Как заказать горячее цинкование: толщина по ГОСТ 9.307-2021, отверстия, сталь и приёмка

Что нормирует ГОСТ и какая толщина нужна

При горячем цинковании изделие обезжиривают, травят, флюсуют, сушат и погружают в расплав цинка — ГОСТ 9.307-2021 распространяется на цинкование при 430–460 °C. На стали растут сплавные слои железо–цинк, сверху — слой цинка. Стандарт прямо говорит, что покрытие защищает от коррозии и не является декоративным: рябизна, светло-серые пятна и цвета побежалости дефектом не считаются.

Действующий стандарт — ГОСТ 9.307-2021; в старых чертежах ещё встречается ГОСТ 9.307-89, при новом заказе ссылайтесь на действующий. Он требует, чтобы толщина и характеристики покрытия были согласованы при оформлении заказа, а в документации на изделие была запись вида «Покрытие горячее цинковое по ГОСТ 9.307».

Минимальная толщина по таблице 2 ГОСТ 9.307-2021:

Норма относится к каждому элементу: если рама собрана из трубы со стенкой 3 мм и опорной плиты 10 мм, для трубы действуют 45 и 55 мкм, для плиты — 70 и 85 мкм. Стандарт отмечает, что на элементах разной толщины и из разной стали покрытие может сильно различаться, а на массивных изделиях из проката толще 10 мм оно получается толще из-за долгого нахождения в ванне. В зоне резьбы толщина не регламентируется.

Сколько цинка на метр. Для пересчёта толщины в массу ГОСТ 9.307-2021 и ISO 1461 берут номинальную плотность покрытия 7,2 г/см³.

Пример. Для плиты 10 мм при средней толщине 85 мкм: 85 · 7,2 = 612 г/м². Для трубы со стенкой 3 мм и средней толщиной 55 мкм — 396 г/м². Это оценка слоя на изделии, а не расхода цинка заводом: часть цинка уходит в отходы процесса, например в гартцинк на дне ванны, поэтому цену завод считает по своей методике.

Сталь: кремний, фосфор и эффект Санделина

Кремний и фосфор в поверхностном слое стали ускоряют реакцию железа с цинком. ISO 14713-2 делит стали на четыре категории по содержанию кремния для цинкования при 440–460 °C:

Для категорий C и D стандарт отмечает, что сплавы железо–цинк выходят на поверхность и покрытие хуже переносит удары при погрузке. Для категории B фосфор выше 0,035 % повышает реактивность.

Всплеск толщины на участке C называют эффектом Санделина. В работе Sepper и соавторов (Proceedings of the Estonian Academy of Sciences, 2016) диапазон 0,03–0,14 % кремния назван областью Санделина: он и уровень выше 0,3 % дают избыточно толстое, серое покрытие с плохим сцеплением, а сталь с 0,15–0,25 % кремния — компактное (эффект Себисти). Там же указано, что никель в ванне в малой концентрации, около 0,06 %, подавляет эффект Санделина. ISO 14713-2 тоже предупреждает, что легирующие добавки в расплаве, например никель или алюминий, заметно меняют свойства покрытия, — поэтому результат зависит и от ванны конкретного завода.

ГОСТ 9.307-2021 рекомендует для цинкования низкоуглеродистую сталь с углеродом 0,05–0,25 % и суммой (Si + 2,5P) от 0,2 до 0,37 %; сталь за этими пределами цинкуют по отдельно разработанной технологии. Для сталей, не перечисленных в стандарте, нужно пробное цинкование. Критерий ГОСТ — сумма (Si + 2,5P) — и категории ISO 14713-2 по кремнию — разные рекомендации: переводить одно в другое не стоит, ориентируйтесь на тот стандарт, по которому заказываете покрытие.

Что делать заказчику:

• собирать изделие из стали одной марки или близкой по составу — ГОСТ требует этого для качественного покрытия;
• передать заводу сертификаты с химсоставом; если внешний вид важен, выбрать сталь вместе с оцинковщиком до изготовления;
• не удивляться разному цвету деталей из разного проката — стандарт прямо допускает различие внешнего вида.

