ورق گالوانیزه

ورق گالوانیزه آهنی است که با روی پوشانده شده باشد. این آهن ، حتی اگر پوشش آن هم شکستگی پیدا کند، از زنگ زدن محفوظ می‌ماند. ماهیت ورق گالوانیزه  بین آهن و روی ، پیلی الکتروشیمیایی تشکیل می‌شود که در آن روی به جای آهن به عنوان آند و آهن به عنوان کاتد بکار می‌رود. روی در آند اکسید می‌شود چون فلزی پست‌تر یا فعالتر از آهن است و دارای پتانسیل احیاء کمتری از آهن است و پتانسیل اکسید بیشتری از آن دارد. حلبی در حلبی هایی که از آن ، قوطی می‌سازند، عمل معکوسی انجام می‌شود. در حلبی ، بر روی آهن ، پوشش قلعبکار رفته است و عمل معکوس ورق گالوانیزه انجام می‌شود. چون آهن فلزی فعالتر از قلع است و پتانسیل احیاء قلع بیشتر از آهن است و به عنوان کاتد در حلبی به کار می‌رود و آهن آند می‌شود. البته در صورتی که پوشش قلع بشکند، خوردگی آهن در زیر این پوشش پیش می‌رود. علت استفاده از آهن گالوانیزه آهن گالوانیزه ، آهنی است که با روی پوشانده شده باشد. این آهن ، حتی اگر پوشش آن هم شکستگی پیدا کند، از زنگ زدن محفوظ می‌ماند. ماهیت آهن گالوانیزه در آهن گالوانیزه ، بین آهن و روی ، پیلی الکتروشیمیایی تشکیل می‌شود که در آن روی به جای آهن به عنوان آند بکار می‌رود و آهن به عنوان کاتد. روی در آند اکسید می‌شود چون فلزی پست‌تر یا فعالتر از آهن است و دارای پتانسیل احیاء کمتری از آهن است و پتانسیل اکسید بیشتری از آن دارد. خوردگی یا زنگ زدن آهن فقط در حضور اکسیژن و آب صورت می‌گیرد. در جایی بر سطح جسم آهنی، اکسایش آهن انجام می‌شود و آند را تشکیل می‌دهد و در جایی دیگر سطح آن جسم که (O2(g و H2O وجود دارد، کاهش انجام می‌شود و کاتد را تشکیل می‌دهد و در نتیجه این عمل، ایجاد یک سلول ولتایی یا پیل ولتایی یا الکتروشیمیایی بسیار کوچک است. الکترونهای تولید شده در ناحیه آندی در میان آهن بسوی ناحیه کاتدی حرکت می‌کند.

کاربردهای ورق گالوانیزه:

از ورق گالوانیزه در ساختن لوازمی مثل لوله بخاری ، کانال کولر ، کابینت آشپزخانه ، شیروانی منازل ، لوله‌های آب و هر جا که احتمال خوردگی آهن و خسارت وجود دارد، استفاده می‌شود. اصطلاح فولاد (Steel) برای آلیاژهای آهن که تا حدود ۱،۵ درصد کربن دارند و غالبا با فلزهای دیگر همراهند، بکار می‌رود. خواص فولاد به درصد کربن موجود در آن ، عملیات حرارتیانجام شده بر روی آن و فلزهای آلیاژ دهنده موجود در آن بستگی دارد.

مزایای ورق گالوانیزه

استفاده از ورق گالوانیزه۱۰ فایده خواهد داشت که عبارتند از:

۱-هزینه کمتر: برای انجام عملیات گالوانیزینگ، در مقایسه با سایر روشهای معمول جلوگیری از خوردگی، نیاز به هزینه کمتری خواهد بود.

۲-هزینه کمتر برای تعمیرات و نگهداری ورق گالوانیزه: حتی در شرایطی که انجام عملیات گالوانیزینگ در مقایسه با سایر روشهای جلوگیری از خوردگی، هزینه برتر است، اجرای آن به دلیل عدم نیاز به تعمیرات پرهزینه‏، توصیه می شود.

