 9225)
Y
2. Clasificación basada en las velocidades de corrosión medidas en especímenes expuestos de metales normalizados (ISO 9226).
TABLAS EMPLEADAS EN EL DESARROLLO DE LAS CLASIFICACIONES DE LA ATMÓSFERA (Fuente de referencia ISO 9223) Varias tablas se publican dentro de las normas ISO 9223 y se muestran aquí con fines de referencia. (Tablas 1 a 5 no se incluyen en esta publicación). El detalle de los datos relativos a cada una de las tablas de tesis está contenido dentro de la norma ISO 9223. Tabla 1 - Clasificación de tiempo de humectación (t) Tabla 2 - Clasificación de la contaminación por sustancias que contienen azufre representado por (SO2) Tabla 3 - Clasificación de la contaminación del aire por la salinidad representado por el cloruro Tabla 4 - Categorías de corrosividad de la atmósfera
24
LATIZA - HDGASA
Tabla 5 – Velocidades de corrosión (r corr) para el primer año de exposición para las diferentes categorías de corrosividad Tabla 6a (tabla 11a) y 6b (tabla 11b) - La aplicación de la tabla 5 de la Norma ISO 9223, la vida estimada de servicio del acero galvanizado por inmersión en caliente recubierto según la tabla D.1 de la norma ISO 1461:2001, se ha extrapolado. Tres columnas adicionales fueron desarrollados por la HDGASA, que indican las estimaciones de vida útil de los diversos recubrimientos galvanizados en caliente que tienen los “Espesores Promedios de Recubrimiento” de 55, 70 y 85 micrómetros (µm), respectivamente.
Tabla 11 a: Descripción de las categorías de corrosividad atmosférica. Las descripciones típicas que se detallan en la tabla 11a pretenden ser una guía general y se recomienda, sobre todo en un ambiente C5, un examen de las condiciones reales del lugar debe llevarse a cabo antes de finalizar la categoría de corrosividad aplicable. Una revisión general de las estructuras galvanizadas en caliente es un método ideal para ser utilizado con el fin de establecer las condiciones de corrosión en una zona general de un lugar en particular.
Tabla 11b: Tiempo de vida estimado para acero galvanizado en caliente cumpliendo con SANS 121 (ISO 1461:2009) y sometidos a ambientes atmosféricos clasificados en términos de la norma ISO 9223:1992. Las cifras de vida útil previstas en la tabla 11b pretenden ser una guía general y se recomienda llevar a cabo una evaluación más detallada de las condiciones ambientales del lugar actual con el fin de definir las expectativas de longevidad del acero galvanizado por inmersión en caliente.
LATIZA - HDGASA
25
Cabe señalar que las especificaciones del galvanizado en general por inmersión en caliente, indicarán el espesor local (mínimo) y los espesores promedios del recubrimiento. El espesor del recubrimiento logrado realmente en la práctica, varía con la composición del acero y este puede variar desde el mínimo hasta grado mayor por lo menos 50%. Las predicciones de expectativa de vida de la tabla 11b basados en el espesor del recubrimiento mínimo, son conservadores.
CORROSIÓN BLANCA (MANCHAS EN ALMACENAMIENTO HÚMEDO) Cuando el acero está recién galvanizado en caliente, las reacciones que tienen lugar las siguientes: 1. 2. 3.
La fase de oxidación 2Zn + O2 2ZnO (óxido de zinc) La fase de hidratación 2Zn = 2H2O + O2 2Zn (OH) 2 (hidróxido de zinc) La Carbonatación 5Zn (OH) 2 + 2CO2 2ZnCO3.3 (OH) 2 + 2H2O (carbonato de zinc)
Es la formación de la película de carbonato de cinc, que es altamente insoluble en ag ua, la que proporciona al zinc subyacente con su buen desempeño contra la corrosión. En presencia de cloruros, sulfatos y otros iones corrosivos tendrán lugar otras reacciones que conducen a una degradación más rápida del recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente. La exposición de superficies recubiertas con zinc “fresco” en el agua pura es el principal mecanismo asociado con la formación de óxido blanco. El agua pura (H 2O) no contiene sales disueltas o minerales y el zinc reacciona rápidamente con agua pura para formar hidróxido de zinc, de color blanco y relativamente inestable, con decoloración de la superficie. Cuando el acero recién galvanizado se expone a agua pura (lluvia, rocío o condensación), en un ambiente deficiente en oxígeno, el agua continuará reaccionando con el zinc y si no se detiene progresivamente puede consumir el recubrimiento. Los resultados tendrán un efecto más perjudicial cuando se utiliza láminas finas recubiertas por galvanizado continuo en contraposición con los recubrimientos gruesos del galvanizado en general. La condición más común en el que se produce es cuando los productos galvanizados están estrechamente juntos y anidados, o cuando el agua puede penetrar entre los elementos, por períodos prolongados. Si bien este tipo de corrosión se denomina “manchas en almacenamiento húmedo”, puede ser voluminoso y tienen una apariencia de color gris oscuro e incluso negro en la superficie galvanizada. El óxido blanco no es realmente “herrumbre” en el sentido tradicional, como el que se experimenta con el acero desnudo, sin recubrir. Es una práctica normal de galvanización el enfriar el trabajo por enfriamiento en agua. En la mayoría de las operaciones, el agua de enfriamiento contiene alguna forma de pasivación. Un pequeño porcentaje de dicromato de sodio u otros productos más respetuosos con el medio ambiente son habituales. El enfriamiento o temple del acero caliente en esta solución a base de agua proporciona una cierta protección inicial para el zinc y le da tiempo para desarrollar su propia película protectora de carbonato de zinc. Estos tratamientos deben considerarse temporales. En períodos de fuertes lluvias, la mayoría de las películas de pasivación, que son ligeramente solubles en agua pueden lavarse de la superficie y puede aumentar la propensión de la superficie de zinc a formar óxido blanco cuando se expone al agua pura. A corto plazo la exposición al agua de lluvia no es necesariamente un problema, y los ciclos de humedecimiento y secado, junto con la exposición a dióxido de carbono que contiene el aire ayudarán en el desarrollo de la película protectora de carbonato de zinc. Con poca ventilación, las condiciones de humedad son muy perjudiciales, en la formación de óxido blanco.
26
LATIZA - HDGASA
EVITAR LA FORMACIÓN CORROSIÓN BLANCA (MANCHAS DE ALMACENAMIENTO HUMEDO) Existen una serie de pasos simples que pueden reducir o eliminar la formación de óxido blanco. Estos son: 1. 2. 3. 4.
Mantener empacado y seco los trabajos Empacar las piezas o artículos para permitir la circulación de aire entre la superficie Apilar los artículos embalados en un ángulo que permita que el agua drene hacia fuera Tratar la superficie con recubrimientos con propiedades repelentes de agua o de barrera para evitar el contacto de la superficie galvanizada con la humedad 5. Proveer una ventilación adecuada en el transporte de productos galvanizados durante períodos prolongados Cuando galvanización en caliente es para su posterior pintado todo el óxido blanco debe ser eliminado.
ELIMINACIÓN DE LA CORROSIÓN BLANCA (MANCHAS DEL ALMACENAMIENTO HÚMEDO) Normalmente, las manchas ligeras (óxido blanco) no son graves y son detenidas después de que las zonas afectadas se secan y se exponen a la atmósfera. Con el tiempo, el color de la zona afectada envejecerá para que coincida con degradación normal del acero galvanizado en caliente. Donde los depósitos voluminosos más persistentes son evidentes (manchas del almacenamiento húmedo), estos son fáciles de eliminar con un cepillo de cerdas duras (no de alambre) y, si es necesario, se puede utilizar una solución de limpieza. Las soluciones típicas sería amoniaco (5%) o dicromato de sodio acidificado (5% de dicromato de sodio con 0,1% de ácido sulfúrico). En ambos casos, las soluciones de limpieza deben ser cuidadosamente enjuagadas a fondo después de tratamiento y luego dejar que el artículo se seque. Generalmente, la eliminación de la causa detendrá la formación adicional. Dependiendo de la severidad de la formación de óxido blanco y la duración del tiempo que existía en la superficie galvanizada, antes de limpiarse puede permanecer una mancha de color gris opaco a negro.
