Technologia cynkowania ogniowego została odkryta przeszło dwieście lat temu. Dzięki wielu korzyściom, jakie oferuje, metoda ta znacznie rozwija swoje możliwości adaptacyjne, tym samym skutecznie przenikając do różnych branży Polskiej gospodarki.
Geneza cynkowania ogniowego sięga XVIII wieku, a pierwsze małe ocynkownie tworzono pod koniec XIX wieku. Wtedy rozpoczął się nieustanny rozwój produkcji cynku wraz z coraz szerszym jego zastosowaniem. Obiekty przemysłowe powstawały w latach 40. XX wieku, a współczesne cynkowanie ogniowe stanowi dynamicznie rozwijającą się technologię, dysponującą nowoczesną metodologią i zaawansowanym zapleczem instrumentalnym. W związku z tym metodę tę wykonuje się w ocynkowniach o wysokich standardach jakościowych, dzięki którym zanurzenie stalowych konstrukcji w wannie z roztopionym w 450 stopniach cynkiem jest możliwe. I choć technologia cynkowania ogniowego niewiele się zmieniła od czasów, w których ją odkryto, to dzięki rozwojowi rynku, zmiany pokoleniowej inżynierów i upowszechnieniu wiedzy na temat cynkowania pojawiają się coraz to nowe jej zastosowania.
Proces cynkowania w XXI w.
Przemysłowe zastosowanie metody Malouna nie było możliwe aż do 1836 r., kiedy wynaleziono metodę czyszczenia powierzchni żelaza przez trawienie. Odkrycie to pozwoliło wykorzystać cynkowanie ogniowe na szerszą skalę. Obecnie proces cynkowania składa się z kilku technologicznie zaawansowanych etapów wstępnych, które przygotowują materiał do zanurzenia w kąpieli cynkowej. Głównym ich celem jest mechaniczne usunięciu niejednorodności przylegających do powierzchni cynkowanego przedmiotu, odtłuszczenie powłoki z substancji woskowatych lub oleju oraz przygotowanie do prawidłowego przebiegu reakcji chemicznych. Ostatni etap procesu cynkowania polega na zanurzeniu uprzednio przygotowanego podłoża stalowego w kąpieli stopionego cynku w temperaturze 445–455°C. W tych warunkach cynk i żelazo ulegają bardzo szybkiej reakcji chemicznej, co skraca czas zanurzenia powierzchni stalowych w ciekłym cynku do kilku minut. W konsekwencji otrzymujemy powłokę stopową trwale związaną ze stalą, która chroni konstrukcje przed działaniami mechanicznymi i chemicznymi. Prawidłowo wykonana powłoka cynkowa, w zależności od jej grubości, agresywności środowiska i erozji mechanicznej, wytrzymuje od 40 do 100 lat.
Rozwój polskiej branży cynkowniczej
Od połowy lat 90. można zaobserwować stały rozwój polskiego przemysłu cynkowniczego. Mocnym akcentem zaznaczonym na osi jego rozwoju jest rok 1994, w którym powstało Polskie Towarzystwo Cynkownicze. Jako organizacja non-profit zrzesza blisko 60 ocynkowni i firm z całego kraju, równocześnie popularyzując ochronę stali metodą cynkowania ogniowego. Misją Towarzystwa jest komunikowanie o wartości cynku dla społeczeństwa i środowiska naturalnego, prowadzenie działalności badawczej i rozwojowej oraz stworzenie platformy spotkań dla współpracy, szkoleń i wymiany doświadczeń członków. Dzięki zachęcaniu do korzystania z technologii cynkowniczej towarzystwo chce także przyczynić się do ochrony środowiska. Korozja powoduje ogromne szkody w gospodarce, ograniczenie jej występowania to nie tylko zapobieganie stratom materiałowym, ale także przedłużenie okresu użytkowania konstrukcji oraz ograniczenie ilość elementów odpadowych. Szacuje się, że roczne straty spowodowane korozją stali sięgają 3–4% PKB w krajach tzw. Starej Unii. O wiele gorzej przedstawia się sytuacja w Polsce, gdzie straty wynoszą od 5 do 7% PKB.
