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ASOCIACIÓN SUDAFRICANA DE GALVANIZADORES POR INMERSIÓN EN CALIENTE

DATOS A CERCA DE LA GALVANIZACIÓN POR INMERSIÓN EN CALIENTE GUÍAS PRÁCTICAS

GALVANIZADO GENERAL POR INMERSIÓN EN CALIENTE

Publicación traducida al español por: ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE ZINC - LATIZA Es una organización sin fines de lucro, constituida en Lima el 02 de setiembre de 2002; dedicada a promover los usos y aplicaciones del Zinc, sus aleaciones y compuestos, su imagen, aspectos del medio ambiente, salud y educación en Latinoamérica. Es el asociado regional de la Asociación Internacional de Zinc (IZA). El plan de trabajo de LATIZA comprende la realización de estudios de mercado, recopilación de información estadística, desarrollo de proyectos destinados a incrementar el consumo de zinc y a generar nuevos mercados, así como la participación en actividades educativas y de entrenamiento orientadas a asegurar que la producción y utilización del zinc esté en armonía con la salud y el medio ambiente. Los programas que desarrollamos se enfocan en tres áreas: Tecnología y Desarrollo de Mercados, Zinc en la salud y Nutrición y Comunicaciones.

Oficinas: Calle Roca de Vergallo 461, Magdalena del Mar, Lima 17 – Perú Teléfono: +51 1 261-6621 www.latiza.com

Contenido Técnico: Aunque la información en este folleto se considera que es razonablemente completo, ésta necesariamente no abarca todo. Para más información póngase en contacto con la Asociación de Galvanizadores por Inmersión en Caliente de Sudáfrica.

La asociación de galvanizadores por inmersión en caliente de sudafricana.....................................................................2 Publicaciones disponibles de la asociación..................................................................................................................................................3 Prevención de la corrosión........................................................................................................................................................................................3 ¿Cómo protege el zinc?............................................................................................................................................................................................... 4 El proceso de galvanización por inmersión en caliente......................................................................................................................5 Diseño para la galvanización por inmersión en caliente (iso 14713:2011)................................................................................6 Prevención de distorsiones...................................................................................................................................................................................... 8 Cómo especificar para la galvanización por inmersión en caliente........................................................................................ 13 Galvanización por inmersión en caliente y normas relacionadas............................................................................................. 17 Efectos de la composición del acero en el espesor y la estructura de un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente..........................................................................................................................................................18 Tablas y diagramas de conversión para la galvanización en caliente ...............................................................................21 Resistencia a la corrosión atmosférica de recubrimientos galvanizados en caliente..............................................23 Corrosión del zinc - corrosividad de atmósferas................................................................................................................................. 24 Corrosión blanca (manchas en almacenamiento húmedo)............................................................................................................ 26 Resistencia a la corrosión acuosa del galvanizado por inmersión en caliente..............................................................27 Guías para el uso de tuberías galvanizadas para transporte de agua.................................................................................. 28 Guías para el uso tuberías galvanizadas enterradas en suelos...................................................................................................30 Reparaciones de recubrimientos galvanizado en caliente............................................................................................................. 31 La galvanización en caliente de elementos de sujeción.................................................................................................................32 Pintado del acero galvanizado en caliente (sistemas de recubrimiento dúplex)......................................................... 34 Comparaciones de costos de galvanización en caliente versus los sistemas de pintura......................................36 Hoja de datos de zinc ............................................................................................................................................................................................... 37 Reglas de oro de los galvanizadores............................................................................................................................................................. 38 Glosario de términos de la galvanización por inmersión en caliente..................................................................................39 Factores y fómulas de conversión útiles..................................................................................................................................................... 43 Tabla periódica de los elementos....................................................................................................................................................................44 Otras fórmulas e información útiles....................................................................................................................................................... 45-52

LATIZA - HDGASA

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LA ASOCIACIÓN DE GALVANIZADORES POR INMERSIÓN EN CALIENTE DE SUDÁFRICA INTRODUCCIÓN La Asociación de Galvanizadores por Inmersión en Caliente de Sudáfrica fue fundada en 1965 y sus miembros representan a la mayor parte de la capacidad disponible de los galvanizadores por inmersión caliente de Sudáfrica.

VISIÓN La Asociación de Galvanizadores por Inmersión en Caliente de Sudáfrica, involucra a todos sus miembros y otras partes interesadas, como una organización profesional al servicio de los intereses de todas las partes dependientes de la industria de la galvanización en caliente.

CARTA DE DECLARACIÓN La función principal de la Asociación de Galvanizadores por Inmersión en Caliente de Sudáfrica es promover un mayor nivel de aceptación y confianza en productos galvanizados por inmersión en caliente y ofrecer a nivel nacional. La Asociación es el vehículo que ofrece a todos sus miembros los conocimientos técnicos y el apoyo en la comercialización con el fin de hacer crecer la calidad y aceptabilidad de la galvanización en caliente en el mercado. La Asociación de Galvanizadores por Inmersión en Caliente de Sudáfrica es un órgano consultivo y de autoridad independiente, que representa a los usuarios finales, consumidores y especificadores de los productos por inmersión en caliente de acero galvanizado, lo cual garantiza estándares de calidad y la satisfacción del cliente con el sistema de prevención de la corrosión mediante la galvanización por inmersión en caliente suministrado en Sudáfrica.

ACTIVIDADES QUE REALIZA ••

Promover el uso de la galvanización en caliente para una protección eficaz y económica contra la corrosión en aplicaciones en las que su uso es apropiado.

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Prestar asistencia técnica y asesoramiento para especificadores, fabricantes y usuarios finales, así como recomendaciones de métodos alternativos de protección cuando sea apropiado.

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Identificar e investigar las posibles nuevas aplicaciones para la galvanización en caliente.

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Participar en proyectos de desarrollo en favor de la industria mediante la prestación de asistencia en forma de asesoramiento técnico, recomendaciones prácticas y asistencia en la preparación de las especificaciones de diseño.

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Prestar asistencia con control de calidad durante la fabricación y galvanización en caliente.

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Difundir los conocimientos técnicos, proporcionando un servicio de consultoría y capacitación, así como la publicación de literatura técnica.

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Impartir capacitación y educación para las compañías miembros para garantizar un alto nivel de calidad y servicio en toda la industria de la galvanización.

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PUBLICACIONES DISPONIBLES DE LA ASOCIACIÓN ••

Revista de la Asociación – Actualidad de la Galvanización por Inmersión en Caliente. (Publicación gratuita producida trimestral)

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Protección del Acero mediante Galvanización por Inmersión en Caliente y Sistemas Dúplex.

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Guías Prácticas para la Inspección y Reparación de Recubrimientos Galvanizados por Inmersión Caliente.

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HDGASA 01 – 1990 Código de Buenas Prácticas para la Preparación de Superficies y Aplicación de Recubrimientos Orgánicos Aplicados al Acero Galvanizado en Caliente Nuevo Protegidos de la Intemperie

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HDGASA 02 – 1990 Especificación de los Requerimientos para el Comportamiento de los Sistemas de Recubrimiento Dúplex.

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HDGASA 03 – 2006 Especificaciones para la Protección mediante Galvanizado por Inmersión en Caliente y Recubrimientos Dúplex.

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Lista de Verificación para la Galvanización por Inmersión en Caliente con Fines Arquitectónicos.

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Mural Gráfico – Diseño para la Galvanización por Inmersión en Caliente.

Por favor, visite nuestra página Web www.hdgasa.org.za para ver hojas de información, estudios de casos y otra información técnica.

PREVENCIÓN DE LA CORROSIÓN Cuando el hierro se extrae de su mena, una tendencia fundamental de la naturaleza se invierte bruscamente. A menos estén protegidos, el hierro y el acero se corroen en la mayoría de los ambientes, volviendo lentamente a su estado natural. Por lo tanto, la corrosión se puede definir como la destrucción o el deterioro de un material por reacción con su medio ambiente. Generalmente, como resultado de la corrosión se compromete la función de un metal, se produce daño a sus alrededores, o daños en el sistema técnico en el que están ambos incluidos. En términos generales, todos los metales, con la posible excepción de los metales preciosos, se corroen y destruyen con el tiempo. Para que el acero se corroa u oxide - en ambientes normales, deben tener acceso el oxígeno y el agua. En la mayoría de los ambientes, ambos el oxígeno y el agua están disponibles en cantidades suficientes para que el proceso de corrosión tenga lugar a través de casi todo el año. La prevención contra la corrosión es un factor esencial en la utilización económica de acero. La provisión de la capa protectora adecuada puede traer ahorros económicos iniciales más importantes en servicio, debido a la reducción o eliminación de mantenimiento y pérdida de tiempo de servicio, y el aplazamiento de la fecha de reemplazo de estructuras y equipos. Las aplicaciones adecuadas de galvanización en caliente ofrecen una protección ideal contra la corrosión del acero - no coincide con otro recubrimiento galvanizado de una combinación única de bajo costo inicial, la facilidad de inspección de la dualidad de recubrimiento, durabilidad, rendimiento predecible, bajo mantenimiento y resistencia a la abrasión y daños mecánicos.