RESISTENCIA A LA CORROSIÓN ACUOSA DEL GALVANIZADO POR INMERSIÓN EN CALIENTE La película protectora de carbonato de zinc, formada sobre un recubrimiento galvanizado, es relativamente insoluble en agua. Sin embargo, esta estabilidad se limita a un intervalo de pH ácido / álcali entre 6 y 12,5 (figura 20). El agua contiene numerosas sales disueltas, así como dióxido de carbono y oxígeno en solución. La materia orgánica puede ser recogida por el agua a medida que pasa sobre la vegetación. Esto también puede ser un
Figura 20. Influencia del pH en la Velocidad de Corrosión del Zinc
LATIZA - HDGASA
27
contribuyente importante a la corrosión, en algunos casos. Los efectos de la calidad del agua sobre la velocidad de corrosión se resumen en el diagrama en la página 29. En aguas duras (>50 mg /L - CaCO3), pueden ser tolerados altos niveles de cloruro (>200 mg /L). Generalmente, los sulfatos, nitratos y fosfatos son considerados protectores para la galvanización. Sin embargo, cuando se combinan con compuestos de amonio (tales como los fertilizantes) se puede formar compuestos solubles de zinc y pueden surgir condiciones ácidas causando ataque del acero galvanizado. Compuestos orgánicos, tales como los taninos detendrán la corrosión del acero galvanizado, pero la sedimentación de sólidos puede crear condiciones para la corrosión en resquicios. De manera similar, debe evitarse la acumulación de limo ya que puede ocurrir la corrosión inducida microbiológicamente (MIC) que conduce a un ataque rápido. Es importante utilizar agua limpia cuando se prueban las líneas de agua y drenar el sistema si se decide no utilizar durante algún tiempo. La cloración no tiene ningún efecto sobre las propiedades de protección de la galvanización. En los sistemas domésticos el cobre sólo debe ser utilizado en aguas abajo de la tubería galvanizada. Esto evitará la posibilidad de corrosión por picaduras. Posiblemente, la característica más importante a tener en cuenta en las aguas es la inversión potencial. Por encima de 65 ° C, el zinc ya no es protector para el acero expuesto. Por lo tanto, no se recomienda utilizar los sistemas de galvanizado por encima de 65-70 ° C.
GUÍAS PARA EL USO DE TUBERÍAS GALVANIZADAS PARA TRANSPORTE DE AGUA La información que proporciona el usuario junto con las guías o pautas sobre el probable comportamiento de tuberías galvanizadas por inmersión en caliente para el transporte de agua. Está escrito de una manera para ayudar al diseñador y al usuario de las tuberías galvanizadas para agua y definir las calidades de agua para que la tubería galvanizada funcione adecuadamente. Los parámetros necesarios para el análisis se muestran en las tablas 12 y 13. Las tuberías para agua son producidas y galvanizadas en caliente con las siguientes normas:
Tabla 12
SANS 62-1: 2003. Especificación normalizada para los tubos de acero. Parte 1 Tubos de acero de calibre nominal que no exceda a 150 mm. SANS 719: 2008. Especificación normalizada para tubos de acero de bajo carbono electro soldados para fluidos acuosos (de gran calibre). SANS 1182: 2009. Especificación normalizada para tubos de acero soldado de calibre ligero SNAS 32: 1997 / EN 10240: 1997. Recubrimientos protectores internos y / o externos para tubos de acero - Especificaciones para recubrimientos galvanizados en caliente aplicados en plantas automáticas. Esta nueva especificación requiere un mínimo espesor de recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente de 55µm para productos de tuberías. Además, la altura del cordón de soldadura tiene que
28
LATIZA - HDGASA
ser < (0,3 mm + 0,05 x espesor de la pared) antes de la galvanización. La altura y el perfil de la rebaba de soldadura garantizan la máxima cobertura, por el recubrimiento de zinc, de la zona de soldadura. Normalmente, el proceso de galvanizado en caliente de tubos sólo se aplica en las plantas de tubos especializados para los tubos sin pestañas, con un diámetro nominal máximo de 200mm y longitudes de 9,4m o menos. Diámetros o longitudes mayores y tubos con bridas son galvanizados en caliente mediante el proceso general - SAN 121:2001 / ISO 1461: 2009. A través de los años las normas de galvanizado por inmersión en caliente han sido mejoradas para garantizar la calidad al cliente (mejora de los procedimientos de ensayo, etc.). Además, la composición del baño de zinc se ha modificado para minimizar la presencia de metales pesados. Numerosos organismos consideran que estos avances ofrecen al mercado un producto de calidad superior con una expectativa de vida más larga. De hecho, en Europa, especialmente en Alemania, se está experimentando el renacimiento en el uso de los productos de tubería galvanizadas por inmersión en caliente. Una especificación de correcta permite al usuario especificar con confianza. La adopción de estos cambios permite al usuario aprovechar al máximo las propiedades del acero, tales como alta resistencia, dureza, rigidez, capacidad de alta presión, multitud de métodos de unión, la ductilidad y durabilidad. El siguiente análisis se basa principalmente en la información contenida en la norma DIN 50929 Parte 3. De la tabla 13 el comportamiento probable de un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente está dado por la fórmula:
P = SUMA (A-F), donde > 1 satisfactoria 1 a -3 razonable <-3 Insatisfactorio Satisfactoria se define como dar una expectativa de vida de más de 20 años. Información más detallada se encuentra en ARP 060: 2004: Guías sobre el uso y aplicación de tubos de acero galvanizados por inmersión en caliente para el transporte de agua potable en Sudáfrica.
Tabla 13
LATIZA - HDGASA
29
GUÍAS PARA EL USO TUBERÍAS GALVANIZADAS ENTERRADAS EN SUELOS Un método para determinar la corrosividad total de los suelos es el llamado proceso de evaluación global. Esta considera diversos factores tales como el tipo de suelo, el grado de aireación, la resistividad, el contenido de agua y la calidad, y los valores de potencial redox, el pH. El primer enfoque integral para aceros al carbono fue realizado por Baeckmann y Schwenk en Alemania. Este sistema fue desarrollado e incorporado eventualmente en las especificaciones en la norma DIN 50929. La información aquí proporcionada se basa en gran parte en esta. Se debe apreciar que este enfoque es más bien general en sus conclusiones. Sin embargo, se ha demostrado que es precisa en su evaluación de los riesgos al enterrar acero galvanizado en caliente. Por lo general, cuando se aplican a tamaños de las tuberías hay pocas posibilidades de que el sistema sea propenso a desviarse a la corrosión actual. Por esta razón, se supone que los criterios de comportamiento se aplican al sistema corroyéndose libremente en el suelo de interés. Lo mismo se aplica a las zonas rurales alejadas de las líneas de servicios principales. También se supone que los sistemas sensibles de acoplamiento se utilizan para evitar que se produzca corrosión galvánica, es decir, utilizar el mismo tipo metal-acoplamientos. Cuando se emplean juntas roscadas, se deben reparar los roscados excesivos no cubiertos por el accesorio. Mapas de corrosividad de suelos se han elaborado en muchas áreas del mundo. Sin embargo, las variaciones locales generalmente dictan que estos sean de uso limitado en la práctica. Con esto en mente, se recomienda que la inspección de las condiciones del suelo sea realizada a diferentes intervalos para obtener una evaluación completa sobre la distancia donde está siendo considerada la tubería enterrada. Utilizando la tabla 14, se puede evaluar la corrosividad de un suelo.
