Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy

Způsoby oprav poškozených zinkových povrchových ochran Diplomová práce

Vedoucí práce: doc. Ing. Vlastimil Chrást, CSc. Brno 2012

Vypracoval: Bc. Jiří Bouška

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Způsoby oprav poškozených zinkových povrchových ochran vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF Mendelovi univerzity v Brně.

dne………………………………………. podpis……………………………………

Poděkování Děkuji svému vedoucímu Diplomové práce Doc. Ing. Vlastimilu Chrástovi, CSc za cenné připomínky a odborné vedení při zpracovávání Diplomové práce. Dále děkuji panu Ing. Zbyňku Šochovi a Ing. Jiřímu Votavovi, Ph.D. za pomoc při provádění experimentu.

Abstrakt Tato diplomová práce se zabývá způsoby oprav poškozených zinkových povrchových ochran. V úvodu této práce se zabývám popisem žárového zinkování, včetně principu, postupu a zásadami pro výrobu pozinkovaných materiálů. Dále se v této práci zabývám možnostmi vzniku vad a opatření při poškození zinkové vrstvy a metodami oprav poškozené zinkové vrstvy na ocelových konstrukcích. V druhé polovině práce jsou obsaženy metody zpracování s popisem korozní zkoušky solnou mlhou, korozní zkoušky v kondenzační komoře, testování ohybovou zkouškou na válcovém trnu a dále výsledky experimentu, ve kterém jsem porovnával nátěrovou hmotu a zinkový sprej. Na konci práce lze najít diskusi a technicko-ekonomické zhodnocení.

Klíčová slova: Zinkování, vada, poškození, oprava, nátěrová hmota, zinkový sprej

Abstract This dissertation address to reparation methods of damaged surface protections of zinc. In introduction of this dissertation I describe heat galvanization, including the principle and techniques for galvanization materials producing. Also I occupy with possibilities of beginning defects and measures of damage zinc layer and with methods of corrective for damaged zinc layer on steel constructions. In second half of my paper there are included methods of processing with describing of corrosive test by saline fog, corrosive test in condensations chamber, testing by bend on cylindrical spine and as well the results of experiment in which I compared painting material and zinc spray. In the end of my dissertation you can find discussion and technical-economic evaluation.

Key words: Galvanization, defect, damage, corrective, painting material, zinc spray.

OBSAH 1 ÚVOD ............................................................................................................................ 8 2 CÍL PRÁCE ................................................................................................................... 9 3 ŽÁROVÉ ZINKOVÁNÍ .............................................................................................. 10 3.1 Princip žárového zinkování ocelových konstrukcí ............................................... 10 3.2 Intermetalické fáze Fe-Zn ..................................................................................... 11 3.3 Postup žárového zinkování ocelových konstrukcí ................................................ 12 3.3.1 Suché zinkování.............................................................................................. 13 3.3.2 Mokré zinkování ............................................................................................. 13 3.3.3 Zinkovací lázeň .............................................................................................. 14 3.4 Zásady pro výrobu žárově zinkovaných ocelových konstrukcí ............................ 14 3.4.1 Nátokové a výtokové otvory .......................................................................... 14 3.4.2 Možnost zavěšení dílů .................................................................................... 15 3.4.3 Zabránění deformacím.................................................................................... 15 3.4.4 Uzavření těsných spár..................................................................................... 15 3.4.5 Stavební díly nesmí být rozevřené ................................................................. 15 4 MOŽNOSTI VZNIKU VAD A OPATŘENÍ PŘI POŠKOZENÍ ZINKOVÉ VRSTVY OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ ................................................................................ 16 4.1 Možnosti vzniku vad ............................................................................................. 16 4.2 Opatření před a při poškození ............................................................................... 17 4.2.1 Opatření před a po poškození korozí .............................................................. 17 4.2.2 Opatření při mechanickém poškození ............................................................ 17 5 METODY OPRAV POŠKOZENÉ ZINKOVÉ VRSTVY NA OCELOVÝCH KONSTRUKCÍCH .................................................................................................... 18 6 METODY ZPRACOVÁNÍ.......................................................................................... 19 6.1 Příprava vzorků ..................................................................................................... 19 6.2 Použité ochranné systémy ..................................................................................... 19 6.2.1 Silnovrstvá správková barva pro pozinkované povrchy LZ – 09 ................... 20 6.2.2 Zinkový sprej – vylepšená receptura .............................................................. 20 6.3 Rozdělení vzorků .................................................................................................. 20 6.4 Popis korozních zkoušek ....................................................................................... 21 6.4.1 Korozní zkouška v kondenzační komoře ....................................................... 21 6.4.2 Korozní zkouška solnou mlhou ...................................................................... 23

6.5 Vizuální kontrola ................................................................................................... 25 6.6 Testování ohybovou zkouškou na válcovém trnu ................................................. 25 6.6.1 Postup testování .............................................................................................. 25 6.6.2 Ohybová zkouška na válcovém trnu ČSN ISO 1519 ..................................... 26 7 VÝSLEDKY PRÁCE .................................................................................................. 27 7.1 Neopravené vzorky ............................................................................................... 27 7.2 Nátěrový systém .................................................................................................... 28 7.3 Zinkový sprej ........................................................................................................ 31 7.4 Mechanická zkouška ohybem na válcovém trnu .................................................. 35 7.4.1 Ohybová zkouška na válcovém trnu o průměru 16 mm ................................. 36 7.4.2 Ohybová zkouška na válcovém trnu o průměru 10 mm ................................. 40 8 TECHNICKO – EKONOMICKÉ ZHODNOCENÍ .................................................... 44 9 DISKUSE A ZÁVĚR .................................................................................................. 45 SEZNAM OBRÁZKŮ .................................................................................................... 47 SEZNAM TABULEK .................................................................................................... 48 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ............................................................................ 49 SEZNAM POUŽITÝCH INTERNETOVÝCH ZDROJŮ ............................................. 49 SEZNAM POUŽITÝCH NOREM ................................................................................. 50

1 ÚVOD Železo je kov, který nejvíce ovlivnil technický a hospodářský vývoj lidské společnosti. Železo vykazuje v přírodních podmínkách velmi nízkou odolnost proti korozi. Vznikající vrstva hydroxid-oxidů a oxidů železa (rez) nemá ochranný charakter. Koroze je hlavním procesem směřujícím ke ztrátě funkčních vlastností, ubývání materiálu nebo jeho úplné degradaci. Je to samovolný proces rozrušování kovových materiálů následkem chemických či elektrochemických reakci. Korozi snadno podléhá většina kovů. O jejich odolnosti rozhodují nejen elektrochemické vlastnosti kovové hmoty, ale i fyzikální stav, chemické složení, technologie výroby, či způsob zpracování. Faktory, které mají vliv na průběh koroze, označujeme jako činitele korozního procesu. Činitele korozních procesů lze rozdělit na vnitřní (struktura a složení materiálu, způsob výroby) a vnější (prostředí, teplota, relativní vlhkost, čas působení korozního procesu). [Dvořáčková, 2007] Z tohoto důvodu se klade veliký důraz na to, jak korozi předcházet a případné vady opravit. Jedním z možných způsobů, jak předcházet korozi, je použití ochrany pomocí žárového zinkování. Při převozu, při manipulaci v procesu, nebo i později, vznikají různá poškození, jako jsou například různé rýhy, škrábance apod., která je nutno opravit. Nejběžnější metodou opravy takovýchto poškození, je použití nátěrového systému, nebo spreje na bázi zinku. V práci jsem hodnotil několik variant. Porovnával jsem nátěrovou hmotu proti nástřiku zinkovým sprejem, které byly vloženy do kondenzační a solné komory a dále byly testovány mechanicky ohybovou zkouškou na válcovém trnu.

8

2 CÍL PRÁCE Cílem práce v teoretické části je popsání žárového zinkování, vypracování souhrnu poškození a vad ocelových konstrukcí, opatření při poškození a dále popsání metod oprav poškozených zinkovaných vrstev ocelových konstrukcí. V praktické části práce je cílem ověření účinnosti navržených metod pomocí korozních zkoušek v solné a kondenzační komoře a pomocí mechanické ohybové zkoušky na válcovém trnu. V závěru se práce zaměří na provedení technicko-ekonomického zhodnocení testovaných metod a srovnání použitých opravných systémů.