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¿CÓMO PROTEGE EL ZINC? La protección contra la corrosión de la galvanización por inmersión en caliente resulta de la formación de un producto de corrosión insoluble denso sobre la superficie del recubrimiento. El acero recién galvanizado es luminoso y brillante como la superficie del zinc puro. Durante un período de tiempo esta superficie se oxida a óxido de zinc (Zn0) en el aire. Esta se convierte rápidamente en hidróxido de zinc (Zn (OH)2) por la humedad en la atmósfera. Ambos productos de corrosión son solubles y se lava fácilmente en la superficie por la lluvia o condensación. El recubrimiento protector final sobre la superficie de zinc es la conversión, en el aire que fluye libremente, de Zn0 y Zn (OH)2, a carbonato de zinc insoluble y denso (ZnC03).

Zinc Meta l

ZnO

Zn(OH)

ZnCO 3

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Es, por lo tanto, de suma Importancia que una superficie recién galvanizada permita “respirar” con el fin de formar la película protectora sobre la superficie. Aunque el ZnC03 se retira lentamente, se sustituye por el suministro continuo de productos de corrosión como se indicó anteriormente. La reacción del zinc fundido con el acero durante el proceso de la galvanización por inmersión en caliente produce un recubrimiento que está unido metalúrgicamente al acero. El recubrimiento no es un simple recubrimiento de zinc sobre el sustrato de acero, sino más bien una serie de aleaciones duras de hierro / zinc que se hacen más rica en zinc hacia la superficie exterior del recubrimiento. Estas aleaciones forman un recubrimiento adherente que es más duro que el acero subyacente lo cual le proporciona una buena resistencia contra daños mecánicos. Además, un recubrimiento grueso en las esquinas proporcionan una excelente protección sobre las áreas que tienden a estar poco recubiertas y protegidas con recubrimientos orgánicos. En caso de ocurrir un área expuesta de acero, la superficie de zinc se corroe preferentemente a una velocidad lenta y protege el acero. Esta protección preferencial se denomina protección catódica y, donde el daño es pequeño, los productos de corrosión de zinc llenarán el área expuesto para detener ataque. Finalmente, si el daño mecánico es tan grave como para exponer el acero subyacente, además de la protección por barrera de antes mencionado, el zinc circundante protege contra la corrosión por

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Recubrimiento de zinc

Acero

Espesor del recubrimiento caliente en una esquina.

galvanizado

en

Daños

Recubrimiento

Recubrimiento

Ningún ataque debajo de la película

Z IN C

Desprendimiento debajo de la película

Pinturas

Figura 1. Consecuencia de los daños a un recubrimiento de zinc y de pintura

deslaminación (ataque bajo el recubrimiento). El desprendimiento debajo de la película es un mecanismo de falla común con recubrimientos orgánicos donde la herrumbre se extiende desde cualquier zona dañada. Esto se pone de relieve en la figura 1.

EL PROCESO DE GALVANIZACIÓN POR INMERSIÓN EN CALIENTE A diferencia de los sistemas de pintura orgánicos, un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente se produce por una reacción metalúrgica entre el hierro y el material de recubrimiento, es decir, el zinc fundido. Una serie de aleaciones duras de hierro/zinc resistentes a la abrasión se forman y estos se recubren con zinc relativamente puro como producto que se retira del baño de galvanización. Las diversas capas desempeñan un rol importante en la provisión de la protección contra la corrosión. Para la formación del recubrimiento, se requiere que la superficie de acero esté totalmente libre de contaminantes, tales como, cascarillas laminación, óxido, grasa y aceite. Como su nombre lo indica, el proceso de galvanización en caliente implica la inmersión o inmersiones en una serie de productos químicos de limpieza y pretratamiento antes de la inmersión en el baño de zinc fundido. La ventaja de este método es que todas las superficies del producto se humedecen uniformemente, incluyendo las áreas que serían inaccesibles para la limpieza y recubrimiento por otros métodos.

Figura 2. Proceso de galvanizado por inmersión en caliente

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DISEÑO PARA LA GALVANIZACIÓN POR INMERSIÓN EN CALIENTE (ISO 14713:2011) Al diseñar una estructura, que será ser galvanizada por inmersión en caliente, hay que tener en cuenta que los artículos serán sumergidos y retirados de un baño de zinc fundido calentado a una temperatura de 450 ° C. Se requiere del diseño y fabricación para cumplir con los estándares aceptables, que se aplican independientemente de si un recubrimiento es galvanizado por inmersión en caliente o se va a aplicar el pintado. En el caso de la galvanización en caliente existen algunos requisitos adicionales de diseño y fabricación a fin de evitar la distorsión y facilitar el acceso (llenado) y el drenaje de zinc fundido durante la galvanización. Con ciertas fabricaciones, los agujeros, que están presentes para otros fines pueden cumplir con los requisitos de ventilación de aire, el llenado y vaciado de zinc. En otros casos, puede ser necesario prever orificios adicionales para este propósito. Para una protección completa, el zinc fundido debe ser capaz de fluir libremente a todas las partes de las superficies de la fabricación. Con secciones huecas o donde hay compartimentos internos, la galvanización en caliente de las superficies internas elimina cualquier peligro de corrosión oculta que suele ocurrir en condiciones de servicio. Además, en caso del galvanizado por inmersión en caliente se necesite para fines arquitectónicos(ver lista de chequeo Arquitectural), tener presente la importancia del diseño, así como la selección del acero adecuado (ver la influencia de silicio y fósforo en las páginas 19 -20) son de suma importancia.

Algunos Principios Generales de Orientación son: ••

Agujeros de ventilación, para el llenado y vaciado deben ser tan grande y tan cerca como posible de los extremos y diagonalmente opuestos entre sí.

••

Rigidizadores internos y externos, deflectores, diafragmas, refuerzos, etc., deben tener esquinas internas recortadas para permitir el acceso del ácido de decapado, el flujo de zinc fundido y para evitar el atrapamiento de aire.

••

Uniones atornilladas se hacen mejor después de la galvanización en caliente.

••

Refuerzos internos a menudo minimizan las distorsiones.

••

Evitar soldar, las uniones soldadas no debe ser mayor de lo que es esencial para la integridad estructural de la fabricación.

••

La soldadura debe ser lo más simétrica, con el fin de asegurar que las tensiones estén equilibradas. Esto se puede hacer mediante la colocación de las soldaduras cerca del eje neutro o al equilibrar ellos alrededor de este eje.

••

Evite siempre que sea posible las asimetrías. Esto incluye la combinación de diferentes espesores de material. Donde sea posible éstos deben ser atornillados entre sí después de la galvanización en caliente.

••

Inmersión completa del artículo reduce las posibilidades de distorsión.

••

El aire fresco después de galvanizar en lugar de un enfriamiento rápido si el componente se va a pintar o existe la posibilidad de que el componente se distorsione.

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TAMAÑO DEL COMPONENTE: Prácticamente existen instalaciones para galvanizar por inmersión en caliente artículos de cualquier tamaño o forma. Las técnicas empleadas para artículos grandes como doble inmersión y el balanceo para objetos cilíndricos. Revise la lista de los miembros con diferentes tamaños de cubas o pailas - consulte la página Web de la Asociación: www.hdgasa.org.za.

DISEÑO MODULAR: Grandes estructuras son también galvanizados por inmersión en caliente mediante el diseño de módulos para el montaje posterior con pernos o soldadura. A menudo las técnicas de diseño modular producen ahorros en la fabricación y montaje por un manejo simplificado y el transporte.

