De plataformas offshore a pontes: aplicações de fio de zinco em proteção-contra corrosão para serviços pesados

A corrosão do aço custa anualmente à economia global cerca de 2,5 biliões de dólares, sendo que as infra-estruturas e os activos marítimos representam a maior categoria individual de perdas.Fio de zinco-implantado por meio de metalização por spray térmico e sistemas de ânodos sacrificiais-fornece um dos métodos mais-com melhor custo-benefício e tecnicamente comprovados para estender a vida útil de estruturas de aço em ambientes agressivos. Este artigo examina as principais-aplicações pesadas do fio de zinco nos setores marítimo, de infraestrutura, industrial e de energia.

Aplicação 1: Estruturas Marinhas e Offshore

Plataformas offshore de petróleo e gás, fundações de turbinas eólicas e instalações costeiras enfrentam exposição simultânea à névoa salina, imersão nas marés, radiação ultravioleta e abrasão mecânica. Revestimentos de zinco por spray térmico aplicados com fio de zinco de alta{1}}pureza (Zn maior ou igual a 99,995%) fornecem uma barreira sacrificial que corrói preferencialmente o aço subjacente, mantendo a integridade do substrato mesmo se o revestimento for danificado mecanicamente.

Em ambientes marinhos, o fio de liga de zinco-alumínio (ZnAl15) é frequentemente especificado para zonas de respingos-a área entre a maré alta e baixa que sofre o ciclo de corrosão mais agressivo. O conteúdo de alumínio forma um filme de óxido passivo estável que reduz a taxa de consumo de zinco, estendendo os intervalos de proteção para 25-30 anos com aplicação adequada do selante.

Para componentes totalmente submersos, como pernas de plataformas, risers e tubulações submarinas, o fio de zinco também é usado na fabricação de ânodos de sacrifício. Os ânodos de zinco fundido, produzidos a partir de matéria-prima de zinco de alta{1}}pureza, fornecem proteção catódica, mantendo a estrutura de aço em um potencial que evita a corrosão eletroquimicamente. Esses ânodos são projetados para taxas de consumo previsíveis e são substituídos em ciclos de manutenção programados.

Aplicação 2: Reabilitação de Pontes e Novas Construções

Vigas, rolamentos, juntas de expansão e ancoragens de cabos-de aço para pontes estão entre as aplicações de proteção contra corrosão mais intensamente estudadas. O programa de testes de exposição{3}}de longo prazo da FHWA concluiu que "os sistemas metalizados forneceram consistentemente o melhor desempenho de proteção contra corrosão. Todos os revestimentos metalizados testados não mostraram corrosão" em ambientes de teste costeiros e industriais.

O zinco por pulverização térmica em aço de ponte oferece múltiplas vantagens em relação aos sistemas de pintura convencionais:

Vida útil:25-40+ anos de proteção dependendo do ambiente e da configuração do selante, em comparação com 10-15 anos para sistemas de pintura de alto desempenho

Tolerância a danos:Ao contrário da pintura, os revestimentos de zinco fornecem proteção sacrificial em bordas cortadas, arranhões e furos de parafusos-áreas onde os sistemas de pintura normalmente falham primeiro

Intervalos de manutenção:Ciclos de manutenção estendidos reduzem os custos do ciclo de vida e a interrupção do tráfego

Compatibilidade ambiental:Os revestimentos de zinco não contêm compostos orgânicos voláteis (COV) no ponto de aplicação e o excesso de pulverização é totalmente reciclável

A Rainbow Bridge nas Cataratas do Niágara, metalizada com um sistema de liga 85/15 Zn-Al, demonstrou proteção contra corrosão-isenta de manutenção por mais de duas décadas em um ambiente sujeito a ciclos de congelamento-degelo e forte exposição ao sal de degelo. Da mesma forma, as pontes rodoviárias norueguesas com revestimentos duplex de zinco por pulverização térmica proporcionaram 25+ anos de proteção nas condições costeiras nórdicas, com requisitos mínimos de manutenção em comparação com alternativas de pintura convencionais.

