Pozinkovaná ocel: jak dlouho vydrží zinek a čím se liší technologie
Pozinkovaná ocel je ocel s kovovým povlakem zinku, který ji chrání dvojím způsobem: fyzickou bariérou a obětně, tedy tím, že koroduje místo oceli. Jak dlouho ochrana vydrží, ale nezávisí na slově „pozinkovaná“. Rozhoduje tloušťka povlaku a agresivita prostředí, a rozdíl mezi technologiemi zinkování dělá u stejné konstrukce klidně čtyřnásobek životnosti.
Jak zinek chrání ocel
Ochrana funguje ve dvou režimech současně a to je hlavní důvod, proč se zinek používá místo nátěru.
Prvním režimem je bariéra. Souvislá vrstva zinku odděluje ocel od vlhkosti a kyslíku, takže se koroze prostě nemá kde spustit.
Druhý režim je zajímavější. Zinek je v elektrochemické řadě méně ušlechtilý než železo, takže v místě, kde je povlak poškozený, koroduje přednostně zinek a ocel pod ním zůstává chráněná. Této vlastnosti se říká obětná ochrana a je důvodem, proč škrábanec na pozinkovaném dílu nespustí rez, zatímco škrábanec v nátěru ano.
Obětná ochrana má ale dosah. Okolní zinek dokáže překlenout jen omezenou šířku holého místa, řádově milimetry, a čím tenčí je povlak, tím menší je i tento dosah. Proto se u tenkých povlaků řezaná hrana chrání hůř než u silných.
Tři technologie zinkování a rozdíl, který se pozná až po letech
Slovo „pozinkovaný“ zahrnuje tři různé výrobní postupy s velmi odlišnou tloušťkou povlaku. Toto je nejdůležitější tabulka celého článku.
| Technologie | Norma | Typická tloušťka | Co se tak zpracovává |
|---|---|---|---|
| Žárové zinkování kusové, ponorem | ČSN EN ISO 1461 | 45 až 85 µm podle tloušťky dílu | Hotové svařence, konstrukce, sloupky, rošty |
| Kontinuální zinkování pásu | ČSN EN 10346 | 7 až 32 µm na stranu podle třídy | Svitky a tabule, ze kterých se teprve tvaruje |
| Galvanické (elektrolytické) zinkování | ČSN EN ISO 2081 | jednotky mikrometrů | Spojovací materiál, drobné díly do interiéru |
Rozdíl v tloušťce je až desetinásobný a přesně v tomto poměru se pak liší životnost. Galvanický zinek na šroubu do exteriéru nemá co dělat, i když je to formálně také „pozinkovaný“ díl.
Druhý rozdíl je v pořadí operací. Kusové žárové zinkování se dělá až na hotovém svařenci, takže povlak kryje i svary a hrany. Kontinuálně zinkovaný pás se naopak tvaruje a řeže až po zinkování, takže každý řez odkryje holou ocel. Jakosti DX a S, tolerance a hranici, za kterou plech z pásu už nestačí, rozebírá Pozinkovaný plech: jakosti DX a S, tolerance a kdy plech z pásu nestačí.
Z275 neznamená 275 mikrometrů
Tady vzniká nejrozšířenější omyl v celé oblasti a vede k odhadům životnosti dvakrát až třikrát vyšším, než jaké materiál skutečně unese.
Označení Z275 podle ČSN EN 10346 je hmotnost povlaku v gramech na metr čtvereční, počítaná na obě strany dohromady. Není to tloušťka a není to hodnota na jednu stranu.
Na jednu stranu tedy připadá zhruba polovina, tedy asi 137 g/m². Při hustotě zinku okolo 7,1 kg/dm³ z toho vychází přibližně 20 µm, což je i orientační hodnota uváděná v samotné normě.
| Třída podle ČSN EN 10346 | Hmotnost povlaku, obě strany | Orientační tloušťka na stranu |
|---|---|---|
| Z100 | 100 g/m² | asi 7 µm |
| Z140 | 140 g/m² | asi 10 µm |
| Z200 | 200 g/m² | asi 14 µm |
| Z275 | 275 g/m² | asi 20 µm |
| Z350 | 350 g/m² | asi 25 µm |
| Z450 | 450 g/m² | asi 32 µm |
Norma pracuje s hmotností, protože ta se dá ověřit vážením. Tloušťka je z ní dopočtená, a proto ji tabulka uvádí jako orientační.