DOBLADO Y CONFORMADO DESPUÉS DE LA GALVANIZACIÓN POR INMERSIÓN EN CALIENTE Para obtener los mejores resultados, no debe tener lugar la conformación en frío después de la galvanización en caliente. Si es necesario, los aceros de menos de 3 mm de espesor pueden doblarse en frío o si son más gruesos, realizar el trabajo en caliente a temperaturas por debajo de 350 ° C. El requisito para el curvado de tubos galvanizados inmersión en caliente SANS 32:1997 / EN 10240: 1997 después del recubrimiento para los fines de fabricación de productos tales como, puertas de granja, etc. debe limitarse a lo siguiente: ••

El radio mínimo tomado en la cara interior del tubo no deberá ser menor que 8 veces el diámetro exterior del tubo.

••

Para el éxito del doblando como se indica más arriba, el espesor del recubrimiento local no podrá ser superior a un 40% más que el indicado en la tabla 3.

SUPERFICIES SOLAPANTES Se debe proporcionar una distancia mínima de al menos 2 mm entre las placas, de las superficies solapadas y espalda con espalda de ángulos y canales. Si las superficies de contacto no pueden ser evitadas, uno o más orificios de ventilación de un miembro (una pieza) garantizarán la seguridad personal de la galvanización en caliente y evitar daños en el artículo.

DEFECTOS DE FABRICACIÓN ••

Las rebabas deben ser retiradas antes de la galvanización en caliente

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A diferencia con la pintura, los bordes no tienen que ser redondeados para lograr un recubrimiento uniforme, puesto que la galvanización en caliente va proteger estos adecuadamente.

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Las soldaduras deben ser continuas y libres de exceso de cavidades y porosidad.

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Escorias de soldadura y salpicaduras deben eliminarse antes de la galvanización en caliente.

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Los bordes rugosos o ásperos debido al corte y oxicorte se eliminan mejor.

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Los aceros que son susceptibles a la fragilización y rotura por fatiga son mejor conformados en caliente antes de la galvanización.

OTRAS CONSIDERACIONES DE DISEÑO Y FABRICACIÓN ••

Para la identificación permanente usar letras perforadas o soldadas con mucho realce. Para la identificación temporal usar alambres con etiquetas metálicas con relieves muy fuertes para trabajar,

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pintura soluble en agua o lápiz para el marcado correcto que se pueden eliminar fácilmente por desengrase o decapado. ••

Trabajo no apropiado, para el manejo de cadenas, ganchos, canastas o porta piezas que deben estar provistos de orificios de suspensión u orejetas de elevación.

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Juntas soldadas pueden ser galvanizados en caliente, pero primero consulte con el galvanizador. Juntas soldadas suavemente o aluminio remachado no pueden ser galvanizados por inmersión en caliente.

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Los sujetadores hasta e incluyendo calidad 10.9 pueden ser galvanizados por inmersión en caliente. Los hilos deben ser lubricados para permitir una tensión correcta. El método de giro de la tuerca ha demostrado que proporciona la mejor técnica para el tensado. Las tuercas de gran tamaño son giradas después de la galvanización en caliente para acomodar el espesor del recubrimiento sobre el espárrago o perno. Cuando los contactos de metales disímiles son inevitables, deben ser utilizados arandelas aislantes apropiadas.

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Para la soldadura de aceros no-estructurales recubiertos con zinc pueden ser utilizados todos los procedimientos y métodos para el soldado de acero negro sin mucha dificultad. Para soldaduras estructurales el recubrimiento de zinc debe ser integralmente eliminada mediante lijado o impidiendo la formación de enmascaramiento.

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Manijas de gota, bisagras, cadenas, ejes y husillos requieren un espacio mínimo radial, de 2 mm (hasta 30 mm Ø) y 2 a 2,5 mm (más de 30 mm Ø), para permitir el espesor del recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente.

••

Materiales enmascarantes han sido desarrollados, que aplicados antes de la galvanización en caliente, evitarán la formación del recubrimiento galvanizado en las superficies en las que no se desea.

PREVENCIÓN DE DISTORSIONES PRODUCTOS EN CONFORMDAOS MEDIANTE EL DOBLADO Muchos artículos son conformados doblando a la forma correcta en la etapa de fabricación. Este proceso induce tensiones en el acero, que puede ser aliviado durante la operación de galvanización en caliente. Esto se produce cuando la temperatura del zinc fundido alrededor de 450 ° C está en el extremo inferior de la temperatura de alivio de tensión para el acero. Por consiguiente, las tensiones utilizadas para conformar el producto pueden ser liberados produciendo cambio en la forma o la dimensión del producto final (figura 3).

Figura 3

Consideremos el caso de una placa enrollada para formar parte de un círculo. Durante la galvanización en caliente, la liberación de la tensión hará que el radio de la circunferencia se incremente, por lo que las piezas finales fabricadas del círculo no pueden contraerse. Estas dificultades se pueden superar mediante la instalación de tirantes temporales (figura 5) a través de la sección para garantizar que el objeto mantenga su forma deseada. Los tirantes son soldados o atornillados en posición, con un tamaño proporcional al tamaño y espesor de la placa que está reteniendo. Si son atornilladas, se utilizan con una arandela plana puede como

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un espaciador entre la abrazadera y el artículo a ser galvanizado en caliente, véase la figura 4. Cuanto menor sea el espaciador menor será el área final de reparación. Las llaves deben ubicarse por lo menos en puntos a una cuarta parte de la estructura. Resultados similares se pueden obtener con los canales doblados, marcos de ángulo o con canales. Para reparar el área donde los tirantes se han eliminado será necesario utilizar un material de reparación aprobado.

Figura 4

SOLDADURA O LA TENSIÓN INDUCIDA POR LA FABRICACIÓN Se dice que las tensiones internas debido a la soldadura juegan un rol muy importante en la creación de la mayor parte de las distorsiones, debido a que el acero se calienta a 450 ° C durante la galvanización, las tensiones introducidas por soldadura se liberan y en ocasiones esto puede dar lugar a distorsión. Sin embargo, la soldadura, juega un rol importante en la fabricación de los artículos que han de ser galvanizado en caliente. Por tanto, es importante entender cómo estas fuerzas se generan y como reducirlas al mínimo durante la fabricación para obtener un producto satisfactorio después de la galvanización en caliente.

Figura 5

Afortunadamente, siguiendo unas cuantas reglas sencillas es posible obtener mejores resultados. Estas reglas básicas son: ••

Evitar el exceso de soldadura, las soldaduras no deben ser más grandes de lo que es, indispensables para la integridad estructural de la fabricación.

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La soldadura debe ser tan simétrica como sea posible con el fin de asegurar de que las tensiones estén equilibradas. Esto se puede hacer mediante la colocación de las soldaduras cerca del eje neutro o al equilibrar ellos alrededor de este eje.

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Utilizar una secuencia de soldadura equilibrada y bien planificada. Con grandes estructuras se debe tener cuidado de que las tensiones se reduzcan al mínimo mediante la preparación y un plan para el trabajo de soldadura.

Figura 6.

••

Soldar costuras se refuerzan significativamente la resistencia estructural, en la medida de lo posible, no deben de obstaculizar la contracción de otras soldaduras.

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Utilizar pocos pases de soldadura como sea posible y reducir el tiempo de soldadura para controlar la entrada de calor.

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••

Hacer que las fuerzas de contracción de la soldadura trabajen en la dirección deseada o que las fuerzas de contracción equilibrio con las fuerzas opositoras.

••

Usar el reverso de la soldadura de paso o soldadura escalonadas para minimizar las tensiones.

Si una fabricación de acero se distorsiona o bien después de la soldadura y antes o después de la galvanización en caliente debido a estas tensiones, es posible enderezar el elemento. Los mejores resultados se obtienen mediante enderezamiento en caliente antes o después de la galvanización por inmersión en caliente. Se debe dar preferencia a enderezamiento caliente antes de que el tiempo requerido sea menor y evitar la posibilidad de daños en el recubrimiento de zinc. Las pruebas confirman que los componentes calientes enderezados que estaban dentro de la tolerancia antes de la galvanización en caliente no se distorsionan de nuevo durante el proceso de galvanizado como las tensiones que ya se han aliviado.

FABRICACIONES QUE CARECEN DE SIMETRÍA Cuando las fabricaciones son sustancialmente simétricas en los planos horizontal y vertical, que tienen un potencial mucho menor de distorsión a temperaturas de galvanización. Bajo estas condiciones, las fuerzas de expansión son equilibradas y el producto no sufre ninguna distorsión. Esta condición se produce con tubos, vigas I, RHS y otras secciones similares. Cuando estas secciones se combinan en una fabricación, es posible eliminar esta simetría. Consideremos el caso donde se suelda una pieza de paredes delgadas RHS a la parte superior de una sección de viga en I. En esta situación, la forma geométrica ya no es simétrica, a pesar de que los dos componentes individuales si lo son. El tubo de paredes delgadas llega a la temperatura de galvanización antes que la brida más gruesa en la parte inferior. Como resultado, los RHS se expandirán más rápidamente que el reborde inferior, causando un arco hacia arriba en la sección (figura 7).