P> 0 = suelo no corrosivo
30
LATIZA - HDGASA
Tabla 14
P <- 10 = suelo corrosivo donde P = suma de A a J. El rendimiento probable de un enterrado tubo galvanizado por inmersión en caliente está dado por la fórmula:
P = C + E + F + G + H donde > 1 satisfactoria 1 a -4 razonable -5 A -8 límites <-8 Insatisfactorio
REPARACIONES DE RECUBRIMIENTOS GALVANIZADO EN CALIENTE 1. METALIZADO CON ZINC El método preferido para la reparación de daños de los recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente es mediante el metalizado por proyección de zinc (ZMS). El área dañada debe ser ligeramente pulida usando preferiblemente una boquilla de chorro tipo lápiz o el recubrimiento circundante debe ser enmascarado con el fin de limitar los daños. Luego se aplica el recubrimiento de metal pulverizado, a un espesor de por lo menos 100µm o igual que el mínimo espesor del recubrimiento circundante si el galvanizado en caliente va ser sobre protegido con un sistema de recubrimiento de pintura. Después de resanar con el metalizado con zinc el área de reparación, se debe usar un cepillo de alambre para eliminar el exceso del pulverizado metálico y para sellar los poros superficiales que pueden estar presentes en el recubrimiento metalizado. Todas las reparaciones llevadas a cabo por un galvanizador en sus obras deben ser realizadas por este método.
2. PINTURA RICA EN ZINC El metalizado por proyección requiere un equipo especializado que no siempre es fácilmente disponible en los sitios de erección. El mejor método alternativo para la reparación de zonas dañadas y el recubrimiento del acero expuesto donde han tenido lugar las modificaciones, es el uso de una pintura epoxica rica en zinc aprobada. Idealmente, esto debería estar limitado a pequeños defectos del recubrimiento. Cabe señalar que están disponibles una variedad de pinturas ricas en zinc, con algunas proporcionando una mejor protección que otras. Normalmente, no se recomienda pinturas ricas en zinc suministradas en latas de aerosol debido a que este depósito del recubrimiento es de un material inaceptablemente delgado. El producto también suele tener un aspecto plateado y si bien se confunde con el color plateado inicial del galvanizado en caliente, este permanecerá hasta cuando se forme inevitablemente la película gris mate de carbonato de zinc. El producto recomendado es una pintura epoxica rica en zinc. Este producto ofrece protección contra la corrosión. Para mayor comodidad de aplicación y mezcla precisa de los ingredientes que constituyen una pintura
LATIZA - HDGASA
31
epoxi rica en zinc, ya están disponibles dos productos en forma de “chisguetes”: “Zincfix” y “Galvpach”. Ambos productos son pinturas epóxicas ricas en zinc libre de solvente que contienen hojuelas de aluminio para una mayor resistencia a la corrosión. La cantidad contenida en cada bolsita es 100gm capaz de recubrir una superficie superior a 0,25 m2. Una ventaja de los productos es que se evitan los problemas asociados con vida útil limitada y desproporcionada de mezcla pinturas de dos componentes. Por otra parte, aunque el color gris se destaca contra el color plata inicial del galvanizado en caliente, con el tiempo, es inevitable que se mezcle estrechamente con película de color mate gris de carbonato de zinc. La superficie a ser reparada debe limpiarse a fondo mediante cepillo con alambre de acero inoxidable o con la ayuda de un abrasivo como un paño de esmeril (rugosidad de grano 80) y luego limpiar todo el polvo y los escombros. Una vez aplicado, se debe comprobar el espesor de la película seca para asegurarse de que es al menos 100µm o igual al mínimo espesor del recubrimiento circundante si el galvanizado en caliente ve ser sobre protegido con un sistema de recubrimiento de pintura. Las pruebas llevadas a cabo por la Oficina de Normalización de Sudáfrica en representación de la Asociación de Galvanizadores de Sudáfrica muestran de manera concluyente que las pinturas epóxicas ricas en zinc, especialmente el “Zincfix” y “Galvpatch” proporcionan una mejor protección contra la corrosión en comparación con otras pinturas ricas en zinc.
LA GALVANIZACIÓN EN CALIENTE DE ELEMENTOS DE SUJECIÓN Un recubrimiento aplicado a elementos de fijación debe ser por necesidad fuertemente adherente y resistente al daño durante y después del montaje. Por esta razón, se prefieren generalmente, los recubrimientos metálicos aplicados antes del montaje. El zinc es el metal más comúnmente usado para la protección de elementos de fijación. Este es aplicado ya sea mediante el proceso electrolítico o por galvanización en caliente. Para obtener mayor vida libre de corrosión, el espesor del recubrimiento de zinc es de suma importancia. Desafortunadamente, el zincado electrolítico proporciona una delgada película protectora de zinc (típicamente <10 micrómetros) que es insuficiente para la protección a largo plazo contra la corrosión en aplicaciones más expuestas, donde los sujetadores están expuestos al medio ambiente. Debido a la terminología utilizada cuando se especifican recubrimientos protectores de zinc, los recubrimientos de zincado electrolítico son suministrados con frecuencia cuando, de hecho, se requiere el galvanizado en caliente. Esto se debe a la expresión “galvanización”, que se utiliza para describir tanto zincado electrolítico (electro galvanización) y galvanizado por inmersión en caliente. La galvanización en caliente es un recubrimiento sustancialmente más grueso y debe ser siempre especificado de preferencia al zincado electrolítico para aplicaciones externas. Debido a la capa más
32
LATIZA - HDGASA
Tabla 21
gruesa aplicada por galvanización en caliente, tuercas en blanco son sobre dimensionados después del galvanizado en caliente para acomodar el recubrimiento de zinc sobre las roscas del perno. Las tuercas son normalmente galvanizadas en forma de blanco y aprovechado con posterioridad a la galvanización en caliente. Recubrimientos excesivamente gruesos en artículos roscados (mayor de 65µm) no son deseables. El hecho de que el zinc no está presente en las roscas de la tuerca de todos modos reduce las propiedades de protección contra la corrosión del conjunto ensamblado de sujetadores galvanizados en caliente.
SUJETADORES DE ALTA RESISTENCIA Los sujetadores de alta resistencia, tanto de la clase 8,8 y la clase 10,9 pueden ser galvanizados en caliente satisfactoriamente. El sobredimensionamiento de los hilos no reduce la tensión requerida por debajo del mínimo especificado en las especificaciones pertinentes para los conjuntos de sujetadores sin recubrimiento. Sujetadores galvanizados por inmersión en caliente son utilizados efectivamente para las conexiones de agarre por fricción. Sujetadores de alta resistencia de Clase 10,9 (sujetadores por fricción de agarre) a ser galvanizado en caliente según SANS 121 (ISO1461), en relación con SANS 10094 Anexo B o BS EN 10684 (aceptación pendiente).
TENSADO DE SUJETADORES Con el fin de asegurar una tensión eficaz, el espesor del recubrimiento sobre los sujetadores no debe exceder de un máximo de 65µm. Esto se aplica particularmente a las tuercas y pernos de alta resistencia. En el caso de conjuntos de alta resistencia galvanizados por inmersión en caliente, es aconsejable lubricar las roscas de los tornillos antes de tensar. Esto asegura que la capa exterior de zinc puro del recubrimiento en roscas del perno no se traduce en excoriación entre las roscas del perno y la tuerca. Contrariamente a la idea errónea, el recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente no se mancha a distancia durante el tensado. Esto es porque la estructura de recubrimiento se compone principalmente de aleaciones de hierrozinc duros y resistentes a la abrasión Esfuerzo de torsión / relaciones de tensión pueden proporcionar un considerable grado de dispersión de la tensión alcanzada. Si bien esto es aplicable incluso en el caso de los pernos y tuercas sin recubrimiento, la variación es más pronunciada en el caso de ensambles galvanizado en caliente, particularmente si se lleva a cabo la lubricación de los hilos.
