Cos'è la zincatura del corpo valvola?

La zincatura del corpo valvola si riferisce generalmente all'applicazione di uno strato protettivo contro la corrosione a base di zinco sulla superficie esterna di un corpo valvola ferroso o di componenti selezionati della valvola. Talvolta il termine viene utilizzato in modo approssimativo, pertanto il metodo di rivestimento deve essere chiaramente identificato nelle specifiche di acquisto.

I possibili sistemi di protezione a base di zinco includono:

• Zincatura a caldo in batch dopo la fabbricazione
• Rivestimenti di zinco elettrolitico o applicati meccanicamente
• Zinco termospruzzato
• Primer o vernice ricchi di zinco
• Un sistema duplex che combina la zincatura a caldo con verniciatura o verniciatura a polvere

Questi sistemi non sono intercambiabili. Differiscono per spessore del rivestimento, meccanismo di incollaggio, effetto dimensionale, metodo di riparazione, aspetto e ambiente di servizio adatto.

In che modo la zincatura a caldo protegge il corpo di una valvola?

Un rivestimento zincato a caldo protegge la base in ferro o acciaio in tre modi principali.

1. Protezione barriera

Il rivestimento continuo di zinco separa l'acciaio sottostante da umidità, ossigeno e altri contaminanti ambientali.

2. Formazione della patina di zinco

Quando esposto all'atmosfera, lo zinco sviluppa gradualmente prodotti di corrosione che formano una patina protettiva. La stabilità di questa patina dipende dall'ambiente di esposizione, inclusi umidità, agenti inquinanti, sali e ciclo umido-asciutto.

3. Protezione sacrificale

Lo zinco è più anodico dell'acciaio. Se una piccola area del rivestimento viene graffiata o danneggiata localmente, lo zinco circostante può corrodersi e fornire una protezione catodica limitata all'acciaio esposto.

Ciò non significa che i danni gravi o estesi al rivestimento possano essere ignorati. Le aree danneggiate devono essere valutate e riparate secondo le specifiche del rivestimento applicabile.

Zincatura a caldo vs vernice ricca di zinco

Caratteristica	Zincatura a caldo	Vernice o primer ricco di zinco
Metodo di applicazione	Il componente viene immerso nello zinco fuso dopo la preparazione della superficie	Il rivestimento liquido viene spruzzato o spazzolato su una superficie preparata
Legame	Strati di lega di zinco-ferro legati metallurgicamente	Rivestimento legato meccanicamente utilizzando un legante organico o inorganico
Copertura	Può rivestire superfici accessibili esterne ed interne raggiunte dal bagno di zinco	La copertura dipende dall'accesso allo spruzzo, dalla preparazione della superficie e dalla qualità dell'applicazione
Effetto dimensionale	Aggiunge zinco a filettature, fori, fori e superfici di accoppiamento se non controllato	Solitamente più facile da controllare attorno ad aree di precisione
Riparazione sul campo	Richiede un metodo di riparazione approvato per le aree zincate danneggiate	Normalmente più facile da riparare o ricoprire localmente
Utilizzo tipico della valvola	Corpi ferrosi, supporti, staffe, elementi di fissaggio o parti esterne selezionati smontati	Sistema comune di protezione esterna dalla corrosione per corpi valvola e accessori

Una specifica che indichi solo “valvola zincata” non è sufficientemente precisa. L'acquirente deve definire il processo di rivestimento, lo standard applicabile, le superfici richieste, le superfici escluse, l'ispezione del rivestimento, i requisiti di colore o finitura e la procedura di riparazione.

Quali materiali delle valvole possono essere zincati?

La zincatura a caldo viene utilizzata principalmente su materiali ferrosi idonei. A seconda della chimica del materiale, della qualità della fusione, della geometria del componente e della capacità del zincatore, i possibili candidati possono includere:

• Acciaio al carbonio
• Acciaio fuso
• Ghisa
• Ferro duttile
• Componenti in acciaio forgiato
• Staffe, supporti e componenti operatore selezionati in acciaio al carbonio

La chimica dell'acciaio può influenzare l'aspetto, lo spessore e la fragilità del rivestimento. Il contenuto di silicio e fosforo è particolarmente importante perché gli acciai reattivi possono produrre strati di lega di zinco-ferro più spessi.