۳-طول عمر زیاد: طول عمر ورق گلوانیزه‏ در محیط های کاملا خورنده، در حدود ۲۰ تا ۳۰ سال است

۴-اعتبار: استانداردهای مختلف در خصوص گالوانیزینگ ورقهای فولادی، درزمینه ایجاد پوششهای نازک بحث می کنند و این نشان دهنده آن است که طول عمر و نحوه عملکرد لایه روی‏، برای مصرف کننده قابل اعتماد است

۵-دوام پوشش: پوشش ایجاد شده از طریق گالوانیزه به دلیل داشتن یک ساختار متالورژیکی خاص، دارای مقاومت مناسب در برابر صدمات مکانیکی، سایش و خوردگی خواهد بود

۶-محافظت در برابر صدمات محیطی به صورت اتوماتیک: ورقگالوانیزه به دلیل آنکه در فولاد نفوذ کرده و به عنوان کاتد عمل می کنند، به همین دلیل خواهد توانست مقاطع ریز موجود در روی سطح فولاد را در برابر صدمات محیطی و خورندگی، محافظت نمایند

۷-محافظت کامل: پوشش ایجاد شده می تواند کلیه نقاط و سطوح فولاد را اعم از گوشه ها، جاهای کوچک و فرورفتگیها پر نموده و از خوردگی آنها جلوگیری کند. در این زمینه هیچ پوششی بهتر از پوشش گالوانیزهعمل نخواهد کرد

۸-بازرسی آسان: پوشش گالوانیزه را به راحتی و بدون نیاز با هیچ آزمایش مخربی و تنها از طریق چشم می توان کنترل و بازرسی نمود (در شرایط خاص که نیاز به ارائه تضمین برای کنترل کیفیت است، نیاز به آزمایشهای مخرب می باشد)

۹-رسیدن به هدف در زمان کوتاه: در صورتی که نیاز باشد از ورق گالوانیزه در محل استفاده شود، در این حالت نیاز به صرف زمان برای آماده سازی سطح، رنگ کردن و یا بازرسی نخواهد بود

۱۰-محافظت کامل توسط پوشش گالوانیزه: پروسه گالوانیزه وابسته به شرایط آب و هوائی نمی باشد

گالوانیزه با روش غوطه وری گرم

فرایند خوردگی در مجاورت آب ، اکسیژن و سایر عناصر خورنده موجود در محیط ، که بر سطح فولاد نفوذ می کنند ، تشدید می شود ،حبابهای ناشی از زنگ زدگی سریعاً رشد کرده و زمانی که این حباب ها می ترکند ،آثار زنگ زدگی بر سطح فولاد کاملا آشکار می گردد و نیاز به ترمیم یا جایگزینی قسمت آسیب دیده (پوسته شده)می باشد . راه حل این مشکل پوشش گالوانیزهمی باشد، که از یک سری لایه های آلیاژی روی-آهن در اندازه های مولکولی تشکیل شده ، که بصورت متالورژیکی به سطح ورق می چسبند و مانع از پیشروی سریع فرایند خوردگی شده و منجر به محافظت فولاد در برابر خوردگی می شود.

تاریخچه گالوانیزه به سال ۱۷۴۲ ، زمانی که یک شیمیدان فرانسوی به نام ملوین در سمیناری روشی را برای پوشش آهن با فروبردن آن در مذاب روی ارایه کرد ، بر می گردد . در سال ۱۸۳۶ یک شیمیدان فرانسوی دیگر به نام سورل ، به روشی برای پوشش آهن با روی ، بعد از تمیز کردن اولیه آن با اسید سولفوریک وفر و بردن آن درفلاکس کلرید آمونیوم ، دست یافت . موفقیت های تجاری فرایند گالوانیزه،از بین صدها روش موجود برای محافظت از خوردگی در ۱۴۰ سال گذشته ، به اثبات رسیده است.

گالوانیزاسیون به روش غوطه وری گرم ، فرایندی برای ایجاد پوشش روی بر سطح آهن یا فولاد با فرو بردن آن در حمامی حاوی روی مذاب ، می باشد . سادگی پروسه گالوانیزه،یکی از مزایای بارز این روش به سایر روش های محافظت در برابر خوردگی است . مقاومت به خوردگی ورق های فولادی با فرایند پوشش روی ایجاد می گردد و متناسب با ضخامت پوشش . روی و شرایط محیطی می باشد.

مقاومت به خوردگی ورق گالوانبزه را می توان با رنگ کردن یاپوشش کویل بالا برد . روش گالوانیزاسیون با روش غوطه وری گرم ،بیش از هر روش دیگری فولاد را در برابر خوردگی محافظت می کند گالوانیزاسیون با روش غوطه وری گرم یا محافظت مرزی یکی از قدیمی ترین و پر استفاده ترین روش ها در محافظت از خوردگی می باشد که از طریق ایجاد یک لایه محافظ بین الکترولیت در محیط و فولاد یا آهن عمل می کند.