Tabla 15
El cambio de método de tensado de tuerca, es por lo tanto, sin duda el procedimiento más fiable. La figura 21 muestra claramente la fiabilidad de este procedimiento mientras que la figura 15 proporciona el grado de rotación de la tuerca necesaria para lograr la tensión mínima para sujetadores de diferentes dimensiones. La galvanización en caliente de elementos de fijación es un proceso especializado. Por tanto, los productos deben ser comprados en un fabricante de pernos aprobado SABS que asegurará de que los procedimientos de la producción requerida y galvanización en caliente se cumplen. De esta manera, se evitarán los problemas tales como la fragilización por hidrógeno y el fallo por fatiga.
LATIZA - HDGASA
33
PINTADO DEL ACERO GALVANIZADO EN CALIENTE (SISTEMAS DE RECUBRIMIENTO DÚPLEX) ANTECEDENTES Muchas personas han aplicado “pintura” sobre una superficie de galvanizada por inmersión en caliente sólo para verlo despegar antes de tiempo. Las razones pa ra esto son la pobre preparación del substrato o el uso de pinturas incompatibles. Las reglas simples descritas más abajo para las Condiciones generales de aplicación superficial, superficies protegidas de la intemperie y desgastadas por el tiempo ofrecen pautas para garantizar una buena adherencia de la pintura y lograr la durabilidad deseada. Nota: Los requisitos mínimos del espesor de recubrimiento en términos de SANS 121 generalmente son reunidos y con el acero estructural a menudo son superados con creces. Es por esta razón, que las lecturas del espesor de recubrimiento de galvanizado por inmersión en caliente son tomados antes de pintar para asegurar el espesor de la pintura de recubrimiento en general se aplica de acuerdo a las especificaciones del proyecto.
PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE Aspectos Generales: 1. Desengrasar / lijar – Use un detergente de buena calidad con paños fabricados con tela sintética embebido con abrasivos “paños Scotchbrite” o un cepillo de cerdas y abundante cantidad de agua potable caliente seguido con papel de lija suave (grano 80). Enjuague final para producir una superficie libre de burbujas de agua. Alternativamente, una limpieza con chorro de arena - ver HDGASA 01-1990. Después de la limpieza por arenado, el recubrimiento de zinc debe ser continuo y libre de daños mecánicos. 2. Cuando se ha producido el óxido blanco, este debe ser eliminado. Consulte la remoción de la corrosión blanca. 3. El sentido común debe ser aplicada e, idealmente, la aplicación de pintura debe limitarse a cumplir con las instrucciones del fabricante de la pintura. 4. En todos los casos, pero en particular en los lugares húmedos y/o agresivos, la preparación e imprimación debe hacerse dentro de un turno de trabajo. 5. Evite las pinturas incompatibles, tales como las “Alquídicas”, aplicadas directamente sobre la superficie galvanizada en caliente.
Superficies no envejecidas: 1. Si es posible, especifique la galvanización en caliente sin pasivación. Si no se debe eliminar totalmente antes del pintado. 2. La especificación debe incluir la parte responsable (el galvanizador o pintor) para una limpieza mecánica suave y / o chorreado con arena para asegurar la eliminación o aplastamiento siguientes antes de pintar: •
Zinc fluye, sobre áreas gruesas, bultos o protuberancias.
•
Ceniza de zinc superficial
•
El daño mecánico debe ser reparado.
Superficies Envejecidas Sobre las superficies galvanizadas en caliente envejecidas son formados el carbonato de zinc estable, así como productos de corrosión del zinc (óxido blanco) y los contaminantes pueden ser acumulados.
34
LATIZA - HDGASA
Table 16: Painted hot dip galvanized steel (duplex coating systems).
Este último debe ser completamente eliminado por métodos adecuados seleccionados en función de la naturaleza y la extensión de la contaminación. Los fabricantes de pintura deben ofre cer comentarios. Los productos de oxidación, ciertas sales y algunos otros contaminantes pueden ser eliminados por lavado con agua potable conteniendo detergentes y por el uso de almohadillas de tela sintética con abrasivos incrustados “almohadillas” Scotchbrite o cepillo de cerdas, seguido de una limpieza a fondo con agua caliente. Alternativamente, el uso de agua caliente, agua a presión, limpieza con vapor, limpieza con chorro de barrido o de la mano o limpieza mecánica pueden ser adecuadas.
Referencias adicionales se pueden buscar en la norma ISO 12944-4:1998 - Parte 4 - Preparación de Superficies de Acero Galvanizado por Inmersión Caliente. SISTEMAS DE RECUBRIMIENTO Claramente, la selección de las pinturas depende de la aplicación y del tipo de ambiente encontrado. La tabla 16 ofrece una guía basada en la experiencia adquirida en el campo, así como los comentarios de los fabricantes de pintura de buena reputación. Detalles del producto es mejor obtener directamente de
LATIZA - HDGASA
35
los proveedores de pintura. Para una evaluación de las condiciones corrosivas con respecto al uso de la galvanización en caliente y sistemas de recubrimiento dúplex, consultar en las tablas 11a y 11b.
COMPARACIONES DE COSTOS DE GALVANIZACIÓN EN CALIENTE VERSUS LOS SISTEMAS DE PINTURA La elección del sistema de protección contra la corrosión a menudo se basa puramente en el precio inicial con poco respeto a consideraciones a largo plazo. La galvanización en caliente ofrece un bajo costo inicial, además de los ahorros en los costos actuales con los costos de mantenimiento muy bajos. El coste inicial de la galvanización en caliente es a menudo menor que la de un sistema de pintura comparable debido a la naturaleza más la mano de obra de una aplicación de recubrimiento múltiple. A diferencia de las pinturas, la galvanización en caliente en muchas aplicaciones, no necesita mantenimiento durante la vida útil de una instalación. Los costes de mantenimiento pueden ser muy altos cuando el acceso a la estructura es difícil y donde la producción de tiempo de inactividad que se necesita. Cuando se requiere la protección adicional, un sobre-recubrimiento con pintura (recubrimiento dúplex) asegura de que la durabilidad a largo plazo de ambos sistemas se extiende más allá de lo esperado. La expectativa de vida de un sistema dúplex es siempre mayor que la suma de las vidas individuales de los dos sistemas, es decir, existe un efecto sinérgico. Parte de la razón para este efecto es la prevención del deslaminación debajo de la película (ataque debajo de las roturas en la Tabla 17 película de pintura) con sistemas dúplex, debido a la acción protectora del zinc. El costo de un sistema de protección contra la corrosión se compone de dos costes básicos, a saber, costos iniciales de protección y los costos de mantenimiento. Aunque las relaciones complejas se pueden desarrollar utilizando modelos para incluir la inflación, el interés, el tiempo de inactividad, etc. una comparación simple de costos es para ilustrar las ventajas de utilizar la galvanización en caliente. El concepto de costeo del ciclo de vida útil del recubrimiento describe un método simple para comparar los costos de protección contra la corrosión. Los costes de dos sistemas se ilustran en la Tabla 17. Está claro que algunos sistemas de recubrimiento de alta resistencia, que inicialmente son más barato que la galvanización en caliente, estos son más caros en el largo plazo. Este ahorro se hace mayor cuando se tiene en cuenta el valor temporal del dinero y los costos del tiempo de inactividad. Con la galvanización en caliente, el ahorro de costos puede empezar al principio de un proyecto. Generalmente, la reparación mínima in situ es necesaria, la cual acelera el montaje y la eventual puesta en marcha del proyecto.
36
LATIZA - HDGASA
HOJA DE DATOS DE ZINC GRADOS Y COMPOSICIONES DE LIGOTES DE ZINC
Tabla 18
En cuanto a los contratos de la LME, los productos de base son definidos como SHG con 99,995% de pureza.
INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL ZINC Atomic Weight
65.37
Density - rolled – 25°C - cast – 25°C - liquid
7192 kg/m3 6804 kg/m3 6620 kg/m3
Melting Point
419.5°C
Boiling Point
907°C
Appearance
bluish-white metal
Atomic number
30
Modulus of elasticity
7 x 104 MN/m2
Specific heat
0.382 kJ/kg.K
Latent heat of fusion (419.5°C) Latent heat of vapourisation (906°C)
100.9kJ/kg 1.782 MJ/kg
Heat capacity - Solid - Liquid - Gas
22.40 + 10.5 x 10 -3 TJ/mol 31.40 J/mol 20.80 J/mol
Linear coefficient of thermal expansion (20–400°C)
39.7µm/m.K
Volume coefficient of thermal expansion (20–400°C)
0.89 x 10 6 /K
Thermal conductivity: solid (18°C)
113W/m.K
Electrical resistivity (20°C)
5.9uΩm
Standard electrode potential (H2 electrode)
-0.762V
Enthalpy of Vapourisation 114.2 kJ/mol Tabla 19
LATIZA - HDGASA
37
REGLAS DE ORO DE LOS GALVANIZADORES •
•
•
•
El recubrimiento adecuado con la solución fundente es extremadamente importante si se desean un recubrimiento galvanizado de una buena calidad. La solución fundente debe estar a una densidad de 1,2 a 1,22 con un nivel de pH que varía entre 3,5 y 4,5. El equilibrio entre cloruro de zinc y cloruro de amonio es extremadamente importante. Idealmente, la solución fundente debe ser calentada a entre 60 y 70 ° C. El contenido de aluminio en el baño de zinc debe estar entre 0,005% y 0,007%. Es importante observar que los niveles de densidad del fundente por debajo de SG l .2 puede dar lugar a discontinuidades del recubrimiento si se aplican los niveles de aluminio anteriores. La inmersión de las piezas o artículos en el baño de cinc fundido debe ser rápida, mientras que la extracción de las mismas debe ser lenta, con una velocidad de arrastre idealmente por debajo de 1 m por minuto. La extracción o retiro es posible, una vez que la turbulencia evidente en la superficie del zinc fundido ha cesado. Donde hay una posibilidad de distorsión o las piezas han de ser recubiertas con el sistema dúplex, las estructuras no debe ser templadas o enfriadas en agua después de la galvanización en caliente. Debido a la naturaleza reactiva del zinc, es esencial el diseño correcto de las tinas o crisoles de galvanización por inmersión en caliente. El sobrecalentamiento de la placa del baño afectará negativamente la vida del crisol de acero galvanizado, que es fabricado con un acero con contenido muy bajo de silicio, fósforo y carbono. Las pautas más importantes son las siguientes: a) La entrada de calor - Esto no debería exceder de 24 kW por metro cuadrado por hora de área disponible de la superficie de calentamiento. A aproximadamente 30 kW por m 2, la placa o plancha de 50 mm de espesor de la paila de galvanización se disuelve en unas pocas semanas. b) En la interfaz entre el zinc fundido y la placa de la paila, la temperatura de la superficie de la placa de acero no debe exceder de 485 ° C. Esto debería dar una vida de alrededor de 6 años, dependiendo de tonelajes galvanizados. A 490 ° C la vida se estima en 4,3 años, mientras que a 495 ° C la vida es de 2,9 años. La importancia del diseño correcto del horno se demuestra por el hecho de que a 500 ° C de temperatura, de la superficie de la placa, la vida de la placa de 50 mm de espesor de la paila es de 20 días.
•
Mientras que el calentamiento uniforme es esencial, una guía fiable es que 20 kg de zinc fundido a una temperatura de 450 ° C es necesario para galvanizar 1 kg de acero por hora, es decir, un baño que conteniendo 100 toneladas de zinc puede ser diseñado de forma segura para galvanizar en una velocidad de 5 toneladas de acero por hora. Algunas pautas importantes para la eliminación de zinc fundido con fines de mantenimiento, son las siguientes. a) Retirar toda la escoria inferior. La bomba dejará de funcionar en una capa de escoria. Alinear moldes de tambor en un semicírculo en un extremo de la paila. Un lazo de un cable de alambre alrededor del tubo de salida de la bomba (definitivamente no es una cuerda de cáñamo), para permitir que dos operadores estén en cualquier lado de la tubería a una distancia de por lo menos 4 metros y maniobren la tubería desde un tambor a otro durante el bombeo. b) Aumentar la temperatura del baño a 465 ° C o incluso hasta 470 ° C. Bajar la bomba en el baño de zinc y esperar a que el zinc que entra a la bomba se solidifique, para fundir antes que comience el bombeo. Esto puede tardar hasta cinco minutos. Una vez que comienza el bombeo, no se detendrá hasta que el baño ha sido vaciado. c) Por último, si el zinc ha sido bombeado dentro de los tambores, cortar los tambores antes de la refundición. Si no se hace esto, el tambor de acero será galvanizado por inmersión en caliente, ocasionando que una cantidad significativa de zinc se desperdicie.
38
LATIZA - HDGASA
•
•
•
Una vez que espesor de la placa de la paila disminuye por debajo de 30 mm (50 mm de espesor original), es el momento de sustituir la paila o crisol. Esto es debido a que el gradiente de calor a través de la placa del crisol se reduce con el resultado de que la velocidad de ataque en la interfaz entre el zinc fundido / acero se acelera. Otro factor a considerar es la tendencia a las protuberancias hacia afuera de las paredes del crisol cuando el espesor de la placa disminuye. Las reparaciones de las superficies erosionadas de la paila: la construcción de superficies delgadas localizadas pueden tener mucho éxito siempre que se utilice el material de soldadura adecuado. El flota soldadura autógena Lincoln 5 de barras proporciona excelentes resultados, mientras que el alambre de arco protegido Lincoln NR311 es también un producto recomendado. Antes de la soldadura, todos los restos de aleación de zinc y hierro - zinc se debe quitar de la superficie sobre la que el metal de soldadura se va a depositar. La carga máxima de seguridad de los alambres de las gancheras debe ser considerada cuando se utiliza para colgar los componentes o piezas que se requieren para ser galvanizadas en caliente. En la Tabla 20 se proporciona una guía orientativa: Alambre, mm
Límite elástico (kg)
Carga Máxima de Seguridad (kg)
2.05
91
32
3.15
306
107
4.00
490
172
La carga máxima de seguridad se toma como 35% de la especificación de los fabricantes para permitir muchas consideraciones que incluyen la manipulación, influir en las fuerzas y la temperatura.
Tabla 20
GLOSARIO DE TÉRMINOS DE LA GALVANIZACIÓN INMERSIÓN EN CALIENTE
POR
Acero calmado con aluminio: un acero calmado con aluminio tiende a impedir ampliamente el crecimiento de la aleación cuando se galvaniza, produciendo recubrimientos más delgados y estéticamente presentables. Aceros calmados con silicio: aceros con altos niveles de silicio son muy reactivos con el zinc fundido y puede formar recubrimientos muy gruesos, al menos un 50% más grueso que un recubrimiento normal. Por lo tanto, los recubrimientos que se forman son más opacos o mates y pueden ser más susceptibles a daños mecánicos, pero otorgarán proporcionalmente una mayor vida en condiciones de servicio. Agujeros tapados: el zinc fundido tiene una alta tensión superficial y no es fácil el drenaje en los agujeros menores de 8mm de diámetro. Áreas descubiertas: defectos en los recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente, debido a la falta de limpieza de la superficie de acero. Artículos centrifugados: son pequeñas piezas galvanizadas por inmersión en caliente y luego tratadas por rotación o centrifugación en un recipiente cilíndrico para eliminar el exceso de zinc. Utilizado para pernos, arandelas, cadenas, soportes, etc. Capas de aleación: el recubrimiento de galvanización por inmersión en caliente consiste de una serie de las capas de aleación de hierro y de zinc y una capa de zinc. Las capas de aleación mejoran la resistencia a la abrasión, aumenta la resistencia a la corrosión y permite que se aplique un recubrimiento grueso. Cascarilla de laminación: pesada capa de óxido formado durante el laminado en caliente, soldadura o tratamiento térmico de metales. Envejecimiento por tensión: acero trabajado en frío severamente puede volverse quebradizo durante la galvanización por inmersión en caliente como consecuencia del calor del proceso de de la aceleración de los efectos de la tensión del trabajo en frío.
