در زندگی روزمره بارها با کلمه گالوانیزه روبرو شده‌ایم و با انواع محصولات آن نظیر ورق گالوانیزه، آشنا هستیم. در این مقاله بر آن شده‌ایم که با نگاهی ریزبینانه و علمی به مفهوم گالوانیزه بپردازیم و تاثیر آن بر طول عمر قطعات فولادی را ارزیابی کنیم. برای این منظور و در خلال این مقاله علاوه بر تعریف گالوانیزه چیست، به مفهوم خوردگی و علل اهمیت آن، مفهوم پوشش‌دهی، انواع پوشش‌های مدرن، انواع پوشش گالوانیزه و کاربردهای گالوانیزه می‌پردازیم.
فهرست این مطلب
خوردگی چیست؟
خوردگی یا زنگ‌زدگی یکی از مهم‌ترین مفاهیم و چالش‌ها در مهندسی و علم مواد است و حجم زیادی از مواد فلزی در دنیا در معرض خوردگی قرار می‌گیرند. جالب است بدانید حتی مواد پلیمری و پلاستیکی نیز امکان زنگ‌زدگی دارند و می‌توانند در دراز مدت بر اثر این پدیده تخریب شوند. خوردگی در واقع میزان تمایل یک فلز یا آلیاژ مشخص برای واکنش دادن در معرض هوا، آب، محیط‌های قلیایی و اسیدی می‌باشد. بدیهی است که مواد مختلف، میزان متفاوتی از مقاومت را در مقابل انجام این واکنش‌ها از خود نشان می‌دهند.
بیشتر بخوانید: روش‌های از بین بردن زنگ زدگی آهن
انواع خوردگی کدامند؟
خوردگی می‌تواند انواع گوناگونی داشته و از طرق مختلف، به قطعه تولید شده آسیب برساند. از جمله این خوردگی‌ها می‌توان به خوردگی حفره‌ای اشاره کرد. این نوع خوردگی یکی از شایع‌ترین انواع زنگ‌زدگی می‌باشد. ایجاد سوراخ کوچک در سطح و در مقابل، از بین رفتن حجم وسیعی از قطعه در مرکز، از نشانه‌های این نوع خوردگی می‌باشد.
خوردگی می‌تواند به صورت رسوبی هم اتفاق بیفتد. خوردگی دما بالا نیز از متداول‌ترین انواع زنگ زدن می‌باشد. این نوع خوردگی به خوردگی داغ موسوم است.
علاوه بر موارد ذکر شده، خوردگی می‌تواند در شرایط سایش، تنش و خستگی نیز اتفاق بیفتد.
چرا مبحث خوردگی اهمیت دارد؟
خوردگی می‌تواند به آسانی، اقتصاد یک کشور را به چالش بکشد. هزینه‌ی بالای تعمیر و یا تعویض قطعات آسیب دیده، نظیر خطوط لوله انتقال نفت و گاز، از کار افتادن خطوط تولید در حین تعمیر، عدم بازدهی مناسب نیروی انسانی موجود و خطرات جانی ناشی از خوردگی، همگی نشان از اهمیت بالای این مفهوم دارند.
برای مقابله با این مشکل، راه‌هایی وجود دارد. برخی از مواد در معرض محیط خورنده، به سرعت یک لایه محافظ به نام لایه پسیو (passive layer) بر سطح خود تشکیل می‌دهند که می‌تواند تا حد مناسبی جلوی این زنگ زدگی را بگیرد.
راه حل دوم برای جلوگیری از خوردگی فلزات، استفاده از پوشش‌دهی است. گالوانیزه نیز یکی از انواع پوشش‌های اعمالی بر مقاطع آهنی است که در ادامه به آن بیشتر می‌پردازیم.
پوشش‌دهی چیست؟
گفته شد که یکی از روش‌های جلوگیری از زنگ زدگی، به کار بردن پوشش می‌باشد. این پوشش‌ها در ضخامت‌های معلوم و مشخص شده بر روی سطح فلز می‌نشینند و از آسیب رسیدن به قطعه جلوگیری می‌کنند.