Tloušťky povlaku podle ČSN EN ISO 1461
U kusového žárového zinkování se tloušťka neuvádí třídou, ale odvíjí se od tloušťky zinkovaného dílu. Silnější materiál drží při vytažení z lázně víc zinku.
Norma přitom stanovuje dvě různé hodnoty a jejich záměna je druhým nejčastějším omylem po Z275.
| Tloušťka dílu (ocel, bez odstřeďování) | Místní hodnota, minimum | Průměrná hodnota, minimum |
|---|---|---|
| nad 6 mm | 70 µm | 85 µm |
| nad 3 do 6 mm včetně | 55 µm | 70 µm |
| od 1,5 do 3 mm včetně | 45 µm | 55 µm |
| pod 1,5 mm | 35 µm | 45 µm |
Místní hodnota je minimum pro jedno místo měření. Průměrná hodnota je minimum pro celý kus a je vždy vyšší. Kdo si do výpočtu životnosti dosadí místní hodnotu, dostane výsledek podhodnocený, kdo naopak vydává místní hodnotu za průměrnou v nabídce, slibuje méně, než norma žádá.
Litina má vlastní řádky a odlišné prahy. Odstřeďované díly, tedy hlavně drobný spojovací materiál, mají navíc samostatnou tabulku s nižšími hodnotami, protože se z nich přebytečný zinek odstředí.
Jak dlouho pozink vydrží
Životnost povlaku se počítá jednoduše: tloušťka dělená rychlostí úbytku zinku v daném prostředí. Výsledkem je doba do první údržby, nikoli okamžik, kdy konstrukce spadne.
Následující tabulka používá rychlosti úbytku pro první rok expozice podle ISO 9223. Je to konzervativní varianta, důvod vysvětluje další kapitola.
| Prostředí | Z275, tedy 20 µm | Žárově, díl 3 až 6 mm (70 µm) | Žárově, díl nad 6 mm (85 µm) |
|---|---|---|---|
| C2 venkov, čisté ovzduší | 29 let a více | 100 let a více | více než 100 let |
| C3 město, mírný průmysl | 10 až 29 let | 33 až 100 let | 40 let a více |
| C4 průmysl, solené komunikace | 5 až 10 let | 17 až 33 let | 20 až 40 let |
| C5 těžký průmysl, vysoká vlhkost | 2 až 5 let | 8 až 17 let | 10 až 20 let |
Z tabulky plyne odpověď na otázku, kterou dostáváme nejčastěji. Kontinuálně zinkovaný plech Z275 v běžném městském prostředí nevydrží 25 až 40 let, jak se často uvádí. Vydrží řádově deset až třicet let a v prostředí se solí podstatně méně.
Žárové zinkování je proti tomu jinde. Při stejném prostředí drží tři až čtyřikrát déle, protože má tři až čtyřikrát silnější povlak. Není to lepší chemie, je to prostě více zinku.
Proč se odhady životnosti tak liší
Když si stejnou konstrukci zadáte do dvou různých kalkulaček, dostanete dvakrát odlišné číslo. Nejde o chybu ani o marketing, jde o dvě různé normové sady dat.
| Prostředí | ISO 9223: úbytek v prvním roce | ISO 9224: průměr za delší období |
|---|---|---|
| C2 | 0,1 až 0,7 µm/rok | 0,05 až 0,4 µm/rok |
| C3 | 0,7 až 2,1 µm/rok | 0,4 až 1,1 µm/rok |
| C4 | 2,1 až 4,2 µm/rok | 1,1 až 2,2 µm/rok |
| C5 | 4,2 až 8,4 µm/rok | 2,2 až 4,4 µm/rok |
Dlouhodobé hodnoty jsou zhruba poloviční a má to fyzikální důvod. Produkty koroze zinku vytvoří na povrchu vrstvu, která další úbytek zpomaluje, takže první rok je vždy nejrychlejší.
Pro návrh je proto rozumné počítat s hodnotami pro první rok. Vyjde kratší životnost, ale nikoho nepřekvapí předčasná údržba. Kdo počítá dlouhodobým průměrem, dostane optimističtější číslo, které platí jen tehdy, pokud povlak zůstane celý a čistý.
