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| 标准编号 | GB/T 19355.3-2016 (GB/T19355.3-2016) | | 中文名称 | 锌覆盖层 钢铁结构防腐蚀的指南和建议 第3部分:粉末渗锌 | | 英文名称 | Zinc coatings -- Guidelines and recommendations for the protection against corrosion of iron and steel in structures -- Part 3: Sherardizing | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | A29 | | 国际标准分类 | 25.220.40 | | 字数估计 | 11,150 | | 发布日期 | 2016-02-24 | | 实施日期 | 2016-09-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 19355-2003部分 | | 引用标准 | GB/T 10123; ISO 12944-5; ISO 18265; EN 13811 | | 采用标准 | ISO 14713-3-2009, MOD | | 起草单位 | 武汉材料保护研究所 | | 归口单位 | 全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会 | | 标准依据 | 国家标准公告2016年第5号 | | 提出机构 | 中国机械工业联合会 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | GB/T 19355的本部分对适用于制件的防腐蚀渗锌设计的基本原则提供了指南和建议。渗锌层对制件的保护, 取决于渗层的施工方法、制件的设计以及制件暴露的具体环境。渗锌制件可以使用附加涂层（超出了GB/T 19355本部分的范围), 如有机涂料(湿涂装或粉末涂层)得到进一步的保护。这种应用于渗锌制件的组合层, 通常被称为"复合涂层体系"。 | GB/T 19355.3-2016
Zinc coatings - Guidelines and recommendations for the protectionagainst corrosion of iron and steel in structures - Part 3: Sherardizing
ICS 25.220.40
A29
中华人民共和国国家标准
部分代替 GB/T 19355-2003
锌覆盖层 钢铁结构防腐蚀的
指南和建议 第3部分:粉末渗锌
(ISO 14713-3:2009,MOD)
2016-02-24发布
2016-09-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅰ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 渗锌设计 1
5 储存和运输 3
6 制件状态对渗锌质量的影响 3
7 渗锌对制件的影响 5
8 后处理 5
参考文献 7
表1 渗锌螺栓和螺母的推荐间隙 3
前言
GB/T 19355《锌覆盖层 钢铁结构防腐蚀的指南和建议》分为3部分:
第1部分:设计与防腐蚀的基本原则;
第2部分:热浸镀锌;
第3部分:粉末渗锌。
本部分为GB/T 19355第3部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分部分代替GB/T 19355-2003《钢铁结构耐腐蚀防护 锌和铝覆盖层 指南》粉末渗锌部
分,与GB/T 19355-2003相比,除编辑性修改外,主要技术变化如下:
---将标准的名称修改为《锌覆盖层 钢铁结构防腐蚀的指南和建议 第3部分:粉末渗锌》;
---将原来混编的设计及防腐蚀基本原则、热镀锌、粉末渗锌等章节分离,主要提出了粉末渗锌技
术要求。