Aplicação 3: Tanques de Armazenamento e Aço Industrial

Os-tanques de armazenamento acima do solo (ASTs) para petróleo, produtos químicos e água representam outro importante segmento de aplicação. Exteriores de tanques, tetos e tetos flutuantes internos se beneficiam da pulverização térmica de zinco onde condições atmosféricas agressivas ou espaços internos de vapor aceleram a corrosão. A capacidade de aplicar revestimentos de zinco no campo-sem os tempos de cura e as restrições ambientais dos sistemas de pintura-reduz o tempo de inatividade do tanque durante paradas de manutenção.

Estruturas de aço industriais em fábricas de produtos químicos, usinas de energia e instalações de fabricação também usam revestimentos de fio de zinco onde estão presentes dióxido de enxofre, cloreto ou outros agentes corrosivos. Nesses ambientes, a espessura do revestimento e a seleção do selante tornam-se parâmetros críticos do projeto, com especificações típicas exigindo 100-200 μm de zinco com uma camada superior de selante orgânico apropriada.

Aplicação 4: Infraestrutura de Energia Eólica

As torres de turbinas eólicas, especialmente aquelas instaladas em locais costeiros ou offshore, são cada vez mais especificadas com sistemas de revestimento de zinco por aspersão térmica. A combinação de exposição a altas-altitudes, ventos-salinos e acesso limitado para manutenção torna essenciais-os sistemas de revestimento de longa duração. As seções da torre são normalmente metalizadas na oficina de fabricação antes da montagem em campo, garantindo a cobertura completa das juntas soldadas e placas de conexão.

As fundações monoestacas eólicas offshore apresentam uma aplicação particularmente exigente. A peça de transição-a interface entre a monopilha submersa e a-torre de água-acima passa por condições de zona de respingo e requer revestimentos de liga de Zn-Al ou uma combinação de spray térmico de zinco com proteção catódica usando ânodos de zinco.

Aplicação 5: Galvanização-por imersão a quente contínua

Além da pulverização térmica, o fio de zinco serve como matéria-prima para linhas contínuas de galvanização por{0}imersão a quente. Fios de aço, tubos de aço e seções estruturais são passados ​​através de banhos de zinco fundido para produzir um revestimento de zinco ligado metalurgicamente. A pureza do fio de zinco ou da matéria-prima do lingote de zinco afeta diretamente a adesão, a aparência e a resistência à corrosão do revestimento. Zinco de alta-pureza (Zn maior ou igual a 99,99%) normalmente é necessário para produtos galvanizados de-classe automotiva e de construção-.

Aplicação 6: Aplicações Emergentes

Duas aplicações emergentes estão expandindo o mercado endereçável para fios de zinco especiais:

Eletrodos de bateria de zinco-ar:O fio e a folha de zinco estão sendo desenvolvidos como materiais de eletrodo para baterias de-ar de zinco-de próxima geração usadas em armazenamento de energia-em escala de rede e extensores de autonomia de veículos elétricos. As propriedades eletroquímicas do zinco de alta{4}pureza o tornam um material anódico ideal para esses sistemas.

Fabricação aditiva:Programas de pesquisa estão avaliando zinco e fios de{0}ligas de zinco como matéria-prima para fabricação de-arco aditivo (WAAM) de componentes resistentes à corrosão-e formas de ânodos de sacrifício com geometrias complexas.

Resumo do desempenho do revestimento por ambiente

O Caso Econômico para Revestimentos de Fio de Zinco

Quando avaliados com base no custo do ciclo de vida, os revestimentos de zinco por spray térmico superam consistentemente os sistemas de pintura para infraestruturas de longa-vida útil. O custo inicial mais elevado da aplicação é compensado por intervalos de manutenção prolongados, tempo de inatividade reduzido e eliminação de ciclos completos de repintura. Para um grande projeto de ponte com vida útil de 50{5}}anos, um sistema de metalização de zinco pode reduzir os custos totais de proteção contra corrosão em 30-50% em comparação com um sistema de pintura de três camadas que exige duas repinturas completas durante o período de serviço.

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A ZhenAn fornece fio de zinco e fio de liga de zinco-alumínio para aplicações de pulverização térmica, pulverização de arco, galvanização e ânodo sacrificial em todo o mundo. Nossa linha de produtos cobre diâmetros de 0,8 mm a 4,0 mm em purezas de Zn maior ou igual a 99,99% a Zn maior ou igual a 99,995% SHG, com certificação completa para ASTM B833, ISO 14919, AWS C2.25/C2.23 e GB/T 12608.

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