Закалённые и высокопрочные стали с пределом текучести выше 650 МПа, по приложению В ГОСТ 9.307-2021, рискуют дать трещины при цинковании — их согласовывают отдельно.

Конструкция: отверстия, полости, зазоры

Главное требование — никаких закрытых полостей. Раствор, воздух и влага, запертые внутри, при температуре ванны превращаются в пар; ISO 14713-2 предупреждает о риске взрыва и травм операторов. ГОСТ 9.307-2021 не допускает в изделиях карманов, закрытых полостей и воздушных мешков и требует в закрытых полостях дренажных отверстий.

Что требует и рекомендует стандарт:

• Технологические отверстия в каждой полости, диаметром больше толщины металла. Располагают их в верхней и нижней части элемента, примеры — на рисунках приложения А. Перегородки внутри профиля делают с вырезами по углам.
• Заглушки на концах труб — у изделий длиной менее 6 м с отверстиями по приложению Б ГОСТ 9.307-2021: оно связывает размер трубы с минимальным диаметром и количеством отверстий в заглушке (фрагмент ниже).
• Зазор между параллельными поверхностями — не менее 4 мм, иначе возможны непроцинковка и щелевая коррозия.
• Нахлёсточные соединения — лучше прерывистым швом с зазором не менее 4 мм; если шов сплошной замкнутый, нужен тот же зазор и отверстия для выхода газов.
• Сварные швы — сплошные, плотные, без пор, свищей и шлака; стыковые — с полным проваром.
• Кромки после газовой, лазерной и плазменной резки очищают от брызг и наплывов, острые кромки притупляют; острые углы и кромки стандарт требует скруглять радиусом не менее 0,3 мм, кроме технически обоснованных случаев. ISO 1461 поясняет: зона термической резки хуже набирает толщину и хуже держит покрытие.
• Болтовые соединения цинкуют в разобранном виде.

Полная таблица — от сечения 15 до 200 мм — в приложении Б стандарта. ISO 14713-2 добавляет: отверстия, нужные для цинкования, лучше делать до сборки, а внутренней вентиляции полостей, которую не видно снаружи, избегать. Если без неё не обойтись, её заранее согласуют с оцинковщиком и документируют до сборки, например фотографиями. Если нужен порядок расположения отверстий в фермах, колоннах и коробах, смотрите рисунки приложения А.

Коробление, размеры ванны, резьба

Коробление. В ванне снимаются внутренние напряжения от сварки, гибки, пробивки и резки, и изделие может повести. Приложение В ГОСТ 9.307-2021 рекомендует: симметричную конструкцию; рёбра жёсткости на больших листовых панелях, приваренные прерывистым швом; не сочетать прокат, отличающийся по толщине более чем в два раза; узлы из деталей разной толщины делать разборными; в коробах ставить растяжки толщиной близкой к стенке; при нескольких операциях формообразования — отпуск для снятия напряжений до травления. Как уменьшить сварочные напряжения при изготовлении, см. сварочные деформации.

Тонкий металл. Стандарт не рекомендует цинковать изделия со стенкой меньше 2 мм: возможны деформации, и толщину покрытия гарантировать нельзя.

Размеры ванны. Масса и габарит изделия должны соответствовать ваннам травления и цинкования конкретного завода — узнайте их до проектирования. ISO 14713-2 допускает двойное погружение, когда изделие окунают одним концом, а потом другим, но называет его менее распространённым, чем одно полное погружение. Места строповки и технологические проушины тоже согласуйте заранее.

Резьба и посадки. На сопрягаемых поверхностях и в отверстиях нужен дополнительный допуск на покрытие, для плоских поверхностей — не менее 1 мм. Наружную резьбу крепежа рекомендовано нарезать до цинкования, внутреннюю — после. Резьбы, не защищённые перед цинкованием, калибрует заказчик: это не входит в процесс цинкования.

