Overflatebehandling

Overflatebehandlingen som er vanlig å utføre på stålmaster er varmforsinking, også kalt varmgalvanisering.(59) Varmforsinking er en form for galvanisering og er prosessen med å dekke jern, stål eller aluminium med et tynt sinklag. Dette gjøres ved å dyppe metallet i et smeltebad med flytende sink som holder en temperatur på rundt 460 . I forkant av dyppingen skal konstruksjonen om nødvendig være tilrettelagt med dreneringshull og utformingen bør være slik at dyppingen kan gjøres enklest mulig. Når man utsetter det ferdig dyppede metallet for luft, så reagerer sinken (Zn) med oksygen ( ) og danner sinkoksid (ZnO). Dette reagerer videre med karbondioksid ( ) og danner (ZnC ) som vanligvis gir en grålig farge. Dette gir et ganske sterkt materiale som stopper videre korrosjon i mange tilfeller og beskytter det underliggende metallet mot omgivelsene.

Stål korroderer omtrent 200 ganger raskere enn sink. Sink korroderer med en hastighet på mellom 0,5 og 5 mikrometer per år avhengig av omgivelsene. Galvanisert stål er brukt der man trenger å ha materialer som er resistent mot korrosjon, og de kan gjenkjennes ved at det har et krystalliseringsmønster på overflaten. Ved skader på overflaten vil sinken gjøre at man får en katodisk beskyttelse av stålet i overflaten. Dette gjør da at små skader ”reparerer” seg selv.

FIGUR 100: SINKOVERFLATE (58)

Galvanisert stål kan sveises, dette er derimot ikke å anbefale blant annet på grunn av sink-avgassene og nedsatt sveisbarhet. I tillegg får man et område etter sveising som ikke er galvanisert, her må man da ty til en annen form for overflatebehandling. Galvanisert stål brukes med omgivelsestemperaturer opp til 200 . Bruk ved temperaturer over dette resulterer i at sinken skaller av. Elektrogalvanisert platestål brukes ofte i bilbransjen for å øke resistansen mot korrosjon. Dette er derimot en helt annen prosess enn varmforsinking. (59)

Prosess

Prosessen med varmforsinking resulterer i en metallurgisk binding mellom sink og stål med en rekke distinkte jernsinklegeringer. Det ferdig belagte stålet kan brukes på samme måte som om det var ubelagt.

Den typiske prosessen ved varmforsinking (64):

 Stålet vaskes med en kaustisk soda. Dette fjerner olje/fett, smuss og maling.

 Kaustisk soda skylles av.

 Stålet blir dyppet i et surt bad (syre) for å fjerne glødeskall.

 Syren blir renset av.

 En fluks, ofte sinkammoniumklorid påføres stålet og hemmer oksidasjon av den rengjorte overflaten ved utsettelse for luft. Fluksen tørker på stålet, og hjelper til i prosessen med å få den flytende sinken til å sette seg til stålet.

 Stålet dyppes i flytende sink og holdes der til stålet holder samme temperatur som badet.

 Stålet kjøles ned i en spesialtank som reduserer temperaturen og hindrer uønskede reaksjoner fra det nylagte sinkbelegget med atmosfæren.

Bly (Pb) blir ofte tilsatt sinkbadet for å øke flytbarheten til sinken, og gir da bedre dreneringsegenskaper når den overflødige sinken drypper av. I tillegg hindrer det flytende slagg. Dette gjør resirkulering av slagg lettere samt at det beskytter kjelen for ujevn varmefordeling fra brennerne. Bly blir enten tilsatt primært eller via at det brukes brukt sink som inneholder bly fra før.