9

3 ŽÁROVÉ ZINKOVÁNÍ Již v roce 1741 byla objevena schopnost zinku ochránit ocel proti korozi. První patent na žárové zinkování byl zaregistrován roku 1837. Od té doby se metoda ochrany oceli pokovením zinkem používá průmyslově. Základ této metody se i přes značný vývoj do dnešního dne nezměnil. Systém protikorozní ochrany ocelových konstrukcí a výrobků žárovým zinkováním je pro své nesporné přednosti ve světě nejběžnějším protikorozním systémem aplikovaným na ocel. Vyznačuje se však určitými specifickými nároky kladenými na navrhování a provádění součástí určených k pokovení i na vlastní proces pozinkování. Tyto aspekty musí být pro úspěšné pozinkování bezpodmínečně a důsledně zohledněny. [Kuklík, 2010] V oblasti povrchové úpravy ocelových konstrukcí je žárové zinkování moderní trend. K jeho výhodám patří vytvoření rovnoměrného a kvalitního povlaku, a to i na vnitřních a obtížně přístupných plochách, dobrá odolnost proti mechanickým vlivům, dlouhá životnost, možnost využití dalších nátěrových hmot a samozřejmě také ohleduplnost k životnímu prostředí. Mezi nevýhody žárového zinkování patří, že jej nelze provádět přímo na místě, tenké profily nebo plechy se mohou zinkováním vlivem teplé lázně deformovat, svařování pozinkované oceli v porovnání s nepokovenou ocelí je poněkud náročnější, barvu pozinkovaného povrchu lze měnit pouze nátěrem či nástřikem.

3.1 Princip žárového zinkování ocelových konstrukcí Princip ochrany pomocí zinkových povlaků spočívá ve schopnosti zinku vytvářet a udržet na sobě konzistentní vrstvičku korozních produktů, která představuje účinnou bariéru proti pokračující korozi. Zinek sám je z hlediska ušlechtilosti méně ušlechtilým kovem než ocel a na vzduchu rychle oxiduje. Za působení vzdušného oxidu uhličitého se nestabilní oxidy zinku postupně přeměňují na stabilní uhličitan zinečnatý. Ten velmi dobře odolává mechanickému namáhání a současně v neutrálním až slabě alkalickém prostředí spolehlivě chrání před atmosferickou korozí. [Kuklík, 2008]

10

3.2 Intermetalické fáze Fe-Zn Žárovým zinkováním je dosažena maximální přilnavost kovového povlaku. Zakotvení povlaku má charakter difúzní slitinové mezivrstvy. V průběhu reakce povrchu oceli s roztaveným zinkem vznikají na rozhraní Fe-Zn tzv. slitinové intermetalické fáze (viz. Obr. 1.), které se od sebe liší jednak množstvím zinku, jež narůstá směrem k povrchu, ale i krystalografickou strukturou. Rozložení těchto fází má zásadní vliv na výsledné vlastnosti vytvořeného povlaku. [Průšek, 1985] [Horák, 2009]

Obr. 1 Intermetalické fáze Fe-Zn Jednotlivé intermetalické fáze: Fáze η je prakticky povlak čistého zinku (s maximálně 0,03% Fe). Fáze je velmi měkká, plastická a nezbytná pro tváření pozinkovaných součástí bez porušení ochranné vrstvy. Fáze ζ (FeZn13) obsahuje přibližně 6-9% Fe a je tvořena dlouhými (desítky mikrometrů) monolitickými krystaly orientovanými kolmo na povrch. Základem struktury je ikosaedr (pravidelný dvacetistěn) tvořený 12 atomy zinku, v jejichž středu je atom železa. Při teplotě 530°C se peritekticky rozkládá na kapalný zinek a δ-ferit. Fáze δ (FeZn7 nebo FeZn10) obsahuje 8-14% Fe, vyskytuje se v hexagonální mřížce a ze všech fází je nejstabilnější a nejodolnější leptání v kyselinách. Prostorové uspořádání atomů v základním krystalu zatím nebylo popsáno. Při teplotě 665°C se peritekticky rozkládá na taveninu zinku a fázi γ.

11

Fáze γ1 (Fe5Zn21) obsahuje přibližně 21% Fe, její vrstva je velice tenká a na metalografickém výbrusu téměř neviditelná. Krystalizuje v FCC mřížce a je charakteristická svou vysokou tvrdostí (505 HV). Základní FCC buňka fáze γ1 je tvořena osmi základními BCC buňkami fáze. Při teplotě 550°C se peritekticky rozkládá na fáze δ a γ. Fáze γ (Fe3Zn10 nebo Fe5Zn8) obsahuje maximálně 31% Fe a od fáze γ1 se liší BCC mřížkou. Na metalografickém výbrusu je tato fáze zřejmá a společně s fází γ1 tvoří vrstvu o tlouště přibližně 1μm. Při teplotě 782°C se peritekticky rozkládá na tuhý roztok zinku v železe α a taveninu (Zn + 9% Fe). Fáze α je intersticiální tuhý roztok zinku ve feritu, přičemž může obsahovat, až 4% Zn. Je pozorován pouze u vzorků připravených za extrémních podmínek (např. teplota žíhání přesahuje 700°C), neboť při nich dochází k difúzi železa povlakem. [Horák, 2009]

3.3 Postup žárového zinkování ocelových konstrukcí Pokud je povrch oceli znečištěn barvou, například ve vodě nerozpustnou označovací barvou, nebo struskou po svařování, musí se tyto nečistoty nejprve mechanicky odstranit tryskáním nebo broušením. Formovací písek se z odlitků musí otryskat, protože křemičitany, které písek obsahuje, není možné odmořit v kyselině chlorovodíkové, sírové nebo chloridu železnatém. [Kuklík, 2008] Tuk, olej a dehet se běžně odstraní alkalickým odmašťováním. V současné době se používají ekologičtější lázně s tenzidy a bakteriemi, které se postarají o likvidaci tuků a olejů. [Kuklík, 2008] Tyto lázně umožňují vynechat oplachové lázně a je možné přejít přímo k moření, aby se odstranila rez a okuje. Moření probíhá v kyselině chlorovodíkové (cca 10 až 12%), v kyselině sírové (max. 20%) nebo chloridu železnatém (5% kyselina chlorovodíková a cca 170 g chloridu železnatého). [Kuklík, 2008] Před ponořením do roztaveného zinku se musí na zboží nejprve nanést tavidlo. Má zabránit tvorbě oxidů a zároveň rozpustit oxidy na povrchu oceli a roztaveného zinku, takže dojde k přímému vzájemnému kontaktu obou kovů. To lze provést dvěma způsoby:  suchým zinkováním  mokrým zinkováním 12

3.3.1 Suché zinkování Po odmaštění, moření a oplachu se zboží ponoří do tavidlové lázně, což je vodný roztok chloridu zinečnatého a chloridu amonného, a usuší se. Regenerací tavidla se udržuje obsah železa pod 1 g.l-1, což umožňuje minimalizovat tvorbu tvrdého zinku v zinkové lázni. Ponořením do tavidla se na povrchu zboží vytvoří tenká vrstva tavidla, která brání oxidaci. Vrstva tavidla také čistí hladinu roztaveného zinku od oxidů při ponořování zboží. Před ponořením a vynořením zboží se z hladiny roztaveného zinku stírá popel ze spáleného tavidla a oxidy zinku. Po vytažení ze zinku se zinkované zboží ochladí ve vodě nebo na vzduchu a je připraveno ke kontrole, eventuálně k následným úpravám, zabalení a expedici. [Kuklík, 2008]

Obr.2 Žárové zinkování – suchý způsob 3.3.2 Mokré zinkování Při mokrém způsobu je hladina zinkovací lázně rozdělena na dvě části přepážkou. V jedné části se na hladině zinkové lázně nachází vrstva tavidla – chloridu amonného. Ihned po odmaštění a odmoření se zboží zanořuje přes vrstvu tavidla do zinkové lázně. Poté se zboží protáhne zinkovou lázní do té její části, kde je čistá a volná hladina. Z jejího povrchu se stírá popel ze spáleného tavidla a oxidy zinku. Po vytažení ze zinku se zboží ochladí na vzduchu nebo ve vodě a připraví ke kontrole, eventuálně k následným úpravám, zabalení a expedici. [Kuklík, 2008]

13

Obr.3 Žárové zinkování – mokrý způsob Obě výše uvedené metody poskytují z hlediska kvality a úrovně protikorozní ochrany zcela rovnocenné povlaky. Suchý způsob je nejběžnější, protože se dá snáze mechanizovat. 3.3.3 Zinkovací lázeň Vlastní zinkování se provádí ponořením výrobků do zinkové lázně o teplotě cca 445°C. Po úplném ponoření se tyto nechají v lázni po technologicky nutnou dobu. Tato doba je závislá na tloušťce zinkovaného materiálu a jeho konstrukci. Tento čas se pohybuje v rozmezí 30 - 60 s na 1 mm tloušťky materiálu. Ukončení zinkování se pozná ukončením vývoje plynů a objevením se zinkového popela na hladině taveniny. Potom se výrobky pomalu vytahují z lázně rychlostí 0,6-1,0 m.min-1. Po vytažení ze zinku se materiál v peci zevrubně očistí od kapek a závojů zinku. [http://www.alphaunion.cz]

