Technisch Infoblad #28

AANBRENGEN VAN VERZINKGATEN

Waarom en waar moet ik gaten en openingen aanbrengen?

Vaak heeft men het over “verzinken”. Er zijn echter verschillende zinkapplicatiemethoden met elk zijn voor-en-nadelen. Het is daarom belangrijk te begrijpen waar deze verschillen toe kunnen leiden. Zie ook ‘[Ver-zin-ken] Verschillende technieken om te verzinken’ en Technisch Infoblad 11: Zinkapplicatiemethoden.

WHAT YOU SEE IS WHAT YOU GET!

Niets biedt meer zekerheid dan een eerlijk systeem. Al ruim 150 jaar is thermisch verzinken kampioen op het vlak van corrosiewering. Dat zink als onedel metaal zoiets als staal kan beschermen is lang een raadsel geweest. Alchemisten hebben er vast hoop uitgeput om verder te zoeken naar een methode om goud te maken. Sinds het begin van de 18de eeuw is bekend dat een zinklaag het staal beschermt tegen roestvorming. Toch wist men pas in de 19de eeuw een methode te vinden om dit productiematig te kunnen uitvoeren, namelijk de vinding van het beitsen. Opnieuw pas na 100 jaar wordt door proefnemingen en laboratoriumonderzoek inzage verkregen in het hoe en waarom. De praktijk van alle dag toont ons steeds weer de enorm brede toepassing van thermisch verzinkt staal in constructies, werktuigen en design. Slechts een éénmalige investering en er is geen onderhoud meer nodig. Geen wonder dat menigeen, bijna 300 jaar na de uitvinding ervan, nog steeds kiest voor thermisch verzinkt staal. Om thermisch verzinken mogelijk te maken moeten er verzinkgaten in een voorwerp worden aangebracht. In dit technisch infoblad zullen we uitleg geven over het waarom en hoe.

Thermisch verzinken is een metallurgisch proces dat optreedt als we staal onderdompelen in gesmolten zink. Om de zink vloeibaar te hebben om onderdompeling mogelijk te maken, is een temperatuur nodig boven dat van het smeltpunt van zink: 419 °Celsius. Vrijwel altijd wordt een temperatuur van 450 °Celsius aangehouden in het zinkbad. Bij dompeling van het te behandelen stalen voorwerp, vind er een chemisch proces plaats tussen ijzer en het vloeibare zink zodra het voorwerp de temperatuur van het zinkbad heeft bereikt. Er ontstaan kort achter elkaar meerdere zinkijzerlegeringslagen die afgedekt worden door een laagje zuiver zink vanwege stolling van het zink bij het uithijsen van het voorwerp uit het zinkbad.

In de internationale norm EN-ISO 14713-2 staan richtlijnen en aanbevelingen op het gebied van verzinkgaten. Indien men de in de norm vermelde adviezen opvolgt in het ontwerp van het te verzinken voorwerp, is te verwachten dat er veilig en goed kan worden verzinkt met als resultaat een geheel gesloten zinklaag vrij van onverzinkte plekken en residuen/resten uit de voorbehandeling van de verzinkerij.

Over het waarom van verzinkgaten kunnen we een voor de hand liggende reden aangeven. Om te dompelen zullen er immers zinkinstroomopeningen moeten zijn omdat anders het voorwerp blijft drijven. Het te dompelen voorwerp ondervindt namelijk een opwaartse kracht gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof. Zink is ruim 7 keer zwaarder dan water en de opwaartse kracht is dan ook 7 keer groter. Tevens is het van belang dat hoekjes, nisjes en holle profielen of voorwerpen geheel worden voorzien van een volledig gesloten zinklaag. Het zink moet overal in een voorwerp kunnen komen. Daarom zijn er gaten nodig om de lucht te laten ontsnappen die tijdens de dompeling door het vloeibare zink wordt verdrongen. Deze ontluchtingsgaten hebben tevens als doel om de resten van voorbehandelingsvloeistoffen te laten ontsnappen. De gaten dienen derhalve groter te worden gekozen dan uitsluitend voor lucht nodig zou zijn. De assen van de voorbehandelingsvloeistoffen zijn volumineus en licht waardoor ze gemakkelijk achter kunnen blijven in bijvoorbeeld een koker, nis of zelfs op een scherpe rand.