Figura 7

Las secciones que no son simétricas, tales como canales y ángulos experimentan problemas similares debido a su innata asimetría. En el caso de canales, la sección se doblará con los dedos de los pies apuntando hacia fuera. Hay tres maneras recomendadas para superar este tipo de problemas. ••

Rediseño de la fabricación para hacer el diseño simétrico. Esto permitirá a las fuerzas se equilibran entre sí y evitar la distorsión (figura 8).

••

Fabricar y galvanizar los componentes individuales como piezas separadas, y luego soldar después de la galvanización en caliente. Las soldaduras pueden retocarse con un material adecuado usado para la reparación de galvanizado.

••

Cuando se dispone de múltiples piezas que pueden ser galvanizadas por inmersión en caliente espalda con espalda mediante el uso de pernos con espaciadores de tubo para separar las piezas (ver 4 y 9). El conjunto se separa después de enfriar completamente y el área de contacto con el espaciador reparado con un material adecuado para la reparación de galvanización (figura 4).

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Figura 8

Figura 9

USO DE MATERIAL GRUESO Y DELGADO EN UN ENSAMBLAJE Cuando el material delgado se calienta durante la galvanización, este se expande más rápido que cualquier material grueso que se calienta al mismo tiempo. Esto es porque el material más delgado requiere menos tiempo para estar totalmente caliente la temperatura de galvanización. Por consiguiente, el material más delgado se distorsionará y su expansión estará restringida por un material más grueso. Considere el caso común donde se suelda una plancha de acero delgado para el marco de un remolque para formar una bandeja. Esta técnica ha sido generalmente bien conectada por soldaduras alrededor de su perímetro. Si, por ejemplo, la plancha es sólo la mitad del grosor del material utilizado en el marco, se alcanza rápidamente la temperatura de galvanización de alrededor de 450 ° C y por lo tanto, ha alcanzado el punto donde se producirá la máxima expansión. El marco está hecho de un material más grueso que aún no Figura 10 ha llegado a la misma temperatura y por lo tanto, no se han extendido tanto como la plancha más delgada. Debido a las restricciones de las soldaduras alrededor del perímetro, la hoja no se puede empujar hacia el exterior de su crecimiento en los bordes, y por lo tanto el aumento de tamaño hace que se produzca alabeos o pandeos en la superficie de la plancha (figura 10). Existen dos métodos recomendados de superar este problema: ••

Galvanizar por inmersión en caliente la plancha y el marco por separado y luego unirlos después de la galvanización. Esto se puede hacer utilizando sujetadores mecánicos tales como tornillos o pernos. Si se utiliza soldadura, las soldaduras tendrán que ser retocadas con el material usado para la reparación de galvanización.

••

Usar el mismo espesor de material tanto para el marco y como para la plancha.

En algunos casos, esta deformación de la superficie puede ser aceptable, ya que el material está completamente protegido contra la corrosión; sin embargo, una vez que este tipo de distorsión se produce, no puede ser fácilmente corregido después de la galvanización.

GALVANIZADO OBJETOS DE GRAN TAMAÑO Cuando una fabricación es tan grande que el galvanizador no puede encajar en el baño, un proceso de doble inmersión (figura 11 y 12) o galvanización progresiva (figura 13), o fabricación parcial y a continuación, es utilizado una máscara para evitar la formación de recubrimiento en la zona de unión, para la soldadura posterior y la reparación de recubrimiento. Los procesos anteriores aumentan el potencial de distorsión ya que introducen un calentamiento desigual en el objeto. El área sumergida en el baño se eleva a la temperatura de galvanización completamente y por lo tanto, se expande más que la porción restante exterior en la paila o cuba. Esto es más pronunciado durante la primera inmersión cuando el objeto se eleva desde la temperatura ambiente. Es el calentamiento diferencial y la diferencia resultante en expansión que puede causar que el producto se distorsione (figura 14). En la inmersión de la segunda parte de la fabricación no se eliminará ninguna distorsión que ya ha ocurrido.

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Figura 11. Doble inmersión final por exceso de profundidad

Figura 12. Doble inmersión final por exceso de longitud

Figura13. Inmersión progresiva

Este problema se agrava si los orificios de ventilación y de drenaje son de tamaño insuficiente ya que esto requerirá más tiempo de galvanización mientras el objeto se llena de zinc y drene mientras se retira. Este aumento del tiempo incrementa la expansión diferencial a lo largo del acero y por lo tanto la posibilidad de distorsión. Estos problemas pueden superarse o reducirse mediante: ••

Diseñar el producto en módulos que pueden ser totalmente sumergidas en una sola inmersión.

••

Asegurar que los agujeros de ventilación y drenaje sean adecuadamente dimensionados para permitir inmersión y extracción rápida del objeto.

••

Permitir la expansión lineal en el diseño de forma que la distorsión sea plástica y no esté limitada por riostras transversales.

••

Figura 14

Utilizar el baño más grande disponible para la galvanización.

Estos problemas rara vez se experimenta en las tuberías, postes simples o secciones delgadas en espirales, debido a su simetría y diseño simple.

OBJETOS LARGOS Y DELGADOS Objetos largos y delgados incluyen postes, tubos y secciones más grandes RHS. Generalmente, estos objetos no se distorsionan debido a su naturaleza simétrica; sin embargo, si se levantan en ambos extremos, pueden tomar una forma arqueada característicamente después de la galvanización (figura 15). Esta inclinación se produce cuando el acero se calienta a la temperatura de galvanización de 450 ° C. Cuando se retira de la Figura 15 paila o crisol de galvanización, el peso propio de los productos puede superar el límite elástico del acero a esta temperatura, haciendo que el objeto se incline. Esta inclinación se convierte en permanente ya que el acero se enfría.

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Si el componente es estructuralmente muy débil y esto se ve agravado por el llenado insuficiente y orificios de drenaje, el zinc fundido en el interior del componente se añade considerablemente a su masa cuando se retira del baño. Orificios de drenaje de tamaño insuficientemente también prolongan el tiempo que el zinc fundido se drena desde el componente. Ambas condiciones pueden aumentar considerablemente la propensión a la distorsión. Hay dos maneras recomendadas para reducir este problema: ••

Orejetas de elevación o agujeros deben ser proporcionado en los puntos de cuarto de estos productos de modo que no es necesario que se levante en los extremos (figura 16).

••

Orificios de ventilación y de drenaje deben ser colocados y dimensionados para maximizar la velocidad de drenaje y minimizar la retención de zinc dentro de la sección.

L 1/4

L 1/4

L

Figura 16

Información sobre la ventilación correcta y el dimensionamiento de los orificios de drenaje están disponibles en la publicación “Diseño para la galvanización en caliente”, de la Asociación de Galvanizadores por Inmersión en Caliente o su galvanizador.

CÓMO ESPECIFICAR PARA LA GALVANIZACIÓN POR INMERSIÓN EN CALIENTE GALVANIZADO EN GENERAL La Norma Nacional de galvanización general por inmersión en caliente o por lotes es SANS 121:2011 (ISO 1461:2009). Recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente sobre artículos fabricados en hierro y acero - Especificaciones y métodos de ensayo. La especificación establece un espesor de recubrimiento mínimo local, así como un espesor promedio mínimo de recubrimiento. El documento de especificación proporciona detalles de espesores de recubrimiento para componentes galvanizados que no son centrifugados después del galvanizado (tabla 1) y espesores de recubrimiento para el material que son centrifugados después del galvanizado, por ejemplo, elementos de fijación (tabla 2). La necesidad de un recubrimiento más grueso (25% mayor que el estándar en la tabla 1) se puede especificar, mediante un acuerdo entre el diseñador y el galvanizador, sin afectar a la conformidad de la especificación. Cuando la composición del acero no induce a una reactividad moderada a alta, los recubrimientos más gruesos no siempre son fáciles de lograr.

GALVANIZACIÓN EN CALIENTE DE TUBOS La Norma Nacional para tubos galvanizados por inmersión en caliente mediante un proceso automático o semiautomático, es SANS 32 (EN 10240:1997) Recubrimientos protectores internos y/o externos de tubos de acero - Especificaciones para recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente aplicados en plantas automáticas. (ver tabla 3).