اساس کار بیشتر پوشش‌ها به این صورت است که ماده پوشش‌دهنده، خود در تماس با ماده خورنده، خورده شده اما اجازه زنگ زدن فلز اصلی را نمی‌دهند. پوشش گالوانیزه هم به همین صورت عمل می‌کند. در این پوشش، از فلز روی استفاده می‌شود. روی با از بین بردن خود، به اکسیژن اجازه نمی‌دهد که با آهن واکنش داده و خورده شود
انواع پوشش‌ها کدامند؟
فرآیندهای پوشش‌دهی بسیار گسترده‌اند و می‌توانند در حالت جامد، مایع، گاز و حتی پلاسما انجام شوند. این پوشش‌ها می‌توانند با فلز واکنش دهند، در آن نفوذ کنند و یا اینکه بدون واکنش، فقط بر روی سطح فلز مدنظر بنشینند. هرکدام از این موارد، مکانیزم خاص خود را دارد که از ذکر آن در این مقاله خودداری می‌کنیم. از جمله مهم‌ترین پوشش‌های موجود در دنیا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- گالوانیزه
- قلع اندود
- پوشش‌های آلومینایزینگ مانند پوشش آلوزینک
- فسفاته و کروماته
- سمانتاسیون
- نیتراته
کارخانه فولاد مبارکه از جمله کارخانجات داخلی است که ورق‌های پوشش‌دار متعددی از جمله ورق گالوانیزه، ورق قلع اندود و ورق آلوزینک تولید می‌کند. ورق گالوانیزه فولاد مبارکه، از بهترین ورق‌های موجود در بازار می‌باشد که به طور گسترده توسط کارخانجات، صنایع بزرگ و کوچک و مصرف‌کنندگان جزئی به کار می‌رود.
روکش گالوانیزه
همانطور که توضیح داده شد، آبکاری گالوانیزه در واقع نوعی پوشش یا اصطلاحا روکش است که می‌تواند از فلز زمینه‌ی خود تا حد مناسبی در مقابل برخی از آسیب‌های محیطی نظیر زنگ زدگی، محافظت کند. در واقع می‌توان گفت روکش گالوانیزه نام یک محصول منحصر به فرد نیست بلکه به کلیه تکنیک‌ها و فرایندهایی گفته می‌شود که در نتیجه‌ی آن پوششی از روی روی محصول نهایی قرار داده می‌شود.
فرق ورق گالوانیزه با آهن
مقاطع آهنی که در بازار خرید و فروش می‌شوند، عمدتا بدون هیچ گونه پوشش هستند. آهن و فولاد اگر برای کاربری‌هایی حساس‌تری به کار روند نیاز دارند که دارای پوشش‌های ضد سایشی یا ضد خوردگی باشند. ورق گالوانیزه از جمله این محصولات است که نسبت به مقاطع آهنی بدون آبکاری دارای مقاومت به خوردگی بسیار مناسبی است. طبیعی است که ورق گالوانیزه دارای قیمت بالاتری نسبت به ورق‌های آهنی است چرا که فرایند تولید طولانی‌تر و پرهزینه‌تری دارد.
انواع گالوانیزه کدامند؟
به طور کلی برای اعمال پوشش گالوانیزه بر روی سطح فلز مورد نظر (عمدتا آهن) دو روش اصلی وجود دارد. پوشش گرم گالوانیزه و پوشش با استفاده از تکنیک الکتروشیمیایی. این دو روش به دلیل صرفه اقتصادی و همچنین فرآیند نسبتا ساده، مورد توجه بیشتری قرار گرفته‌اند. علاوه بر این دو روش اصلی، فرایندهایی نظیر رسوب نشانی فیزیکی و شیمیایی نیز می‌توانند به کار روند اما به دلیل تجهیزات گران قیمت و همچنین سرعت تولید آهسته، فقط در موارد خاص و قطعات حساس مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در ادامه با روش‌های اصلی پوشش گالوانیزه، بیشتر آشنا می‌شویم.