LATIZA - HDGASA
39
Daños del chorreado: limpieza por chorreado, realizado correctamente, aumenta la adherencia de pintura y la apariencia del recubrimiento final, pero mal realizado puede ocasionar daños en el recubrimiento. Daño mecánico: La manipulación mecánica o el transporte pueden producir daños, sobre todo en las capas muy gruesas, las cuales tienden a ser frágiles por naturaleza. Decapado ácido: para eliminar el óxido y la cascarilla de laminación del acero se utiliza ácido clorhídrico o ácido sulfúrico caliente antes del galvanizado por inmersión en caliente. Depósitos de ceniza: son los depósitos de ceniza de color gris, compuestos no metálicos de depósitos de óxido de zinc que se depositan sobre el recubrimiento de galvanización en caliente en la salida de las piezas del baño de zinc. Generalmente, no tienen ningún efecto sobre la durabilidad de los recubrimientos. Depósitos de fundente, manchas e inclusiones: depósitos de fundente o manchas del proceso de galvanizado puede adherirse al acero o se incluyen en el recubrimiento. Los residuos del fundente son depósitos no metálicos de color negro, marrón, gris o amarillento compuesto principalmente de cloruro de amonio. Descamación o desprendimiento: superficie de acero donde no existe la adherencia del recubrimiento de zinc. De espesor de recubrimiento rugoso. En los aceros con alto contenido de fósforo superior al 0,03% causan el desprendimiento del recubrimiento. Desengrasado cáustico: todos los trabajos a ser galvanizados por inmersión en caliente, primeramente son tratados en un baño caliente con una solución cáustica para eliminar la grasa, el aceite, algunos tipos de pintura y materia orgánica para que el acero pueda ser decapado. El ácido no eliminará la herrumbre y los óxidos, si está presente la contaminación orgánica en la superficie. Distorsión: alabeo y curvatura de piezas de gran tamaño causado por plantillas o soportes deficientes o mal diseño. Normalmente, el enfriamiento con aire en lugar del enfriamiento con agua después de galvanizado por inmersión en caliente evita la distorsión. Doble inmersión: piezas largas o grandes pueden ser galvanizadas por inmersión en caliente sumergiendo cada extremo o lado en forma secuencial. Drenaje: todos los artículos a ser galvanizados por inmersión en caliente deben permitir el flujo o vaciado del zinc fundido de los elementos de galvanizados en caliente Dureza de los recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente: si bien la superficie de zinc es relativamente blanda, las capas de la aleación de acero galvanizado por inmersión en caliente son tan duras hasta dos veces más que el acero base o subyacente. Eliminación de recubrimiento de zinc por un exceso de limpieza: a menos de que se acuerde de otra manera, el galvanizador limitará la limpieza del recubrimiento final por medios mecánicos a la exigida en la especificación. Envejecimiento por tensión: acero trabajado en frío severamente puede volverse quebradizo durante la galvanización por inmersión en caliente como consecuencia del calor del proceso de de la aceleración de los efectos de la tensión del trabajo en frío. Espigas de drenaje: espigas o puntas de gotas de zinc a menudo aparecen a lo largo del borde de un componente después de galvanizado por inmersión en caliente y deben ser eliminados o destruidos por los galvanizadores antes del ser enviado a los clientes. Erupciones: las manchas y defectos del recubrimiento alrededor de las zonas soldadas y de los agujeros de ventilación sin sellar. Manchas similares a las causadas por el escurrido del zinc fundido. Esto es causado por el pre-tratamiento de sellado con productos químicos que penetran a través de la superposición de áreas con agujeros de ventilación y de escape necesarios durante la inmersión en el baño de zinc fundido. Este efecto tiende a dañar el recubrimiento del fundente, causando áreas localizadas sin recubrimiento. Escorias: partículas de escoria producidas por los cristales de las aleaciones hierro-zinc cuando se galvaniza por inmersión en caliente el acero. Estos precipitados son acumulados en el fondo de la paila de zinc fundido y son eliminados periódicamente por los galvanizadores. Espesor del recubrimiento: el espesor de recubrimiento del galvanizado por inmersión en caliente está determinado por la composición química, rugosidad de la superficie y espesor de la sección de acero. La norma SANS 121 (ISO 1461:2009) define el espesor mínimo normalizado del recubrimiento de galvanizado
40
LATIZA - HDGASA
por inmersión en caliente. Floreado: acabado atractivo causado por la cristalización de zinc puro sobre la superficie exterior de un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente. Fosfatizado: tratamiento de conversión alternativo a la pasivación con una solución de dicromato de sodio. Fósforo: aceros de alto contenido de fósforo (en relación con el silicio) son muy reactivos con el zinc fundido y forman recubrimientos gruesos de color gris mate. Fragilización por hidrógeno: aceros con un límite elástico superior a 100MPa son susceptibles a la fragilización por hidrógeno durante el decapado ácido. Fragilización: fragilización puede ser inducido en algunos puntos en acero galvanizado, debido a un exceso de trabajo en frío (envejecimiento por fatiga) o decapado ácido (fragilización por hidrógeno), de los acero de alta resistencia. Fundente: antes de entrar en el baño de galvanizado, el acero es tratado con una solución fundente en caliente de cloruro de zinc y de amonio para acondicionar la superficie para el galvanizado por inmersión en caliente. Galvanizado por inmersión en caliente: recubrimiento por inmersión en un baño zinc fundido aplicado sobre el acero adecuadamente limpiado, ya sea como un proceso discontinuo o un proceso continuo. Galvanizado continuo por inmersión en caliente: bobinas y alambres galvanizados continuamente. El recubrimiento formado es relativamente fino y suave. Gancheras: marcos de acero que sirven de soporte a las piezas durante el proceso de galvanización por inmersión en caliente. Plantillas o moldes especiales son diseñados para productos específicos con el fin de optimizar la calidad y la productividad. Granos o ampollas: granos o ampollas formados en el galvanizado por inmersión en caliente se asocian generalmente a las imperfecciones superficiales, tales como inclusiones de escoria. Inclusiones: los recubrimientos galvanizados en caliente pueden tener inclusiones en la capa formada por cristales de escoria o ceniza flotando en el zinc fundido. Por lo general, no tienen ningún efecto sobre la durabilidad de los recubrimientos. Inspección del acero negro: la inspección antes de galvanizado por inmersión en caliente es muy importante. Pasivación: los componentes de acero galvanizado por inmersión en caliente son pasivados mediante el enfriamiento en una solución débil de dicromato de sodio para prevenir la corrosión prematura del zinc cuando la superficie es expuesta a la lluvia o al rocío. Limpieza por Arenado: limpieza abrasiva ligera para preparar la superficie de acero galvanizado por inmersión en caliente para el pintado. Manchas causadas por el escurrido: las sales de ácido o de fundente que han penetrado en los poros de la soldadura o entre las superficies de contacto durante el decapado puede escurrirse o “lagrimear” después del galvanizado por inmersión en caliente y enfriamiento con agua, produciendo un área manchada. Marcas por contacto: el zinc en el baño galvanizado debe tener libre acceso a todas las superficies de los componentes o pueden dar lugar a pequeñas zonas sin recubrimiento o a zonas dañadas. Metalizado: aplicación del zinc metálico por pulverización térmica para la reparación de áreas dañadas del recubrimiento galvanizado. Normalización: la temperatura de galvanización (450 ° C) no es lo suficientemente alta como para afectar la tensión o el temple del acero, pero tendrá algunos efectos para aliviar las tensiones residuales en las zonas soldadas. Hilos obstruidos: centrifugación insuficiente o drenaje pobre en los accesorios roscados durante la extracción del baño de galvanizado puede causar la obstrucción de los hilos de las roscas con el zinc fundido. Óxido blanco o mancha de almacenamiento húmedo: el óxido blanco o mancha de almacenamiento húmedo es un depósito blanco voluminoso que se encuentra ocasionalmente en la superficie de un recubrimiento recién galvanizado.