本部分采用重新起草法修改采用ISO 14713-3:2009《锌覆盖层 钢铁结构防腐蚀的指南和建议
第3部分:粉末渗锌》(英文版)。
本部分与ISO 14713-3:2009相比,主要差异如下:
为便于使用,本部分规范性引用文件采用了在我国已等同或修改采用国际标准的国家标准。
本部分由中国机械工业联合会提出。
本部分由全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会(SAC/TC57)归口。
本部分起草单位:武汉材料保护研究所、江苏鑫隆复合工程材料有限公司、江苏中远船舶配件有限
公司、马鞍山鼎泰稀土科技股份有限公司、浙江桐乡铁盛线路器材有限公司、江苏鑫隆线路器材有限
公司。
本部分主要起草人:吴勇、贾建新、李春燕、范凯平、史龙孝、黄留沪、潘文干、万友萍、刘冀鲁、
史志民、沈红卫、褚其峰。
锌覆盖层 钢铁结构防腐蚀的
指南和建议 第3部分:粉末渗锌
1 范围
GB/T 19355的本部分对适用于制件的防腐蚀渗锌设计的基本原则提供了指南和建议。
渗锌层对制件的保护,取决于渗层的施工方法、制件的设计以及制件暴露的具体环境。渗锌制件可
以使用附加涂层(超出了GB/T 19355本部分的范围),如有机涂料(湿涂装或粉末涂层)得到进一步的
保护。这种应用于渗锌制件的组合层,通常被称为“复合涂层体系”。
这个问题的基本指南,见ISO 12944-5和EN13438。
渗锌钢制件的防腐蚀维修超出了GB/T 19355本部分的范围。
具体产品(如对紧固件或钢管等渗锌层)相关的要求应优先于本部分基本建议采用。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 10123 金属和合金的腐蚀 基本术语和定义(GB/T 10123-2001,ISO 8044:1999,eqv)
ISO 12944-5 油漆和清漆 钢结构的腐蚀防护涂装体系 第5部分:防护涂装体系(Paintsand
ferrousproducts-Specification)
3 术语和定义
GB/T 10123界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
渗锌 sherardizing
制件和渗锌剂(锌粉,或惰性物质)在密闭容器中,通过加热产生的热扩散过程,通常容器是转动的。
3.2
渗锌层 sherardizedcoating
通过渗锌过程以及磷化、铬酸盐化或其他合适的钝化加工(转化膜)后处理得到的锌/铁合金渗层。
注:在GB/T 19355本部分中“渗锌层”通称为“锌覆盖层”。
4 渗锌设计
4.1 概述
任何要求表面精饰的制件设计不仅要考虑制件的功能及其制造方法,还要考虑到制件精饰所带来
的限制,这是必不可少的。
渗锌是为各种尺寸的组件(主要是小制件),提供防腐蚀和耐磨损的一种工艺。渗锌后应无可见的
夹具痕迹。普通渗锌设备通常为尺寸2000mm×480mm×400mm的容器。专用设备已经发展到可
以处理石油和天然气行业中的大型管状制件及汽车行业中复杂形状的大制件。
制件的一些内应力将会在渗锌过程中得到释放,这可能会导致渗锌制件的变形。通常情况下,渗锌
应该在320℃~419℃范围内进行 。
在设计或制造需要渗锌的产品时,需方应征求渗锌专家的意见,因为制件的结构适应渗锌工艺是必
要的,尤其是在非常易碎的组件进行渗锌的时候。这些组件可能会在加工过程中容易被损坏或变形。
渗锌专家可以对修改设计提出建议。
4.2 表面处理
设计和使用的材料应当进行良好的表面预处理。这对于生产高质量渗锌层是必不可少的。表面只
有无油、无油脂、无锈、无垢或其他污染物,渗锌才能有效。建议避免使用油漆、蜡、油墨、油和油脂做标
记。表面应无缺陷,以确保形成良好外观和适用性的渗层。
喷砂是渗锌表面处理的首选,因为:
---研磨的表面非常适应渗锌;
---可以避免弹簧钢和高强度钢材的氢脆或避免易切削钢的损坏。
在使用碱性除油的情况下,在喷砂(如有必要)或渗锌之前,制件应干燥处理。
烧结材料在进行渗锌之前应无油和树脂。
铸件必须进行喷砂处理来清除型砂。
在特殊情况下,例如除氧化铁鳞时,可以考虑用盐酸酸洗。但是,建议在机械加工之前去除制件的