3.4 Zásady pro výrobu žárově zinkovaných ocelových konstrukcí 3.4.1 Nátokové a výtokové otvory  bez těchto otvorů nelze provádět žárové zinkování dutých konstrukcí pro nebezpečí exploze a neponoření výrobku do zinku  vhodné rozmístění otvorů a jejich velikost ovlivňuje kvalitu zinkování  nátokové a odvětrací otvory je nutno umístit co možno nejblíže u hran

14

 u rámových konstrukcí z otevřených profilů rovněž je nutno počítat s odvětracími a odtokovými otvory

3.4.2 Možnost zavěšení dílů  nátokové a odvětrací otvory se musí pokud možno umístit svisle pod zavěšovací otvory

3.4.3 Zabránění deformacím  volení symetrických průřezů  správné dodržování pořadí svárů  vytvoření možnosti pro rozpínání např. užitím pyramidálních výztuh  vyvarování se použití materiálů velmi rozdílných sil v jednom dílu konstrukce

3.4.4 Uzavření těsných spár  plošně přiléhající díly se musí po obvodu zavařit  v případech velkoplošných zdvojení materiálů se musí aplikovat odvětrací otvory  pohyblivé díly je třeba zinkovat odděleně a v nepozinkovaném stavu je nutno zachovat vůli 1 mm  je třeba se vyvarovat mrtvých rohů a úhlů, pamatovat na otvory v přepážkách  u rámových konstrukcí z otevřených profilů je třeba pamatovat na odvzdušnění a možnosti odtoku

3.4.5 Stavební díly nesmí být rozevřené  rozevřené stavební díly mohou vést k problémům při zinkování a přepravě  rovné stavební díly se kvalitněji a hospodárněji zinkují.  u dutých profilů je nutno pamatovat na přítokové a odtokové otvory [http://www.alphaunion.cz] 15

4 MOŽNOSTI VZNIKU VAD A OPATŘENÍ PŘI POŠKOZENÍ ZINKOVÉ VRSTVY OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ

4.1 Možnosti vzniku vad Vady na ocelových konstrukcích vznikají několika způsoby. Jedny ze způsobů vzniku jsou:  chemicky, či elektrochemicky, kam patří nejčastěji koroze  mechanicky, kam patří různé rýhy, škrábance apod. Další vady mohou vzniknout již při výrobě. Mezi vady, které vznikají při výrobě, patří:  Velké množství podélně orientovaných trhlin na povrchu vzniká u bezešvých ocelových trubek větších rozměrů tvářených za tepla. Tyto trhliny jsou patrné teprve až následkem reakce železa se zinkem při žárovém zinkování, kdy se ve vrchní vrstvě vytvoří slitinové fáze, dochází ke změně její krystalové struktury a k objemovým změnám.  Strupovitost se vyskytuje zpravidla u trubek tažených za studena. Hlavní příčinou vzniku strupovitosti je narušená mikrostruktura nejvrchnější povrchové vrstvičky materiálu určeného k pozinkování. Spolupůsobícím faktorem může být v některých případech chemické složení zinkovaného materiálu.  Vystoupení oblasti svaru nad povrch, výrazné zhrubnutí povrchu svaru či nabytí jiného zbarvení. To vše může mít za následek různé chemické složení použitého konstrukčního materiálu a přídavného materiálu použitého při svařování. Vzniká zde různá reaktivita zinku se železem.  Je-li součást krátce po pozinkování vystavena působení vlhkosti, pokryje ji vrstvička bílé rzi, což je vrstva solí zinku.  Vznik tmavé matné skvrny je způsoben reakcí zbytků tavidla obsaženého v popelu se zinkovým povlakem

16

4.2 Opatření před a při poškození 4.2.1 Opatření před a po poškození korozí Opatření před poškození korozí je hned několik. Jedním z možných řešení je konstrukční opatření. Strojírenské operace, jako je tváření, pájení, svařování a obrábění, mohou výrazně snížit odolnost materiálu proti korozi i u takových konstrukčních materiálů, které by samy o sobě mohly být dostatečně korozně odolné. Pájením, podobně jako svařováním, může docházet ke změnám struktury základního kovu, vzniku makročlánků a štěrbin. Tvářením materiálu za studena vzniká v materiálu vnitřní pnutí, které může být příčinou korozního praskání. Obrábění má vliv na drsnost povrchu. Jelikož korozní odolnost hladkých povrchů je vyšší, je lepší používat technologie, které vytváří povrch s nejmenší drsností. Mezi konstrukční opatření patří i přídavky na korozi zajišťující, při rovnoměrné korozi a správné předpovědi její rychlosti, dostatečný průřez materiálu po celou dobu předpokládané životnosti výrobku. Pokud se na povrchu tvoří červená rez, mělo by se čištění před nátěrem provést broušením nebo tryskáním. 4.2.2 Opatření při mechanickém poškození V případě odloupnutí nebo odprysknutí zinkové vrstvy stačí zlehka okartáčovat nerezovým kartáčem k odstranění eventuálních korozních produktů. Poté se poškozené místo nanese nátěrová hmota s vysokým obsahem zinku. Nanášení štětcem nám poskytne silnější povlak než sprej, který poskytuje pouze omezenou tloušťku, a proto se stříkání musí několikrát opakovat. Povlak by měl mít průměrnou tloušťku o 30 µm větší než tloušťka povlaku požadovaná normou. Je-li vadné místo probrušováno, postupuje se úplně stejně. Není-li očištění kartáčem dostatečné, použije se tryskání nebo broušení. Pokud se vady objeví ihned po vytažení ze zinkové lázně, kdy je zboží ještě teplé, je vhodným způsobem opravy použití zinkové pájky. Černá, tj. nepokovená místa, se mohou opravit obroušením a použitím zinkové pájky. [AČSZ, 2009]

17

U duplexních povlaků je zvlášť důležité, aby byla oprava provedena profesionálně. Přechody mezi vadným místem a kvalitním zinkovým povlakem by měly být hladké a rovnoměrné, protože „hranové efekty“ se následujícím nátěrem ještě zvýrazní. [AČSZ, 2009] Opravy ploch svařovaných po zinkování by se měly provést co nejdříve, jinak začnou korodovat. Vhodný způsob je očistit povrch kartáčem z nerezové oceli a natřít nátěrem s vysokým obsahem zinku. [AČSZ, 2009]

5 METODY OPRAV POŠKOZENÉ ZINKOVÉ VRSTVY NA OCELOVÝCH KONSTRUKCÍCH V některých situacích je nutno přemýšlet o možnostech opravy zinkového povlaku. Budete nuceni upravit zinkovanou konstrukci při montáži, naleznete poškození na starší konstrukci, případně k poškození zinkového povlaku dojde při převozu, neopatrné manipulaci nebo montáži. Dle normy celková nepokovená plocha určená pro opravu nesmí být větší než 0.5% z celkové plochy povrchu součástky. Jednotlivá nepokovená plocha pro opravu nesmí být větší než 10 cm2. Pokud je nepokovená plocha větší, výrobek obsahující takovou plochu musí být znovu pozinkován, pokud se odběratel a zinkovna nedohodnou jinak. Oprava se provádí nanesením vhodného nátěru obsahujícího práškový zinek nebo žárovým nástřikem zinku. Oprava musí zahrnovat odstranění nánosů, očistění a veškeré předběžné úpravy nezbytné k zajištění přilnavosti. Povlaky na opravených plochách musí být schopny zajistit protikorozní ochranu oceli, na kterou jsou naneseny. Totožná pravidla platí pro samotnou zinkovnu při opravě nepozinkovaných ploch, např. v místech zavěšení. [http://www.alphaunion.cz] Mezi nejběžnější způsoby oprav poškozených, zinkových vrtev ocelových konstrukcí patří, jak je zmíněno výše, nanesení vhodné nátěrové hmoty, nebo nastříkání vhodným sprejem.

18

6 METODY ZPRACOVÁNÍ

6.1 Příprava vzorků 1) nastříhání 80 přesných vzorků z žárově pozinkovaného plechu s tloušťkou vrstvy 60 μm o rozměrech 160 x 65 mm z materiálu 11 375 2) vyvrtání otvoru v každém zkušebním vzorku pro připevnění drátu, aby bylo možné vzorky upevnit do komor 3) poškození vzorků – vytvoření přesného vrubu na každém vzorku pomocí rotační brusky o délce 80 mm Na obr. č. 4 je zobrazeno, jak vypadal každý vzorek, který byl pouze poškozen bez jakéhokoliv opravného nátěrového systému či nástřiku.

Obr. 4 Poškozený vzorek bez ochrany

6.2 Použité ochranné systémy K samotným zkouškám byly použity dva druhy ochranných systémů. První z nich byla silnovrstvá správková barva pro pozinkované povrchy LZ – 09, který se nanáší štětcem. Druhý použitý systém byl zinkový sprej s vylepšenou recepturou od firmy WEICON.

