گالوانیزه کردن روش متداول برای محافظت از فولاد در برابر زنگ زدگی است. اساساً، یکحمام گالوانیزهیک دیگ بزرگ روی مذاب است که برای پوشش قطعات فلزی استفاده میشود. وقتی فولاد تمیز در این حمام غوطهور میشود، روی به سرعت به سطح متصل میشود و یک پوشش ناهموار و مقاوم در برابر خوردگی تشکیل میدهد. گالوانیزه کردن بیش از ۱۵۰ سال است که وجود دارد، اما به طرز شگفتآوری کارآمد و سازگار با محیط زیست است. در واقع، اغلب به عنوان یکی از سازگارترین فرآیندهای پیشگیری از خوردگی با محیط زیست در دسترس ذکر میشود. نتیجه، فولادی است که میتواند دههها در فضای باز با حداقل نگهداری دوام بیاورد. در زیر گام به گام توضیح میدهیم که چگونه یک قطعه فولادی از فلز قدیمی غبارآلود به زره روی، در داخل یک حمام گالوانیزه تبدیل میشود.
حمام گالوانیزه چیست؟
حمام گالوانیزه به سادگی یک ظرف حاوی روی مذاب است که تا حدود ۴۵۰ درجه سانتیگراد (۸۴۲ درجه فارنهایت) گرم میشود. قطعات فولادی در این روی داغ که شبیه فلز مایع نقرهای رنگ است، قرار میگیرند. در طول غوطهوری، روی با آهن موجود در فولاد واکنش میدهد و یک پیوند متالورژیکی بین روی و فولاد ایجاد میکند. در عمل، شرکتها اغلب این را ... مینامند.گالوانیزه گرمفرآیند - به معنای واقعی کلمه فرو بردن فولاد در روی "داغ" (مذاب).
این روش بسیار مؤثر است. حمام روی معمولاً حاوی بیش از ۹۸٪ روی خالص است و سیستمهای نقاله یا جرثقیل با دقت قطعات فولادی را زاویه میدهند تا روی بتواند هر گوشهای از قطعه را پر کند. حتی شکلها یا لولههای توخالی با روی پر میشوند، بنابراین داخل آن نیز مانند بیرون آن پوشش داده میشود. همانطور که یک راهنمای صنعتی میگوید، گالوانیزه گرم یک فرآیند "غوطهوری کامل" است - فولاد کاملاً در آب غوطهور میشود و روی با آن پوشش داده میشود.همهسطوح داخلی و خارجی. چند دقیقه بعد، فولاد با یک پوسته فلزی براق جدید بالا آورده میشود.
فرآیند گالوانیزه گرم (از ابتدا تا انتها)
فرآیند گالوانیزه کردن چندین مرحله کلیدی دارد. هر مرحله باید با دقت انجام شود، زیرا روی فقط به یک سطح کاملاً تمیز میچسبد. به طور کلی، مراحل عبارتند از:
تمیز کردن (چربی زدایی و اسیدشویی):ابتدا فولاد کاملاً تمیز میشود تا روغنها، گریس و زنگزدگیهای سست از بین بروند. این کار معمولاً شامل یک محلول قلیایی داغ (سوزآور) است که فولاد را چربیزدایی میکند. سپس، فولاد وارد یک حمام اسیدشویی (اغلب اسید سولفوریک یا هیدروکلریک رقیق) میشود تا پوستههای آسیاب و زنگزدگی از بین بروند. پس از اسیدشویی، هرگونه آلودگی، رنگ یا سرباره سرسخت به صورت دستی یا با انفجار برداشته میشود. به طور خلاصه، تمام آلودگیها باید از بین بروند، زیرا روی به فولاد کثیف نمیچسبد.
شارش:درست قبل از گالوانیزه کردن، فولاد تمیز در محلول فلاکس، معمولاً ترکیبی از کلرید آمونیوم روی، غوطهور میشود. فلاکس آخرین آثار اکسید را پاک میکند و قبل از غوطهوری از اکسیداسیون جدید جلوگیری میکند. در برخی از کارخانهها، یک «پتو فلاکس» نازک حتی روی حمام روی شناور میشود تا به چربیزدایی فولاد هنگام ورود کمک کند. مرحله فلاکس بسیار مهم است: این مرحله تضمین میکند که روی مذاب میتواند به خوبی در محلول باقی بماند.مرطوبفولاد را به طور مساوی.