از مهمترین خواص این لایه محافظ،چسبندگی آن به فلز پایه و مقاومت به سایش آن می باشد.

فرایند گالوانیزه،بیش از یک لایه محافظ می باشد ،این لایه در حقیقت جزیی از سطح فولاد می گردد که نسبت به فولاد زیر لایه، آند می باشد .چون روی با محیط اطراف واکنش می دهد و پوشش گالوانیزه به طور پیوسته تغییر می کند.

روی با محیط اطراف برای تشکیل یک لایه محافظ اکسید روی ، هیدروکسید روی و کربنات روی ، واکنش می دهد .کربنات روی با مرور زمان به صورت یک زمینه مناسب برای رنگ کردن ، عمل می کند.

پوشش روی به دو صورت زیر از زیر لایه محافظت می کند:

تشکیل پیوند های متالورژیکی بین پوشش و زیر لایه ، که به صورت لایه محافظ عمل می کند ۱-

پوشش برای محافظت از زیر لایه خود را فدا می کند ۲-

بعلاوه ، گالوانیزه کردن برای محافظت آهن و فولاد بدلیل هزینه کم ، راحتی کاربرد ، راحتی تعمیرات و نگهداری مطلوب می باشد .بسیاری دیگر از روش های استفاده از روی برای جلوگیری از خوردگی بکار می رود مانند پوشش های فدا شونده که با عنوان محافظت کاتدی شناخته می شوند ، و یا رنگ های غنی از روی،که هیچ کدام از این روش ها نمی توانند با گالوانیزاسیون با روش غوطه وری گرم رقابت کنند

ضخامت ورق گالوانیزه

استانداردهای متفاوتی مینیمم ضخامت ورق گالوانیزه را تعیین می کنند.مینیمم ضخامت پوشش توسط گالوانیزه کنندگان تعیین می شود

مهمترین فاکتورهایی که ضخامت و ظاهر پوشش گالوانیزه را تحت تاثیر قرار می دهد عبارتند از:

ترکیب شیمیایی فولاد

شرایط سطحی

کار سرد انجام شده روی فولاد قبل از گالوانیزه

زمان غوطه وری در حمام

نرخ خارج کردن از حمام

متالورژی فرایند گالوانیزه

نرخ سرد کردن فولاد

ترکیب شیمیایی فولادی که گالوانیزه می شود ،بسیار مهم است ، به عنوان مثال ، مقدار سیلیکون و فسفر موجود در فولاد شدیدا ضخامت و ظاهر پوشش گالوانیزهرا تحت تاثیر قرار می دهد .مقدار ۰.۰۴ % سیلیکون یا بیشتر و یا مقدار ۰.۰۵ % فسفر یا بیشتر در فولاد منجر به ضخیم شدن پوشش می شود ،که شامل آلیاژهای آهن –روی می باشد.

کربن ، سولفور و منگنز موجود در فولاد اثر کمی در ضخامت پوشش گالوانیزه دارد.

تاثیر سیلیکون در ضخامت پوشش گالوانیزه

ترکییات مشخصی از فولاد رشد لایه آلیاژی آهن _ روی را تشدید می کند که در نهایت پوشش گالوانیزه که شامل آلیاژهای روی_آهن می باشد به جای ظاهری درخشان ، خاکستری تیره و مات می باشد مقاومت به خوردگی این پوشش خاکستری تیره و مات معادل مقاومت به خوردگی پوشش گالوانیزهبا ظاهر درخشان ، می باشد.

از آنجاییکه واکنش گالوانیزهیک فرایند نفوذی است ، بالا بودن دما و یا طولانی شدن زمان غوطه وری منجر به تشکیل لایه های آلیاژی ضخیم تری می شود، مانند سایر فرایند های نفوذی ، در مراحل اول واکنش سریع پیشروی کرده و در ادامه با رشد لایه های آلیاژی وضخیم تر شدن آنها سرعت آن کاهش می یابد.

طولانی تر شدن زمان غوطه وری از یک حد مشخص، تاثیر زمان ،ناچیز می باشد . در گالوانیزهکردن فولاد هایی که بیش از ۰.۰۴ درصد سیلیکون دارند ، فرایند گالوانیزهبه طور مشخصی ، تغییر می کند.

ضخامت خارجی ترین لایه روی شدیدا به نرخ خارج کردن نمونه از حمام روی بستگی دارد . سریع خارج کردن نمونه از حمام روی ، منجر به ضخیم تر شدن پوشش روی می گردد .برای تطبیق با استانداردهای خاصی ,برای اندازه گیری ضخامت پوشش نیاز است که چند نقطه از آن اندازه گیری شده و سپس میانگین آنها ضخامت نهایی پوشش در نظر گرفته شود.