氧化铁鳞,这样可使制件在渗锌的预处理阶段免于损坏,及产生良好外观和适用性的渗锌层。在需要进
行预处理时,需方应征求渗锌专家的意见。
4.3 设计考虑
渗锌制件的大小是有限制的,因为渗锌过程中使用的多数容器,其公称尺寸为2000mm×480mm
×400mm。对于这样的容器,太大的制件不能进行渗锌。当制造的联接组件(不是焊接组装件)尺寸比
渗锌容器的尺寸还大,应考虑对未组装的零件进行渗锌,渗锌后再组装组件。
在制件进行渗锌之前,内部丝状物或凹槽应削平。均匀的锌合金层紧密地分布在渗锌制件的外轮
廓表面。管状和空心制件可以进行渗锌。应用特殊措施,例如用渗锌混合物将空心型材充满,可以确保
产品的内部进行完美地渗锌。
弹簧和高强度钢也适合进行渗锌。为了防止这类制件的综合性能受到影响,应根据这些制件的淬
火和回火温度,在适当的温度下进行渗锌。弹簧宜在未组装且处于自由和卸载状态下进行渗锌。根据
这些零件在渗锌前的热处理工艺温度,渗锌可以在320℃~380℃较低温度范围内进行。然而,较低温
度下渗锌会延长处理时间。
带有软焊接或树脂粘合的制件不应进行渗锌,因为这种性质的焊缝会受到渗锌过程的影响。
焊接最好是在渗锌之前进行。所有焊缝应无渣。制件渗锌后可以点焊,但是渗层应该较薄,理想状
况下,渗层的厚度小于15μm。
对于有配合要求的表面和孔,应给预留额外的间隙,以便容纳特定渗锌层的厚度(见EN13811)。
有关螺纹件间隙的建议,见4.4。
4.4 螺纹元件的间隙
虽然渗锌可以形成均匀渗锌层且螺纹轮廓处没有显著变化,但是在渗锌之前外螺纹和内螺纹之间
必须留有足够的间隙。表1给出了推荐的间隙。
如果只有外螺纹渗锌然后与标准的无渗锌层内螺纹配套使用(或反之亦然),那么要求渗锌螺纹留
有表1所示的一半间隙。
表1 渗锌螺栓和螺母的推荐间隙
渗层厚度的最小值/μm 渗层级数(根据EN13811) ISO 公制的、UNF和UNC的螺纹/μm
15 15级 180
30 30级 360
45 45级 540
建议螺栓和螺母都渗锌。只要有可能,螺母和螺栓渗锌之前应有渗锌专家参与,以便检查它们之间
的间隙。
对渗锌螺栓和螺母的螺纹处理通常采用以下的任一种方法:
a) 螺栓加工相应的标准所规定的公差,而不给渗锌层预留间隙,在渗锌前将螺母扩径,使预留间
隙尺寸达到表1中的要求;
b) 渗锌前将螺栓减径,使预留间隙尺寸达到表1中的要求,渗锌螺母上的标准螺纹可以正常
使用。
对于尺寸小于 M10的螺纹制件,建议使用厚度为10μm的渗锌层。
在设计或制造渗锌螺纹材料之前,需方应征求渗锌专家的意见。
5 储存和运输
5.1 概述
渗锌后,锌/铁合金层表面固有颜色为亚光灰色外观的渗锌层,这渗层通常是采用磷化、钝化或其他
合适的钝化过程(转化膜)等后处理方法得到的。这可防止在潮湿的条件下或在运输过程中,渗锌层产
生的潮湿锈迹,即所谓的“白锈”,并可以延长服役寿命。
由于锌/铁渗层的合金成分,在外界的接触下,可能会产生暗橙褐色的锈迹。这不能与基体材料的
腐蚀相混淆,而是暴露在外界潮湿的条件下,锌/铁合金初始颜色由于氧化引起变化的结果。
这种变色对渗锌层性能和渗层制件的使用是无害的,在持续暴露的情况下,表面颜色会变深,但渗
层具有的寿命,取决于渗锌层厚度。
5.2 贮存和运输的建议
如果可能,渗锌管和其他空心制件应垂直放置自然存储以备待用,避免积存水或任何其他腐蚀性液
体。大型制件应存放在干燥条件下。应特别注意(大)螺纹材料的储存,以避免损坏螺纹。
室外大型制件的运输应在干燥条件下进行,如果可能的话应置于(封闭的)容器或包装袋中。
6 制件状态对渗锌质量的影响
6.1 成分
非合金碳素钢、低合金钢、烧结材料和可锻灰铸铁和铸铁均适合渗锌。弹簧钢和高强度钢可以获得
较好的渗锌层。根据这些零部件的淬火和回火温度,渗锌过程应在适当的温度下进行,范围为320℃~
380℃。
钢的化学组成并不对渗锌层组成或厚度产生实际的影响。
6.2 表面状况
渗锌前应清洁基体材料的表面。
不能通过喷砂清除的表面污垢,应该在进行机械预处理过程之前清除。清除污染的责任应由渗锌
专家和需方之间商定。
6.3 表面粗糙度对渗锌层厚度的影响