Контроль и приёмка

Когда проверяют. По ГОСТ 9.307-2021 до цинкования конструкцию проверяют на соответствие требованиям раздела 4.3 у 2–5 % изделий партии, но не меньше трёх, единичные изделия — все. После — внешний вид у всех изделий, толщину и сцепление — выборочно по таблице 3: для партии свыше 3 до 500 штук — не меньше 3 изделий, свыше 500 до 1200 — 5 и так далее. Элементы разной толщины в одном изделии проверяют как отдельные изделия.

Толщина. Основной метод — магнитный толщиномер; погрешность прибора — не более ±10 %. Правила по ГОСТ 9.307-2021:

• замеры — не ближе 100 мм от края, в середине поверхности; на резаных кромках — не ближе 10 мм от края;
• результат — среднее не менее чем из пяти измерений у краёв и в середине поверхности изделия;
• толщину меряют до дополнительной обработки — хроматирования, консервационной смазки;
• арбитражный метод — металлографический, по шлифу; стандарт описывает и гравиметрический метод.

Для магнитного метода стандарт ссылается на ГОСТ 31993-2013, который с 1 апреля 2025 года заменён ГОСТ 31993-2024. ISO 1461 требует не менее пяти замеров на контрольном участке и не мерить ближе 10 мм от кромок, а при споре о методе считает толщину гравиметрически, по ISO 1460. Какой метод арбитражный, закрепите в договоре.

Внешний вид. Осмотр невооружённым глазом при освещённости не менее 300 лк с расстояния не менее 25 см. Не являются дефектами крупинки гартцинка до 2 мм, рябизна, светло-серые пятна и следы захватов без повреждения до металла. Белые пятна коррозии допустимы, если после их удаления толщина выше минимальной.

Ремонт. Непрокрытые участки можно восстановить, если они занимают не более 0,5 % поверхности и каждый — не более 10 см². Стандарт рекомендует газотермическое или газодинамическое напыление цинка толщиной от 120 мкм или не менее двух слоёв цинкнаполненной краски толщиной от 100 мкм. Больше — повторное цинкование, если не договорились иначе.

Документы. Протокол контроля со ссылкой на стандарт, данными покрытия, результатами и датой — по разделу 9 ГОСТ 9.307-2021. Общий порядок приёмки — в статье «Как принять детали от цеха».

Горячее, гальваническое или термодиффузионное

• Горячее цинкование даёт толстое покрытие десятки микрометров, в том числе внутри полостей, и подходит для металлоконструкций на улице.
• Гальваническое цинкование — тонкий ровный слой из электролита, его выбирают для крепежа и мелких деталей.
• Термодиффузионное цинкование — отдельный процесс со своим стандартом, ГОСТ Р 9.316-2006; в этой статье его требования не разбираем.

Как выбрать покрытие под условия эксплуатации и сколько прослужит цинк, разобрано в статьях «Цинкование, порошковая окраска, анодирование» и «Защита стали от коррозии». Если поверх цинка нужна краска, это дуплекс-система — предупредите завод при заказе: ГОСТ 9.307-2021 советует оцинковщику в таком случае принять меры против белой ржавчины при хранении и перевозке.

Что указать в заявке

• Стандарт: «Покрытие горячее цинковое по ГОСТ 9.307-2021» и требуемая толщина, если она больше минимальной.
• Марка стали и химсостав по сертификату (кремний, фосфор); одна марка на изделие или перечень марок.
• Количество, масса и габариты изделий, чертежи или эскизы с технологическими отверстиями.
• Поверхности без покрытия и способ их защиты; требования к резьбе и посадкам.
• Будет ли окраска после цинкования.
• Упаковка и хранение: ГОСТ 9.307-2021 не рекомендует упаковывать горячие и влажные изделия.
• Объём и способ приёмочного контроля, протокол.