Что такое цинкование корпуса клапана?

Под цинкованием корпуса клапана обычно подразумевается нанесение антикоррозионного слоя на основе цинка на внешнюю поверхность корпуса клапана из черных металлов или отдельных компонентов клапана. Этот термин иногда используется расплывчато, поэтому метод нанесения покрытия должен быть четко указан в спецификации покупки.

Возможные системы защиты на основе цинка включают:

• Пакетное горячее цинкование после изготовления
• Цинковые покрытия, нанесенные гальваническим или механическим способом.
• Цинк термонапыленный
• Грунтовка или краска с высоким содержанием цинка
• Дуплексная система, сочетающая горячее цинкование с покраской или порошковым покрытием.

Эти системы не взаимозаменяемы. Они различаются толщиной покрытия, механизмом склеивания, размерным эффектом, методом ремонта, внешним видом и подходящими условиями эксплуатации.

Как горячее цинкование защищает корпус клапана?

Горячеоцинкованное покрытие защищает основное железо или сталь тремя основными способами.

1. Барьерная защита

Сплошное цинковое покрытие отделяет сталь от влаги, кислорода и других загрязнений окружающей среды.

2. Образование цинковой патины

Под воздействием атмосферы на цинке постепенно образуются продукты коррозии, образующие защитную патину. Стабильность этой патины зависит от окружающей среды, включая влажность, загрязняющие вещества, соли и цикличность влажно-сухого состояния.

3. Жертвенная защита

Цинк более анодный, чем сталь. Если небольшой участок покрытия поцарапан или локально поврежден, окружающий цинк может преимущественно подвергнуться коррозии и обеспечить ограниченную катодную защиту открытой стали.

Это не означает, что можно игнорировать серьезные или обширные повреждения покрытия. Поврежденные участки следует оценить и отремонтировать в соответствии с применимыми спецификациями покрытия.

Горячее цинкование против краски с высоким содержанием цинка

Особенность	Горячее цинкование	Краска или грунтовка с высоким содержанием цинка
Способ применения	Деталь погружается в расплавленный цинк после подготовки поверхности.	Жидкое покрытие распыляется или наносится кистью на подготовленную поверхность.
Склеивание	Металлургически связанные слои сплава цинк-железо.	Механически связанное покрытие с использованием органического или неорганического связующего.
Покрытие	Может покрывать доступные внешние и внутренние поверхности, к которым достигает цинковая ванна.	Расход зависит от доступа к распылителю, подготовки поверхности и качества нанесения.
Размерный эффект	Добавляет цинк в резьбу, отверстия, отверстия и сопрягаемые поверхности, если это не контролируется.	Обычно легче контролировать прецизионные области.
Полевой ремонт	Требуется утвержденный метод ремонта поврежденных оцинкованных участков.	Обычно легче отремонтировать или нанести повторное покрытие на месте.
Типичное использование клапана	Отдельные разобранные металлические корпуса, опоры, кронштейны, крепежные детали или внешние детали.	Общая внешняя система защиты от коррозии корпусов клапанов и аксессуаров.

Спецификация, в которой указано только «оцинкованный клапан», недостаточно точна. Покупатель должен определить процесс нанесения покрытия, применимый стандарт, требуемые поверхности, исключенные поверхности, проверку покрытия, требования к цвету или верхнему покрытию и процедуру ремонта.

Какие материалы клапанов можно оцинковывать?

Горячее цинкование в основном используется для подходящих черных металлов. В зависимости от химического состава материала, качества литья, геометрии детали и возможностей гальванизатора возможные кандидаты могут включать:

• Углеродистая сталь
• Литая сталь
• Чугун
• Ковкий чугун
• Кованые стальные детали
• Отобранные кронштейны, опоры и компоненты привода из углеродистой стали.

Химический состав стали может влиять на внешний вид, толщину и хрупкость покрытия. Содержание кремния и фосфора особенно важно, поскольку реактивные стали могут образовывать более толстые слои сплава цинка и железа.

Латунь, бронза, алюминий, термопласты и обычные неметаллические компоненты клапана не подвергаются горячему цинкованию с использованием одного и того же процесса обработки железа и стали. Нержавеющую сталь, никелевые сплавы и другие специализированные материалы не следует использовать для цинкования без специального проектирования и технологического анализа.

Можно ли полностью собранный клапан подвергать горячему цинкованию?