Ottone, bronzo, alluminio, materiali termoplastici e i normali componenti non metallici delle valvole non vengono zincati a caldo utilizzando lo stesso processo di ferro e acciaio. L'acciaio inossidabile, le leghe di nichel e altri materiali speciali non dovrebbero essere specificati per la zincatura senza una specifica revisione ingegneristica e di processo.

È possibile zincare a caldo una valvola completamente assemblata?

Nella maggior parte dei casi, una valvola completamente assemblata non deve essere semplicemente immersa in un bagno zincante. La valvola dovrebbe essere innanzitutto esaminata come un gruppo meccanico di precisione contenente pressione.

I componenti che normalmente vengono rimossi prima della zincatura possono includere:

• Sedi in gomma, PTFE, PEEK e altri non metallici
• O-ring e guarnizioni del corpo
• Imballaggio dello stelo
• Cuscinetti e boccole
• Attuatori, riduttori e accessori elettrici
• Lubrificanti e grassi
• Molle e piccoli interni di precisione
• Targhette ed etichette di identificazione

Dopo la zincatura, la carrozzeria può richiedere pulizia, controllo dimensionale, correzione della filettatura, lavorazione meccanica, riparazione del rivestimento e riassemblaggio finale. La valvola completata deve comunque superare i test funzionali, del guscio e della sede richiesti secondo lo standard applicabile alle valvole.

Superfici che potrebbero richiedere mascheratura o post-lavorazione

Il rivestimento in zinco aumenta le dimensioni del componente rivestito. Ciò può interferire con la tenuta, l'adattamento o il movimento se le superfici di precisione non vengono controllate.

Le aree che potrebbero richiedere mascheratura o lavorazione includono:

• Superfici di tenuta delle flange a faccia rialzata e ad anello
• Superfici di contatto delle guarnizioni del corpo e del coperchio
• Tasche del sedile e filettature dell'anello del sedile
• Fori dello stelo e superfici dei cuscinetti
• Camere di imballaggio
• Superfici di guida del disco, della sfera o del cancello
• Filettature interne ed esterne di precisione
• Cuscinetti di montaggio dell'attuatore
• Interfacce del cambio
• Spalle di allineamento lavorate
• Aree di preparazione alla saldatura

Il mascheramento non può sempre essere applicato in modo affidabile a ogni geometria. In alcuni casi è più pratico zincare prima e poi maschiare, alesare o lavorare la superficie richiesta.

Processo di zincatura a caldo per componenti di valvole

1. Revisione ingegneristica

Prima della produzione, il produttore della valvola e il zincatore devono esaminare il materiale, la geometria della fusione, lo spessore delle pareti, gli spazi chiusi, lo sfiato, il drenaggio, le tolleranze di lavorazione e le superfici che devono rimanere non rivestite.

2. Smontaggio e pre-pulizia

Vengono rimosse sedi, guarnizioni, baderne, cuscinetti e altre parti sensibili al calore o di precisione. Vernici, residui di marcatura, scorie di saldatura e contaminanti che non possono essere rimossi chimicamente devono essere puliti meccanicamente.

3. Sgrassaggio

Olio, grasso, sporco e contaminanti organici vengono rimossi in modo che la successiva pulizia e le reazioni dello zinco possano avvenire in modo uniforme.

4. Decapaggio

La pulizia acida rimuove la ruggine e le incrostazioni dalla superficie del ferro o dell'acciaio. Dovrebbe essere evitato un decapaggio eccessivo o inadeguato, in particolare per i componenti che potrebbero essere sensibili ai danni causati dall'idrogeno.

5. Flussaggio

Un flusso rimuove gli ossidi rimanenti e aiuta a prevenire la riossidazione prima che il componente entri nel bagno di zinco.