LATIZA - HDGASA
41
Paila: Tanque de acero que contiene el baño de zinc fundido. Pasivación: galvanización en caliente de componentes se pasiva por enfriamiento en una solución débil de dicromato de sodio para evitar la corrosión prematura del zinc cuando la superficie es expuesta a la lluvia o el rocío. Película de carbonato de zinc: producto estable, resistente a la corrosión el cual protege al acero galvanizado por inmersión en caliente. Pintura en polvo: aplicación de pintura en polvo por medios electrostáticos. Protección catódica: el zinc es electroquímicamente más activo que el acero y se correrá preferentemente si está expuesto el acero debido a un corte o daño del recubrimiento galvanizado por inmersión caliente. Pruebas magnéticas: el espesor de recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente se mide empleando instrumentos basados en principios de flujo magnético, lo cual es medido la distancia desde la superficie del recubrimiento hasta superficie del acero. Recubrimiento de apariencia gris mate o moteado: recubrimientos gris mate o moteado, los recubrimientos puede aparecer como ligeras manchas circulares de color gris oscuro, como manchas opacas localizadas o puede extenderse sobre la superficie del componente. Esta apariencia indica que el presencia del crecimiento de una amplia fase de las aleaciones hierro-zinc, a causa de los aceros con alto nivel de reactividad del silicio y del fósforo. Recubrimiento dúplex: cuando los recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente son pintados, se forman sistemas de recubrimiento dúplex que tienen una durabilidad superior a la de la suma de los recubrimientos utilizados por separado. Recubrimientos rugosos causados por las condiciones superficiales del acero: superficies ásperas, son típicas de los recubrimientos sobre las superficies de acero corroído, que pueden ser galvanizadas por inmersión en caliente satisfactoriamente. Sin embargo, los recubrimientos, reflejan la textura del sustrato. Otras causas de superficies rugosas incluyen desigual trabajo en frío, sobre decapado, galvanizado a alta temperatura y/o inmersión prolongada en el baño de zinc fundido. Recubrimientos rugosos gruesos causados por centrifugación insuficiente: generalmente la centrifugación eficiente eliminará el exceso de zinc y proporcionará una suave y atractiva capa exterior Recubrimientos rugosos pesados causados por una superficie áspera y / o la composición química del acero: se refiere a los recubrimientos rugosos, gruesos galvanizados en por inmersión en caliente cuyos componentes muestran notablemente superficies rugosas. Esto incluye a los recubrimientos en general, que tienen una superficie áspera y, en algunos casos, configuraciones de la superficie tipo ranuras, “efecto de la corteza de los árboles” causado por variaciones en el análisis en la superficie del acero. Reparación: daños o zonas alteradas de los recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente pueden ser reparados con sistemas de pinturas epóxicas ricas en zinc, o por metalizado con zinc. Salpicaduras de soldadura: salpicaduras de soldadura se oxidan, normalmente, expulsado soldaduras esféricas de metal, que se funde o no en el material circundante durante la soldadura. Soldadura: la soldadura de acero galvanizado por inmersión en caliente requiere ventilación adecuada y el uso correcto de los electrodos de soldadura y de la técnica. Tratamiento con cromato: después de que el acero es galvanizado por inmersión en caliente, se enfría en agua que contiene una pequeña cantidad de dicromato de sodio que pasiva la nueva superficie de zinc y previene la corrosión prematura de la superficie y la formación de óxido blanco. Vaciado: todos los artículos a ser galvanizados en caliente deben permitir el flujo o drenaje del zinc fundido de los elementos galvanizados por inmersión en caliente. Velocidad de corrosión: la velocidad de corrosión de los recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente es previsible y por lo tanto, puede determinarse con cierta precisión la vida del recubrimiento en cualquier medio conocido. Ventilación: todos los huecos deben ser ventilados correctamente para permitir el escape del aire y del vapor sobre calentado durante la inmersión de las piezas en el baño de zinc fundido.
42
LATIZA - HDGASA
FACTORES Y FÓMULAS DE CONVERSIÓN ÚTILES SI UNITS
POWER
TEMPERATURE
Where SI units differ from technical metric units, the conversions are given for both. The following list details the main SI units and their symbols which are used throughout these tables.
1 hp (horse power) 745,700 W (J/s) 1 ft/lbf/s 1,35582 W
°F °C °K
DENSITY
PRESSURE, STRESS
Length:
metre
m
Area:
square metre
m
Volume:
cubic metre
m3
Mass:
kilogram
kg
Density:
kilograms per cubic metre
kg/m3
Force:
newton
N
Pressure, stress:
pascal
Pa (N/m2)
Viscosity, dynamic:
pascal second
Pa s
Viscosity, kinematic: square metre per second
2 m /s
Energy:
J
joule
Power:
watt
1 kg/m 1 g/cm3 1 lb/ft3 1 lb/in3
2
3
FORCE
1N
W (J/s)
LENGTH
AREA
1m
1,09361 yd 3,2808 ft 1cm 0,393701 in 1 mm 0,03937 in 1 µm 39,3701 µin 1 yd 0,9144 m 1 ft 0,3048 m 1 in 25,4 mm 1 milli-in (thou) 25,4 µm 1 µin 0,0254 µm
1 km2 (100 hectares) 247,105 acres 1 hectare (ha) 2,47105 acres 10 000 m2 1 cm2 0,155 in2 1mm2 0,00155 in2 1 acre (4840 yd2) 4046,86 m2 0,404686 ha 2 1 ft 0,092903 m2
VOLUME, CAPACITY
MASS
1 dm3 (litre)
1 tonne
1 cm (ml) 3
1 litre (dm ) 3
1 in3 1 pint 1 fl oz
0,03531 ft3 0,21997 imp gal 1,7605 pint 0,2642 US gal 0,06102 in3 0,0352 fl oz 0,21997 imp gal 1,7605 pint 16,3871 cm3 0,56826 dm3 28,4131 cm3
1 kg 1g 1 ton 1 cwt 1 lb 1 oz
0,06243 lb/ft 62,4280 lb/ft3 16,0185 kg/m3 27,6799 g/cm3 3
1 000kg 0,98420 ton 2204,62 lb 0,01968 cwt 2,20462 lb 0,03527 oz 1016,05 kg 1,01605 tonne 50,8023 kg 0,45359 kg 28,349 g
0,10197 kgf 0,22481 lbf 1 kgf (kilopond) 9,80665 N 2,20462 lbf 1 dyne 105N 0,224809 x 10-5 lbf 1 lbf 4,44822 N 0,45359 kgf 1 tonf 9,96402 kN 1016,05 kgf ENERGY
1 MJ 1J 1 kgf m
0,277778 kWh 0,737562 ft lbf 9,80665 J 7,23301 ft lbf 105,506 MJ 3,6 MJ
1 therm 1 kWh 1 Btu (British Thermal Unit) 1,05506 kJ
1,8 (°C) + 32 (°F – 32)/1,8 °C + 273.15
1 Pa (N/m2)
0,01 mbar 0,000145 lbf/in2 1 kPa (kN/m2) 0,01 kgf/cm2 10 mbar 20,885 lbf/ft2 0,2953 in Hg 1kgf/cm2 98,0665 kPa 14,223 lbf/in2 1 bar 100 kPa 14,5038 lbf/in2 1 atm 101,325 kPa 14,6959 lbf/in2 1 mm Hg (torr) 133,322 Pa 0,01934 lbf/in2 1 mm H20 9,80665 Pa 0,001422 lbf/in2 1 lbf/in2 6,89476 kPa 0,07031 kgf/cm2 68,9476 mbar 1 in Hg 3,38639 kPa 0,491 lbf/in2 1 ft H20 2,98907 kPa 0,030 kgf/cm2 22,3997 mm Hg
VISCOSITY, DYNAMIC
VISCOSITY, KINEMATIC
1 Pa s (Ns/m 2) 0,0208854 lbfS/ft2 1 cP (centipoise) 2,08854 x 10-5 lbfs/ft2 0,001 Pa s 2 1 lbf s/ft 17,8803 Pa s 1 lb/ft s 1488,16 cP 1,48816 kg/ms
1 m 2s 1 cSt (centistokes)
2 1 ft /h
2 1 in /s
10,7639 ft2 /s 5,58001 in2 /s 1 mm2 /s 2 106 m /s 2 0,092903 m /h 25,8064 cSt 2 645,16 mm /s 645,16 cSt