گالوانیزه گرم چیست؟
این روش به عنوان تجاری‌ترین و صنعتی‌ترین فرایند اعمال پوشش گالوانیزه در دنیا شناخته می‌شود. برای انجام این فرایند، مقاطع فلزی مورد نظر پس از اتمام روند شکل‌دهی و رسیدن به حالت ایده‌آل خود، وارد حمام روی می‌شوند. نقطه ذوب پایین روی باعث شده است که نیاز به انرژی زیادی برای ساخت حمام روی نباشد. در این حمام، علاوه بر روی مذاب، نمک‌ها و عناصر دیگری به منظور بهبود اعمال پوشش، اضافه می‌شوند.
پس از خروج از حمام روی، مقاطع فلزی پوشش داده شده خشک شده و سپس در کوره‌هایی قرار می‌گیرند تا چسبندگی پوشش و فلز زمینه تکمیل گردد. سرعت تولید بالای این فرایند علت اصلی استفاده وسیع آن در صنعت روز دنیا شده است.
گالوانیزه سرد چیست؟ (پوشش الکتروشیمیایی)
این پوشش به پیل گالوانیک نیز معروف است. برای اعمال پوشش گالوانیزه، محلولی رسانا قرار داده می‌شود. در یک سمت فلز روی و در سمت دیگر فلزی که می‌خواهیم پوشش بر روی آن اعمال کنیم قرار دارد. این دو قطعه توسط سیم به یکدیگر مرتبط می‌شوند. با اعمال اختلاف پتانسیل، فلز روی از سطح قطعه خود کنده شده و به صورت یون در محلول رسانا حرکت کرده و خود را به فلز زمینه می‌رساند. سپس بر روی سطح فلز زمینه رسوب کرده و عمل پوشش‌دهی انجام می‌پذیرد. از جمله معایب این روش، کند بودن فرایند و عدم چسبندگی مناسب پوشش گالوانیزه با فلز زمینه است. این دو عامل باعث شده است که پیل گالوانیک برای تولید گالوانیزه کاربرد محدودتری نسبت به حمام روی داشته باشد.
ورق گالوانیزه چیست؟
ورق گالوانیزه، یکی از محبوب‌ترین ورق‌های موجود در دنیا می‌باشد. برای تولید ورق گالوانیزه، ابتدا ورق باید در ضخامت استاندارد خود تولید شود. برای اعمال پوشش گالوانیزه محدودیت ضخامتی وجود ندارد اما طبق یک قاعده کلی و با توجه به اینکه خود گالوانیزه نیز ضخامتی به ورق اضافه می‌کند، معمولا از ورق‌های نازک‌تر برای ساخت ورق گالوانیزه استفاده می‌شود. به همین دلیل، عمده ورق مورد استفاده برای ساخت ورق گالوانیزه فولاد مبارکه اصفهان و یا کارخانجات مشابه داخلی و خارجی، ورق نورد سرد می‌باشد که دارای ضخامت کمتری نسبت به نورد گرم است.
ورق از کلاف باز شده، تاب‌گیری شده و وارد حمام روی می‌شود. این فرایند به صورت پیوسته و بدون توقف انجام می‌پذیرد. در مرحله بعد، ورق توسط کوره‌های پخت، خشک شده و سپس وارد مرحله تاب‌گیری نهایی و بسته‌بندی می‌شود.
کاربرد ورق گالوانیزه چیست؟
ورق گالوانیزه از جمله ورق‌های با کیفیت در بازار به حساب می‌آید. می‌توان به طور کلی گفت که ورق گالوانیزه بیشتر در مواردی کاربرد دارد که ورق سیاه، پاسخگوی نیازهای مشتری نباشد.