Naast de zinkinstroomgaten en de ontluchtingsgaten, zijn er gaten nodig om de voorwerpen met gebruik van ijzerdraad aan een hulpdraagbalk (traverse) van de verzinklijn op te kunnen hangen. Vaak kunnen ontluchtingsgaten dienst doen als ophanggaten maar dit kan niet in alle gevallen.

De grootte van de verzinkgaten, met name die voor ontluchting en zinkinstroom, dienen zo groot mogelijk te worden gekozen. Des te groter de gaten des te sneller een voorwerp ondergedompeld kan worden in het zinkbad en des te sneller het er weer kan worden uitgetakeld. Die snelheid is niet nodig omdat men haast heeft of meer productie wil draaien in de verzinkerij, maar dit is nodig om een optimaal verzinkresultaat te verkrijgen. De kans bestaat namelijk dat een voorwerp, in de hitte van het zinkbad onder invloed van spanningen in het voorwerp, kan vervormen. Naast ontwerpdetails en wijze van lassen, is ook het verschil in temperatuur een mogelijke oorzaak. Wanneer een voorwerp, doordat het is voorzien van kleine openingen, slechts langzaam kan worden gedompeld, ontstaat een groot temperatuurverschil tussen het deel in het vloeibare zink en het deel wat erboven zit. Door verwarming zet staal uit hetgeen kan leiden tot uitzettingsverschillen, die samen met aanwezige spanningen tot vervorming kunnen leiden.

Naast vervorming is een grotere dompel- en uithijssnelheid nodig om de eerdergenoemde residuen van voorbehandelingsvloeistof gemakkelijk uit het voorwerp kunnen verdwijnen richting zinkbadoppervlak. De stroomsnelheid van de vloeistof speelt daarbij een rol. Des te hoger de snelheid, des te gemakkelijker komen deze asresten vrij van het staaloppervlak.

Grote verzinkgaten
Grote verzinkgaten
Sparingen om een kwalitatief goede verzinking te bewerkstelligen
Sparingen om een kwalitatief goede verzinking te bewerkstelligen

Naast de functie van de verzinkgaten en de grootte ervan, is de correct gekozen plaats van het gat van enorm belang. Deze gaten moeten zover mogelijk in hoeken worden aangebracht zodat er geen zinkophoping kan plaatsvinden, maar ook om te vermijden dat er onverzinkte plekken kunnen ontstaan. Het is dus belangrijk de gaten aan te brengen voordat het voorwerp wordt samengesteld. Achteraf is het meestal niet mogelijk voldoende ver in de hoeken te boren. Vaak is er immers een las aangebracht op de gewenste plaats waarin beter niet geboord kan worden of de ideale plek is met een boormachine eenvoudigweg niet meer te bereiken. Voor de plaats en de grootte van verzinkgaten bestaat een poster “Checklist goed en veilig verzinken”. Deze is te vinden op onze website en tevens aan te vragen om op te kunnen hangen in uw bedrijf.

De opdrachtgever die het voorwerp ter behandeling aanbiedt aan een verzinkerij, is mede verantwoordelijk voor het eindresultaat. In deze publicatie hebben we uitleg gegeven over het hoe-en-waarom van verzinkgaten. Het is aan de opdrachtgever er zorg voor te dragen dat de gaten juist zijn aangebracht zodat goed en veilig verzinken mogelijk is. Of een voorwerp een geheel gesloten zinklaag heeft zonder onvolkomenheden, ligt vrijwel altijd aan ontwerp van het voorwerp en slechts beperkt aan onzorgvuldig handelen op een verzinkerij. Mocht men op een verzinkerij twijfels hebben over het veilig kunnen verzinken van een voorwerp, dan zal het in behandeling nemen van het voorwerp worden uitgesteld totdat er wel zekerheid bestaat (zie Technisch Infoblad 23 – Niet zichtbare verzinkgaten). Dat laatste kan doordat de opdrachtgever het voorwerp aanpast of aantoont dat de gaten in de constructie aanwezig zijn. Niet goed aangebrachte verzinkgaten in een voorwerp kunnen leiden tot een explosie in het zinkbad. Dit is een levensbedreigende situatie waar niet lichtzinnig over moet worden gedacht.

EN ISO 1461
Door thermisch verzinken aangebrachte deklagen op ijzeren en stalen voorwerpen - Specificaties en beproevingsmethoden.

EN ISO 14713 deel 2
Zinken deklagen - Richtlijnen en aanbevelingen voor de bescherming van ijzer en staal in constructies tegen corrosie - Deel 2: Thermisch verzinken