Tabla 21
LATIZA - HDGASA
43
Tabla 22
44
LATIZA - HDGASA
Tabla 23. FÓRMULAS
ÁREAS Y PERÍMETROS
ÁREAS SUPERFICIALES Y VOLUMENES
LATIZA - HDGASA
45
Tabla 24. FÓRMULAS
ÁREAS Y PERÍMETROS
46
LATIZA - HDGASA
ÁREAS SUPERFICIALES Y VOLUMENES
PROPIEDADES DEL CÍRCULO
DATOS TRIGONOMÉTRICOS
Tabla 25
LATIZA - HDGASA
47
UNIDADES DE MEDICIÓN CONVERSION FACTORS
Quantity
Units & Selected Decimal Multiples & Unit Submultiples Symbol
Length
KILOMETRE
km
1 mile
= 1.60934km
1km
= 0.62137 mile
METRE
m
1 yd
= 0.9144m
1m
= 1.09361 yd
1 ft
= 0.3048m
1m
= 3.28084 ft
1 Cape ft.
= 0.314858m
1m
= 3.17603 Cape ft
Area
Density
Remarks
mm
1in
= 25.4mm
1mm
= 0.039370 in
SQ. KILOMETRE
km2
1 mile2
= 2.58999 km2
1 km2
= 0.386102 mile2
HECTARE.
ha
1 acre
= 0.404686 ha
1 ha
= 2.47105 acre
1 morg
= 0.856532 ha
1 ha
= 1.16750 morgen
1 yd2
= 0.836127 m2
1 m2
= 1.19599 yd2
1 SUPERFICIAL
1 ft2
= 0.0929030 m2
1 m2
= 10.7639 ft2
SQUARE = 9.29 m2
1 Cape ft2
= 0.0991362 m2
1 m2
= 10.0872 Cape ft 2
m2
SQ MILLIMETRE
mm2
1 in2
= 645.2 mm2
1 mm2
= 0.0015500 in2
CUBIC METRE
m3
1 yd3
= 0.7646 m3
1m3
= 1.308 yd3
1 ft3
= 0.02832 m3
1m3
= 35.31 ft3
Capacity
Mass
Metric to Non-Metric
MILLIMETRE
SQ. METRE
Volume
Non-Metric to Metric
1 ha = 10 000 m 2
CUB. MILLIMETRE
mm3
1 in3
= 16.387 mm3
1mm3
= 0.00006102 in 3
LITRE
litre
1 ft3
= 28.32 litre
1 litre
= 0.03531 ft3
1000 litre = 1m 3
1 in3
= 0.01639 litre
1 litre
= 61.013 in 3
THE WORD LITRE SHOULD
1 gal.imp.
= 4.546 litre
1 litre
= 0.2200 gal.imp.
= 16.39 ml
1 ml
= 0.061013 in
MILLILITRE
ml
1 in
CUB. CENTIMETRE
cm3
1 in3
= 16.39 cm3
1 cm3
= 0.061013 in3
KILOGRAM
kg
1 short ton
= 907.2 kg
1 kg
= 0.001102 sh.ton
1 long ton
= 1016.0 kg
1 kg
= 0.000 984 2 lg ton
1 lb
= 0.4536 kg
1 kg
= 2.205 lb
3
3
GRAM
g
1 oz
= 28.35 g
1g
= 0.035 27 oz
METRIC TON
t
1 short ton
= 0.9072 t
1t
= 1.102 short ton
1 long ton
= 1.016 t
1t
= 0.984 2 long ton
1 lb/ft3
= 16.02 kg/m3
1 kg/m3
= 0.062 43 lb/ft3
KILOGRAM PER
kg/m3
BE USED WHERE THE SYMBOL “l” MAY BE CONFUSED THE NUMERICAL “1”
1ml=1cm3=1000mm3
1 cental = 45.36kg
CUBIC METRE
Force
Force per
GRAM per MILLILITRE
g/ml
1 g/cm3 = 1g/ml
NEWTON
N
1 lbf
= 4.448 N
1N
= 0.2248 lbf
KILONEWTON
kN
1 short ton f
= 8.896 kN
1 kN
= 0.1124 short ton f
1 long ton f
= 9.964 kN
1 kN
= 0.100 4 long ton f
= 14.59 N/m
1 N/m
= 0.068 54 lbf/ft
NEWTON PER METRE
N/m
1 lbf/ft
Pressure
MEGANEWTON per
MN/m2
1 short ton f/in 2 = 13.79 MN/m2
1 MN/m2
= 0.072 52 sh.ton f/in2
Stress
SQUARE METRE
1 long ton f/in 2 = 15.44 MN/m2
1 MN/m2
= 0.064 75 lg.ton f/in 2
1 lbf/in2
= 6.895 kN/m2
1 kN/m2
= 0.145 0 lbf/in2
KILONEWTON PER
1 lbf/in2
= 0.06895 bar
1 bar
= 14.50 lbf/in 2
SQUARE METRE
1 short ton/ft 2 = 95.76 kN/m2
1 kN/m2
= 0.010 44 sh.ton f/ft2
1 long ton f/ft 2 = 107.3 kN/m2
1 kN/m2
= 0.009 32 lg.ton f/ft 2
Unit Length
kN/m2
bar
Tabla 26
48
LATIZA - HDGASA
1 MN/m2 = 1 N/mm2
MASA DE PRODUCTOS DE ACERO TABLA 27:
PLANCHAS PLANAS DE ACERO
THICKNESS IS CONVERTED TO MASS PER UNIT OF AREA BY THE FOLLOWING FORMULA:
1m2 of plate of 1mm thickness has a mass of 7.843kg TABLA 28:
“VASTRAP” PLACAS PATRÓN DE SUELO
TABLA 29:
BARRAS PLANAS DE ACERO
THICKNESS IS CONVERTED TO MASS PER UNIT OF AREA BY THE FOLLOWING FORMULA: 1m2 of plate of 1mm thickness has a mass of 7.843kg
TO CALCULATE THE MASS OF A BAR OF ANY SIZE, THE FOLLOWING FORMULA CAN BE USED: 7.843kg x thickness in mm x width in mm = answer in kg/m 1000mm
LATIZA - HDGASA
49
MASA DE PRODUCTOS DE ACERO TABLA 30:
BARRAS DE REFUERZO
TABLA 31:
BARRAS CUADRADAS DE ACERO
TABLA32:
50
RIELES DE FONDO PLANO
LATIZA - HDGASA
MASA DE PRODUCTOS DE ACERO TABLA 33:
PERNOS Y TUERCAS HEXAGONALES
LATIZA - HDGASA
51
MASA DE PRODUCTOS DE ACERO ARANDELAS PLANAS DE ACERO DULCE Y TUERCAS HEXAGONALES SUELTOS
TABLA 34:
TABLA 35:
52
PLANOS TERMINADOS (P.E.) TUBOS DE ACERO
LATIZA - HDGASA
