Zavádění nových evropských předpisů pro výrobu a montáž ocelových dílců, žárové zinkování

• Foto

SPECIFIKA ŽÁROVÉHO ZINKOVÁNÍ
Žárové zinkování se oproti jiným protikorozním systémům vyznačuje specifickými nároky na konstrukční řešení součástí určených k pokovení. Zinkovaná součást je při této technologii ponořována do zinkové lázně o teplotě cca 450°C a při tom je vystavena nerovnoměrnému působení zvýšené teploty, kdy část pod hladinou se rychle prohřívá, zatímco část nad hladinou má teplotu prostředí. Proto na ni v průběhu ponořování do zinkové lázně působí významné vnitřní proměnné pnutí vyvolané tepelnou roztažností materiálu. Ocel vystavená působení zvýšené teploty současně ztrácí své původní mechanické vlastnosti. Navíc kontakt se zinkovou taveninou u ní může vyvolat takzvané zkřehnutí způsobené roztaveným kovem (Liquid metal embrittlement, LME). Podceňování všech těchto vlivů u nosných dílců žárově zinkovaných ocelových konstrukcí vyústilo v řadu zaznamenaných případů havárií ocelových staveb s touto protikorozní úpravou. Tyto případy se staly podnětem pro Společné výzkumné centrum Evropské komise (Joint Research Centre of the Commission, JRC), aby se danou problematikou začalo vážně zabývat a hledalo pro praktické použití vhodný nástroj, který spolehlivě poslouží pro vyloučení rizika možné přítomnosti trhlin v žárově pozinkovaných konstrukcích. Přijaté řešení spočívá ve vypracování pravidel pro navrhování, výrobu, žárové zinkování a zkoušky nosných dílců ocelových konstrukcí. Tato pravidla se opírají o Závěrečnou zprávu vědeckovýzkumného úkolu „Hot-dip-zinc-coating of prefabrikated structural steel components“ vyhlášeného JRC, jehož nositelem byla technická univerzita RWTH Aachen.

SMĚRNICE DASt 022
Příslušnou směrnici s označením DASt-Richtlinie 022 „Feuerverzinken von tragenden Stahlbauteilen“ vydal v říjnu 2009 Deutscher Ausschuss für Stahlbau (DASt). Má status dodatku technických norem pro žárové zinkování (EN ISO 1461 a EN ISO 14713) a dnem 1. 1. 2010 se ve Spolkové republice Německo stala závazným spolkovým dokumentem pro aktuální stav techniky. Upravuje zásady pro žárově zinkované nosné dílce ocelových konstrukcí prováděných podle DIN 18800. Dodávky pro německé odběratele, na něž se nový předpis vztahuje, nejsou v České republice ojedinělé. Ačkoliv nově upravené zpřísněné požadavky na kvalitu takových dodávek jsou závazné pro všechny poddodavatele, informovanost o vysokých nárocích stanovených na realizaci zakázek podle nového předpisu prozatím vázne. U výrobce, který disponuje velkým průkazem, se jako samozřejmost předpokládá znalost všech souvisejících předpisů, jejichž seznam aktuálně zahrnuje i směrnici DASt 022.

Novým předpisem je dotčena každá komerční žárová zinkovna, neboť od data jeho účinnosti smějí být dotčené stavební dílce zinkovány jen v takových zinkovnách se zavedeným systémem managementu kvality, které se mohou prokázat novým certifikátem Ü-Zeichen. Toto osvědčení je od podzimu loňského roku udělováno na základě certifikace provedené v souladu s novým závazným postupem, takzvaným „ÜZ-postupem“, a pro jeho přiznání musí být kromě jiného splněna především podmínka správného složení zinkové lázně.

Postupy a návody obsažené ve směrnici DASt 022 jsou založeny na nejnovějších poznatcích z oboru žárového zinkování. Vycházejí z toho, že v ocelových stavebních dílcích je vždy přítomno zbytkové vnitřní pnutí vnesené do součásti ve všech etapách od výroby polotovaru přes skladování a průběžné zpracování (řezání, lisování, ohýbání,…) až po svařování a dokončovací operace. Kromě tohoto stacionárního pnutí jsou zinkované dílce navíc vystaveny významnému proměnnému pnutí vyvolanému tepelnou roztažností materiálu při postupném ponořování zinkovaných dílců do taveniny. Přítomností vrubů a povrchových necelistvostí na zinkovaných součástech je toto pnutí umocněno a s podporou roztaveného kovu
v kritickém případě dojde ke vzniku trhliny a k jejímu rychlému šíření (Liquid metal assisted cracking, LMAC), když povlakový kov reaguje se substrátem za vzniku slitinových fází, jejichž objem může být větší než objem materiálu spotřebovaného na jejich vytvoření, a ty potom vyvolávají tlak na stěny necelistvosti.