Międzynarodowa Grupa Badawcza ds. Cynku i Ołowiu podaje, że światowa produkcja cynku w 2015 r. wyniosła 12 mln ton, zaznaczając, że potencjał wydobywczy tego surowca jest znacznie większy i szacunkowo sięga 430 mln ton. Oznacza to, że w perspektywie kolejnych lat globalne zużycie cynku będzie wykazywać tendencję rosnącą. Polska roczna produkcja cynku stanowi obecnie około 10% całości produkcji w Unii Europejskiej.
Jacek Zasada, prezes Polskiego Towarzystwa Cynkowniczego, informuje, że w przeciągu ostatnich 16 lat znacznie wzrosła ilość ocynkowni działających na terenie Polski. W roku 2000 istniało ich blisko 40 i zabezpieczały około 450 tys. ton konstrukcji oraz wyrobów ze stali. W roku 2016 liczba obiektów wzrosła do 60 nowoczesnych zakładów, które w roku ubiegłym zabezpieczyły około 670 tys. ton wyrobów. Dodaje także, że metoda cieszy się popularnością dzięki krótkiemu okresowi przygotowania konstrukcji budowlanych do montażu – czas trwania procesu cynkowania dla jednostkowej partii materiału wynosi maksymalnie do 24 godzin. Standardowe wanny mają wymiary 12,5 x 2 x 3 m, czyli wymiar typowej naczepy TIR-a. Jednak wraz z rozwojem tego przemysłu naturalnie rozwijają się jego możliwości i obecnie technologię zanurzeniową można stosować w tzw. wannach specjalistycznych, które umożliwiają ocynkowanie elementów gabarytowych o długości do 21 m, szerokości do 2,8 m i wadze do 16 ton.
W krajach Unii Europejskiej wciąż obserwuje się wzrost ilości ocynkowanych konstrukcji i wyrobów ze stali. Jest to potwierdzenie wciąż rozwijającego się przemysłu cynkowniczego. Jego liderem są Niemcy, którzy rocznie zabezpieczają cynkiem aż 1 mln 800 tys. ton stali. Polska, cynkując około 640 tys. ton rocznie, jest na czwartym miejscu, tuż za Wielką Brytanią (670 tys. ton) i Włochami (850 tys. ton), a przed takimi krajami, jak Hiszpania (550 tys. ton) czy Francja (520 tys. ton).
Edukacja w zakresie ochrony przed korozją
W świadomości wielu ludzi wciąż utrzymują się dwa mity dotyczące technologii cynkowania ogniowego, które skutecznie zniechęcają do korzystania z tej metody. Pierwszy to przekonanie o jej niedostępności. Rzeczywistość jednak pokazuje, że ocynkowni ogniowych w Polsce jest naprawdę dużo. Na mapie kraju nad Wisłą nie ma województwa, które by takowej nie miało. Drugi mit reprezentuje przekonanie, że technologia ochrony stali za pomocą ciekłego cynku jest bardzo kosztowna. Biorąc jednak pod uwagę koszty zabezpieczenia, konserwacji, recyklingu oraz całkowity cykl życia obiektu, cynkowanie ogniowe zapewnia najbardziej ekonomiczną formę ochrony przed korozją.