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Artículo y su espesor

Espesor local recubrimiento (mínimo) µm

Masa local Recubrimiento (mínimo) g/m2

Espesor promedio Recubrimiento (mínimo) µm

Masa promedio Recubrimiento (mínimo) g/m2

Acero > 6mm

70

505

85

610

Acero > 3mm a ≤6mm

55

395

70

505

Acero ≥ 1,5mm a ≤3mm

45

325

55

395

Acero < 1,5mm

35

250

45

325

Hierro fundido ≥ 6mm

70

505

80

575

Hierro fundido < 6mm

60

430

70

505

Nota: Esta tabla es para uso general: normas para productos individuales pueden incluir diferentes requisitos incluyendo diferentes categorías de espesor. Masa local de recubrimiento y masa promedio de recubrimiento figuran en esta tabla como referencias en casos de litigios.

Tabla 1: Espesor y masa mínima de recubrimiento en muestras que no son centrifugadas.

Tabla 2. Espesor y masa mínimo de recubrimiento en muestras centrifugadas

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Tabla 3

GALVANIZADO EN CONTINUO DE PLANCHAS O BOBINAS Para la galvanización continua de planchas por inmersión en caliente, existen dos especificaciones relevantes, SANS 4998:2007 / ISO 4998: 2005 Planchas de acero al carbono de calidad estructural recubiertos con zinc mediante galvanización continua por inmersión en caliente y SANS 3575: 2008 / ISO 3575: 2005 Planchas de acero comercial recubiertos con zinc mediante galvanización por inmersión, fijar la formación y la elaboración grados. Una tercera especificación SANS9364: 2007 / ISO 9364: 2006 Planchas de acero de calidad comercial recubiertos con aluminio/zinc mediante galvanización continua por inmersión en caliente, fijar la formación y calidades estructurales también se aplica. Para el espesor del recubrimiento en términos de las dos especificaciones anteriores, ver la tabla 5 y 6. Una característica del recubrimiento producido por el proceso de galvanización continua es que capas de la aleación el hierro / zinc, que es un recubrimiento típico de galvanizado discontinuo o por lotes aplicado al acero estructural, están prácticamente ausentes. Esto asegura que el grado de ductilidad necesario para que la bobina de acero galvanizado continuamente para ser sometidos a perfiles (laminado por ejemplo IBR) sin ningún daño a la capa de zinc.

GALVANIZADO CONTINÚO DE ALAMBRES

Tabla 4. SANS 675 (Alambres para cercos) Recubrimientos Clase “A” Masa de Recubrimiento por Unidad de Área.

El espesor del recubrimiento de zinc del alambre para cercos o vallas es controlado por la especificación de la norma SANS 675-2009. Alambre recubierto de zinc para cerco clase A (de alta resistencia) exige un espesor de recubrimiento mínimo desde 35μm para alambre de 2,5 mm de diámetro y de 40μm para alambres entre 4.40 y 5.20mm de diámetro.

LATIZA - HDGASA 15

Tabla 6. Grados de recubrimientos de zinc fácilmente disponibles en Sudáfrica

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El recubrimiento aplicado al alambre consiste de zinc relativamente puro con aleaciones de hierro / zinc en gran parte ausentes. Esto asegura la capacidad de conformación sin daño para el recubrimiento de zinc. Cuando se especifica una valla para la durabilidad a largo plazo en términos de las tablas 11a y 11b en la página 25, el recubrimiento más grueso disponible debe ser especificado. Por esta razón, la clase “A” en términos de SANS 675:2009, o “Grado 1” en términos de SANS 935, deben ser referenciados (ver la tabla 4 y 7). SANS 935: 2007 Recubrimientos de zinc (galvanizado en caliente) sobre el alambre de acero y productos de alambres-Recubrimientos metálicos no ferrosos sobre alambre de acero. SANS 10244-2:2003 hijo recubrimiento de acero. Parte 2. Recubrimientos de Zinc y de zinc. Estas dos normas son aplicables para uso general. En SANS 935 está previsto para 3 grados de recubrimiento con grado 1 es para trabajo pesado (ver más abajo la tabla 7).

Tabla 7. SAN 935 (Grado 1)- Masa de Recubrimiento por Unidad de Área

GALVANIZACIÓN POR INMERSIÓN EN CALIENTE Y NORMAS RELACIONADAS NORMAS DE LA GALVANIZACIÓN GENERAL POR IMERSIÓN EN CALIENTE SANS 121: 2001 (ISO 1461:2009) Recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente sobre artículos fabricados de hierro y de acero - Especificaciones y Métodos de Ensayo. SANS 10094:2005 Uso de pernos de alta resistencia de fricción de agarre, Anexo B, galvanización en caliente de pernos clase 10.9 pernos (Deberá verse en conjunción con SANS 121:2001). Esta norma será revisada y puede ser sustituida por la norma ISO 10684. SANS 32 (EN10240) Recubrimientos protectores internos y / o externos) para tubos de acero - Especificaciones para recubrimientos galvanizados en caliente aplicados en plantas automáticas. SANS 14713: 2011 (ISO 14713 *: 2009) Parte 1 - Principios generales de diseño y resistencia a la corrosión. Parte 2 - Galvanización en caliente.

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LIMPIEZA MECÁNICA Y NORMAS PARA EL METALIZADO CON ZINC SANS 2063:2008 / ISO 2063:2005 Recubrimientos metálicos y otros inorgánicos - Metalizado (pulverizado térmico) - Zinc, aluminio y sus aleaciones. ISO 8501, ISO 8502, IOS 8503, ISO 8504, ISO 11124 o ISO 11126, según corresponda.

NORMAS PARA EL GALVANIZADO CONTINUO DE PLANCHAS SANS 4898:2007 / ISO 4998: 2005 Recubrimiento galvanizado continuo por inmersión en caliente de planchas acero de carbono de calidad estructural. SANS3575: 2008 / ISO 3575: 2005 Recubrimiento galvanizado continuo por inmersión en caliente de planchas de acero al carbono, de calidad comercial y estampado dibujo.

Y SANS 9354: 2007 / ISO 9364: 2006 Recubrimiento galvanizado continuo de aluminio /zinc sobre planchas acero de calidad comercial y estructural. SANS 14788: 2007 / IS0 14788: 2005 Recubrimiento galvanizado continuo por inmersión en caliente en aleación de zinc / 5% de aluminio de planchas de acero.

NORMAS DE GALVANIZADO CONTINUO DE ALAMBRES SANS 675: 2009 - Especificaciones. Alambre para cercos recubierto de cinc SANS935: 2007 - Especificación. Recubrimientos de zinc por Inmersión en caliente (galvanizado) sobre alambre de acero. SANS 10244-1: 2003 / EN 10244-1: 2001 - Alambre de acero y productos de alambre - recubrimientos metálicos no - ferrosos en el alambre de acero. Parte 1: Principios generales. SANS 10244-2: 2003 / EN 10244-2: 2001 - Alambre de acero y productos de alambre - recubrimientos metálicos no - ferrosos en el alambre de acero. Parte 2: Zinc y recubrimientos de aleación de zinc.

ESPECIFICACIONES Y CÓDIGO DE BUENAS PRÁCTICAS DE PARA EL RECUBRIMIENTO DUPLEX DEL ACERO (ZINC MÁS PINTURA) HDGASA 01-1990 - Código de prácticas para la preparación de superficies y aplicación de recubrimientos orgánicos, aplicado sobre aceros galvanizados nuevos protegidas de la intemperie. HDGASA 02-1990 (originalmente se llamaba SAHDGA 1 - 1990) Especificaciones para los requerimientos de desempeño de los sistemas de recubrimiento dúplex. HDGASA 03-2006 Galvanización en caliente y dúplex para la protección contra la corrosión

EFECTOS DE LA COMPOSICIÓN DEL ACERO EN EL ESPESOR Y LA ESTRUCTURA DE UN RECUBRIMIENTO GALVANIZADO POR INMERSIÓN EN CALIENTE Un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente está formada por la interacción entre hierro y el zinc fundido con la formación de una serie de aleaciones de hierro / zinc que unen metalúrgicamente el recubrimiento al sustrato de acero. Normalmente, estas aleaciones que se recubre con zinc relativamente puro, muestran una apariencia plateada asociada con un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente. Los factores que determinan el espesor total y las propiedades metalúrgicas del recubrimiento galvanizado son: la temperatura del zinc, el tiempo de inmersión, la composición del acero, la adición de aleaciones al baño de zinc, espesor de acero y rugosidad de la superficie. Los tres factores sobre los que el galvanizador no tiene control son la composición de acero, el espesor y la rugosidad de la superficie,

18 LATIZA - HDGASA

mientras que al mismo tiempo estos desempeñan el papel más importante en la determinación de la estructura de recubrimiento y el espesor final. Los dos elementos que tienen la mayor influencia ya sea por separado o en combinación, son el silicio (figura 17) y el fósforo. Estos elementos pueden resultar en una reacción acelerada en ciertos niveles entre los aceros al carbono y zinc fundido con la estructura de la aleación de hierro / zinc del recubrimiento creciente profusamente durante el periodo de inmersión y en un grado menor, incluso después de la retirada del zinc fundido, antes del temple en agua. Se debe de apreciar que las aleaciones de hierro / zinc proporcionan una buena protección, si no la mejor contra la corrosión atmosférica que la disponible a partir de zinc puro. Estas aleaciones son normalmente más duro que el acero subyacente y proporcionan al recubrimiento buenas propiedades de resistencia a la abrasión.