غوطهوری در حمام روی:حالا به قلب فرآیند میرسیم. فولاد آمادهشده به آرامی (اغلب با زاویه) به داخل دیگ روی مذاب که معمولاً در دمای حدود ۴۵۰ درجه سانتیگراد نگه داشته میشود، پایین آورده میشود. تصویر زیر تیرهای فولادی را نشان میدهد که وارد حمام روی داغ میشوند. به محض اینکه فولاد با فلز مایع تماس پیدا میکند، واکنشی آغاز میشود. روی شروع به آلیاژ شدن با سطح آهن میکند و روی مایع در کل قطعه جریان مییابد. در داخل حمام، روی و آهن با یک واکنش متالورژیکی چندین لایه آلیاژی تشکیل میدهند. در طول این مدت (معمولاً چند دقیقه)، پوشش به ضخامت مناسب خود میرسد. لایهای ازمذابروی به سطح فولاد میچسبد و سپس سرد میشود تا یک پوسته بیرونی جامد تشکیل دهد.
شکل: قطعات فولادی در حمام گالوانیزه گرم غوطهور میشوند. روی مذاب (نقره مایع) به سرعت فولاد را میپوشاند.
اپراتورهای کارخانه زمان غوطهوری را با دقت تنظیم میکنند. برای اکثر قطعات، غوطهوری به مدت ۴ تا ۵ دقیقه کافی است. قطعات بزرگتر یا عایقبندی شده ممکن است برای رسیدن به دمای کامل به زمان بیشتری نیاز داشته باشند. پس از گرم شدن کامل، قطعه به آرامی بالا کشیده میشود. با بالا آمدن، روی اضافی تخلیه میشود - که گاهی اوقات با لرزش یا چرخاندن قطعه به این امر کمک میکند. پوسته نازک روی باقی مانده سرد و سخت میشود و اغلب در قسمت بیرونی یک پوشش نقرهای روشن به خود میگیرد. در واقع، فولاد گالوانیزه تازه اغلب میدرخشد. الگوی "پولکدوزی" یا دانه برف مشخصه روی متبلور شده ممکن است هنگام جامد شدن روی سطح ظاهر شود.
خنکسازی (غیرفعالسازی/خنکسازی):پس از جدا شدن، فولاد پوشش داده شده خنک میشود. این کار را میتوان با خنک کردن ساده در هوا یا با کوئنچ کردن فولاد داغ در آب یا حمام غیرفعالسازی شیمیایی انجام داد. هیچ عملیات پخت خاصی لازم نیست - پیوند روی/فولاد از قبل جامد است. هر لایه بیرونی نازک اکسید روی (زنگ سفید) که ممکن است تشکیل شود، اغلب به حال خود رها میشود یا به آرامی تحت عملیات قرار میگیرد. برخلاف قطعات رنگ شده، فولاد گالوانیزه معمولاً نیاز به ...بدون اتمام بیشتربرای دوام.
بازرسی:مرحله آخر، بازرسی سریع بصری و فنی است. بازرسان بررسی میکنند که آیا هر ناحیه پوشش داده شده است و ضخامت را اندازهگیری میکنند. از آنجایی که روی فقط به فلز تمیز میچسبد، نقاط ضعیف به راحتی قابل تشخیص هستند (فولاد بدون روکش براق به نظر میرسد). ضخامت پوشش با استفاده از ابزارهای استاندارد اندازهگیری میشود تا از مطابقت آن با مشخصات اطمینان حاصل شود. در این مرحله، فولاد گالوانیزه آماده استفاده است و مقاومت آن در برابر خوردگی برای سالهای متمادی تضمین شده است.
درون حمام: متالورژی و حفاظت
آنچه که در واقع برای فولاد درون روی مذاب اتفاق میافتد، یک بخش پیچیده شیمیایی است - و یکی از نقاط قوت شگفتانگیز گالوانیزه کردن. همانطور که فولاد داغ در حمام قرار میگیرد، اتمهای روی به آهن نفوذ میکنند تا چندین ترکیب بین فلزی تشکیل دهند. انجمن گالوانیزهکاران آمریکا این را با یک مقطع نشان میدهد: یک لایه بیرونی از روی تقریباً خالص (به نام لایه اتا) و در زیر آن ۳ لایه آلیاژ سخت (به نامهای گاما، دلتا، زتا) درست در فصل مشترک فولاد وجود دارد. نکته قابل توجه این است که این لایههای آلیاژ روی-آهنسخت تر از فولاد نرمبرای مثال، خراشهای ریز به راحتی از این پوشش چند لایه عبور نمیکنند. در عمل، یک پوشش گالوانیزه بسیار سخت و مقاوم در برابر سایش است.