Do které kategorie spadá vaše konstrukce
Korozní agresivitu prostředí popisuje ČSN EN ISO 12944-2 spolu s ISO 9223 ve stupních C1 až C5, v extrémních podmínkách CX. Zařazení je vstupem do každého výpočtu životnosti.
| Kategorie | Typické prostředí |
|---|---|
| C1 | Vytápěné interiéry se suchým vzduchem |
| C2 | Nevytápěné haly s občasnou kondenzací; venkov s čistým ovzduším |
| C3 | Městská a lehce průmyslová zástavba; výroba s vyšší vlhkostí |
| C4 | Průmyslové provozy, okolí solených komunikací, chemické zatížení |
| C5 | Těžký průmysl s trvale vysokou vlhkostí, velmi agresivní provozy |
Většina venkovních konstrukcí v České republice spadá do C2 nebo C3. Do C4 se dostávají hlavně díly v dosahu zimního posypu, tedy svodidla, sloupky a oplocení u komunikací, a konstrukce v průmyslových areálech.
Volbu materiálu podle prostředí, tedy kdy pozink stačí a kdy je na místě nerez nebo hliník, rozebírá srovnání hliníku, oceli a nerezu.
Povlaky ZM: zinek s hliníkem a hořčíkem
Vedle čistě zinkových povlaků třídy Z zahrnuje ČSN EN 10346 od roku 2015 také povlaky označované ZM. Jde o slitinu zinku s hliníkem a hořčíkem, obchodně známou třeba pod názvem Magnelis.
Typické složení je zhruba 3,5 % hliníku a 3 % hořčíku, zbytek tvoří zinek. Hořčík je v této trojici klíčový, protože vede ke vzniku stabilnější vrstvy korozních produktů, než jakou dává samotný zinek.
Praktický přínos je hlavně na řezaných hranách. Povlak ZM chrání odkrytou ocel účinněji než stejně silný povlak čistě zinkový, což je významné právě u dílů, které se po dodání dělí. Proto se s ním setkáte u přitěžovacích prvků fotovoltaických konstrukcí a u dílů namáhaných posypem.
Pozor ale na jednu věc při porovnávání nabídek. Povlaky ZM se značí vlastními čísly, takže hodnota u označení ZM se nedá přímo srovnávat s číslem u třídy Z, i kdyby vypadala podobně.
Bílá rez vzniká na skládce, ne v provozu
Bílý pudrový povlak na čerstvě dodaném pozinkovaném materiálu vypadá jako vada dodávky. Většinou vznikl až po dodání a jde o takzvanou bílou rez.
Mechanismus je jednoduchý. Když se mezi těsně přiléhající plochy dostane vlhkost, ať už z deště, nebo z kondenzace, a nemá kudy odvětrat, reaguje zinek s vodou za vzniku hydroxidu zinečnatého. Ten je bílý a sypký.
Za normálních okolností se zinek na vzduchu pokryje stabilní vrstvou uhličitanu, která povrch chrání. Právě k tomu ale ve stohu bez proudění vzduchu nedojde.
Bílá rez sama o sobě neznamená konec ochrany, protože ubývá jen tenká vrstva zinku. Estetiku ovšem zkazí trvale a při silném zasažení zkrátí životnost. Prevence je čistě organizační:
- Skladovat pod střechou a nikdy ne na holé zemi ani na vlhkém podkladu.
- Prokládat vrstvy tak, aby se plochy nedotýkaly a vzduch měl kudy proudit.
- Ukládat ve sklonu, aby voda stékala a nedržela se v mezerách.
- Nezakrývat neprodyšnou fólií, pod kterou kondenzuje vlhkost.
Řezaná hrana, svařování a poškození povlaku
Nejslabší místa pozinkovaného dílu nevznikají v provozu, ale v dílně.
Každý řez odkryje holou ocel po celé tloušťce materiálu. Okolní zinek ji chrání obětně, ale jen do omezené šířky, a u tenkých kontinuálních povlaků je tento dosah malý. U exponovaných dílů se proto hrana ošetřuje, u vnitřních konstrukcí se s tím zpravidla nic nedělá.
Svařování povlak spálí. V okolí svaru vznikne pásmo bez zinku, a to je při venkovním použití místo, kde koroze začne. Opravuje se zinkovým nátěrem s vysokým obsahem zinku nebo nástřikem, nikdy běžnou barvou.