6. Immersione nello zinco

Il componente preparato viene immerso nello zinco fuso. Lo zinco reagisce con il ferro presente nel materiale di base per formare strati di lega zinco-ferro.

7. Prelievo, Drenaggio e Raffreddamento

Il componente viene ritirato a una velocità controllata in modo che lo zinco in eccesso possa fuoriuscire. I corpi valvola con tasche, nervature, cavità o geometrie di fusione complesse richiedono un'adeguata ventilazione e drenaggio.

8. Finitura e ispezione

I picchi di drenaggio, lo zinco in eccesso e le aree ruvide che interferiscono con l'uso previsto del componente vengono rimossi. Lo spessore del rivestimento, la continuità, l'aspetto e le dimensioni interessate vengono controllati prima della lavorazione e dell'assemblaggio della valvola.

Considerazioni sulla progettazione del corpo valvola prima della zincatura

Ventilazione e drenaggio

Le sezioni cave o chiuse richiedono percorsi di sfiato e drenaggio adeguati. L'aria intrappolata, il liquido detergente o lo zinco fuso possono creare difetti nel rivestimento e gravi rischi di lavorazione.

Rischio di distorsione

Il riscaldamento e il raffreddamento possono causare distorsioni, in particolare nei componenti sottili, asimmetrici, saldati o di spessore irregolare. I corpi valvola realizzati in fusione pesante possono essere meno sensibili rispetto ai corpi sottili, ma l'allineamento delle flange, i giunti del coperchio e i fori lavorati devono essere comunque controllati dopo la lavorazione.

Chimica dei materiali

La chimica dei materiali influisce sulla velocità di reazione dello zinco e sulla struttura del rivestimento finale. Un rivestimento più spesso non è automaticamente un rivestimento migliore se diventa eccessivamente ruvido o fragile.

Finitura superficiale

La zincatura non crea una superficie lavorata con precisione. Le aree che richiedono rugosità, planarità, concentricità o contatto di tenuta controllati devono essere escluse dal rivestimento o lavorate successivamente.

Identificazione e Tracciabilità

I numeri di colata, l'identificazione della colata e la marcatura della classe di pressione devono rimanere tracciabili dopo il rivestimento. I metodi di identificazione non devono danneggiare il limite di pressione o interferire con le specifiche del rivestimento.

Dove possono essere adatti i corpi valvola zincati

Le superfici esterne delle valvole zincate possono essere prese in considerazione per:

• Impianti idrici e di pubblica utilità all'aperto
• Ambienti industriali umidi
• Camere delle valvole esposte alla condensa
• Sistemi agricoli e di irrigazione
• Componenti operativi esterni in acciaio
• Accessori selezionati per tubazioni fuori terra
• Supporti valvole, staffe e hardware di montaggio
• Protezione dalla corrosione atmosferica sotto uno strato di finitura duplex compatibile

L'idoneità deve ancora essere confermata per la classificazione atmosferica effettiva, il danno previsto del rivestimento, l'accessibilità, la durata di progetto e la strategia di manutenzione.

Dove la zincatura richiede cautela

Superfici di flusso bagnate interne

La zincatura è spesso più adatta per la protezione atmosferica esterna che per il passaggio del flusso interno. L'uso interno richiede la conferma della compatibilità dei fluidi, dei requisiti di pulizia, delle restrizioni sul rilascio di zinco, dell'erosione, della caduta di pressione e dei requisiti sanitari o normativi applicabili.

Acidi forti e alcali

Lo zinco può essere rapidamente attaccato in ambienti chimici non idonei. “Servizio chimico” non è una specifica sufficiente; devono essere valutati il ​​nome chimico, la concentrazione, la temperatura e il modello di esposizione.

Spruzzi di acqua di mare e zone di marea

Il ciclo umido-asciutto, i sali e il lavaggio fisico possono accelerare il consumo di zinco. Un ambiente marino non significa automaticamente che la sola zincatura sia adeguata.