Figura 17. Efecto de la temperatura del baño sobre la Curva Tradicional de Sandelin

Por otra parte, la formación excesiva capa de aleación y espesor de recubrimiento puede producir un recubrimiento indeseablemente frágil que es propenso a daños de manipulación. Una desventaja adicional es que los recubrimientos excesivamente gruesos tienden a ser estéticamente menos uniforme en apariencia, resultando frecuentemente un acabado de superficie más rugosa. Con frecuencia son observadas machas oscuras de color gris que significan el crecimiento de las aleaciones de hierro / zinc a través de la superficie del recubrimiento. Se debe tener en cuenta que la vida de un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente es más o menos proporcional a su espesor, en un ambiente dado y por esta razón un recubrimiento más grueso será más durable.

LA INFLUENCIA DE SILICIO En la práctica moderna de fabricación de aceros, donde en la colada continua se emplea, ya sea de aluminio o de silicio, que se añaden al acero como de-agentes oxidantes. Adiciones de aluminio no tienen efecto sobre la estructura y el espesor de un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente, pero lo mismo no se puede decir para el silicio. La conocida curva Sandelin (mostrada arriba con respecto a la temperatura de zinc) indica que una alta reactividad en la galvanización que resulta de la presencia de silicio es evidente en la forma de un pico de reactivo entre 0,03 y 0,15%. La reacción luego disminuye sólo para aumentar gradualmente una vez más hasta un nivel por encima de 0,25% a partir de donde la reacción es una vez más severa. Cabe señalar que los aceros calmados con silicio, con un contenido de silicio que varía entre 0,15% y 0,25%, son ideales para la prestación de servicio pesado de recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente destinados para uso en ambientes corrosivos. A ambos lados de este rango, se puede desarrollar recubrimientos excesivamente gruesos y quebradizos si no se puede evitar los tiempos prolongados de inmersión en el zinc fundido. Cuando la galvanización en caliente es considerado para fines arquitectónicos del contenido de silicio debe limitarse (de ser posible por escrito al proveedor de acero), entre 0,15 y 0,25%, con fósforo inferior al 0,01%. El ciclo de inmersión está determinado por la configuración de la estructura, así como por el espesor de la sección de acero (a mayor espesor del acero, mayor será el tiempo de inmersión). Recubrimientos gruesos con mal aspecto tienden a resultar de niveles excesivamente altos de silicio.

LATIZA - HDGASA 19

Tabla 8. Clasificación de reactividad para aceros. La apariencia del recubrimiento puede ser errónea. Al especificar el acero para determinadas aplicaciones. Ejm. Características arquitectónicas, la información bajo el título”Reactividad del Acero” debe tomarse en consideración. Es decir, la alta reactividad puede referirse como poco aceptable estéticamente.

LA INFLUENCIA DEL FÓSFORO El impacto del fósforo en el acero puede ser grave, independientemente de la presencia de silicio. A niveles por debajo de 0,015% de fósforo, tiene poca influencia sobre el crecimiento de recubrimiento mientras que por encima de 0,02%, el efecto es extremadamente grave, incluso cuando el acero calmado con aluminio es galvanizado. Aceros que contienen 0,04% de fósforo y más son prácticamente imposibles de galvanizar satisfactoriamente. Esto es porque el fósforo interfiere con la formación estable de la capa de aleación permitiendo así que la reacción entre el zinc fundido y el acero continúe sin interrupciones. Con la práctica moderna fabricación del acero, el contenido de fósforo es normalmente muy por debajo de 0,02%. En el caso de determinados aceros importados, el fósforo puede ser considerablemente mayor a la del límite de seguridad superior en función de dónde fue se producido el acero. Material de producción local pueden presentar en ocasiones, un problema de fósforo, probablemente cuando se utiliza el material reciclado de chatarra para la producción de acero de carbono. Aceros galvanizados en caliente, con excesivos niveles de fósforo, suelen exhibir una apariencia “corteza de árbol” y puede mostrar fallos por descamación donde la capa de recubrimiento total puede ser arrancada de la superficie metálica, dejando muy poco residual del recubrimiento de la aleación hierro / zinc La galvanización en caliente no es exitosa a una temperatura igual o por debajo de 435 ° C. Para la clasificación de reactividad de los aceros, ver tabla 8.

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TABLAS Y DIAGRAMAS DE CONVERSIÓN PARA LA GALVANIZACIÓN EN CALIENTE Área (m2) vs. Espesor de acero (mm); R / tonelada a Ranas/m2; espesor de zinc (micrómetros) a masa (g/m2) La galvanización en caliente es por lo general un precio en Rands(*) por tonelada de acero galvanizado. Sin embargo los recubrimientos orgánicos son, frecuentemente calculadas en Rands por metro cuadrado de superficie a ser recubierta. Esto a menudo lleva a confusión y es deseable convertir Rands / tonelada para Rands / metro cuadrado y viceversa con el fin de llegar a una comparación de costos. Además, la conversión facilita la estimación exacta de aumento de la masa a través de la adición del recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente. El área superficial se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:

Superficie por tonelada =

255 Sección espesor en mm

La masa por metro cuadrado se puede calcular a partir de las siguientes relaciones:

Masa por metro cuadrado (kg/m2) = Sección espesor en mm x 7,85 La figura 18 a continuación muestra, gráficamente, la relación entre el espesor de la sección en mm y el área superficial en m2/tonelada. (*) Nota del traductor: Rand es la unidad monetaria de Sudáfrica.

Figura 18

La figura 19 permite la conversión de Rands por tonelada para Rands por m2:

La clave para usar: Las cifras al final de cada línea de ángulo representan el espesor de corte en mm. Para convertir R / t a R/m2. Por ejemplo: Digamos precio cotizado = R4 000 / tonelada; Digamos espesor promedio = 8 mm Resultado vertical de línea R 4000 a línea 8 mm En la intersección leer R/m2 = R150-00

LATIZA - HDGASA 21

Figura 19

Tabla 9: * Recubrimientos de alta resistencia (25% más)se pueden especificar sin comprometer la conformidad de la especificación (Nota: el consumo de zinc se toma normalmente como el 30% con respecto al aumento de la masa teórica para permitir que el espesor promedio sea mayor que el espesor promedio mínimo recomendado)

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••

Acero laminado en caliente y perfiles de acero más pesados, ​​generalmente dan como resultado recubrimientos más gruesos que los requeridos en SANS 121:2011 / ISO 1461: 2009. Para convertir espesor en micras (µm) a la masa de recubrimiento equivalente en gramos por metro cuadrado (g/ m2), utilice la siguiente fórmula:

••

Masa de recubrimiento (g/m2) = Espesor del recubrimiento en micras x 7,0

••

Espesor del recubrimiento (µm) = Masa de recubrimiento (g/m2) x 0,14

••

La captación efectiva de zinc después del galvanizado dependerá del espesor medio y del diseño de la sección. El mal drenaje, el entrampamiento de zinc y grandes superficies horizontales se traducirán en mayor adherencia de zinc.

La tabla 9 presentada anteriormente muestra el aumento de la masa resultante del proceso de galvanización en caliente.

