Швеллер оцинкованный
Данная категория фасонного металлопроката сочетает в себе высокую структурную жесткость П-образного сечения и абсолютную устойчивость к агрессивным внешним воздействиям. Швеллер оцинкованный изготавливается путем нанесения защитного цинкового слоя на поверхность горячекатаного или холодногнутого стального профиля. Наличие барьерного слоя предотвращает возникновение атмосферной и химической коррозии, существенно продлевая срок службы конструкций. Профиль востребован в фасадном строительстве, возведении быстровозводимых зданий, прокладке инженерных коммуникаций и объектах с повышенной влажностью среды.
Расшифровка профильной терминологии
Для корректной работы с проектно-сметной документацией необходимо четко понимать профильную терминологию. Стенка представляет собой центральную вертикальную полосу, воспринимающую основные изгибающие и срезающие нагрузки. Полки — боковые грани, расположенные под прямым углом к стенке, которые обеспечивают пространственную жесткость изделия. Цинковое покрытие — защитный слой, сформированный на поверхности стали химическим или физико-химическим способом для предотвращения окисления железа. Пассивация — обработка оцинкованной поверхности специальными растворами для образования тонкой защитной пленки, предотвращающей образование «белой ржавчины» при хранении.
Технологии цинкования и металлообработка
Защитное покрытие наносится на полностью сформированный стальной профиль. Перед погружением или обработкой металл проходит многостадийную подготовку: обезжиривание, травление в кислотных растворах для удаления окалины и флюсование.
Методы нанесения защитного слоя
В промышленном производстве применяются два основных метода цинкования фасонного проката:
-
Горячее цинкование — готовый стальной швеллер погружается в ванну с расплавленным цинком. На поверхности образуется прочный железо-цинковый сплав с высокими адгезионными свойствами.
-
Цинкование из оцинкованного рулонного штрипса — профилирование гнутого швеллера на станах из предварительно оцинкованной стальной полосы. Метод обеспечивает равномерную толщину покрытия по всей длине.
Температурные режимы и структура металла
Процесс горячего цинкования осуществляется в ванне при температуре расплава от 440 до 460 градусов Цельсия. При этой температуре происходит взаимная диффузия атомов железа и цинка, формирующая многослойную защитную структуру (фазы Гмма, Дельта, Дзета и внешний слой чистого цинка Эта). Рабочий температурный диапазон эксплуатации оцинкованных металлоконструкций составляет от минус 60 до плюс 200 градусов Цельсия. Выше этой температуры начинается постепенное разрушение цинкового слоя из-за разности коэффициентов термического расширения металлов.
Стандарты качества и нормативная база
Производство и параметры оцинкованного фасонного проката регламентируются государственными стандартами. Геометрические размеры гнутых профилей определяются по ГОСТ 8278-83 (равнополочные) и ГОСТ 8281-80 (неравнополочные), горячекатаных — по ГОСТ 8240-97. Качество и характеристики защитного цинкового покрытия регламентируются ГОСТ 9.307-89 (горячее цинкование) и ГОСТ R 52246-2004 (прокат оцинкованный листовой).
Группы прочности и марки сталей
Материал основы подбирается исходя из несущих нагрузок и климатического района эксплуатации:
-
Сталь Ст3пс / Ст3сп (класс прочности ОК300В) — углеродистая сталь с пределом текучести 245 Мегапаскалей, составляющая основу большинства стандартных оцинкованных профилей.
-
Сталь 09Г2С (класс прочности КП 345) — низколегированный марганцовистый сплав с пределом текучести 345 МПа, применяемый для несущих оцинкованных каркасов в северных широтах.
-
Сталь 08пс / 08ю — холоднокатаные пластичные марки, используемые для профилирования тонкостенных элементов с высокой точностью отгиба полок.
Масса и толщина цинкового покрытия варьируются от 100 до 600 грамм на квадратный метр (толщина слоя от 10 до 80 микрометров) в зависимости от агрессивности среды.