ورق گالوانیزه مقاومت به خوردگی بالاتر نبسب به ورق سیاه دارد. از این نوع ورق در ساخت تانکرهای حامل مواد شیمیایی و خطوط کانال کولر به مقدار زیاد استفاده می‌شود. همچنین از ورق گالوانیزه در خطوط انتقال سیالات حساس نیز کمک گرفته می‌شود.
بیشتر بخوانید: تفاوت فولاد با نورد سرد و نورد گرم در چیست؟
سایر محصولات پوشش گالوانیزه چیست؟
علاوه بر ورق، سایر مقاطع آهنی نیز می‌توانند به صورت گالوانیزه تولید شوند. از جمله این موارد می‌توان به محصولات مشتق از ورق نظیر نبشی، ناودانی و حتی لوله اشاره کرد. علاوه بر آن، اخیرا برخی شرکت‌ها در راستای تولید میلگرد گالوانیزه نیز اقداماتی را انجام می‌دهند. میلگرد گالوانیزه می‌تواند عمر بتن آرمه را افزایش دهد و از خوردگی و پوسیدگی میلگرد درون بتن جلوگیری کند.
قطعات فلزی زیادی نیز همراه با پوشش گالوانیزه تولید می‌شوند و کارایی و طول عمر بالاتری نسبت به نمونه‌های بدون پوشش از خود نشان می‌دهند.
لوله گالوانیزه
این محصول نیز نظیر ورق می‌توانند در مکان‌هایی که در تماس با سیال خورنده هست به کار رود. لوله گالوانیزه در ضخامت‌های گوناگون کاربردهای متفاوتی را به خود اختصاص می‌دهد. نکته مهم و قابل توجه این است که لوله‌هایی که به روش مقاومتی تولید می‌شوند باید پس از تولید نهایی گالوانیزه شوند چرا که اگر ورق گالوانیزه به لوله تبدیل شود تمامی خواص پوشش اعمال شده در ناحیه جوش از بین می‌رود.
پروفیل گالوانیزه
برای تولید پروفیل گالوانیزه ورق‌های با ضخامت پایین به شکل نهایی خود در می‌آیند و سپس در حمام‌های گالوانیزه قرار داده می‌شوند. پروفیل گالوانیزه مقاومت خیلی خوبی را در مقابل زنگ زدگی از خود نشان می‌دهد.
فرق گالوانیزه با آلومینیوم
بسیاری از محصولات تولید شده با پوشش گالوانیزه به لحاظ ظاهری شباهت زیادی به آلومینیوم دارند. هر دوی ان محصولات ظاهر براقی داشته و رنگی متمایل به نقره‌ای دارند. با این حال می‌توان تفاوت اصلی این دو و راه شناسایی آن‌ها از یکدگیر را وزن مخصوص آن نامید. گالوانیزه عموما روی محصولات آهنی انجام می‌شود که در مقایسه با آلومینیوم دارای وزن مخصوص مشخصا بیشتری است. همچنین با انجام تست چسبندگی می‌توان نشان داد که تفاوت گالوانیزه با آلومینیوم در میزان اتصال لایه رویی با زیر لایه خود است.
جمع‌بندی
در این مقاله به بررسی گالوانیزه چیست پرداختیم و ذکر شد که گالوانیزه نه محصولی مشخص و نه جنسی متفاوت است بلکه گالوانیزه پوششی است که بر روی مقاطع آهنی اعمال می‌شود تا طول عمر و بازدهی آن‌ها را بالا ببرد. گفته می‌شود قطعاتی که با پوشش گالوانیزه تولید شده‌اند می‌توانند تا 70 سال بدون عیب کار کنند.
در ادامه در مورد محصولات مختلف گالوانیزه نظیر ورق گالوانیزه و لوله گالوانیزه نیز صحبت شد. برای اطلاع بیشتر از هرکدام این محصولات، می‌توانید به صفحه اختصاصی آن محصول از طریق لینک‌های مشخص شده، مراجعه نمایید. همچنین برای اطلاع از قیمت روز و خرید انواع محصولات فولادی می‌توانید به وبسایت فولادینو مراجعه کنید.