19

6.2.1 Silnovrstvá správková barva pro pozinkované povrchy LZ – 09 Tato barva splňuje požadavky normy DIN EN ISO 1461 a používá se na opravy vadných míst žárově zinkovaných dílů, dále na pozinkované plechy poškozené svařováním či broušením a na drobné pozinkované díly, které mají být opticky přizpůsobeny pozinkovaným konstrukcím. Barva je vhodná jak pro venkovní, tak pro vnitřní použití, je k dostání v šesti různých barevných odstínech od světlé až po tmavou a je skladovatelná minimálně 1 rok. Tato barva zasychá na vzduchu, je přelakovatelná a její vydatnost je cca 8 m2.l-1. Aplikuje se převážně štětcem nebo válečkem. Podklad, na který je barva nanášena, musí být předem důkladně očištěn, odstraněna rez, struska, saze, mastnota, plíseň a veškeré další nečistoty. Tloušťka vrstvy na jeden nátěr v suchém stavu je 100 µm, hustota přibližně 1,2 kg . l-1, bod vzplanutí je nad 21°C

6.2.2 Zinkový sprej – vylepšená receptura Tato barva pochází od firmy WEICON. V tomto použitém zinkovém spreji jsou zinkové vločky, které mají širší měrnou povrchovou geometrii ve srovnání s kulovitými pigmenty, a proto mají vyšší krycí a bariérový účinek (šindelový efekt). Pokud se částice zlomí nebo posunou, kontakt, konduktivita a ochrana před katodickou korozí je udržována tím, že pigmenty leží velice blízko na sobě v souvislé ploše. Delší difuzní cesta má dokonce za výsledek vyšší odolnost vůči vlivům životního prostředí (vlhkost, kyslík). Vločky zinku mají silně hydrofobní povrch (vodu odpuzující). Základem této barvy jsou přísady styrenované alkydové pryskyřice. Pigmenty této barvy jsou vločkové zinkové a hliníkové a čistota pigmentů je 99,9%. Použitý pohonný plyn v zinkovém spreji je dimetyl ether (DME). Specifická hmotnost se pohybuje v rozmezí 1,30 g . cm-3 až 1,40 g . cm-3.

6.3 Rozdělení vzorků Do kondenzační komory bylo vloženo: a) 8 poškozených nezkorodovaných vzorků opravených nátěrovou hmotou b) 8 poškozených předem lehce zkorodovaných a následně mechanicky očištěných vzorků opravených nátěrovou hmotou c) 8 poškozených nezkorodovaných vzorků opravených zinkovým sprejem 20

d) 8 poškozených předem lehce zkorodovaných a následně mechanicky očištěných vzorků opravených zinkovým sprejem e) 5 poškozených vzorků bez jakékoliv opravy Do solné komory bylo vloženo: a) 8 poškozených nezkorodovaných vzorků opravených nátěrovou hmotou b) 8 poškozených předem lehce zkorodovaných a následně mechanicky očištěných vzorků opravených nátěrovou hmotou c) 8 poškozených nezkorodovaných vzorků opravených zinkovým sprejem d) 8 poškozených předem lehce zkorodovaných a následně mechanicky očištěných vzorků opravených zinkovým sprejem e) 5 poškozených vzorků bez jakékoliv opravy Zbývajících 6 poškozených vzorků nebylo opraveno žádným způsobem ani nebyly vloženy do žádné komory.

6.4 Popis korozních zkoušek Obě dvě naše korozní zkoušky trvaly 28 dní, což je 720 hodin. Vzorky umístěné v kondenzační komoře byly kontrolovány a následně vyfoceny po 1, 3, 7, 14 a 28 dnech. Vzorky umístěné v solné komoře byly kontrolovány a následně vyfoceny po 7, 14 a 28 dnech.

6.4.1 Korozní zkouška v kondenzační komoře Tato zkouška vchází z normy ČSN 03 8131. Podstatou zkoušky v kondenzační komoře je v tom, že je vzorek vystaven působení rozhodujících činitelů atmosférické koroze, tj. kondenzaci vodních par a zvýšené teploty. Konstrukce zkušebního zařízení musí splňovat tyto podmínky (konstrukce není normalizována): 1) Zkušební komora musí být vyrobena z materiálu, který nekoroduje 2) Tvar komory musí být takový, aby zkondenzovaná voda neskapávala ze stěn na vzorky 21

3) Musí být opatřena vnitřním vytápěním a automatickou regulací teploty 4) Prostor zkušební komory musí být vyhříván pouze vodní lázní na dně komory. Teplota vzorků umístěných ve zkušebním prostoru nesmí přímo ovlivňovat zdroj tepla. 5) 7 až 10% celkového objemu komory musí zaujímat vodní lázeň

Obr. 5 Kondenzační komora Teplota v místnosti kde je umístěna komora musí být udržována v rozmezí 20°C ± 2°C. Během zkoušky se musí teplota ve zkušebním prostoru komory pohybovat v rozmezí 35°C ± 2°C a relativní vlhkost vzduchu musí být 100%. Vodivost vodní lázně na dně zkušební komory musí být menší než 20 µS . cm-1 a je tvořena destilovanou vodou nebo demineralizovanou vodou obsahující méně než 100 ppm rozpustných pevných látek. Dle účelu zkoušky se stanoví doba trvání zkoušky a volí se v souladu s ČSN 03 8101. Základní časová jednotka je 1 den, což je 24 hodin a doba trvání se volí z řady: 1, 2, 3, 7, 10, 14, 16, 21, 28 a dále násobky 7 dnů. Vzorky se ve zkušební komoře musí umístit tak, aby se vzájemně nedotýkaly a aby zkondenzovaná voda neskapávala z jednoho vzorku na druhý.

22

Je-li nutné v průběhu zkoušky zkušební prostor komory otevírat, interval a doba otevření komory musí být v jednotlivých denních cyklech systematicky dodržovány zvláště při zkouškách, při kterých se výsledky vzájemně porovnávají. Doba, po kterou je komora otevřena, musí být co nejkratší. Vždy po 7 dnech zkoušky je třeba zkušební prostor vyčistit a vyměnit vodní lázeň v komoře. 6.4.2 Korozní zkouška solnou mlhou Tato zkouška vychází z normy ČSN EN ISO 9227. Norma definuje přístroje, chemikálie a postupy pro jednotlivé zkoušky solnou mlhou. Nepředepisuje však dobu zkoušky pro určitý výrobek, interpretaci výsledků ani rozměry zkušebních vzorků. Všechny zkoušky solnou mlhou jsou vhodné pro kontrolu dodržení srovnatelné úrovně kvality kovových materiálů, ať už s protikorozní ochranou nebo bez ní. Zkoušky nejsou určeny jako srovnávací pro vzájemné porovnání různých materiálů mezi sebou z hlediska korozní odolnosti. [ČSN EN ISO 9227, 2007] Namíchání zkušebního roztoku, je velmi důležité. V destilované nebo neionizované vodě o měrné vodivosti nižší 20 µS . cm-1, měřené při teplotě 25°C ± 2°C, se rozpustí takové množství chloridu sodného, aby vznikl roztok o koncentraci 50 g/l ± 5 g/l. Koncentrace chloridu sodného v nahromaděném roztoku musí být 50 g . l-1 ± 5 g . l-1. Hustota roztoku o koncentraci 50 g . l-1 ± 5 g . l-1 při teplotě 25 °C je v rozsahu 1,029 až 1,036. [ČSN EN ISO 9227, 2007] V chloridu sodném nesmí být obsaženo víc než 0,001% (hmotnostní zlomek) niklu ani víc než 0,001% (hmotnostní zlomek) mědi stanovených atomovou absorpční spektrofotometrii nebo jinou analytickou metodou s obdobnou citlivostí. Nesmí také obsahovat víc než 0,1% (hmotnostní zlomek) jodidu sodného. Celkem nesmí ani obsahovat víc než 0,5% (hmotnostní zlomek) příměsí v přepočtu na suchou sůl. Hodnota pH připravovaného roztoku měřená při 25°C ± 2°C musí být v rozmezí 6,0 až 7,0. Není-li tomu tak, zkontroluje se přítomnost nežádoucích nečistot v soli a/nebo ve vodě. Veškeré součásti, které jsou ve styku se zkušebním nebo rozprašovaným roztokem, musí být vyrobeny nebo obloženy odolnými materiály vůči korozi způsobované

rozprašovaným

roztokem

rozprašovaného zkušebního roztoku.

23

a

neovlivňujícími

korozní

agresivitu

Pro zajištění stejnoměrného rozprášení mlhy je třeba, aby objem zkušební komory byl nejméně 0,4 m3. U menších objemů byly zjištěny problémy se správným rozprašováním mlhy. Horní části komory musí být konstruovány tak, aby kapky rozprašovaného roztoku, které zkondenzují na jejich povrchu, nestékaly na zkoušené vzorky.