Acqua deionizzata o molto dolce

La chimica dell’acqua influenza fortemente la corrosione dello zinco. L'acqua deionizzata e alcune acque a basso contenuto di minerali possono essere aggressive per i rivestimenti di zinco.

Liquame abrasivo o flusso ad alta velocità

Uno strato di zinco non sostituisce un rivestimento resistente all'abrasione o un rivestimento duro. Il flusso interno del liquame può rimuovere meccanicamente il rivestimento.

Servizio ad alta temperatura

La zincatura non deve essere considerata adatta all'esposizione continua a temperature elevate. È necessario verificare la temperatura, il ciclo termico e i limiti del sistema di rivestimento per l'applicazione specifica.

Acqua potabile e servizio igienico

I materiali e i rivestimenti a contatto con acqua potabile, alimenti o fluidi farmaceutici possono richiedere un'approvazione normativa specifica. La conformità generale alla zincatura industriale non è di per sé sufficiente.

Standard di zincatura pertinenti

Norma	Rilevanza tipica
ASTM A123/A123M	Rivestimenti di zinco zincato a caldo su prodotti fabbricati in ferro e acciaio, compresi alcuni pezzi fusi
ISO 1461	Proprietà generali e metodi di prova per rivestimenti zincati a caldo su articoli fabbricati in ferro e acciaio
ASTM A153/A153M	Rivestimento di zinco a caldo per ferramenta in ferro e acciaio, compresi elementi di fissaggio selezionati e piccoli componenti
ASTM A384/A384M	Pratiche di progettazione e fabbricazione per ridurre la deformazione e la distorsione durante la zincatura a caldo
ISO 14713-2	Guida alla progettazione e raccomandazioni per gli articoli da zincare a caldo dopo la fabbricazione
ASTM A780/A780M	Riparazione di aree danneggiate o non rivestite in rivestimenti zincati a caldo
ASTM D6386	Preparazione delle superfici zincate prima dell'applicazione della vernice liquida
ASTM D7803	Preparazione delle superfici zincate prima della verniciatura a polvere

Le specifiche del rivestimento devono essere utilizzate insieme agli standard di prodotto, prova di pressione, materiale e progetto della valvola applicabili. La zincatura non certifica il limite di pressione della valvola, la classe di perdita o le prestazioni operative.

Requisiti di ispezione per un corpo valvola zincato

Un piano di ispezione pratico dovrebbe includere quanto segue.

Revisione dei documenti

• Certificato del materiale base e tracciabilità della fusione
• Specifiche di rivestimento approvate
• Disegno che mostra le superfici rivestite e non rivestite
• Requisiti di mascheratura e lavorazione
• Certificato di zincatura o rapporto di ispezione
• Procedura di riparazione del rivestimento approvata

Ispezione visiva

Il rivestimento deve essere continuo e privo di aree non rivestite, eccessivi accumuli di zinco, sporgenze taglienti o difetti che interferiscono con l'assemblaggio, la sigillatura o l'uso previsto. La variazione di colore da sola non indica necessariamente una scarsa protezione dalla corrosione.

Misurazione dello spessore del rivestimento

Lo spessore del rivestimento deve essere misurato utilizzando un metodo calibrato appropriato e valutato rispetto alla categoria del materiale applicabile, allo spessore del componente e alle specifiche del rivestimento. Non si dovrebbe assegnare un valore micrometrico universale ad ogni corpo valvola.

Controllo dimensionale

Ispezionare l'allineamento della flangia, l'adattamento tra corpo e coperchio, i fori dei bulloni, le connessioni filettate, i fori dello stelo, le tasche della sede e le interfacce dell'attuatore dopo la zincatura e qualsiasi post-lavorazione richiesta.

Riparazione del rivestimento

Le aree non rivestite o danneggiate devono essere riparate solo utilizzando un metodo consentito dalle specifiche applicabili. L'area da riparare, la preparazione della superficie, il materiale da riparare e lo spessore finale devono essere documentati.