Pořadí operací proto rozhoduje o výsledku. Kde je to možné, dělí se a svařuje před zinkováním, ne po něm. Právě proto se u nosných svařenců volí kusové žárové zinkování až na hotovém dílu.
Žárové zinkování je služba, ne materiál
Tato kapitola oddělí dvě věci, které se v poptávkách často slévají dohromady.
Žárové zinkování je zakázková povrchová úprava. Zákazník přiveze hotový svařenec do zinkovny, ta jej odmastí, namoří, opláchne, nanese tavidlo a ponoří do lázně roztaveného zinku. Účtuje se zpravidla podle hmotnosti dílu a výsledek se přejímá podle ČSN EN ISO 1461.
Pozinkovaná ocel je naproti tomu hutní materiál, který už povlak má z výroby a prodává se na metry nebo kusy. Sem patří pozinkované profily, dráty, pásky, oplocení i rošty. Rozteče prutů, nosnost a tloušťku zinku podle tloušťky prutu rozebírá Pochozí rošty a roštové schody: oko, nosnost a tloušťka zinku.
ULAMEX dodává pozinkovaný materiál, samotnou službu zinkování neprovádí. Pokud tedy potřebujete pozinkovat vlastní svařenec, hledáte zinkovnu. Pokud potřebujete materiál, který už pozinkovaný je, jste na správném místě.
Praktický důsledek pro návrh: u dílů, které se budou svařovat, se vyplatí počítat s kusovým zinkováním až nakonec. U dílů, které se jen řežou a šroubují, stačí materiál pozinkovaný z výroby.
Dráty a pásky mají vlastní normu
Tohle je detail, na kterém se dá poznat, jestli dodavatel ví, co prodává. Normy povlaků nejsou zaměnitelné podle druhu výrobku.
| Výrobek | Norma povlaku | Častá záměna |
|---|---|---|
| Plochý materiál zinkovaný kontinuálně | ČSN EN 10346 | bývá chybně vztažena i na drát |
| Kusově žárově zinkované výrobky | ČSN EN ISO 1461 | kontinuálně zinkovaný drát je z rozsahu vyloučen |
| Zinkovaný ocelový drát | ČSN EN 10244-2 | vlastní systém tříd povlaku |
Znamená to, že u drátu se povlak nespecifikuje třídou Z ani odkazem na ČSN EN ISO 1461. Má vlastní třídy povlaku. Stupňují se podle průměru drátu.
V praxi se s tím setkáte u pletiv, vázacích drátů a napínacích pásků. Pokud je v nabídce u drátu uvedena třída Z, je to signál, že specifikace vznikla kopírováním z plechu.
Co uvést v poptávce
Poptávku na pozinkovaný materiál zdržují dotazy, kterým předejde pět údajů:
- Druh výrobku a rozměr, tedy profil, drát, pletivo nebo rošt, s rozměrem v milimetrech.
- Prostředí, kde bude díl pracovat, nebo rovnou kategorii C podle ČSN EN ISO 12944-2. Bez toho nelze doporučit tloušťku povlaku.
- Požadovanou třídu povlaku, u plochého materiálu například Z275, u drátu odkazem na ČSN EN 10244-2.
- Zda se bude díl po dodání řezat nebo svařovat, protože to mění doporučení i postup.
- Zda potřebujete atest 3.1 podle ČSN EN 10204. U pozinkované oceli v něm k jakosti základního materiálu přibývá údaj o povlaku, jak popisuje článek o atestu 3.1.
Celý sortiment je v kategorii pozinkovaná ocel, rozdělený na profily, dráty a pásky, oplocení a rošty a pochozí plechy.
Pozinkovaná ocel ze skladu do celé ČR
ULAMEX dodává pozinkovaný hutní materiál velkoobchodně ze skladu v polské Zawadě. Ke každé dodávce lze vyžádat atest 3.1 podle ČSN EN 10204 s číslem tavby a s údajem o povlaku.
Materiál lze objednat společně s černou ocelí, nerezem i hliníkem na jedné objednávce, takže hybridní konstrukce má jeden termín a jednu dodávku. Souvislosti mezi skupinami hutního materiálu popisuje průvodce černou ocelí.
Svařované nosné konstrukce vyráběné ULAMEX nesou označení CE podle ČSN EN 1090-1 EXC2 a svařování probíhá v systému řízení podle ISO 3834-2. Firma obchoduje s ocelí a hliníkem od roku 1988, tedy 38 let. Dodací lhůta do České republiky je zpravidla 2 až 5 pracovních dnů, poptávky přijímáme přes kontakt.