Obr. 6 Solná komora

Obr. 7 Panel solné komory Zkušební vzorky se do komory musí umístit tak, aby nebyly v přímém směru proudění postřiku z rozprašovače. Velmi důležitý je také úhel, pod kterým je povrch vzorku vystaven působení solné mlhy. Vzorky v komoře musí být umístěny lícovou stranou nahoru, pod úhlem 20° ke svislici. Tento úhel sklonu musí být vždy v rozmezí 15° až 25°. 24

Vzorky nesmí přijít do styku s vnitřním povrchem komory a musí být uspořádány tak, aby zkoušené povrchy byly vystaveny volnému proudění solné mlhy. Držáky vzorků musí být vyrobeny z nekovových inertních materiálů. Zkušební roztok, který byl již rozprašován, nesmí být znovu použit. Doby trvání zkoušky jsou doporučené a to 2 h, 6 h, 24 h, 48 h, 96 h, 168 h, 240 h, 480 h, 720 h a 1000 h. Rozprašování během předepsané doby zkoušky nesmí být přerušeno. Krátkodobé otevření komory při rychlé vizuální kontrole zkoušených vzorků, kdy se nemění jejich poloha a při doplňování roztoku, pokud není možné jej doplnit mimo komoru, je přípustné.

6.5 Vizuální kontrola Jak bylo výše poznamenáno, vzorky umístěné v kondenzační komoře se vizuálně kontrolovaly po 1, 3, 7, 14 a 28 dnech, čímž byla zkouška ukončena. Kontroloval se stav vzorků a pozorovalo se, kdy se objeví první známky koroze na jednotlivých vzorcích. Veškeré změny, které se objevily a byly zpozorovány, byly pečlivě zaznamenány a fotoaparátem zdokumentovány. Vzorky umístěné v solné komoře nebyly vizuálně kontrolovány tak často. Byly kontrolovány pouze 3 krát a to po 7, 14 a 28 dnech, kdy byla zkouška ukončena. Při vizuální kontrole se taktéž pozorovalo, zda se na vzorcích již objevila koroze či nikoliv. V případě, že byla koroze zpozorována, se daný vzorek fotograficky zdokumentoval a zaznamenalo se, kdy se koroze objevila, v jakém rozsahu a na jakém typu vzorku.

6.6 Testování ohybovou zkouškou na válcovém trnu 6.6.1 Postup testování  krácení vzorku na pákových nůžkách na rozměr, který se vejde do zařízení na ohybovou zkoušku  zařízení se umístí na pracovní desku tak, aby okolo bylo dostatek prostoru pro pohyb pákou  do zařízení se vloží trn potřebného průměru

25

 mezi trn a ohýbací část se vloží testovaný vzorek tak, aby při ohybu byla natřená či nastříkaná plocha nahoře  ohýbací část se přiblíží těsně ke vzorku  pomocí páky a ohýbací části se testovaný vzorek ohne přes válcový trn daného průměru o 180° a následně se ohýbací část vrátí zpět  ohýbací část se od vzorku mírně oddálí, aby bylo možné vzorek ze zařízení vyjmout 6.6.2 Ohybová zkouška na válcovém trnu ČSN ISO 1519 Tato zkouška nám slouží ke stanovení odolnosti nátěru vůči uvolňování od kovového podkladu při ohybu přes válcový trn za normalizovaných podmínek nebo vůči praskání. Při zkoušení jsme použily metodu „vyhovuje – nevyhovuje“, kdy byl nátěr zkoušen na jednom trnu předepsaného průměru a poté na druhém. Ke zkoušce se používá zkušební zařízení typu 1 pro tloušťky do 0,3 mm a zařízení typu 2 pro tloušťky do 1,0 mm. My jsme použily zařízení typu 2.

Obr. 8 Zařízení pro ohybovou zkoušku Trn musí být vyroben z vhodného tvrdého, antikorozního materiálu jako je například korozivzdorná ocel.

26

Obr. 9 Sada trnů pro zařízení na ohybovou zkoušku

Není-li stanoveno jinak, provádí se zkouška při relativní vlhkosti vzduchu 50% ± 5% a při teplotě 23°C ± 2°C.

7 VÝSLEDKY PRÁCE Porovnávali jsme jednotlivé vzorky, jak vypadaly před zahájením zkoušek se vzorky na konci provedených zkoušek.

7.1 Neopravené vzorky Na obr. č. 10 je zobrazen vzorek na konci zkoušky (po 28 dnech – 720 hodin), který byl pouze poškozen a vložen do kondenzační komory. V místě poškození vzorku došlo k úplnému zkorodování, kdežto v místech, kde vzorek poškozen nebyl, se žádná koroze nevyskytla.

Obr. 10 Poškozený vzorek bez ochrany – zkorodovaný v kondenzační komoře

27

Na obr. č. 11 je zobrazen vzorek na konci zkoušky (po 28 dnech – 720 hodin), který byl pouze poškozen a vložen do solné komory. V místě poškození vzorku došlo k úplnému zkorodování. Vzorek začal korodovat i mimo poškozenou část.

Obr. 11 Poškozený vzorek bez ochrany – zkorodovaný v solné komoře

7.2 Nátěrový systém Vzorek, který byl mechanicky poškozen, a na poškozené místo byla štětcem nanesena zinková barva.

Obr. 12 Zinková barva nanesena na čistý poškozený vzorek

28

Vzorek na konci zkoušky (po 28 dnech – 720 hodin). Vzorek se nejprve poškodil. Na toto místo byla nanesena zinková nátěrová hmota a byl vložen do kondenzační komory. V místě, kde bylo poškození opraveno nátěrovou hmotou, se neobjevily žádné známky koroze. Celý vzorek zůstal bez jediné známky koroze.

Obr. 13 Zinková barva nanesena na čistý poškozený vzorek – zkorodováno v kondenzační komoře Vzorek na konci zkoušky (po 28 dnech – 720 hodin), který byl poškozen, toto místo bylo opraveno pomocí nátěrové hmoty a vložen do solné komory. V místě, kde bylo poškození opraveno zinkovým nátěrem se žádná koroze neobjevila, pouze v okolí poškozeného místa. V místech, kde vzorek nebyl poškozen ani natřen zinkovou barvou, se vyskytla koroze.

Obr. 14 Zinková barva nanesena na čistý poškozený vzorek – zkorodováno v solné komoře

29

Vzorek, který byl poškozen, nechal se částečně zkorodovat, byl očištěn a následně byl na poškozeném místě proveden nátěr zinkovou barvou.

Obr. 15 Zinková barva nanesena na zkorodovaný poškozený vzorek Vzorek na konci zkoušky (po 28 dnech – 720 hodin), který byl poškozen, se nechal částečně zkorodovat, byl očištěn a následně byl na poškozené místo aplikován nátěr zinkovou barvou a vložen do kondenzační komory. V místě poškození vzorku ani v okolí kde byl zinkový nátěr se žádná koroze neprojevila. Neprojevila se ani nikde jinde na vzorku.

Obr. 16 Zinková barva nanesena na zkorodovaný poškozený vzorek – zkorodováno v kondenzační komoře

30

Vzorek na konci zkoušky (po 28 dnech – 720 hodin), který byl poškozen, se nechal částečně zkorodovat a byl očištěn. Následně byla na poškozené místo nanesena zinková nátěrová hmota a vzorek byl vložen do solné komory. V místě opravy se žádna koroze neukázala, ale objevila se mimo opravené místo.

Obr. 17 Zinková barva nanesena na zkorodovaný poškozený vzorek – zkorodováno v solné komoře

7.3 Zinkový sprej Vzorek, který byl mechanicky poškozen a na poškozené místo byl nastříkán zinkový sprej.

Obr. 18 Zinkový sprej nanesený na čistý poškozený vzorek

31

Vzorek na konci zkoušky (po 28 dnech – 720 hodin), který byl poškozen, na poškozené místo byl proveden nástřik zinkovým sprejem a vložen do kondenzační komory. V místě, kde bylo poškození opraveno nástřikem zinkového spreje se objevily puchýřky po celé ploše o přibližném průměru 2 mm. V místech, kde vzorek nebyl poškozen, ani nastříkán zinkovým sprejem se žádná koroze nevyskytla.

Obr. 19 Zinkový sprej nanesený na čistý poškozený vzorek – zkorodováno v kondenzační komoře Vzorek na konci zkoušky (po 28 dnech – 720 hodin), který byl poškozen, poškozené místo bylo opraveno pomocí zinkového spreje a vložen do solné komory. V místě, kde bylo poškození opraveno nástřikem zinkového spreje se koroze objevila pouze přibližně na 2% povrchu. V místech, kde vzorek nebyl poškozen ani nastříkán zinkovým sprejem se koroze začala projevovat více.

Obr. 20 Zinkový sprej nanesený na čistý poškozený vzorek – zkorodováno v solné komoře

32

Poškozený vzorek, který se nechal částečně zkorodovat, byl očištěn a následně byl na poškozené místo proveden nástřik zinkovým sprejem.