В большинстве случаев полностью собранный клапан не следует просто погружать в ванну цинкования. Клапан следует сначала рассмотреть как прецизионный механический узел, работающий под давлением.

Компоненты, которые обычно удаляются перед цинкованием, могут включать:

• Седла из резины, ПТФЭ, ПЭЭК и других неметаллических материалов.
• Уплотнительные кольца и уплотнения корпуса
• Упаковка штока
• Подшипники и втулки
• Приводы, редукторы и электрические аксессуары
• Смазки и консистентная смазка
• Пружины и мелкие прецизионные внутренние детали
• Паспортные таблички и идентификационные этикетки

После цинкования кузову может потребоваться очистка, проверка размеров, коррекция резьбы, механическая обработка, ремонт покрытия и окончательная сборка. Готовый клапан все равно должен пройти необходимые испытания корпуса, седла и функциональных испытаний в соответствии с применимым стандартом на клапан.

Поверхности, которые могут потребовать маскировки или последующей обработки

Цинковое покрытие увеличивает размеры детали с покрытием. Это может помешать уплотнению, подгонке или движению, если точные поверхности не контролируются.

Области, которые могут потребовать маскировки или механической обработки, включают:

• Уплотняющие поверхности фланцев с выступом и кольцевым соединением
• Контактные поверхности корпуса и прокладки крышки
• Карманы седла и резьба седла
• Отверстия штока и опорные поверхности
• Упаковочные камеры
• Направляющие поверхности диска, шара или ворот
• Внутренняя и внешняя прецизионная резьба
• Монтажные площадки привода
• Интерфейсы коробки передач
• Обработанные выравнивающие плечи
• Участки подготовки к сварке

Маскирование не всегда можно надежно применить к любой геометрии. В некоторых случаях практичнее сначала оцинковать, а затем нарезать резьбу, развернуть или обработать необходимую поверхность.

Процесс горячего цинкования компонентов клапана

1. Инженерный обзор

Перед производством производитель клапана и гальваник должны проверить материал, геометрию отливки, толщину стенок, закрытые помещения, вентиляцию, дренаж, припуски на механическую обработку и поверхности, которые должны оставаться непокрытыми.

2. Разборка и предварительная очистка

Седла, уплотнения, набивки, подшипники и другие термочувствительные или прецизионные детали удаляются. Краску, маркировочные составы, сварочный шлак и загрязнения, которые невозможно удалить химическим путем, необходимо очистить механическим способом.

3. Обезжиривание

Масло, жир, грязь и органические загрязнения удаляются, поэтому последующая очистка и реакции с цинком могут происходить равномерно.

4. Маринование

Кислотная очистка удаляет ржавчину и прокатную окалину с поверхности железа или стали. Следует избегать чрезмерного или неподходящего травления, особенно для компонентов, которые могут быть чувствительны к повреждениям, связанным с водородом.

5. Флюсование

Флюс удаляет оставшиеся оксиды и помогает предотвратить повторное окисление до того, как деталь попадет в цинковую ванну.

6. Погружение в цинк

Подготовленную деталь погружают в расплавленный цинк. Цинк реагирует с железом в основном материале, образуя слои сплава цинка и железа.

7. Отвод, дренаж и охлаждение.

Компонент выводится с контролируемой скоростью, чтобы излишки цинка могли стечь. Корпуса клапанов с карманами, ребрами, полостями или сложной геометрией отливки требуют соответствующей вентиляции и дренажа.

8. Отделка и проверка

Дренажные шипы, излишки цинка и шероховатости, мешающие использованию детали по назначению, удаляются. Перед механической обработкой и сборкой клапана проверяются толщина покрытия, его целостность, внешний вид и затронутые размеры.

Особенности проектирования корпуса клапана перед цинкованием

Вентиляция и дренаж

Полые или закрытые секции требуют подходящих вентиляционных и дренажных путей. Захваченный воздух, чистящая жидкость или расплавленный цинк могут привести к дефектам покрытия и серьезным опасностям при обработке.

Риск искажения

Нагрев и охлаждение могут вызвать деформацию, особенно в тонких, асимметричных, сварных компонентах или компонентах с неравномерной толщиной. Тяжелые литые корпуса клапанов могут быть менее чувствительными, чем тонкие, но выравнивание фланцев, соединения крышки и обработанные отверстия все равно следует проверять после обработки.