Габаритные характеристики сортамента
Размерный ряд включает как тонкостенные гнутые профили (высота стенки от 50 до 250 мм, толщина металла от 2 до 6 мм), так и горячекатаные массивные швеллеры (номера от 5U/P до 30U/P). Мерная длина поставки составляет от 3 до 12 метров.
Таблица размерного ряда
В таблице приведены справочные параметры массы и габаритов популярного гнутого оцинкованного равнополочного швеллера по ГОСТ 8278-83 с учетом массы цинкового слоя.
Таблица 1. Сортамент гнутых оцинкованных равнополочных швеллеров
| Обозначение размера (мм) | Высота стенки (мм) | Ширина полки (мм) | Толщина металла (мм) | Масса 1 пог. метра с цинком (кг) |
| 60 х 40 х 3.0 | 60 | 40 | 3.0 | 3.12 |
| 80 х 40 х 3.0 | 80 | 40 | 3.0 | 3.59 |
| 100 х 50 х 3.0 | 100 | 50 | 3.0 | 4.55 |
| 120 х 60 х 4.0 | 120 | 60 | 4.0 | 7.17 |
| 140 х 60 х 4.0 | 140 | 60 | 4.0 | 7.80 |
| 160 х 80 х 5.0 | 160 | 80 | 5.0 | 12.10 |
| 180 х 80 х 5.0 | 180 | 80 | 5.0 | 12.87 |
| 200 х 100 х 6.0 | 200 | 100 | 6.0 | 17.72 |
Сферы промышленного применения
Благодаря высокой стойкости к коррозии прокат применяется в условиях открытого воздуха, контакта с грунтом, конденсирующейся влагой и химическими реагентами.
Целевое назначение продукции
Профиль используется при монтаже подконструкций вентилируемых фасадов, несущих систем солнечных батарей, быстровозводимых зданий (ЛСТК) и складов. В дорожном строительстве из него изготавливают стойки барьерных ограждений, опоры дорожных знаков и освещения. В инженерных сетях оцинкованные элементы служат консолями, траверсами и лотками для прокладки тяжелых кабельных трасс.
Часто задаваемые вопросы инженеров
При проектировании оцинкованных конструкций у технических специалистов возникают вопросы по расчету веса, выбору марок и сохранению защитных свойств при монтаже.
Как расчетная масса оцинкованного швеллера отличается от черного металлопроката?
Масса цинкового покрытия увеличивает итоговый вес изделия на 3–5 процентов в зависимости от толщины нанесенного слоя. При горячем цинковании погружением толщина покрытия составляет 40–80 мкм, что добавляет к массе погонного метра черного профиля от 300 до 600 грамм на каждый квадратный метр поверхности.
Из каких марок сталей изготавливают оцинкованный швеллер и как марка влияет на цинкование?
Основными марками являются Ст3сп, Ст3пс, 09Г2С и 08пс. Содержание кремния в стали напрямую влияет на реакцию с цинком (эффект Санделина): при содержании кремния от 0.04 до 0.12% и более 0.25% покрытие получается более толстым, темным и хрупким, поэтому для горячего цинкования выбираются спокойные и полуспокойные марки с контролируемым кремнием.
Как меняется коррозионная стойкость и применение изделия при сверлении и резке на объекте?
При механической резке и сверлении в местах нарушенного цинкового слоя возникает катодная (протекторная) защита: цинк «пожировочно» защищает открытый срез железа на расстоянии до 1.5–2 мм. Однако при толщине стенки более 3 мм места резов и отверстий требуют обязательной зачистки и обработки холодным цинковым цинконаполненным составом (грунтом) с содержанием цинка не менее 90%.
Перечень ключевых преимуществ использования:
-
Длительный срок службы (до 50 лет) без необходимости регулярной окраски.
-
Высокая сопротивляемость атмосферной и щелочной коррозии.