RESISTENCIA A LA CORROSIÓN ATMOSFÉRICA RECUBRIMIENTOS GALVANIZADOS EN CALIENTE

DE

La expectativa de vida de un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente es aproximadamente proporcional al espesor del recubrimiento. Por lo tanto, en un ambiente determinado, es posible predecir cuánto tiempo durará una capa antes de la reparación necesaria. Con una expectativa de vida del recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente basada en la apariencia del 5% de óxido rojo en la superficie del acero (tabla 10).



Tabla 10

Es evidente que la resistencia a la corrosión atmosférica del acero galvanizado en caliente depende de factores climáticos como la humedad, la lluvia, la proximidad a la costa y la presencia de contaminantes. Este último puede tener un efecto particularmente perjudicial sobre el comportamiento del recubrimiento según la cual los contaminantes están presentes. Las velocidades de corrosión de los recubrimientos galvanizados en caliente en zonas costeras (± 1 a 3 km del mar) pueden ser altas, pero recubrimientos de zinc más Dúplex (pintura) en estas áreas pueden proporcionar protección eficaz contra la corrosión. Los gases industriales, tales como el dióxido de azufre

LATIZA - HDGASA 23

y óxidos de nitrógeno y gases de amoníaco atacan el recubrimiento de zinc en condiciones mojadas y húmedas. En las zonas rurales los recubrimientos galvanizados en caliente puede durar por lo menos más de 50 años. Este rendimiento puede verse comprometido cuando se produce una aplicación excesiva de insecticidas y fertilizantes que, en combinación con la humedad, puede atacar la capa protectora. Interesantemente, los recubrimientos galvanizados en caliente experimentan con el tiempo un color más blanco en climas marinos en comparación con los colores más oscuros en climas rurales e industriales. En algunos casos, los colores del recubrimiento se tornan a un color rojo, que se confunde a menudo con la oxidación. Este cambio de color se produce cuando reaccionan las aleaciones de hierro / zinc para formar un recubrimiento protector que incluye un porcentaje de hierro en el recubrimiento. En ciertos ambientes las aleaciones de hierro / zinc brindan una mejor protección al acero subyacente que el zinc puro. Varias pruebas de exposición a largo plazo se han completado y, junto con la norma ISO 9223, la Asociación ha elaborado una hoja informativa de cómo evaluar la capacidad de servicio de un recubrimiento galvanizado por inmersión caliente en un ambiente determinado.

CORROSIÓN DEL ZINC - CORROSIVIDAD DE ATMÓSFERAS Utilizado por HDGASA para determinar la vida de servicio del acero galvanizado en caliente expuesto a diversos ambientes atmosféricos. (Fuente de referencia: ISO 9223: 1992) RESUMEN DE LA NORMA ISO 9223 La norma ISO 9223 considera tres factores claves para la determinación de la velocidad de corrosión atmosférica del zinc. Estos factores son: 1. Tiempo de humedad, tabla 1 - Clasificación de tiempo de humectación (t) es el período que la superficie de zinc está cubierto por el líquido que contiene los elementos corrosivos (electrolito). 2. Contaminación atmosférica que contiene dióxido de azufre (SO2), tabla 2 - Clasificación de la contaminación por sustancias que contienen azufre representados por (SO2) y 3. Contaminación atmosférica que contiene la salinidad, tabla 3 - Clasificación de la contaminación del aire por la salinidad representado por la salinidad, por lo general en forma de cloruros llevadas por los vientos predominantes del mar. Para determinar la clasificación de la corrosión atmosférica fueron empleados dos métodos específicos, estos fueron: 1. Clasificación del medio ambiente en términos de tiempo de humectación y de la contaminación atmosférica, (ISO 9225)

Y

2. Clasificación basada en las velocidades de corrosión medidas en especímenes expuestos de metales normalizados (ISO 9226).

TABLAS EMPLEADAS EN EL DESARROLLO DE LAS CLASIFICACIONES DE LA ATMÓSFERA (Fuente de referencia ISO 9223) Varias tablas se publican dentro de las normas ISO 9223 y se muestran aquí con fines de referencia. (Tablas 1 a 5 no se incluyen en esta publicación). El detalle de los datos relativos a cada una de las tablas de tesis está contenido dentro de la norma ISO 9223. Tabla 1 - Clasificación de tiempo de humectación (t) Tabla 2 - Clasificación de la contaminación por sustancias que contienen azufre representado por (SO2) Tabla 3 - Clasificación de la contaminación del aire por la salinidad representado por el cloruro Tabla 4 - Categorías de corrosividad de la atmósfera

24 LATIZA - HDGASA

Tabla 5 – Velocidades de corrosión (rcorr) para el primer año de exposición para las diferentes categorías de corrosividad Tabla 6a (tabla 11a) y 6b (tabla 11b) - La aplicación de la tabla 5 de la Norma ISO 9223, la vida estimada de servicio del acero galvanizado por inmersión en caliente recubierto según la tabla D.1 de la norma ISO 1461:2001, se ha extrapolado. Tres columnas adicionales fueron desarrollados por la HDGASA, que indican las estimaciones de vida útil de los diversos recubrimientos galvanizados en caliente que tienen los “Espesores Promedios de Recubrimiento” de 55, 70 y 85 micrómetros (µm), respectivamente.

Tabla 11 a: Descripción de las categorías de corrosividad atmosférica. Las descripciones típicas que se detallan en la tabla 11a pretenden ser una guía general y se recomienda, sobre todo en un ambiente C5, un examen de las condiciones reales del lugar debe llevarse a cabo antes de finalizar la categoría de corrosividad aplicable. Una revisión general de las estructuras galvanizadas en caliente es un método ideal para ser utilizado con el fin de establecer las condiciones de corrosión en una zona general de un lugar en particular.

Tabla 11b: Tiempo de vida estimado para acero galvanizado en caliente cumpliendo con SANS 121 (ISO 1461:2009) y sometidos a ambientes atmosféricos clasificados en términos de la norma ISO 9223:1992. Las cifras de vida útil previstas en la tabla 11b pretenden ser una guía general y se recomienda llevar a cabo una evaluación más detallada de las condiciones ambientales del lugar actual con el fin de definir las expectativas de longevidad del acero galvanizado por inmersión en caliente.

LATIZA - HDGASA 25

Cabe señalar que las especificaciones del galvanizado en general por inmersión en caliente, indicarán el espesor local (mínimo) y los espesores promedios del recubrimiento. El espesor del recubrimiento logrado realmente en la práctica, varía con la composición del acero y este puede variar desde el mínimo hasta grado mayor por lo menos 50%. Las predicciones de expectativa de vida de la tabla 11b basados en el espesor del recubrimiento mínimo, son conservadores.

CORROSIÓN BLANCA (MANCHAS EN ALMACENAMIENTO HÚMEDO) Cuando el acero está recién galvanizado en caliente, las reacciones que tienen lugar las siguientes:

  

1.

La fase de oxidación 2Zn + O2

2.

La fase de hidratación 2Zn = 2H2O + O2

3.

La Carbonatación 5Zn (OH) 2 + 2CO2

2ZnO (óxido de zinc) 2Zn (OH) 2 (hidróxido de zinc)

2ZnCO3.3 (OH) 2 + 2H2O (carbonato de zinc)

Es la formación de la película de carbonato de cinc, que es altamente insoluble en agua, la que proporciona al zinc subyacente con su buen desempeño contra la corrosión. En presencia de cloruros, sulfatos y otros iones corrosivos tendrán lugar otras reacciones que conducen a una degradación más rápida del recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente. La exposición de superficies recubiertas con zinc “fresco” en el agua pura es el principal mecanismo asociado con la formación de óxido blanco. El agua pura (H2O) no contiene sales disueltas o minerales y el zinc reacciona rápidamente con agua pura para formar hidróxido de zinc, de color blanco y relativamente inestable, con decoloración de la superficie. Cuando el acero recién galvanizado se expone a agua pura (lluvia, rocío o condensación), en un ambiente deficiente en oxígeno, el agua continuará reaccionando con el zinc y si no se detiene progresivamente puede consumir el recubrimiento. Los resultados tendrán un efecto más perjudicial cuando se utiliza láminas finas recubiertas por galvanizado continuo en contraposición con los recubrimientos gruesos del galvanizado en general. La condición más común en el que se produce es cuando los productos galvanizados están estrechamente juntos y anidados, o cuando el agua puede penetrar entre los elementos, por períodos prolongados. Si bien este tipo de corrosión se denomina “manchas en almacenamiento húmedo”, puede ser voluminoso y tienen una apariencia de color gris oscuro e incluso negro en la superficie galvanizada. El óxido blanco no es realmente “herrumbre” en el sentido tradicional, como el que se experimenta con el acero desnudo, sin recubrir. Es una práctica normal de galvanización el enfriar el trabajo por enfriamiento en agua. En la mayoría de las operaciones, el agua de enfriamiento contiene alguna forma de pasivación. Un pequeño porcentaje de dicromato de sodio u otros productos más respetuosos con el medio ambiente son habituales. El enfriamiento o temple del acero caliente en esta solución a base de agua proporciona una cierta protección inicial para el zinc y le da tiempo para desarrollar su propia película protectora de carbonato de zinc. Estos tratamientos deben considerarse temporales. En períodos de fuertes lluvias, la mayoría de las películas de pasivación, que son ligeramente solubles en agua pueden lavarse de la superficie y puede aumentar la propensión de la superficie de zinc a formar óxido blanco cuando se expone al agua pura. A corto plazo la exposición al agua de lluvia no es necesariamente un problema, y los ciclos de humedecimiento y secado, junto con la exposición a dióxido de carbono que contiene el aire ayudarán en el desarrollo de la película protectora de carbonato de zinc. Con poca ventilación, las condiciones de humedad son muy perjudiciales, en la formación de óxido blanco.