Dlatego Polskie Towarzystwo Cynkownicze zwraca uwagę, że niezwykle istotna jest kwestia edukacji. Przykładem jej braku mogą być nieprzemyślane decyzje, które w przyszłości stają się problematyczne. Niemcy, którzy posiadają ok. 60 tys. mostów i wiaduktów, aż 20% z nich muszą oddać do generalnego remontu. Wynika to z faktu, że do zbrojenia konstrukcji żelbetowych wykorzystano zwykłą stal zbrojeniową. Zważając na fakt, że okres żywotności konstrukcji ma swoje limity, w konsekwencji normalnego użytkowania naturalnie pojawia się korozja. Obecnie renowacja tych obiektów wiąże się z zamknięciem linii kolejowych i drogowych, co z kolei grozi ogromnymi utrudnieniami komunikacyjnymi. Przy wykorzystaniu technologii cynkowania ogniowego żywotność tych obiektów można było przedłużyć o kilkadziesiąt lat. W Polsce sytuacja jest podobna, gdyż na 35 tys. mostów i wiaduktów większość wymaga gruntownego remontu. Kwestia ta podobnie wygląda w innych branżach, stąd też coraz większe grono specjalistów rekomenduje metodę cynkowania ogniowego jako najbardziej skuteczną w ochronie przed korozją.
Dzięki prowadzeniu długofalowych programów edukacyjnych, rejestrowany jest stabilny i konsekwentny rozwój przemysłu cynkowniczego. Jego odzwierciedlenie można zauważyć w coraz częstszym wykorzystywaniu tej metody w wielu branżach. Specjaliści z różnych dziedzin coraz śmielej sięgają po technologię cynkowania ogniowego. W związku z jej wszechstronnymi możliwościami aplikacji, jest powszechnie stosowana w niemal każdej gałęzi gospodarki. Różne branże z sukcesem ją wykorzystują, a najczęściej cynkowane elementy to: drobne wyroby ślusarskie, drogowe barierki energochłonne, trakcje kolejowe, części mostów i wiaduktów, słupy oświetleniowe oraz wielkogabarytowe konstrukcje stalowe – hale produkcyjne, słupy energetyczne, konstrukcje wyciągów górskich oraz przemysł stoczniowy i morski.
Przyszłość przemysłu cynkowniczego
O ile sama technologia cynkowania ogniowego prawdopodobnie nie będzie się znacząco rozwijać, to z pewnością poszerzy się jej zastosowanie w różnych dziedzinach gospodarki. Ze względu na wielkogabarytowe części konstrukcji mostowych metoda zanurzeniowa nie może być w pełni wykorzystywana przy takich obiektach. Rozwiązaniem tego ograniczenia jest modułowe budowanie mostów, mocno rozwijane w Niemczech, dzięki któremu poszczególne elementy konstrukcji mogłyby być zabezpieczone w kąpieli ocynkowej. Obecnie każdy wiadukt projektowany jest indywidualnie, w przyszłości inżynierowie chcą wprowadzić standaryzowane części nośne, które będą dostosowywane w zależności od przewidywanych ciężarów. Wówczas taki most składałby się z dźwigaru stalowego i nawierzchni betonowej. Zaletą tego rozwiązania jest możliwość szybkiego demontażu konstrukcji, poddanie jej ewentualnym zabiegom renowacyjnym, a następnie ponowne zamontowanie. Dzięki oparciu jej struktury na elementach stalowych, łatwo i szybko można ją zabezpieczyć przed korozją na wiele lat, tym samym unikając sytuacji, które obecnie mają miejsce w Niemczech i Polsce.
Poszukując nowych możliwości Polskie Towarzystwo Cynkownicze rozpoczęło prace badawcze nad zachowaniem się ocynkowanych prętów zbrojeniowych w betonie. W roku 2015 wspólnie z Politechniką Krakowską wykonano badania porównawcze przyczepności prętów czarnych oraz ocynkowanych do betonu, celem udowodnienia wytrzymałości metody wykorzystującej cynk. Co ciekawe, technologia ta standardowo wykorzystywana jest w budownictwie w Ameryce, Azji i Australii, Europa jednak wciąż z dystansem patrzy na takie jej zastosowanie. Prowadzenie zaawansowanych badań laboratoryjnych ma na celu zmienić tę sytuację, a tym samym otworzyć technologię cynkowania ogniowego na nowe zastosowania.
