ДВУХСТОРОННИЕ ГОРЯЧИЕ АЛЮМОЦИНКОВЫЕ ПОКРЫТИЯ НА СТАЛЬНЫХ ТРУБАХ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СИСТЕМАХ ВОДО- И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Использование горячих цинковых покрытий не обеспечивает эффективную ’'защиту и долговечность труб водо и теплоснабжения особенно при повышении температуры воды 60—65 °С [1]. Кроме того, имеет место ухудшение качеств? питьевой воды за счет примеси свинца, привносимой в покрытие с цинком. Горячее алюмоцинковое покрытие (Ni альвалюм", "гальфан" и др.) на стальном листе как альтернатива цинковому уже показало свое преимущество при эксплуатации в атмосферных условиях. На очереди применение горячих алюмоцикковых покрытий для защиты труб водэ и теплоснабжения. Однако в литературе мало данных о коррозионном поведении таких покрытий в горячей и холодной воде. Решение вопроса о преимуществе А1—Znпокрытия в коррозионной стойкости, экономическая целесообразность их использования, а также разработка технологии их нанесения на трубы составляют содержание проведенной работы.

Оценка коррозионной стойкости покрытия типа "гаяьвалюМ1

Коррозионноэлектрохимическим испытаниям подвергали отрезки стальных труб (Ст.З) диаметром 20 мм и длиной 100 мм с покрытиями из цинка и сплава типа "гальвалюм". Покрытие "гальвалюм" получали из расплава, % (по массе): А1 55 Zn 43,5 Si 1,6 при температуре 610—620 °С и выдержке 15—20 мин с последующим воздушным охлаждением со скоростью 10грэд/с до 300 °С, а затем медленным остыванием на воздухе. Покрытие (толщиной 26—32 мкм) имело характерную структуру, соответствующую aфазе по диаграмме состояния, с метастабильным эвтектоидом, обогащенным цинком, в междендритном пространстве. Коррозионные испытания образцов проводили на стенде [2], который обеспечивал непрерывный контроль потенциала коррозии внутренней поверхности' трубы с покрытием и возможность периодического снятия его поляризационных характеристик. По этим данным рассчитывали токовый показатель скорости коррозии покрытия. Ускоренные испытания проводили как в потоке (0,9 м/с), так и в его отсутствие в горячей (85 °С) и холодной (20 °С) модельной воде состава, мг/л: [SOT] “ 300; [СГ] 50 с общей жесткостью 0,5, что соответствует весьма жестким условиям эксплуатации труб.

Установлено, что скорость коррозии покрытия "гальвалюм" в наиболее агрессивных условиях (в потоке воды при 85 °С) в начальный период по крайней мере' в S^IO раз меньше, чем у Znпокрытия (рис. 1). Со временем наблюдается ее снижение до величины, составляющей ~1/30 от скорости коррозии Znпокрытия.

Специальными опытами, в которых воду с продуктами коррозии подвергали атомноэмиссионному анализу на содержание А1,. Zn и Fe, показано (рис. 2), что коррозия покрытия "гальвалюм" протекает в два этапа. На первом — происходит растворение исключительно обогащенного цинком эвтектоида в соотношении Zn:Al = 4:1, что соответствует его составу в сплаве (22% А1). После растворения эвтектоида процесс коррозии переходит во вторую стадию, когда коррозионная стойкость покрытия полностью определяется коррозионной стойкостью aфазы, обогащенной алюминием. Установлено, что она обладает высоким сопротивлением питтинговой коррозии и обеспечивает протекторную защиту обнаженным участкам стали в водопроводной воде. Полученные данные открывают перспективу повышения содержания алюминия в покрытии до 7580 %.

Особенности технологии алюмоццнкотния фол&нфхтруб

Нанесение алюмоцинковых покрытий на трубы потребовало новых нетрадиционных технологических и конструкторских решений. В их числе предварительный индукционный нагрев труб или электродный нагрев во флюсе расплаве; применение новых флюсов на основе солевых эвтектик с низкой упругостью паров в широком интервале температур; устройства для перемещения труб с высокой скоростью при минимальном времени контакта трубы с металлическим расплавом; продольное перемещение трубы с последующим входом в расплав металла под определенным углом; применение закрытых устройств с футерованными ваннами и электрическим нагревом; высокоскоростное охлаждение труб. Технологические линии химической подготовки и нанесения покрытий выполняются закрытыми с локальными средствами обезвреживания сбросов.

Проходцое сечение стальной трубы без покрытия быстро уменьшается при эксплуатации вследствие зарастания продуктами коррозии. Применение А1—Znпокрытий позволяет существенна сунцзить диаметр труб и, цледо^атедсь^ но, металлоемкость 1 м длины трубы. .Наиболее рационален выпуск труб D = 10—16 мм с двухсторонним А1—Znпокрытием вместо труб D = 15,7—21 мм без покрытия. Почти двухкратное снижение толщины Ai—Znпокрытия по сравнению с цинковым покрытием позволяет снизить себестоимость нового покрытия в 1,5— 2,5 раза. Указанные экономические факторы — снижение металлоемкости труб и стоимости самого покрытия позволяют обеспечить высокую конкурентоспособность этой продукции даже без учета ее высоких потребительских качеств. Разработаны конструкции* соединительных и переходных муфт для труб указанного сортамента.

По данным электрохимических исследований и стендовых испытаний установлено, что промышленный сплав типа "гальвалюм" является эффективноой заменой цинка, применяемого в качестве покрытия на трубах водо и теплоснабжения. Покрытие из "гальвалюма" обладает значительно большей коррозионной стойкостью по сравнению с цинковым, сохраняя при этом присущие цинку протекторные свойства по отношению к стали. Замена цинка "гальвалюмом" приводит к снижению металлоемкости труб и стоимости самого покрытия, что обеспечивает высокую конкурентоспособность продукции даже без учета ее высоких потребительских качеств

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 5, Москва 1994