Často kladené dotazy
Co je pozinkovaná ocel?
Ocel opatřená kovovým povlakem zinku, který ji chrání dvojím způsobem. Jednak jako bariéra mezi ocelí a vlhkostí, jednak obětně: v místě poškození koroduje přednostně zinek a ocel pod ním zůstává chráněná. Právě obětná ochrana je důvod, proč škrábanec na pozinkovaném dílu nespustí rez, na rozdíl od škrábance v nátěru.
Jak dlouho vydrží pozink?
Podle tloušťky povlaku a prostředí. Kontinuálně zinkovaný plech Z275, tedy asi 20 µm na stranu, vydrží v městském prostředí C3 řádově 10 až 29 let, v prostředí se solí C4 jen 5 až 10 let. Žárově zinkovaný díl nad 6 mm s povlakem 85 µm drží v C3 přes 40 let. Jde o dobu do první údržby, ne o okamžik selhání konstrukce.
Znamená Z275 tloušťku 275 mikrometrů?
Neznamená. Z275 je podle ČSN EN 10346 hmotnost povlaku v gramech na metr čtvereční, počítaná na obě strany dohromady. Na jednu stranu připadá zhruba 137 g/m², což při hustotě zinku okolo 7,1 kg/dm³ odpovídá přibližně 20 µm. Záměna těchto dvou hodnot je nejčastější příčinou nadsazených odhadů životnosti.
Jaký je rozdíl mezi žárovým a galvanickým zinkováním?
Hlavně tloušťka povlaku a tím i životnost. Kusové žárové zinkování ponorem podle ČSN EN ISO 1461 dává podle tloušťky dílu 45 až 85 µm, kontinuální zinkování pásu podle ČSN EN 10346 zhruba 7 až 32 µm na stranu a galvanické zinkování jen jednotky mikrometrů. Galvanicky zinkovaný spojovací materiál proto do venkovní konstrukce nepatří.
Jak silný má být zinkový povlak?
U kusového žárového zinkování to neurčujete vy, ale tloušťka dílu. Podle ČSN EN ISO 1461 platí pro ocel nad 6 mm průměrná hodnota nejméně 85 µm, pro díly nad 3 do 6 mm nejméně 70 µm. Norma rozlišuje místní a průměrnou hodnotu: místní je minimum pro jedno místo měření a je vždy nižší než průměrná hodnota pro celý kus.
Proč různé zdroje uvádějí jinou životnost pozinku?
Protože existují dvě normové sady rychlostí úbytku zinku. ISO 9223 udává úbytek za první rok expozice, ISO 9224 průměr za delší období, a ten je zhruba poloviční. Důvod je fyzikální: produkty koroze zinku vytvoří vrstvu, která další úbytek zpomaluje. Pro návrh je bezpečnější počítat s hodnotami pro první rok.
Lze pozinkovanou ocel svařovat?
Lze, ale svar povlak spálí a kolem něj vznikne pásmo bez zinku. Ve venkovním prostředí je to místo, kde koroze začne. Opravuje se nátěrem s vysokým obsahem zinku nebo nástřikem, nikoli běžnou barvou. Kde to jde, svařuje se před zinkováním, ne po něm, a proto se u nosných svařenců volí kusové žárové zinkování až na hotovém dílu.
Platí třída Z275 i pro pozinkovaný drát?
Neplatí. Třídy Z podle ČSN EN 10346 se vztahují na plochý materiál zinkovaný kontinuálně. Zinkovaný ocelový drát má vlastní normu ČSN EN 10244-2 s vlastními třídami povlaku, odstupňovanými podle průměru drátu. Kontinuálně zinkovaný drát je z rozsahu ČSN EN ISO 1461 vyloučen. Pokud je u drátu v nabídce uvedena třída Z, vznikla specifikace kopírováním z plechu.
Provádí ULAMEX žárové zinkování?
Neprovádí. ULAMEX dodává hutní materiál, který povlak už má z výroby, tedy pozinkované profily, dráty, pásky, oplocení a rošty. Žárové zinkování hotového svařence je zakázková služba, kterou zajišťují zinkovny a účtuje se zpravidla podle hmotnosti dílu.