表面粗糙度并不对渗锌层组织或渗层的性质产生实际影响。
制造方使用火焰切割、激光切割和等离子切割形成的表面建议进行打磨去除。
6.4 基体材料的内应力
6.4.1 概述
渗锌过程可以在300℃~500℃温度范围内进行。渗锌制件应慢慢加热到加工温度,这个温度通
常低于419℃。处理时间大约1h~2h,以通过热扩散形成渗锌层。渗锌后,制件应慢慢冷却至室温。
这种处理不会导致基体材料产生内应力,除非钢的回火温度在渗锌温度范围内。
对于这些钢,渗锌温度必须低于最后的加工工艺温度,如在320℃~380℃范围内渗锌。然而,对
于回火温度低于320℃的钢,很难做到渗锌而不影响这些钢的性质。
渗锌时渗锌专家并不对钢材的变形负责(因为在处理过程中制件特定的应力状态不在他的控制范
围内),除非错误的处理过程中发生变形。
6.4.2 变形开裂
硬化和/或高强度钢可能含有较高数量级的内应力,以致渗锌可能会增加渗锌钢开裂的风险。在较
低的温度下渗锌和/或在渗锌前消除应力可以减少开裂的风险。对这类钢材渗锌时,应征求专家的
意见。
注:高强度钢具有的屈服强度大于或等于650MPa。
应在设计阶段计划进行一个消除应力的热处理过程,并在制造阶段中的冷作、焊接、氧切割或钻孔
之后执行这个过程。可以采用消除应力热处理的方式减少由冷成型产生的残余应力,典型的温度是
600℃。
但是,如果因热循环控制能力较差而使温度显著超过600℃,可能会使得钢的力学性能降低。因
此,消除应力热处理过程应征求专家的意见。
在焊接区域或受氧气切割影响的区域会形成残余应力和硬化。其数值取决于不同的因素,例如焊
缝长度、厚度及焊接过程。
组装部件内存在的残余应力和硬化会造成涂层制件的损坏和变形。因此,应采用适当的设计和焊
接工艺使残余应力和硬化最小化。重要的结构性细小元件,建议增加消除应力热处理。可能会得到额
外的热处理以便消除应力。类似的建议也可能用于钻孔和冲压工序中。
6.4.3 氢脆
在酸洗时,结构钢通常不会产生脆性;如有氢存在,一般情况下它也不会影响结构钢。
如果钢硬度大于34HRC、340HV或325HB(见ISO 18265),用盐酸酸洗的表面处理过程中应尽
量减少氢的吸收。结构钢焊缝和热影响区(HAZ),一般不会超过340HV硬度值。因此,表面处理时
这些区域通常不会引起氢脆。
渗锌时,制件慢慢加热到加工温度(一般在320℃~419℃之间)。在形成渗锌层之前,吸入的氢可
以释放掉。
6.5 大型工件和厚钢
钢制件的厚度和尺寸不会对渗锌层形成、渗层成分和渗层性质产生影响。
7 渗锌对制件的影响
7.1 加工环境
渗锌层与渗锌制件的轮廓非常紧密联系。然而,对于螺纹元件,与之配合的螺纹应预留间隙偏差以
容纳渗锌层厚度。推荐的间隙在表1中给出。
高强度钢制件如级数达12.9级的螺栓和螺母,可以渗锌。在预处理过程中应特别注意此类产品。
如零件需要渗锌,需方应征求渗锌专家的意见。
渗锌不会引起氢脆(6.4.3),或液态金属增进性开裂LMAC(液体金属脆化),这一过程是个干燥的
热扩散过程,且制件在低于419℃温度下渗锌时通常不与熔融锌相接触。
在渗锌过程中受到加热而产生不利影响的材料不应渗锌。对于那些回火温度在300℃~500℃的
钢,渗锌过程必须在低于其回火温度范围内进行。然而,对于回火温度低于320℃的钢,很难做到对这
类钢渗锌而不影响其性能(见6.4.1)。
热处理或冷加工钢在渗锌过程中可能会被加热而产生会回火过程,而会消除因热处理和冷加工所
获得的增加的强度。如这类零件需要渗锌,买方应该征求渗锌专家的意见。
7.2 渗锌工艺对渗层性能影响
7.2.1 渗锌工艺
作为渗锌技术过程的一部分,在渗锌混合渗剂中加入少量添加剂,可以提高渗层质量。
7.2.2 成品的表面特性
渗锌表面由以锌为主的锌/铁合金组成。表面显示一定的粗糙度。由于表面合金层含有一定量的
铁,渗锌层产生出特殊的性能---耐磨性和高硬度,通常为350HV,使其能够承受机械磨损和野蛮操
作。渗锌特别适用于如脚手架配件、钉子和链子等制件。
相......
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