Obr. 21 Zinkový sprej nanesený na zkorodovaný poškozený vzorek Vzorek na konci zkoušky (po 28 dnech – 720 hodin), který byl poškozen, nechal se částečně zkorodovat, byl očištěn a následně byl na poškozené místo aplikován nástřik zinkovým sprejem a vložen do kondenzační komory. Koroze se objevila přímo v místě, kde bylo poškození vzorku opraveno (přímo v místě vrubu). V okolí poškození, kde byla také barva a i v místě, kde žádná barva nebyla, se koroze neobjevila.

Obr. 22 Zinkový sprej nanesený na zkorodovaný poškozený vzorek – zkorodováno v kondenzační komoře

33

Vzorek na konci zkoušky (po 28 dnech – 720 hodin), který byl poškozen, nechal se částečně zkorodovat, byl očištěn. Následně byl na poškozené místo aplikován nástřik zinkovým sprejem a vložen do solné komory. Koroze se objevila přímo v místě, kde bylo poškození vzorku opraveno (přímo v místě vrubu). V okolí poškození, kde byla také barva se koroze neobjevila. Koroze se objevila dále v místě mimo nastříkanou plochu.

Obr. 23 Zinkový sprej nanesený na zkorodovaný poškozený vzorek – zkorodováno v solné komoře První zpozorované známky koroze jednotlivých druhů vzorků jsou uvedeny v následující tabulce. Tab. 1 První známky koroze Vzorek

první známky koroze v kondenzační komoře

první známky koroze v solné komoře

čistý, poškozený

po 1. dnu

po 7. dnech

čistý, poškozený, nátěrová hmota

po 28. dnech se koroze neobjevila

po 28. dnech se koroze neobjevila

čistý, poškozený, zinkový sprej

po 28. dnech se koroze neobjevila

po 28. dnech se koroze neobjevila

částečně zkorodovaný, poškozený, nátěrová hmota

po 28. dnech se koroze neobjevila

po 28. dnech

částečně zkorodovaný, poškozený, zinkový sprej

po 14. dnech

po 14. dnech

34

Z experimentu, který proběhl je zřejmé, že použitá nátěrová hmota byla proti korozi odolnější, než zinkový sprej. Na vzorcích, kde byla použita nátěrová hmota – silnovrstvá správková barva pro pozinkované povrchy LZ – 09 se žádná koroze neobjevila. Nátěr byl odolný jak na vzorcích, které byly pouze poškozeny, opraveny nátěrovou hmotou a vloženy do komor, tak i na těch, které se poškodily, nechaly částečně zkorodovat, mechanicky očistily, opravily nátěrovou hmotou a až poté byly vloženy do komor. Kdežto na vzorcích, kde byl použit zinkový sprej – vylepšená receptura od firmy WEICON se koroze po skončení experimentu objevila. Budeme-li mezi sebou porovnávat vzorky, které se po poškození a před vlastní opravou nástřikem nechaly lehce zkorodovat proti vzorkům, které se zkorodovat nenechaly, tak lépe dopadly vzorky, které byly před opravou nezkorodované.

7.4 Mechanická zkouška ohybem na válcovém trnu Mechanické zkoušce byly podrobeny vzorky se silnovrstvou správkovou nátěrovou barvou pro zinkové povrchy – LZ -09 a vzorky, na které byl použit zinkový sprej firmy WEICON. Zkouška byla vždy nejprve provedena na etalonu a poté na dalších vzorcích. Taktéž se prováděla na vzorcích, které předtím byly umístěny v komorách kvůli korozním zkouškám. Vybraná mechanická zkouška je ohybová zkouška na válcovém trnu. Kvalita opravy, která byla zjištěná po provedení zkoušky ohybem na válcovém trnu pro průměr trnu 16 mm a 10 mm, je uvedena v následujících tabulkách.

35

7.4.1 Ohybová zkouška na válcovém trnu o průměru 16 mm

Tab. 2 Výsledky zkoušky provedené na válcovém trnu o průměru 16 mm vzorek

výsledek zkoušky na válcovém trnu o průměru 16

etalon - čistý, poškozený, zinkový sprej

není zřejmé žádné poškození

čistý, poškozený, zinkový sprej, zkorodovaný v kondenzační komoře

nástřik zinkovým sprejem se začal odlupovat v okolí poškozeného místa, v místě vrubu poškozen

poškozený, částečně zkorodovaný, zinkový sprej, zkorodovaný v kondenzační komoře

není zřejmé žádné poškození

etalon - poškozený, částečně zkorodovaný, zinkový sprej

není zřejmé žádné poškození

čistý, poškozený, zinkový sprej, zkorodovaný v solné komoře

v místě nástřiku zinkovým sprejem se objevily prasklinky

poškozený, částečně zkorodovaný, zinkový sprej, zkorodovaný v solné komoře

není zřejmé žádné poškození

etalon - čistý, poškozený, nátěrová hmota

není zřejmé žádné poškození

čistý, poškozený, nátěrová hmota, zkorodovaný v kondenzační komoře

nátěr se silně odlupuje, v místě poškození drží

poškozený, částečně zkorodovaný, nátěrová hmota, zkorodovaný v kondenzační komoře

není zřejmé žádné poškození

etalon - poškozený, částečně zkorodovaný, nátěrová hmota

není zřejmé žádné poškození

čistý, poškozený, nátěrová hmota, zkorodovaný v solné komoře

nátěr se odlupuje

poškozený, částečně zkorodovaný, nátěrová hmota, zkorodovaný v solné komoře

v místě nátěru se objevily velké praskliny, v místě poškození nátěr drží

36

Na obr. č. 24 je zobrazen vzorek, který byl poškozen, opraven nátěrovou hmotou, vložen do solné komory a byla na něm provedena ohybová zkouška na válcovém trnu o průměru 16 mm. V místě poškození vzorku (vrubu) nátěr drží. V okolí poškození (vrubu) se nátěr silně odlupuje od základního materiálu.

Obr. 24 Nátěrová hmota nanesena na čistý vzorek – zkorodované v solné komoře – trn o průměru 16 mm Na obr. č. 25 je zobrazen vzorek, který byl poškozen, opraven nátěrovou hmotou, vložen do kondenzační komory a byla na něm provedena ohybová zkouška na válcovém trnu o průměru 16 mm. V místě poškození vzorku (vrubu) nátěr drží. V okolí poškození (vrubu) se nátěr silně odlupuje od základního materiálu.

Obr. 25 Nátěrová hmota nanesena na čistý vzorek – zkorodováno v kondenzační komoře – trn o průměru 16 mm

37

Na obr. č. 26 je zobrazen vzorek, který byl poškozen, opraven nástřikem zinkového spreje, vložen do solné komory a byla na něm provedena ohybová zkouška na válcovém trnu o průměru 16 mm. V místě poškození vzorku (vrubu) nástřik zinkovým sprejem drží. V okolí poškození (vrubu) se začaly objevovat praskliny.

Obr. 26 Zinkový sprej nanesený na čistý vzorek – zkorodované v solné komoře – trn o průměru 16 mm Na obr. č. 27 je zobrazen vzorek, který byl poškozen, opraven nástřikem zinkového spreje, vložen do kondenzační komory a byla na něm provedena ohybová zkouška na válcovém trnu o průměru 16 mm. V místě poškození vzorku (vrubu), nástřik zinkového spreje poškozen. V okolí poškození (vrubu) se objevují praskliny a nastříkaná část se odlupuje od základního materiálu.

Obr. 27 Zinkový sprej nanesený na čistý vzorek – zkorodované v kondenzační komoře – trn o průměru 16 mm 38

Na obr. č. 28 je zobrazen vzorek, který byl poškozen, nechán lehce zkorodovat, opraven nátěrovou hmotou, vložen do solné komory a byla na něm provedena ohybová zkouška na válcovém trnu o průměru 16 mm. V místě poškození vzorku (vrubu) nátěr drží. V okolí poškození (vrubu) se objevilo mnoho prasklin.