Noen ganger kan man oppleve at konstruksjoner ”slår seg” i etterkant av varmforsinking. Dette fordi spenninger i sveisene utløser seg når det blir varmt altså i sinkbadet. Og når konstruksjonen har blitt kald igjen

så har den ”slått seg”. Grunnen til at det blir store spenninger i sveisene kan være fordi det er sveist på stag som egentlig er for korte. (84)

Andre moderne teknikker har i stor grad erstattet varmforsinking. Dette inkluderer elektrogalvanisering, som deponerer laget av sink fra en vannløst elektrolytt ved galvanisering, dette danner et tynt og sterkt bånd på utsiden av metallet. Elektrogalvanisering brukes blant annet i bilindustrien da det gir et tynt og jevnt lag som gjør videre overflatebehandling enkel. Men varmforsinking brukes fortsatt den dag i dag på grunn av at det dannes et mye tykkere lag av sink på metallet enn ved for eksempel elektrogalvanisering. Dette laget med sink kan være så mye som opptil 10 ganger tykkere, noe som har veldig mye å si for levetiden. (61), (75)

Retningslinjer for valg av stål opphengingsgods som varmforsinkes ved 450 (60).

For varmforsinket konstruksjonsstål avhenger sinkbeleggets tykkelse og struktur hovedsaklig av:

 Stålets silisiuminnhold

 Stålets tykkelse

 Stålets overflateruhet

 Dyppetiden i sinkbadet

I alminnelige varmvalsede konstruksjonsstål har særlig stålets innhold av silisium innvirkning på sinkbeleggets struktur og tykkelse. Stålets øvrige legeringselementer forekommer normalt i så små mengder, at de ikke får nevneverdig innflytelse på beleggets oppbygning. (63)

Varmvalset eller glødet stål

Stålet har en sammensetning som er ideell for varmforsinking, når følgende krav til innhold av silisium blir opprettholdt(62):

Ubehandlet stål (uten aluminium): Si < 0,04 % vekt Stål behandlet med aluminium: Si < 0,02 % vekt

Stål behandlet med silisium (med eller uten aluminium) 0,15 % vekt Si 0,35 % vekt

De to første typene av stål oppnår typisk et sinkbelegg på 60-90 m og får en glatt og metallisk overflate. Det metalliske utseendet skyldes at sinkbeleggets ytterste del er helt rent. Belegget er relativt robust når det gjelder støt og slag.

Sinktykkelsen som oppnås kan variere ganske mye, men vil typisk ligge innenfor et intervall fra 100-400 m.

Tykkelsen stiger både med silisiuminnholdet og med dyppetiden.

FIGUR 101: SINKBELEGGETS TYKKELSE VED DYPPETID (ANTALL MIN) (60, S.110)

Figuren viser sammenhengen mellom dyppetider og tykkelser på sinklaget for stål med forskjellige silisiuminnhold. Figuren er basert på middelverdier, så det forekommer avvik fra disse verdiene.

Spesifikt for masten

Ut ifra databladet til SB500 stål, vedlegg 12, kan det ses at stålet inneholder 0,35 % Silisium der kan det ses på figur 101 ovenfor at det kan skapes en tykkelse på overkant av 300 m om det dyppes i 15 minutter.

Stål med Si innhold over 0,35 % kan også varmforsinkes, men tykkelsen på sinken øker veldig hurtig med dyppetiden. Får man et for stort lag med sink på det som varmforsinkes så vil avskalling lettere oppstå, for eksempel ved støt og slag under transport og håndtering.

Standard NS-EN ISO 1461:2009 er grunnlaget for varmgalvaniseringen Omega Elkraft får utført. Den sier at galvaniseringsbadet ikke skal inneholde mer enn 1,5 % av totalvekt av andre stoffer enn sink. Under inspeksjon bør en visuell sjekk av utseende til overflatebehandlingen utføres, og det bør gjøres en test av tykkelsen til sinkbelegget. Et tilfeldig utvalg av alle varmgalvaniserte produkter bør testes.

Ved visuell sjekk fra en avstand på over en meter skal produktet være fritt for knuter, blemmer, røffhet, skarpe punkter som kan føre til skade og områder som ikke har fått belegg på seg. Men hovedmålet med galvanisering er å beskytte stålet, estetiske og dekorative egenskaper er sekundært.(76)(84)