Ниже мы рассмотрим, как путем термической обработки можно изменить многофазную структуру горячецинкового покрытия и превратить ее в более однородную, что позволит повысить коррозионную стойкость и другие эксплуатационные характеристики покрытий и даст возможность использовать их в жестких условиях эксплуатации. За последние десятилетия отмечено резкое снижение срока службы различных стальных изделий практически во всех сферах их применения, обусловленное, с одной стороны, снижением коррозионной стойкости металла, а с другой, — повышением коррозионной активности сред, в которых изделия эксплуатируются. В связи с этим возникла необходимость применения новых коррозионностойких материалов, а также повышения эксплуатационных характеристик защитных покрытий, в первую очередь, цинковых, как наиболее распространенных на практике. Многие процессы цинкования и оборудование для их осуществления значительно усовершенствованы, что дает возможность повысить коррозионную стойкость и другие свойства цинковых покрытий. Это позволяет расширить области применения цинковых покрытий нового поколения и использовать их для защиты различных изделий, эксплуатирующихся в жестких коррозионно-эрозионных условиях.
При этом особое место уделяется использованию цинковых покрытий нового поколения для защиты изделий от коррозионно-эрозионного воздействия агрессивных сред.
Таблица 1. Микротвердость слоев (фаз) диффузионных цинковых покрытий на трубах различного назначения | Слои (фазы) диффузионных цинковых покрытий | Микротвердость фаз диффузионных цинковых покрытий на оцинкованных трубах, кгс/мм2 (МПа) | | Водогазопроводных горячеоцинкованных | нефтегазороводных горячеоцинкованных с последующей термической обработкой по режиму 480*Сб 30 мин | Насосно-компрессорных диффузионно оцинкованных в порошковой смеси | | (ню)-фаза | 36-38 (353-372) | 80-84 (784-824) | Слой покрытия состоит в основном из сигиа-фазы (микротвердость 3364-4591 МПа) | | (этта)-фаза | 260-265 (2550-2600) | 285-292 (2795-2863) | | (сигма)-фаза | 440-460 (4315-4510) | 450-460 (4413-4510) | | (гамма)-фаза | 500-540 (4903-5296) | 510-535 (5000-5246) |
Практический опыт показывает, что особо жесткими условиями эксплуатации характеризуются нефтедобывающая отрасль, судостроение и морской флот, коксохимическая и нефтеперерабатывающая промышленность. В связи с этим представляет большой практический интерес использование в этих условиях защитных цинковых покрытий нового поколения. Анализ свойств цинковых покрытий и условий применения и различных металлоконструкций и трубопроводов в указанных выше областях промышленности показывает, что покрытие для использования в этих условиях должно обладать не только повышенной коррозионной стойкостью, но быть также устойчивым к абразивному износу и иметь высокую степень сцепления с поверхностью защищаемого изделия. Например, для труб нефтяного сортамента с нарезными концами, покрытие должно не только защищать от коррозии, но и обеспечивать резьбовому соединению труб высокую износостойкость и герметичность. Сравнение основных свойств и результатов коррозионных испытаний различных цинковых покрытий показывает, что для жестких условий эксплуатации наиболее подходят диффузионные цинковые покрытия, которые наносят на изделия путем их химико-термической обработки в порошковых смесях на основе цинка или в расплаве цинка методом горячего цинкования. В связи с этим представляет практический интерес рассмотреть во взаимосвязи строение и свойства цинковых покрытий, образование которых основано на процессе диффузии и сопоставить их эксплуатационные характеристики с другими видами цинковых покрытий — гальваническими, металлизационными и др. На рисунке 1 представлена схема расположения слоев (фаз) цинкового покрытия, полученного горячим цинкованием. В горячецинковом покрытии присутствует 5 фаз (α, γ, δ, ζ, η), последовательность расположения которых находится в точном соответствии с диаграммой состояния системы Fe—Zn по линии температуры цинкования. Рассмотрим расположение слоев покрытия в направлении от стального основания покрываемого изделия к поверхности (краю) покрытия. Переходной фазой от основного металла к слою покрытия является α -фаза. Она имеет вид светлой полосы в структуре основного металла. Особенно ярко выявляется на диффузионно оцинкованной в порошковой смеси стали. Растворимость цинка в α -фазе при 250 °С со¬ставляет 4,5%. Непосредственно на поверхности стали (покрываемого изделия) находится γ -фаза, которая выглядит в виде очень узкой (1—3 мкм) темной полосы. Она содержит от 28 до 21 % железа и являет¬ся поставщиком для процесса диффузии. После зоны γ -фазы в цинковом покры¬тии следует слой δ -фазы с содержанием железа от 11,5 до 7%. При травлении δ -фаза обнаруживает две зоны: компактную, примыкающую к γ -фазе, и столбчатую (волокнистой структуры). Следую¬щая за δ -фазой ζ -фаза обычно имеет ярко выраженную столбчатую структуру. Содержание железа в ζ -фазе составля¬ет 6,2—6,0%. Верхний слой покрытия (η -фаза) представляет собой твердый раствор железа в цинке. Максимальная растворимость железа в цинке равна 0,008%, но с повышением температуры до 400 °С она возрастает до 0,028%. В зависимости от режима цинкования этот верхний слой цинковых покрытий, полученных в расплаве цинка, может составлять от 1/3 до 1/2 и более толщины слоя покрытия. В основном соcтав этой фазы соответствует составу расплава цинка, однако иногда в верх¬нем слое может быть обнаружено повышенное содержание железа, например, когда в этот слой внедряются кристаллы ζ -фазы. из журнала "Оборудование" №№3,4 в 2005г.
| 