لوله های گالوانیزه:

لوله ها از نظر جنس کاربرد و نحوه اتصالات بخش بندی می شوند. که لوله های گالوانیزه یکی از رایج ترین انواع لوله ها تا کنون در صنعت می باشند این لوله ها که از پوشش گالوانیزه بر خوردار می باشند میتوان گفت این لوله ها همان ورق گالوانیزه هستند  که به صورت لوله درآمدند حدود پنجاه سال پیش وارد صنعت ایران شدند و کاربردهایی از قبیل : آب ، گلخانه ، حصار کشی ، سازه فلزی، تصفیه خانه ها ، کشاورزی و آبرسانی و دکل های مخابراتی کابل برق و… مورد استفاده قرار می گیرد.

•        ضریب هیزم ویلیام این لوله بر حسب اینچ می باشد

•        طول لوله های گالوانیزه شش متر می باشد.

•        اتصالات آن قفل ، کمربند و برشن است.

•        این لوله ها به وسیله دنده پیچی به یکدیگر وصل و توسط مواد مناسب آب بندی می شوند .

می توان گفت لوله های گالوانیزه یکی از کاربردترین لوله ها در سیستم آبیاری سنترپیوت و سیستم آبیاری خطی یا لینیر می باشد.

لوله های گالوانیزه را می توان به طور کلی به دو دسته عمده بخش بندی کرد

۱-    لوله های آهنی گالوانیزه:

این لوله ها با رنگ تیره و خاکستریشان است که شناخته می شوند و عموما به دو صورت سبک و متوسط تولید می شوند . جنس این لوله ها از آهن سفید نورد شده می باشد . به این لوله ها ، لوله های با درز               نیز می گویند که درز آن توسط دستگاهایی به هم متصل شده و جوش می خورند و در فلز روی مذاب، فرو برده می شود.

۲-    لوله های فولادی گالوانیزه:

بیشترین استفاده عمده این لوله ها برای تهویه است همچنین در تخلیه فاضلاب نیز کاربرد داشته .جنس این لوله ها از فولاد نرم بوده و جهت افزایش مقاومت و آسیب پذیری در برابر خوردگی ، اسید ها  و زنگ زدگی ها  در وان محتوی از فلز روی (گالوانیزه) قرار می دهند.

این دو نمونه لوله گالوانیزه در بازار به لوله های آهنی سفید نیز معروف می باشند قالبا فرقی بین این دو نمونه در بازار گذاشته نمی شود ولی  لوله های فولادی نسبت به لوله های آهنی ظاهری براق تر و نقره ای رنگ از خود دارند و این به سبب وجود روی خالص بر روی آن می باشد.

نکته قابل توجه در مورد اتصالات این لوله ها این است که در اتصال به روش جوش کاری باید پرهیز شود زیرا هنگام جوش کاری حرارت ناشی از این عامل باعث شده سطح روکش گالوانیزه سوخته و دود سفید و غلیظی تولید کند که باعث  آلودگی و مسمومیت و مشکل در دستگاه تنفسی افراد می شود.

محاسن پوشش لوله گالوانیزه نسبت به دیگر پوشش ها را می توان به موارد زیر اشاره نمود:

۱)    هزینه اولیه: هزینه پوشش گالوانیزه معمولا کمتر از روش های پوشش دهی دیگر مثل رنگ آمیزی می باشد.

۲) عمر پوشش لوله: عمر تخمین زده شده برای لوله هایی که با گالوانیزه پوشش داده می شوند حدود پنجاه سال می باشد که این خود بسته به شرایط آب و هوایی منطقه و نوع محیط بستگی دارد

۳) بررسی هزینه و تعمیرات جاری: این پوشش نسبت به سایر پوشش ها به تعمیرات کمتری احتیاج پیدا خواهد کرد و هزینه تعمیرات در طول زمان نسبتا ثابت می باشد.

۴)    حفاظت خود به خودی از قسمت های آسیب دیده

۵)    سهولت در بازرسی

۶) مدت زمان نصب: نصب آن سریع بوده به گونه ای که این لوله ها نسبت به لوله های رنگ شده زمان کمتری را برای نصب و تکمیل دارا می باشد

۷)    استحکام پوشش: بدلیل ساختار واحد دارای استحکام قابل قبولی در تنش های مکانیکی بوده.