Pravidla podle nové směrnice DASt 022 zajišťují, aby se riziku vzniku a šíření trhlin u žárově zinkovaných součástí spolehlivě předcházelo, a současně poskytují garanci, že pro nově realizované ocelové stavby budou použity žárově pozinkované nosné ocelové stavební dílce výhradně ve stavu bez relevantních trhlin.

Základní text dokumentu je rozdělen do šesti hlavních kapitol obsahujících účel a oblasti používání směrnice, normativní odkazy, terminologii a definice pojmů, technické požadavky a postupy.

Nejrozsáhlejší a zároveň nejdůležitější část textu směrnice je věnována kapitole 4, která stanoví požadavky na podstatné operace z celého výrobního procesu žárově zinkovaných ocelových stavebních dílců od volby polotovaru až po vlastní nanášení povlaku žárového zinku ponorem do roztaveného kovu i následné zkoušky k prokázání stavu bez trhlin. Tento oddíl představuje především pro objednatele protikorozní povrchové úpravy, kterým je výrobce ocelové konstrukce, podrobně rozpracované vodítko, jak je nutno správně postupovat, aby mohlo být spolehlivě vyloučeno riziko realizace stavby z dílců postižených trhlinami. Jestliže je zinkovaná konstrukce správně klasifikována v souladu se zásadami uvedenými v kapitole 4 a je dodržen a zdokumentován předepsaný postup, takový protokol má pak pro zákazníka význam osvědčení o stavu nosných dílců bez trhlin.

Pro nestandardní součásti, které nelze klasifikovat podle kapitoly 4 a vyžadují zvláštní posouzení, je možno provést důkaz nenáchylnosti k vytvoření trhlin výpočtem podle přílohy směrnice nebo zajistit úřední přezkoušení postupu.

Součástí směrnice DASt 022 je pět příloh, které jsou konkrétním doplněním základního textu a představují postupy a návody k provádění zkoušek a k jejich správnému vyhodnocování.

ZÁVĚR
Z uskutečněných výzkumů a rozborů bylo možno vyvodit důležitý závěr v tom smyslu, že nelze hovořit o žárovém zinkování jako o nevhodném systému protikorozní ochrany pro nosné prvky ocelových konstrukcí, ale že vzniku trhlin vždy předchází kritická kombinace celé řady faktorů, které společně jejich vznik iniciují. Především je nutno pro tuto technologii přizpůsobit konstrukční řešení a dílenské provedení zinkovaných dílců. Vlastní pozinkování pak musí být realizováno kvalifikovaně se znalostí postupů a zásad, kterými lze rizika vyloučit.

Povinnost řídit se směrnicí DASt 022 platí od 1. 1. 2010 pro všechny dodavatele a poddodavatele ocelových konstrukcí navrhovaných a prováděných podle DIN 18800, tedy i pro české výrobce takových konstrukcí. Směrnice však vzhledem k doporučení citovanému v úvodu má platnost pro všechny členy CEN.

Očekává se, že směrnice DASt 022 by pro svůj obsahový význam měla být po ověření v praxi v krátké době zapracována do nového evropského standardu, který bude doplňovat dosud platné normy EN ISO 1461 a EN ISO 14713.

Společnost Wiegel CZ má pro své zákazníky k dispozici český překlad uvedené směrnice a samozřejmostí je odborně vyškolený personál, který je připraven účinně podpořit vyhotovení nezbytné průvodní technické dokumentace, vypracovat výpočetní důkaz nenáchylnosti ke vzniku trhlin i zabezpečit kvalifikovanou realizaci zakázek určených pro německý trh, a to včetně defektoskopických zkoušek.

Introduction of new European rules for production and assembly of steel components, hot dip galvanizing
Hot dip galvanizing compared to other anti-corrosion systems can be characterized by specific requirements for design solution of parts intended to be metal plated. Using this technology, galvanized part is immersed in a zinc bath at 450 °C and thereby exposed to the uneven effects of higher temperature, when the part below the surface gets heated rapidly, while the part above the surface is of environment temperature. Therefore, during immersion in zinc bath, it is significantly affected by variable internal stress caused by thermal expansion of the material. Steel exposed to a higher temperature at the same time loses its original mechanical properties. Moreover, contact with zinc melt can cause the so-called liquid metal embrittlement or LME. Underestimation of these effects of load-bearing components of hot dip galvanized steel structures has resulted in many reported cases of accidents of steel units with such anti-corrosion finish. Such cases became a stimulus for the Joint Research Centre of the European Commission or JRC to seriously deal with these issues and to start looking for a suitable tool, which would reliably eliminate the risk of possible presence of cracks in hot-dip galvanized structures, to be used in practice.

Autor

• Ing. Kuklík Vlastimil Ph.D.