Ochrona polskich obiektów stalowych przed korozją

Data publikacji: 23.10.2020 r. Numer wydania: Nowoczesne Hale 4/2019

antykorozja cynk cynkowanie cynkowanie ogniowe korozja mosty ochrona stali ochrona stali przed korozją zabezpieczanie stali przed korozją

Cynkowanie ogniowe to skuteczna technologia zabezpieczania stali przed korozją. Dzięki wielu korzyściom, jakie oferuje, metoda ta jest wykorzystywana w różnych branżach polskiej gospodarki. Obecnie trwają zaawansowane prace nad jej skuteczną implikacją w inżynierię mostową.

Współczesne cynkowanie ogniowe stanowi dynamicznie rozwijającą się technologię, dysponującą nowoczesną metodologią i zaawansowanym zapleczem instrumentalnym. Uznawane jest za jedną z najbardziej efektywnych, sprawdzonych i ekonomicznych metod ochrony stali. W związku z tym metodę tę wykonuje się w ocynkowniach o wysokich standardach jakościowych, dzięki którym zanurzenie stalowych konstrukcji w wannie z roztopionym w 450 stopniach cynkiem jest możliwe. I choć technologia cynkowania ogniowego niewiele się zmieniła od czasów, w których ją odkryto, to dzięki rozwojowi rynku, zmiany pokoleniowej inżynierów i upowszechnieniu wiedzy na temat cynkowania pojawiają się coraz to nowe jej zastosowania.

Proces cynkowania

Proces cynkowania składa się z kilku technologicznie zaawansowanych etapów wstępnych, które przygotowują materiał do zanurzenia w kąpieli cynkowej. Głównymi ich celami są mechaniczne usunięcie niejednorodności przylegających do powierzchni cynkowanego przedmiotu, odtłuszczenie powłoki z substancji woskowatych lub oleju oraz przygotowanie do prawidłowego przebiegu reakcji chemicznych. Ostatni etap procesu cynkowania polega na zanurzeniu uprzednio przygotowanego podłoża stalowego w kąpieli stopionego cynku w temperaturze 445-455°C. W tych warunkach cynk i żelazo ulegają bardzo szybkiej reakcji chemicznej, co skraca czas zanurzenia powierzchni stalowych w ciekłym cynku do kilku minut. W konsekwencji otrzymujemy powłokę stopową trwale związaną ze stalą, która chroni konstrukcję przed działaniami mechanicznymi i chemicznymi. Prawidłowo wykonana powłoka cynkowa, w zależności od jej grubości, agresywności środowiska i erozji mechanicznej, wytrzymuje od 40 do 100 lat.

Stan polskich obiektów stalowych

Na chwilę obecną mosty, wiadukty, estakady, kładki oraz przepusty w Polsce nie są utrzymywane w odpowiednim stanie technicznym, który zapewniłby bezpieczeństwo ludzi i sprawność ruchu drogowego. Z ustaleń wynika, że ponad połowa sieci polskich dróg publicznych wymaga gruntownego remontu. Nie jest jednak to przypadłość tylko polskiego podwórka. Niemcy, posiadając około 60 tys. mostów i wiaduktów, aż 20% z nich muszą oddać do generalnego remontu. Podobnie jak w Polsce, wynika to z faktu, że do zbrojenia konstrukcji żelbetowych wykorzystano zwykłą stal zbrojeniową. Zważając na fakt, że okres żywotności konstrukcji ma swoje limity, naturalne jest, że w trakcie normalnego użytkowania pojawi się korozja. Obecnie renowacja tych obiektów wiąże się z zamknięciem linii kolejowych i drogowych, co z kolei grozi ogromnymi utrudnieniami komunikacyjnymi. Przy wykorzystaniu technologii cynkowania ogniowego żywotność tych obiektów można było przedłużyć o kilkadziesiąt lat. O ile sama technologia cynkowania ogniowego prawdopodobnie nie będzie się znacząco rozwijać, to z pewnością ma wielki potencjał przy budowie konstrukcji mostowych.

Szansa na wzrost bezpieczeństwa

Prowadzone przez Polskie Towarzystwo Cynkownicze działania edukacyjne mają na celu uświadomienie młodych inżynierów o korzyściach, jakie niesie ze sobą wykorzystanie technologii cynkowania ogniowego. Projektanci wciąż do końca nie wiedzą, jak duże części mogą być zanurzone w wannach cynkowniczych – w Polsce istnieją wanny specjalistyczne, które na raz mogą zanurzyć element o wymiarach do 19 m długości. Z kolei standardowy wymiar wanny cynkowniczej to 12,5 x 2 x 3 m. Ponadto raz ocynkowany obiekt nie wymaga powtórnego zabezpieczenia przez wiele lat, w przeciwieństwie do pokrycia stali warstwą farby ochronnej. Mimo to, ze względu na wielkogabarytowe części konstrukcji mostowych, metoda zanurzeniowa wciąż nie może być w pełni wykorzystywana przy takich obiektach. Rozwiązaniem tego ograniczenia jest modułowe budowanie mostów, mocno rozwijane w Niemczech, dzięki któremu poszczególne elementy konstrukcji mogłyby być zabezpieczone w kąpieli ocynkowej. Obecnie każdy wiadukt projektowany jest indywidualnie, w przyszłości inżynierowie chcą wprowadzić standaryzowane części nośne, które będą dostosowywane w zależności od przewidywanych ciężarów. Wówczas taki most składałby się z dźwigaru stalowego i nawierzchni betonowej. Zaletami tego rozwiązania są możliwość szybkiego demontażu konstrukcji, poddanie jej ewentualnym zabiegom renowacyjnym, a następnie ponowne zamontowanie.

Dzięki oparciu jej struktury na elementach stalowych łatwo i szybko można ją zabezpieczyć przed korozją na wiele lat, tym samym unikając sytuacji, które obecnie mają miejsce w Niemczech i Polsce. Poszukując nowych możliwości, Polskie Towarzystwo Cynkownicze rozpoczęło prace badawcze nad zachowaniem się ocynkowanych prętów zbrojeniowych w betonie. Wspólnie z Politechniką Krakowską wykonano badania porównawcze przyczepności prętów czarnych oraz ocynkowanych do betonu w celu udowodnienia wytrzymałości metody wykorzystującej cynk. Co ciekawe – technologia ta standardowo wykorzystywana jest w budownictwie w Ameryce, Azji i Australii, Europa jednak wciąż z dystansem patrzy na takie jej zastosowanie. Aby zmienić tę sytuację, a tym samym przekonać inżynierów do wykorzystania technologii cynkowania ogniowego, prowadzone są zaawansowane badania laboratoryjne.

Wyszukaj w serwisie