Obr. 28 Nátěrová hmota nanesena na zkorodovaný vzorek – zkorodováno v solné komoře – trn o průměru 16 mm

39

7.4.2 Ohybová zkouška na válcovém trnu o průměru 10 mm

Tab. 3 Výsledky zkoušky provedené na válcovém trnu o průměru 10 mm Vzorek

výsledek zkoušky na válcovém trnu o průměru 10 mm

etalon - čistý, poškozený, zinkový sprej

není zřejmé žádné poškození

čistý, poškozený, zinkový sprej, zkorodovaný v kondenzační komoře

V místě nástřiku zinkovým sprejem objevena prasklina zasahující do poškozeného místa

poškozený, částečně zkorodovaný, zinkový sprej, zkorodovaný v kondenzační komoře

není zřejmé žádné poškození

etalon - poškozený, částečně zkorodovaný, zinkový sprej

není zřejmé žádné poškození

čistý, poškozený, zinkový sprej, zkorodovaný v solné komoře

nástřik zinkovým sprejem silně poškozen – objeveno mnoha prasklin

poškozený, částečně zkorodovaný, zinkový sprej, zkorodovaný v solné komoře

není zřejmé žádné poškození

etalon - čistý, poškozený, nátěrová hmota

není zřejmé žádné poškození

čistý, poškozený, nátěrová hmota, zkorodovaný v kondenzační komoře

nátěr v okolí vrubu zcela odloupnutý, v místě vrubu nátěr drží

poškozený, částečně zkorodovaný, nátěrová hmota, zkorodovaný v kondenzační komoře

není zřejmé žádné poškození

etalon - poškozený, částečně zkorodovaný, nátěrová hmota

není zřejmé žádné poškození

čistý, poškozený, nátěrová hmota, zkorodovaný v solné komoře

nátěr v okolí vrubu zcela odloupnutý, v místě vrubu nátěr drží

poškozený, částečně zkorodovaný, nátěrová hmota, zkorodovaný v solné komoře

nátěr v okolí vrubu se dolupuje, v místě vrubu nátěr drží

40

Na obr. č. 29 je zobrazen vzorek, který byl poškozen, opraven nátěrovou hmotou, vložen do solné komory a byla na něm provedena ohybová zkouška na válcovém trnu o průměru 10 mm. V místě poškození vzorku (vrubu) nátěr drží. V okolí poškození (vrubu) se nátěr silně odloupl od základního materiálu.

Obr. 29 Nátěrová hmota nanesena na čistý vzorek – zkorodované v solné komoře – trn o průměru 10 mm Na obr. č. 30 je zobrazen vzorek, který byl poškozen, opraven nátěrovou hmotou, vložen do kondenzační komory a byla na něm provedena ohybová zkouška na válcovém trnu o průměru 10 mm. V místě poškození vzorku (vrubu) nátěr drží. V okolí poškození (vrubu) se nátěr silně odlupuje od základního materiálu.

Obr. 30 Nátěrová hmota nanesena na čistý vzorek – zkorodováno v kondenzační komoře – trn o průměru 10 mm

41

Na obr. č. 31 je zobrazen vzorek, který byl poškozen, opraven nástřikem zinkového spreje, vložen do solné komory a byla na něm provedena ohybová zkouška na válcovém trnu o průměru 10 mm. V okolí i v místě poškození vzorku (vrubu) se objevilo mnoho prasklin.

Obr. 31 Zinkový sprej nanesený na čistý vzorek – zkorodované v solné komoře – trn o průměru 10 mm Na obr. č. 32 je zobrazen vzorek, který byl poškozen, opraven nástřikem zinkového spreje, vložen do kondenzační komory a byla na něm provedena ohybová zkouška na válcovém trnu o průměru 10 mm. V okolí poškození (vrubu) se objevila veliká prasklina zasahující i do poškozeného místa.

Obr. 32 Zinkový sprej nanesený na čistý vzorek – zkorodováno v kondenzační komoře – trn o průměru 10 mm

42

Na obr. č. 33 je zobrazen vzorek, který byl poškozen, nechán lehce zkorodovat, opraven nátěrovou hmotou, vložen do solné komory a byla na něm provedena ohybová zkouška na válcovém trnu o průměru 10 mm. V místě poškození vzorku (vrubu) nátěr drží. V okolí poškození (vrubu) se nátěr silně odloupl od základního materiálu.

Obr. 33 Nátěrová hmota nanesena na zkorodovaný vzorek – zkorodované v solné komoře – trn o průměru 10 mm

Z ohybové zkoušky na válcovém trnu, je zřejmé, že nátěr, který byl proveden silnovrstvou správkovou nátěrovou barvou pro zinkové povrchy – LZ -09 má lepší přilnavost, než nástřik zinkovým sprejem, který byl proveden zinkovým sprejem s vylepšenou recepturou od firmy WEICON. Velkou roli zde také sehrálo to, zda byly poškozené vzorky před opravou nechány lehce zkorodovat, či nikoliv. Na vzorcích, které se po poškození nechaly lehce zkorodovat, držela nanesená nátěrová hmota i nástřik zinkovým sprejem mnohem lépe než na vzorcích, které se hned po poškození opravily. Tento fakt přičítám tomu, že na poškozených a lehce zkorodovaných vzorcích ulpí jakýkoliv nátěr či nástřik mnohem lépe proto, že povrch je drsnější. Naopak na hladkém pozinkovaném povrchu drží jakýkoliv nátěr či nástřik mnohem hůře.

43

8 TECHNICKO – EKONOMICKÉ ZHODNOCENÍ Z výše uvedeného vyplývá, že na výrobu žárově zinkovaných ocelí je potřeba složitá technologie. Způsoby oprav poškozených zinkových povrchů jsou z technologického pohledu naprosto jednoduchou záležitostí. Ceny zinkových nátěrových hmot, které lze použít na opravu pozinkovaných povrchů, se pohybují od 150 Kč do 500 za 500 ml. Silnovrstvá správková nátěrová barva pro zinkové povrchy LZ-09, kterou jsme použili na experiment my, stála180 Kč za 500 ml. Ceny zinkových sprejů, které lze použít na opravu zinkových povrchů se pohybuji od 120 Kč do 1400 Kč za 400ml. Náš použitý zinkový sprej od firmy WEICON stál 330 Kč za 400 ml. Z ekonomického hlediska jsou výhodnější zinkové nátěrové hmoty a to především proto, že při stříkání materiálu zinkovým sprejem dochází k větším ztrátám barvy následkem rozprašování. Budeme-li porovnávat zinkové nátěrové hmoty se zinkovými spreji a budeme-li vycházet z provedeného experimentu, je zřejmé, že nátěrové hmoty jsou mnohem vhodnější na mechanicky namáhanější konstrukce, jelikož zinkové spreje mají horší přilnavost než zinkové nátěrové hmoty. Zinkové spreje je naopak vhodnější použít tam, kde se špatně dostáváme štětcem. Do různých koutů, záhybů, či jinak nepřístupných míst se barva pomocí rozprašování spreje dostane mnohem snadněji, než když se ji budeme snažit nanést štětcem. Co se týče estetického vzhledu, domnívám se, že je lepší sprej, než nátěrová hmota. Při použití spreje se barva rovnoměrně rozlije a vzniká hladký povrch. Nanesená vrstva je taktéž slabší. U nátěrových hmot, máme-li ji hustší, může štětec po sobě zanechávat stopy a vzniká tak drsnější povrch. Nanesená vrstva je také obvykle silnější, než při použití spreje.

44

9 DISKUSE A ZÁVĚR Diplomová práce je rozdělena na část teoretickou, která seznamuje s problematikou:  žárového zinkování,  vzniku vad a opatření při poškození zinkové vrstvy ocelových konstrukcí,  metod oprav poškozených zinkových vrstev na ocelových konstrukcích,  metodiky zpracování práce Experimentální část práce porovnává silnovrstvou správkovou nátěrovou barvu pro zinkové povrchy LZ – 09 se zinkovým sprejem s vylepšenou recepturou od firmy WEICON z pohledu vizuálních zkoušek po expozici vzorků v solné a kondenzační komoře a dále hodnotí oba nátěrové systémy z pohledu mechanické zkoušky. Výsledky ze všech oblastí uvedených v kapitole 7 jsou v souhrnu následující:  Hodnocení vzorků v prostředí kondenzační komory zcela jasně vyznívá ve prospěch silnovrstvé správkové nátěrové barvy pro zinkové povrchy LZ – 09 v porovnání se zinkovým sprejem s vylepšenou recepturou od firmy WEICON.  Hodnocení vzorků v prostředí solné komory také vyznívá lépe ve prospěch silnovrstvé správkové nátěrové barvy pro zinkové povrchy LZ – 09 v porovnání se zinkovým sprejem s vylepšenou recepturou od firmy WEICON.  Hodnocení vzorků po mechanické zkoušce ohybem na válcovém trnu zcela jasně vyznívá ve prospěch silnovrstvé správkové nátěrové barvy pro zinkové povrchy LZ – 09 v porovnání se zinkovým sprejem s vylepšenou recepturou od firmy WEICON. Na vzorcích opravených nátěrovou hmotou se opravná vrstva v místě vrubu nepoškodila. Vizuální hodnocení jednoznačně dokazuje vysokou kvalitu zinkového spreje s vylepšenou recepturou od firmy WEICON i silnovrstvé správkové nátěrové barvy pro zinkové povrchy LZ - 09, které v solné mlze vykazují vysokou odolnost i po 28 dnech v případě, že byly naneseny na čistý nepoškozený vzorek. V kondenzační komoře vykazují stejnou odolnost. V případě, kdy byly vzorky po poškození nechány lehce zkorodovat a až poté byly opraveny, se na vzorcích, které byly opraveny nátěrovou hmotou, a vloženy do solné komory objevila koroze po 28 dnech. Na vzorcích, které byly vloženy do kondenzační komory, se po 28 dnech koroze neobjevila. Na vzorcích, které byly opraveny zinkovým sprejem a vloženy do kondenzační komory a do solné komory, se koroze objevila již po 14 dnech v obou případech. 45