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EVITAR LA FORMACIÓN CORROSIÓN BLANCA (MANCHAS DE ALMACENAMIENTO HUMEDO) Existen una serie de pasos simples que pueden reducir o eliminar la formación de óxido blanco. Estos son: 1. Mantener empacado y seco los trabajos 2. Empacar las piezas o artículos para permitir la circulación de aire entre la superficie 3. Apilar los artículos embalados en un ángulo que permita que el agua drene hacia fuera 4. Tratar la superficie con recubrimientos con propiedades repelentes de agua o de barrera para evitar el contacto de la superficie galvanizada con la humedad 5. Proveer una ventilación adecuada en el transporte de productos galvanizados durante períodos prolongados Cuando galvanización en caliente es para su posterior pintado todo el óxido blanco debe ser eliminado.

ELIMINACIÓN DE LA CORROSIÓN BLANCA (MANCHAS DEL ALMACENAMIENTO HÚMEDO) Normalmente, las manchas ligeras (óxido blanco) no son graves y son detenidas después de que las zonas afectadas se secan y se exponen a la atmósfera. Con el tiempo, el color de la zona afectada envejecerá para que coincida con degradación normal del acero galvanizado en caliente. Donde los depósitos voluminosos más persistentes son evidentes (manchas del almacenamiento húmedo), estos son fáciles de eliminar con un cepillo de cerdas duras (no de alambre) y, si es necesario, se puede utilizar una solución de limpieza. Las soluciones típicas sería amoniaco (5%) o dicromato de sodio acidificado (5% de dicromato de sodio con 0,1% de ácido sulfúrico). En ambos casos, las soluciones de limpieza deben ser cuidadosamente enjuagadas a fondo después de tratamiento y luego dejar que el artículo se seque. Generalmente, la eliminación de la causa detendrá la formación adicional. Dependiendo de la severidad de la formación de óxido blanco y la duración del tiempo que existía en la superficie galvanizada, antes de limpiarse puede permanecer una mancha de color gris opaco a negro.

RESISTENCIA A LA CORROSIÓN ACUOSA DEL GALVANIZADO POR INMERSIÓN EN CALIENTE La película protectora de carbonato de zinc, formada sobre un recubrimiento galvanizado, es relativamente insoluble en agua. Sin embargo, esta estabilidad se limita a un intervalo de pH ácido / álcali entre 6 y 12,5 (figura 20). El agua contiene numerosas sales disueltas, así como dióxido de carbono y oxígeno en solución. La materia orgánica puede ser recogida por el agua a medida que pasa sobre la vegetación. Esto también puede ser un

Figura 20. Influencia del pH en la Velocidad de Corrosión del Zinc

LATIZA - HDGASA 27

contribuyente importante a la corrosión, en algunos casos. Los efectos de la calidad del agua sobre la velocidad de corrosión se resumen en el diagrama en la página 29. En aguas duras (>50 mg /L - CaCO3), pueden ser tolerados altos niveles de cloruro (>200 mg /L). Generalmente, los sulfatos, nitratos y fosfatos son considerados protectores para la galvanización. Sin embargo, cuando se combinan con compuestos de amonio (tales como los fertilizantes) se puede formar compuestos solubles de zinc y pueden surgir condiciones ácidas causando ataque del acero galvanizado. Compuestos orgánicos, tales como los taninos detendrán la corrosión del acero galvanizado, pero la sedimentación de sólidos puede crear condiciones para la corrosión en resquicios. De manera similar, debe evitarse la acumulación de limo ya que puede ocurrir la corrosión inducida microbiológicamente (MIC) que conduce a un ataque rápido. Es importante utilizar agua limpia cuando se prueban las líneas de agua y drenar el sistema si se decide no utilizar durante algún tiempo. La cloración no tiene ningún efecto sobre las propiedades de protección de la galvanización. En los sistemas domésticos el cobre sólo debe ser utilizado en aguas abajo de la tubería galvanizada. Esto evitará la posibilidad de corrosión por picaduras. Posiblemente, la característica más importante a tener en cuenta en las aguas es la inversión potencial. Por encima de 65 ° C, el zinc ya no es protector para el acero expuesto. Por lo tanto, no se recomienda utilizar los sistemas de galvanizado por encima de 65-70 ° C.

GUÍAS PARA EL USO DE TUBERÍAS GALVANIZADAS PARA TRANSPORTE DE AGUA La información que proporciona el usuario junto con las guías o pautas sobre el probable comportamiento de tuberías galvanizadas por inmersión en caliente para el transporte de agua. Está escrito de una manera para ayudar al diseñador y al usuario de las tuberías galvanizadas para agua y definir las calidades de agua para que la tubería galvanizada funcione adecuadamente. Los parámetros necesarios para el análisis se muestran en las tablas 12 y 13. Las tuberías para agua son producidas y galvanizadas en caliente con las siguientes normas:

Tabla 12

SANS 62-1: 2003. Especificación normalizada para los tubos de acero. Parte 1 Tubos de acero de calibre nominal que no exceda a 150 mm. SANS 719: 2008. Especificación normalizada para tubos de acero de bajo carbono electro soldados para fluidos acuosos (de gran calibre). SANS 1182: 2009. Especificación normalizada para tubos de acero soldado de calibre ligero SNAS 32: 1997 / EN 10240: 1997. Recubrimientos protectores internos y / o externos para tubos de acero - Especificaciones para recubrimientos galvanizados en caliente aplicados en plantas automáticas. Esta nueva especificación requiere un mínimo espesor de recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente de 55μm para productos de tuberías. Además, la altura del cordón de soldadura tiene que

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ser < (0,3 mm + 0,05 x espesor de la pared) antes de la galvanización. La altura y el perfil de la rebaba de soldadura garantizan la máxima cobertura, por el recubrimiento de zinc, de la zona de soldadura. Normalmente, el proceso de galvanizado en caliente de tubos sólo se aplica en las plantas de tubos especializados para los tubos sin pestañas, con un diámetro nominal máximo de 200mm y longitudes de 9,4m o menos. Diámetros o longitudes mayores y tubos con bridas son galvanizados en caliente mediante el proceso general - SAN 121:2001 / ISO 1461: 2009. A través de los años las normas de galvanizado por inmersión en caliente han sido mejoradas para garantizar la calidad al cliente (mejora de los procedimientos de ensayo, etc.). Además, la composición del baño de zinc se ha modificado para minimizar la presencia de metales pesados​​. Numerosos organismos consideran que estos avances ofrecen al mercado un producto de calidad superior con una expectativa de vida más larga. De hecho, en Europa, especialmente en Alemania, se está experimentando el renacimiento en el uso de los productos de tubería galvanizadas por inmersión en caliente. Una especificación de correcta permite al usuario especificar con confianza. La adopción de estos cambios permite al usuario aprovechar al máximo las propiedades del acero, tales como alta resistencia, dureza, rigidez, capacidad de alta presión, multitud de métodos de unión, la ductilidad y durabilidad. El siguiente análisis se basa principalmente en la información contenida en la norma DIN 50929 Parte 3. De la tabla 13 el comportamiento probable de un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente está dado por la fórmula: P = SUMA (A-F), donde > 1 satisfactoria 1 a -3 razonable 0 = suelo no corrosivo

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Tabla 14

P 1 satisfactoria 1 a -4 razonable -5 A -8 límites