Химия материалов

Химический состав материала влияет на скорость реакции цинка и конечную структуру покрытия. Более толстое покрытие не является автоматически лучшим, если оно становится чрезмерно грубым или хрупким.

Поверхностная обработка

Гальванизация не создает прецизионно обработанной поверхности. Области, требующие контролируемой шероховатости, плоскостности, концентричности или уплотнительного контакта, следует исключить из покрытия или подвергнуть последующей механической обработке.

Идентификация и отслеживание

Номера плавок, идентификация отливки и маркировка класса давления должны оставаться отслеживаемыми после нанесения покрытия. Методы идентификации не должны нарушать границу давления или нарушать характеристики покрытия.

Где могут подойти оцинкованные корпуса клапанов

Оцинкованные внешние поверхности клапана можно рассматривать для:

• Наружные водопроводные и инженерные сети
• Влажные промышленные среды
• Клапанные камеры подвержены воздействию конденсата
• Сельскохозяйственные и ирригационные системы
• Внешние стальные рабочие компоненты
• Выбранные аксессуары для надземных трубопроводов
• Опоры клапанов, кронштейны и крепежные детали
• Защита от атмосферной коррозии под совместимым дуплексным верхним слоем

Пригодность по-прежнему должна быть подтверждена с точки зрения фактической атмосферной классификации, ожидаемого повреждения покрытия, доступности, расчетного срока службы и стратегии технического обслуживания.

Где цинкование требует осторожности

Внутренние смачиваемые поверхности потока

Гальванизация часто более подходит для внешней защиты от атмосферных воздействий, чем для внутренней защиты канала. Для внутреннего использования требуется подтверждение совместимости жидкостей, требований к чистоте, ограничений по высвобождению цинка, эрозии, падения давления и применимых санитарных или нормативных требований.

Сильные кислоты и щелочи

Цинк может быть быстро атакован в неподходящей химической среде. «Химическая служба» не является достаточной спецификацией; необходимо оценить название химического вещества, концентрацию, температуру и характер воздействия.

Всплеск морской воды и приливные зоны

Влажная и сухая езда на велосипеде, соли и физическое мытье могут ускорить потребление цинка. Морская среда не означает автоматически, что достаточно только цинкования.

Деионизированная или очень мягкая вода

Химический состав воды сильно влияет на коррозию цинка. Деионизированная вода и некоторые воды с низким содержанием минералов могут быть агрессивными по отношению к цинковым покрытиям.

Абразивная суспензия или высокоскоростной поток

Слой цинка не заменяет устойчивую к истиранию футеровку или наплавку. Внутренний поток суспензии может механически удалить покрытие.

Высокотемпературное обслуживание

Не следует считать, что цинкование подходит для постоянного воздействия повышенных температур. Ограничения по температуре, термоциклированию и системе покрытия необходимо проверять для конкретного применения.

Питьевая вода и гигиеническая служба

Для материалов и покрытий, контактирующих с питьевой водой, пищевыми или фармацевтическими жидкостями, может потребоваться специальное одобрение регулирующих органов. Общего соблюдения требований промышленного цинкования само по себе недостаточно.

Соответствующие стандарты цинкования

Стандартный	Типичная релевантность
АСТМ А123/А123М	Горячеоцинкованные цинковые покрытия на готовых изделиях из железа и стали, включая некоторые отливки.
ИСО 1461	Общие свойства и методы испытаний горячеоцинкованных покрытий на готовых изделиях из железа и стали.
АСТМ А153/А153М	Горячее цинкование железных и стальных метизов, включая отдельные крепежные детали и мелкие детали.
АСТМ А384/А384М	Практика проектирования и изготовления для уменьшения коробления и деформации во время горячего цинкования.
ИСО 14713-2	Руководство по проектированию и рекомендации для изделий, подлежащих горячему цинкованию после изготовления.
АСТМ А780/А780М	Ремонт поврежденных или непокрытых участков горячеоцинкованных покрытий.
АСТМ Д6386	Подготовка оцинкованных поверхностей перед нанесением жидкой краски
АСТМ Д7803	Подготовка оцинкованных поверхностей перед порошковой покраской.

Спецификация покрытия должна использоваться вместе с применимыми стандартами на клапаны, испытаниями под давлением, материалами и проектными стандартами. Гальванизация не подтверждает предел давления клапана, класс утечки или рабочие характеристики.

Требования к проверке оцинкованного корпуса клапана

Практический план проверки должен включать следующее.