یکی دیگر از مزایای کلیدی، محافظت کاتدی (قربانی) است. روی از نظر الکتروشیمیایی فعالتر از فولاد است. به عبارت ساده، اگر پوشش روی به فولاد لخت خراشیده شود، روی اطراف آن ترجیحاً ابتدا خورده میشود و از فولاد محافظت میکند. در واقع، گالوانیزه گرم به این دلیل مشهور است: یک منبع خاطرنشان میکند که حتی اگر فولاد لخت (به بزرگی ¼ اینچ) در معرض خراش قرار گیرد، "تا زمانی که تمام روی اطراف آن مصرف نشود، هیچ خوردگی شروع نمیشود". این بدان معناست که شکافهای کوچک نیازی به رنگآمیزی مجدد ندارند. روی به مرور زمان خود را قربانی میکند.
در طول سالها، قرار گرفتن روی در معرض هوا و باران، آن را به محصولات جانبی بیخطر (اکسیدها، هیدروکسیدها، کربناتها) تبدیل میکند - همان زنگار خاکستری که ممکن است روی فلز گالوانیزه قدیمی ببینید. پتینه روی به آرامی یک پوسته بیرونی محافظ تشکیل میدهد که خوردگی را کندتر میکند. در واقع، فولاد گالوانیزه کاملاً هوازده حدود 30 برابر کندتر از فولاد بدون پوشش خورده میشود. در عمل، این بدان معناست که یک پوشش گالوانیزه اغلب بسته به محیط، 50 تا 60 سال یا بیشتر بدون نیاز به تعمیر و نگهداری دوام میآورد.
مزایای شگفت انگیزگالوانیزه کردن
گالوانیزه کردن چندین ویژگی شگفتانگیز ارائه میدهد که ممکن است از یک پوشش فلزی ساده انتظار نداشته باشید:
۱. پوشش کامل:از آنجا که گالوانیزه گرم، قطعه را غوطهور میکند، حتی داخل بخشهای توخالی و داخل لولهها را نیز میپوشاند. برخلاف رنگهای قلممویی، رزوهها و گوشههای پنهان، روی دریافت میکنند. این غوطهوری کامل به این معنی است که زنگ نمیتواند از نقاط غیرمنتظره نفوذ کند.
2. استحکام داخلی:لایههای روی-آهن ذاتاً سخت و مقاوم در برابر سایش هستند. در برخی آزمایشها، پوشش فولاد گالوانیزه تمام شده بودده بارمقاومت سایشی آن از رنگهای معمولی بیشتر است. لایه روی خالص بیرونی (eta) نرمتر و انعطافپذیرتر است و مقاومت در برابر ضربه را افزایش میدهد، در حالی که لایههای آلیاژی داخلی از فولاد سختتر هستند. این پیوند چند لایه به این معنی است که قطعات گالوانیزه در برابر ضربات و سایش مقاوم هستند.
۳. حفاظت خود ترمیم شونده (کاتدی):همانطور که اشاره شد، روی «خود را فدا میکند» تا از فولاد محافظت کند. خراشهای کوچک روی فولاد گالوانیزه زنگ نمیزنند زیرا روی ابتدا خورده میشود (که به آن حفاظت کاتدی نیز میگویند). حتی برای اتفاقی که برای فولاد رنگشده میافتد (زنگزدگی که زیر رنگ میخزد) نامی به نام «خزش جانبی» وجود دارد - و گالوانیزه کردن اساساً از آن جلوگیری میکند.
4. چرخش سریع:با وجود تجهیزات سنگین، مرحله گالوانیزه کردن سریع است. آویزان کردن یک قطعه و فرو بردن آن در روی تنها چند دقیقه طول میکشد. آمادهسازی عمدتاً شامل تمیزکاری شیمیایی است و یک کارخانه با مدیریت خوب میتواند سفارش را در مجموع در عرض چند روز پردازش کند. در واقع، کارگاههای گالوانیزه مدرن به خدمات ۲۴ ساعته برای سفارشهای کوچک افتخار میکنند.
5. عمر طولانی:یک پوشش گالوانیزه میتواند فولاد را برای دههها بدون نیاز به رنگآمیزی مجدد محافظت کند. در شرایط معمول فضای باز (صنعتی یا روستایی)، معمولاً بیش از ۵۰ سال طول میکشد تا اولین تعمیر و نگهداری انجام شود. این طول عمر اغلب باعث میشود که گالوانیزه کردن در درازمدت از رنگآمیزی مجدد دورهای مقرون به صرفهتر باشد.
۶. سازگاری با محیط زیست:فرآیند گالوانیزه نسبتاً تمیز است. روی مصرفشده بازیافت میشود و هیچ حلال آلی فرار مانند رنگ در آن وجود ندارد. فولاد گالوانیزه در پایان عمر مفید ۱۰۰٪ قابل بازیافت است. گروههای صنعتی حتی گالوانیزه را به عنوان «احتمالاً سازگارترین روش حفاظت در برابر خوردگی با محیط زیست» ذکر میکنند.