Provedený experiment také potvrdil údaj z katalogového listu zinkového spreje, kde uvádějí, že nástřik tímto sprejem byl testován v solné komoře a odolával déle než 550 hodin. Experiment tento fakt jen potvrzuje. Na vzorcích, které byly poškozeny a opraveny tímto zinkovým sprejem se koroze neobjevila ani po skončení testu, který trval 720 hodin. Ovšem na vzorcích, které se po poškození a před samotnou opravou nechaly lehce zkorodovat v kondenzační komoře, se koroze objevila již po 360 hodinách. Mechanická zkouška však jasně dokazuje slabé místo spreje z pohledu odolnosti proti mechanickému zatěžování. Jak je uvedeno výše v práci, tak na mechanicky namáhané konstrukce jsou vhodnější nátěrové hmoty. Spreje se doporučují využívat na hůře přístupná místa, či na konstrukce u kterých nám záleží na vzhledu. Nátěrové hmoty je vhodné použít na opravu snadno přístupných míst. Výběr mezi nátěrovou hmotou a sprejem je značně individuální a závisí především na místě poškození a způsobu využívání dané ocelové konstrukce. Zda je mechanicky namáhaná či nikoliv nebo záleží na estetickém vzhledu dané konstrukce. Závěrem bych po provedeném experimentu doporučil provést příčný řez poškozených, zkorodovaných vzorků a pod mikroskopem zjistit postup koroze.

46

SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Intermetalické fáze Fe-Zn .................................................................................... 11 Obr.2 Žárové zinkování – suchý způsob ......................................................................... 13 Obr.3 Žárové zinkování – mokrý způsob ........................................................................ 14 Obr. 4 Poškozený vzorek bez ochrany ............................................................................ 19 Obr. 5 Kondenzační komora ........................................................................................... 22 Obr. 6 Solná komora ....................................................................................................... 24 Obr. 7 Panel solné komory ............................................................................................. 24 Obr. 8 Zařízení pro ohybovou zkoušku ........................................................................... 26 Obr. 9 Sada trnů pro zařízení na ohybovou zkoušku ...................................................... 27 Obr. 10 Poškozený vzorek bez ochrany – zkorodovaný v kondenzační komoře ............. 27 Obr. 11 Poškozený vzorek bez ochrany – zkorodovaný v solné komoře ......................... 28 Obr. 12 Zinková barva nanesena na čistý poškozený vzorek .......................................... 28 Obr. 13 Zinková barva nanesena na čistý poškozený vzorek – zkorodováno v kondenzační komoře ...................................................................................... 29 Obr. 14 Zinková barva nanesena na čistý poškozený vzorek – zkorodováno v solné komoře .................................................................................................. 29 Obr. 15 Zinková barva nanesena na zkorodovaný poškozený vzorek............................. 30 Obr. 16 Zinková barva nanesena na zkorodovaný poškozený vzorek – zkorodováno v kondenzační komoře ...................................................................................... 30 Obr. 17 Zinková barva nanesena na zkorodovaný poškozený vzorek – zkorodováno v solné komoře .................................................................................................. 31 Obr. 18 Zinkový sprej nanesený na čistý poškozený vzorek ........................................... 31 Obr. 19 Zinkový sprej nanesený na čistý poškozený vzorek – zkorodováno v kondenzační komoře ..................................................................................... 32 Obr. 20 Zinkový sprej nanesený na čistý poškozený vzorek – zkorodováno v solné komoře .............................................................................................................. 32 Obr. 21 Zinkový sprej nanesený na zkorodovaný poškozený vzorek .............................. 33 Obr. 22 Zinkový sprej nanesený na zkorodovaný poškozený vzorek – zkorodováno v kondenzační komoře ...................................................................................... 33 Obr. 23 Zinkový sprej nanesený na zkorodovaný poškozený vzorek – zkorodováno v solné komoře .................................................................................................. 34

47

Obr. 24 Nátěrová hmota nanesena na čistý vzorek – zkorodované v solné komoře – trn o průměru 16 mm ........................................................................ 37 Obr. 25 Nátěrová hmota nanesena na čistý vzorek – zkorodováno v kondenzační komoře – trn o průměru 16 mm ........................................................................ 37 Obr. 26 Zinkový sprej nanesený na čistý vzorek – zkorodované v solné komoře – trn o průměru 16 mm ........................................................................ 38 Obr. 27 Zinkový sprej nanesený na čistý vzorek – zkorodované v kondenzační komoře – trn o průměru 16 mm ........................................................................ 38 Obr. 28 Nátěrová hmota nanesena na zkorodovaný vzorek – zkorodováno v solné komoře – trn o průměru 16 mm ........................................................................ 39 Obr. 29 Nátěrová hmota nanesena na čistý vzorek – zkorodované v solné komoře – trn o průměru 10 mm ........................................................................ 41 Obr. 30 Nátěrová hmota nanesena na čistý vzorek – zkorodováno v kondenzační komoře – trn o průměru 10 mm ........................................................................ 41 Obr. 31 Zinkový sprej nanesený na čistý vzorek – zkorodované v solné komoře – trn o průměru 10 mm ..................................................................... 42 Obr. 32 Zinkový sprej nanesený na čistý vzorek – zkorodováno v kondenzační komoře – trn o průměru 10 mm ........................................................................ 42 Obr. 33 Nátěrová hmota nanesena na zkorodovaný vzorek – zkorodované v solné komoře – trn o průměru 10 mm ........................................................................ 43

SEZNAM TABULEK Tab. 1 První známky koroze .......................................................................................... 34 Tab. 2 Výsledky zkoušky provedené na válcovém trnu o průměru 16 mm ................. 36 Tab. 3 Výsledky zkoušky provedené na válcovém trnu o průměru 10 mm .................. 40

48

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [1]

ČERNÝ, M. a kol, 1984, Korozní vlastnosti kovových konstrukčních material.

SNTL, Praha, 264 s [2]

DVOŘÁČKOVÁ, K. Studium vlastností vybraných prostředků používaných pro

ochranu kovů proti korozi. Brno, 2007. 54 s. Bakalářská práce. Masarykova univerzita [3]

HORÁK, K. Tepelná a mechanická odolnost zinkového povlaku. Brno, 2009.

74 s. Diplomová práce. Vysoké učení technické v Brně. [4]

KUKLÍK, V. 2008: Rozdělení součástí určených k žárovému zinkování.

POVRCHOVÉ ÚPRAVY, 1: 71 – 75 [5]

KUKLÍK, V. 2008: Vzhled povlaků vytvořených žárovým zinkováním ponorem.

POVRCHOVÉ ÚPRAVY, 2: 36 – 39 [6]

PRŮŠEK, J. Hodnocení jakosti a účinnosti protikorozních ochran strojírenských

výrobků. Praha : SNTL, 1985. 282 s. [7]

Asociace českých a slovenských zinkoven, Ostrava, 2009, Příručka žárového

zinkování, (4.3. 2012)

SEZNAM POUŽITÝCH INTERNETOVÝCH ZDROJŮ [1]

KUKLÍK, V. 2010: Žárové zinkování jako termický process. Dostupné na

http://www.konstrukce.cz/clanek/zarove-zinkovani-jako-termicky-proces/, (9.2. 2012) [2]

http://www.signumcz.com/,

http://www.signumcz.com/zarove-a-odstredive-zinkovani, Žárové zinkování, (15.2. 2012) [3]

http://www.hbb.cz/,

http://www.hbb.cz/?c=jan_10, Žárové zinkování ponorem, (28.1. 2012) [4]

http://www.alphaunion.cz/,

http://www.alphaunion.cz/nabidka/zarove-zinkovani, Žárové zinkování, (3.3. 2012) [5]

http://www.vscht.cz,

http://www.vscht.cz/met/stranky/vyuka/labcv/korozni_inzenyrstvi_se/koroze/o_konstr.h tm, Protikorozní ochrana konstrukčními úpravami, (1.2. 2012)

49

SEZNAM POUŽITÝCH NOREM [1]

ČSN 03 8131, Korozní zkouška v kondenzační komoře. (leden 1973)

[2]

ČSN ISO 7384, Korozní zkoušky v umělé atmosféře – všeobecné podmínky.

(listopad 1994) [3]

ČSN ISO 1519, Ohybová zkouška na válcovém trnu. (březen 1994)

[4]

ČSN EN ISO 9227, Korozní zkoušky v umělých atmosférách – Zkoušky solnou

mlhou. (březen 2007)

50