Обзор документов

• Сертификат основного материала и отслеживание отливки
• Утвержденная спецификация покрытия
• Чертеж, показывающий поверхности с покрытием и без покрытия.
• Требования к маскировке и механической обработке
• Сертификат о цинковании или отчет о проверке
• Утвержденная процедура ремонта покрытия

Визуальный осмотр

Покрытие должно быть сплошным и не иметь непокрытых участков, чрезмерных скоплений цинка, острых выступов или дефектов, мешающих сборке, герметизации или использованию по назначению. Изменение цвета само по себе не обязательно указывает на плохую защиту от коррозии.

Измерение толщины покрытия

Толщину покрытия следует измерять с использованием соответствующего калиброванного метода и сравнивать с соответствующей категорией материала, толщиной компонента и спецификацией покрытия. Одно универсальное значение микрометра не должно быть присвоено каждому корпусу клапана.

Проверка размеров

Проверьте выравнивание фланцев, посадку корпуса на крышку, отверстия для болтов, резьбовые соединения, отверстия штока, карманы седла и интерфейсы привода после цинкования и любой необходимой последующей механической обработки.

Ремонт покрытия

Непокрытые или поврежденные участки следует ремонтировать только методом, разрешенным действующими спецификациями. Необходимо документировать зону ремонта, подготовку поверхности, ремонтный материал и конечную толщину.

Заключительное испытание клапана

После механической обработки, очистки, сборки и регулировки готовый клапан должен пройти необходимые испытания корпуса, седла и функциональные испытания. Проверка гальванизации не заменяет испытание клапана под давлением.

Системы дуплексного покрытия

Дуплексная система сочетает в себе горячее цинкование с нанесением совместимой жидкой краски или порошкового покрытия. Внешняя краска или порошок обеспечивают дополнительный экологический барьер, в то время как находящийся под ним цинк остается доступным в качестве вторичной защиты в случае повреждения верхнего слоя.

Успешная дуплексная система требует:

• Ранняя координация между производителем клапана, гальванизатором и предприятием по нанесению покрытия.
• Правильная идентификация состояния оцинкованной поверхности
• Удаление загрязнений и продуктов коррозии цинка
• Подходящее профилирование поверхности
• Краска или порошковая система, совместимая с цинком.
• Контролируемая температура отверждения
• Проверка адгезии, толщины пленки и покрытия.

Нанесение обычной эпоксидной смолы или полиуретана непосредственно на неподготовленную оцинкованную поверхность может привести к плохой адгезии, образованию пузырей или отслаиванию.

Гальванизация и другие варианты защиты клапана

Метод защиты	Потенциальные преимущества	Основные соображения по выбору
Горячее цинкование	Металлургически связанное цинковое покрытие с барьерной и защитной защитой.	Геометрия компонентов, допуски, химический состав материалов, доступ к ванне и совместимость обслуживания.
Цинковая грунтовка плюс эпоксидная смола	Более простой контроль цвета и нанесение на прецизионные поверхности клапанов.	Подготовка поверхности, толщина сухой пленки, адгезия, повреждения и доступ для ремонта.
Наплавленная эпоксидная смола	Часто используется для корпусов клапанов водоснабжения и внутренней или внешней защиты.	Квалификация покрытия, испытания в отпуске, ударное повреждение, совместимость с температурой и жидкостями.
Подкладка из резины или фторполимера.	Может изолировать основной металл от выбранных коррозионных или абразивных сред.	Адгезия футеровки, температура, проницаемость, вакуум, истирание и химическая совместимость.
Корпус из нержавеющей стали или коррозионностойкого сплава	Коррозионную стойкость обеспечивает сам материал, находящийся под давлением.	Марка сплава, воздействие хлоридов, гальваническая совместимость, номинальное давление и стоимость жизненного цикла

Лучшая система – это не обязательно покрытие с наименьшей начальной ценой. При выборе следует учитывать всю среду обслуживания, доступ для осмотра, повреждение покрытия, интервал технического обслуживания, последствия простоя и ожидаемую стоимость жизненного цикла.