۷. پرداخت قابل تشخیص:فولاد گالوانیزه اغلب دارای یک ویژگی استپولکدوزی شدهیا الگویی شبیه دانه برف روی سطح آن. این بلورهای نقرهای، دانههای روی در حال جامد شدن هستند و به سطوح گالوانیزه ظاهری متمایز میدهند. این یک نشانه بصری است که یک پوشش غوطهوری گرم واقعی وجود دارد.
تجهیزات با کیفیت بالا: کارخانه گالوانیزه لوله Bonan Tech
کارگاههای بزرگ گالوانیزه از ماشینآلات سنگین برای اجرای مداوم این فرآیندها استفاده میکنند. به عنوان مثال، شرکت فناوری بونان، تولیدکننده تجهیزات، بر ... خود تأکید میکند.«کارخانه گالوانیزه لوله درجه یک»از فولاد و اجزای با کیفیت بالا ساخته شدهاند. خطوط خودکار آنها همه چیز را مدیریت میکنند: جیگهایی برای آویزان کردن لولهها، مخازن چربیزدایی قلیایی، اسیدشویی، ایستگاههای فلاکس، یک نوار نقاله از طریق دیگ روی و مخازن کوئنچ. بونان خاطرنشان میکند که کارخانههای گالوانیزه لوله آن برای تولید مداوم در تمام قطرهای لوله طراحی شدهاند.
شکل: یک خط گالوانیزه پیوسته لوله در حال کار. چنین کارخانههای خودکاری، قطعات لوله را از میان تمیزکاری، فلاکسینگ و حمام روی مذاب عبور میدهند.
در خط تولید Bonan Tech، هر مرحله با دقت کنترل میشود. در واقع، گالوانیزه کردن لوله معمولاً از این مراحل خاص پیروی میکند:
تمیز کردن با مواد سوزاننده:لولهها وارد یک حمام سدیم هیدروکسید داغ میشوند تا روغن و پوستههای آسیاب شده از آنها جدا شوند.
اسیدشویی:در مرحله بعد، آنها از یک حمام اسیدی (معمولاً HCl یا H₂SO₄) عبور میکنند تا زنگزدگی و اکسیدهای باقیمانده در آنها حل شود.
شستشو و شار:پس از شستشو، لولهها در محلول روانساز کلرید روی-آمونیوم غوطهور میشوند تا اطمینان حاصل شود که فولاد قبل از گالوانیزه شدن عاری از اکسید باقی میماند.
خشک کردن:هرگونه رطوبت روی فولاد توسط خشککن هوا تبخیر یا زدوده میشود.
غوطهوری (حمام روی):لولهها به داخل دیگ روی مذاب منتقل میشوند. غوطهوری داغ، آنها را کاملاً با روی میپوشاند.
خاموش کردن:در نهایت، لولههای گالوانیزه گرم به سرعت در آب یا حمام کوئنچ خنک میشوند تا پوشش آنها تثبیت شود.
هر لولهای که بیرون میآید، اکنون دارای یک پوشش روی یکنواخت برای جلوگیری از خوردگی است. طبق توضیحات بونان، آنهادستگاه گالوانیزه اتوماتیک لولهقادر به مدیریت «تمام طیف لولههای گالوانیزه» است و تضمین میکند که حتی لولههای بسیار بزرگ یا کوچک نیز لایه روی مناسب را دریافت کنند.
نتیجهگیری
حمام گالوانیزه چیزی بیش از یک ظرف فلزی است - این حمام مرکز یک فرآیند اثبات شده و علمی است که به فولاد یک سپر خود ترمیم شونده واقعی میدهد. از مراحل تمیز کردن گرفته تا غوطهوری روی داغ، هر مرحله برای تولید یک پوشش بادوام و متالورژیکی بهینه شده است. ما دیدهایم که چگونه فولاد گالوانیزه نه تنها در برابر زنگ زدگی مقاومت میکند، بلکه این کار را به طرز شگفتآوری به خوبی انجام میدهد - با آلیاژهای چند لایه، چقرمگی شدید و دههها عمر مفید.
چه شما یک مهندس باشید که یک پل را طراحی میکند و چه صاحب خانهای که تیرکهای حصار را انتخاب میکند، درک فرآیند حمام گالوانیزه به توضیح اینکه چرا فولاد گالوانیزه بسیار مؤثر است، کمک میکند. به طور خلاصه، درون آن حمام ساده از روی مذاب، یک سیستم دفاعی قدرتمند و شگفتآور پیچیده نهفته است - سیستمی که سازههای فولادی را برای نسلها ایمن نگه میدارد.
زمان ارسال: ۲۱ مه ۲۰۲۵