Test finale delle valvole

Dopo la lavorazione, la pulizia, il riassemblaggio e la regolazione, la valvola finita deve essere sottoposta ai necessari test funzionali, sul guscio, sulla sede e sul funzionamento. L'ispezione della zincatura non sostituisce la prova della pressione della valvola.

Sistemi di rivestimento duplex

Un sistema duplex combina la zincatura a caldo con una vernice liquida o un rivestimento in polvere compatibile. La vernice o polvere esterna fornisce un'ulteriore barriera ambientale, mentre lo zinco sottostante rimane disponibile come protezione secondaria se lo strato superiore è danneggiato.

Un sistema duplex di successo richiede:

• Coordinamento tempestivo tra il produttore della valvola, il zincatore e l'applicatore del rivestimento
• Corretta identificazione dello stato della superficie zincata
• Rimozione di contaminanti e prodotti della corrosione dello zinco
• Idonea profilatura della superficie
• Un sistema di verniciatura o polvere compatibile con lo zinco
• Temperature di polimerizzazione controllate
• Controllo dell'adesione, dello spessore del film e della copertura

L'applicazione di una normale resina epossidica o poliuretanica direttamente su una superficie zincata non preparata può provocare scarsa adesione, formazione di vesciche o desquamazione.

Galvanizzazione e altre opzioni di protezione della valvola

Metodo di protezione	Potenziali vantaggi	Principali considerazioni sulla selezione
Zincatura a caldo	Rivestimento di zinco legato metallurgicamente con barriera e protezione sacrificale	Geometria dei componenti, tolleranze, chimica dei materiali, accesso al bagno e compatibilità del servizio
Primer ricco di zinco più epossidico	Controllo e applicazione del colore più semplici attorno alle superfici delle valvole di precisione	Preparazione della superficie, spessore del film secco, adesione, danni e accesso alla riparazione
Resina epossidica legata per fusione	Utilizzato frequentemente per corpi valvola di servizio idrico e protezione interna o esterna	Qualificazione del rivestimento, test durante le vacanze, danni da impatto, compatibilità con temperatura e fluidi
Rivestimento in gomma o fluoropolimero	Può isolare il metallo di base da mezzi corrosivi o abrasivi selezionati	Adesione del rivestimento, temperatura, permeazione, vuoto, abrasione e compatibilità chimica
Corpo in lega inossidabile o resistente alla corrosione	La resistenza alla corrosione è fornita dal materiale stesso contenente la pressione	Grado della lega, esposizione al cloruro, compatibilità galvanica, valutazione della pressione e costo del ciclo di vita

Il sistema migliore non è necessariamente il rivestimento con il prezzo iniziale più basso. La selezione dovrebbe considerare l'ambiente di servizio completo, l'accesso per l'ispezione, i danni al rivestimento, l'intervallo di manutenzione, le conseguenze dei tempi di inattività e il costo previsto del ciclo di vita.

Lista di controllo per la selezione della zincatura del corpo valvola

• Il corpo della valvola è realizzato in materiale ferroso idoneo?
• Il rivestimento è destinato all'esposizione atmosferica esterna o al contatto con fluidi interni?
• È stato specificato l'esatto metodo di zincatura?
• Quali superfici devono rimanere non rivestite?
• La valvola può essere completamente smontata prima della lavorazione?
• Lo sfiato e il drenaggio sono adeguati?
• Il riscaldamento potrebbe causare distorsioni o perdita di precisione dimensionale?
• Lo spessore del rivestimento influirà su filettature, fori o superfici di tenuta?
• Lo zinco è compatibile con l'atmosfera o il fluido di processo?
• Sono necessarie approvazioni sanitarie o per l'acqua potabile?
• È necessaria una finitura duplex?
• Quale norma ASTM, ISO o di progetto si applica?
• Come verranno controllati lo spessore e la continuità del rivestimento?
• Quale metodo di riparazione è consentito?
• La valvola finita verrà testata sulla pressione e sulla sede dopo il riassemblaggio?