Контрольный список выбора цинкования корпуса клапана

• Изготовлен ли корпус клапана из подходящего черного материала?
• Предназначено ли покрытие для внешнего воздействия атмосферы или внутреннего контакта с жидкостью?
• Указан ли точный метод цинкования?
• Какие поверхности должны оставаться непокрытыми?
• Можно ли полностью разобрать клапан перед обработкой?
• Достаточно ли вентиляции и дренажа?
• Может ли нагрев вызвать искажение или потерю точности размеров?
• Влияет ли толщина покрытия на резьбу, отверстия или уплотняющие поверхности?
• Совместим ли цинк с атмосферой или технологической жидкостью?
• Требуются ли разрешения на питьевую воду или гигиенические разрешения?
• Требуется ли двустороннее верхнее покрытие?
• Какой стандарт ASTM, ISO или проекта применяется?
• Как будет проверяться толщина и непрерывность покрытия?
• Какой метод ремонта разрешен?
• Будет ли готовый клапан подвергаться испытанию на давление и седло после повторной сборки?

Заключение

Оцинкование корпуса клапана может обеспечить эффективную защиту от коррозии подходящих компонентов из железа и стали, особенно там, где основная угроза коррозии представляет внешняя атмосферная влага. Однако его не следует рассматривать как универсальное решение для всех материалов клапанов, химикатов, морской среды или внутренних поверхностей потока.

Надежная спецификация на цинкование должна определять основной материал, процесс нанесения покрытия, покрытые поверхности, исключенные обработанные области, применимые стандарты, контроль размеров, методы проверки, процедуру ремонта и окончательное испытание клапана.

Vcore Valve может проверить материал вашего клапана, рабочую среду, жидкость, требования к покрытию, проверочную документацию и применимые стандарты, чтобы помочь определить, является ли горячее цинкование, грунтовка с высоким содержанием цинка, эпоксидная смола, наплавленная, дуплексное покрытие или другая система защиты от коррозии.

Свяжитесь с Vcore Valve и предоставьте паспорт вашего клапана, требования к материалам и условия эксплуатации для технической проверки.

Часто задаваемые вопросы

Что такое цинкование гидроблока?

Оцинкование корпуса клапана — это нанесение цинкового покрытия на подходящий корпус или компонент клапана из железа или стали для уменьшения коррозии. При горячем цинковании создаются металлургически связанные слои цинк-железо путем погружения подготовленной детали в расплавленный цинк.

Может ли каждый корпус клапана быть оцинкован горячим способом?

Нет. Пригодность зависит от материала корпуса, химического состава литья, геометрии, толщины стенки, допусков обработки, внутренних компонентов и рабочей среды. Полностью собранные клапаны обычно не следует подвергать гальванизации без разборки и утвержденной производственной процедуры.

Можно ли оцинковать внутреннюю часть клапана?

Только в том случае, если внутренний цинковый контакт совместим с жидкостью, требованиями чистоты, условиями потока и применимыми нормами. Гальванизация часто более подходит для внешней защиты от атмосферных воздействий, чем для внутренних смачиваемых поверхностей.

Делает ли гальванизация клапан пригодным для морской воды?

Не автоматически. Концентрация хлоридов, погружение, циклическая обработка влажным и сухим способом, перемешивание, температура и повреждение покрытия могут существенно повлиять на потребление цинка. Морская пригодность должна оцениваться для конкретной зоны воздействия.

Можно ли оцинковывать поверхности фланцев и резьбу?

На них можно нанести покрытие, но толщина цинка может помешать герметичности и посадке. Прецизионные поверхности фланцев, резьба, отверстия штока и карманы седла часто требуют маскировки, увеличения размера, нарезания резьбы, развертывания или механической обработки после цинкования.

Какой стандарт применяется к корпусам клапанов, оцинкованным горячим способом?

ASTM A123/A123M или ISO 1461 могут применяться к подходящим готовым изделиям из железа и стали, включая некоторые отливки. Небольшое оборудование может подпадать под ASTM A153/A153M. Соответствующие стандарты клапанов и испытаний под давлением также должны быть указаны отдельно.

Как проверяется толщина оцинкованного покрытия?

Толщина покрытия обычно измеряется калиброванным магнитным прибором и оценивается в соответствии с соответствующим стандартом, категорией основного материала и толщиной компонента. Единая универсальная толщина покрытия не применима к каждому компоненту клапана.

Можно ли красить оцинкованный корпус клапана?

Да. Окраска или порошковое покрытие поверх цинкования образует дуплексную систему, однако поверхность цинка должна быть должным образом очищена и подготовлена, а выбранное покрытие должно быть совместимо с оцинкованной сталью.