Conclusione

La zincatura del corpo valvola può fornire un'efficace protezione dalla corrosione per componenti idonei in ferro e acciaio, in particolare laddove l'umidità atmosferica esterna rappresenta la principale minaccia di corrosione. Tuttavia, non deve essere specificata come soluzione universale per tutti i materiali delle valvole, i prodotti chimici, gli ambienti marini o le superfici di flusso interne.

Una specifica di zincatura affidabile deve definire il materiale di base, il processo di rivestimento, le superfici rivestite, le aree lavorate escluse, lo standard applicabile, i controlli dimensionali, i metodi di ispezione, la procedura di riparazione e il test finale della valvola.

Vcore Valve può esaminare il materiale della valvola, l'ambiente operativo, i requisiti del fluido, del rivestimento, i documenti di ispezione e gli standard applicabili per aiutare a determinare se la zincatura a caldo, un primer ricco di zinco, una resina epossidica legata per fusione, un rivestimento duplex o un altro sistema di protezione dalla corrosione è più appropriato.

Contattare la valvola Vcore e fornire la scheda tecnica della valvola, i requisiti dei materiali e le condizioni di servizio per la revisione tecnica.

Domande frequenti

Cos'è la zincatura del corpo valvola?

La zincatura del corpo valvola è l'applicazione di un rivestimento di zinco su un corpo valvola o un componente idoneo in ferro o acciaio per ridurre la corrosione. La zincatura a caldo crea strati di zinco-ferro legati metallurgicamente immergendo il componente preparato nello zinco fuso.

Ogni corpo valvola può essere zincato a caldo?

No. L'idoneità dipende dal materiale del corpo, dalla chimica della fusione, dalla geometria, dallo spessore delle pareti, dalle tolleranze di lavorazione, dai componenti interni e dall'ambiente operativo. Le valvole completamente assemblate normalmente non dovrebbero essere zincate senza lo smontaggio e una procedura di produzione approvata.

È possibile zincare l'interno di una valvola?

Solo quando il contatto interno con lo zinco è compatibile con il fluido, i requisiti di pulizia, le condizioni di flusso e le normative applicabili. La zincatura è spesso più adatta per la protezione dagli agenti atmosferici esterni che per le superfici interne bagnate.

La zincatura rende una valvola adatta all'acqua di mare?

Non automaticamente. La concentrazione di cloruro, l'immersione, il ciclo umido-asciutto, l'agitazione, la temperatura e i danni al rivestimento possono influenzare in modo significativo il consumo di zinco. L'idoneità marina deve essere valutata per l'esatta zona di esposizione.

Le facce e le filettature delle flange possono essere zincate?

Possono essere rivestiti, ma lo spessore dello zinco può interferire con la tenuta e l'adattamento. Le facce di flangia, le filettature, i fori dello stelo e le tasche delle sedi di precisione spesso richiedono mascheratura, sovradimensionamento, maschiatura, alesatura o lavorazione dopo la zincatura.

Quale norma si applica ai corpi valvola zincati a caldo?

ASTM A123/A123M o ISO 1461 possono essere rilevanti per prodotti fabbricati in ferro e acciaio idonei, compresi alcuni pezzi fusi. L'hardware di piccole dimensioni potrebbe rientrare nella norma ASTM A153/A153M. Anche gli standard applicabili al prodotto della valvola e ai test di pressione devono essere specificati separatamente.

Come viene controllato lo spessore del rivestimento zincato?

Lo spessore del rivestimento viene comunemente misurato con uno strumento magnetico calibrato e valutato in base allo standard pertinente, alla categoria del materiale di base e allo spessore del componente. Un unico spessore di rivestimento universale non si applica a tutti i componenti della valvola.

È possibile verniciare un corpo valvola zincato?

Sì. La verniciatura o il rivestimento a polvere sulla zincatura forma un sistema duplex, ma la superficie dello zinco deve essere adeguatamente pulita e preparata e il rivestimento selezionato deve essere compatibile con l'acciaio zincato.