ورق فولادی گالوانیزه گرم

دانش محصول

فرآیند گالوانیزه گرم چگونه پوشش خود را تشکیل می دهد - لایه به لایه

پوشش روی روی یک ورق فولادی گالوانیزه گرم صرفاً یک رسوب سطحی نیست - یک سیستم پیوندی متالورژیکی از لایه‌های بین فلزی متمایز است که در حین غوطه‌ور شدن در روی مذاب در دمای تقریباً 450 درجه سانتیگراد تشکیل می‌شوند. درک این ساختار لایه توضیح می دهد که چرا گالوانیزه گرم در مقاومت طولانی مدت در برابر خوردگی و استحکام چسبندگی بهتر از سایر روش های پوشش روی عمل می کند. از زیرلایه فولادی به سمت بیرون، پوشش از چهار ناحیه تشکیل شده است: یک لایه گاما (Γ, ~1μm,~75% Zn)، یک لایه دلتا (δ,~10-20μm,~90% Zn)، یک لایه زتا (ζ,~20-30μm,~94% Zn) و در نهایت این لایه در 9% روی است و در نهایت از 9% روی تشکیل می شود. بیرونی ترین سطح روی آزاد که با چشم قابل مشاهده است.

لایه های بین فلزی گاما، دلتا و زتا سخت تر از خود فولاد پایه هستند (سختی گاما و دلتا به 250-300 HV Vickers می رسند)، که مستقیماً به مقاومت سایشی سطح پوشش داده شده کمک می کند. لایه eta که روی خالص است، نرم‌تر و انعطاف‌پذیرتر است - محافظت در برابر خوردگی فداکاری و شکل‌پذیری را فراهم می‌کند که اجازه می‌دهد ورق پوشش‌داده شده خم شده و بدون لایه‌برداری پوشش در ساخت معمولی شکل بگیرد. نسبت ضخامت این لایه‌ها تحت تأثیر محتوای سیلیکون و فسفر فولاد، دمای حمام، زمان غوطه‌وری و سرعت برداشت است - همه متغیرهایی که فرآیند تولید ما دقیقاً برای ارائه یک پوشش یکنواخت و چسبیده روی هر ورق کنترل می‌کند.

استانداردهای وزن پوشش روی و نحوه تعیین درجه مناسب

وزن پوشش - جرم روی در واحد سطح فولاد - پارامتر اولیه ای است که برای تعیین یک ورق فولادی گالوانیزه گرم برای یک کاربرد معین استفاده می شود. این مقدار بر حسب گرم بر متر مربع (گرم بر متر مربع) بیان می شود و برای هر دو سطح به صورت ترکیبی اعمال می شود مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. استانداردهای مختلف از سیستم های نشانه گذاری متفاوتی استفاده می کنند و خواندن نادرست آنها منبع رایج خطاهای مشخصات است.

نکته مهمی که اغلب اشتباه خوانده می شود: عدد تعیین ASTM G به وزن پوشش بر حسب oz/ft² ضرب در 100 اشاره دارد، نه بر حسب گرم در متر مربع. بنابراین G90 معادل 0.90 oz/ft² کل برای هر دو طرف است، که تقریباً به 275 گرم در متر مربع تبدیل می شود - از نظر عددی با EN Z275 منطبق است اما از یک سیستم واحد متفاوت مشتق شده است. هنگام مقایسه مشخصات در بین زنجیره‌های تامین بین‌المللی، همیشه قبل از ارزیابی هم ارزی، آن را به g/m² به عنوان مبنای رایج تبدیل کنید. ورق های فولادی گالوانیزه گرم ما برای مطابقت با مشخصات EN 10346 و ASTM A653 تولید می شوند و گزارش های آزمایش کامل آسیاب را که وزن پوشش واقعی در هر سیم پیچ را مستند می کند، ارائه می کنند.

مکانیسم‌های خوردگی روی در برابر آن‌ها محافظت می‌کند – و آنهایی که نمی‌کند

روی از طریق دو مکانیسم مجزا که به طور همزمان کار می کنند از فولاد محافظت می کند. اولین مورد حفاظت از سد است: پوشش روی به طور فیزیکی لایه فولادی را از رطوبت، اکسیژن و یون های خورنده در محیط جدا می کند. دوم حفاظت کاتدی (گالوانیکی) است: از آنجایی که روی از نظر الکتروشیمیایی فعال تر از فولاد است (پتانسیل کاهش کمتر در حدود -0.76 V در مقابل -0.44 V برای آهن)، روی ترجیحاً زمانی که هر دو فلز در تماس الکتریکی با الکترولیت هستند اکسید می شود. این بدان معناست که حتی در لبه‌های بریده شده، سوراخ‌های حفر شده یا نواحی خراشیده‌ای که فولاد در معرض آن قرار می‌گیرد، روی اطراف ترجیحاً خورده می‌شود در حالی که فولاد محافظت می‌شود - مکانیزم خود ترمیمی که هیچ سیستم رنگی یا پوششی ارگانیک نمی‌تواند آن را تکرار کند.

با این حال، حفاظت گالوانیکی محدوده محدودی دارد. بسته به رسانایی الکترولیت و ضخامت پوشش، شعاع حفاظت کاتدی از یک سطح روکش شده با روی تقریباً 1 تا 3 میلی‌متر به داخل یک ناحیه فولادی در معرض گسترش می‌یابد. مناطق آسیبی وسیعتر از این به طور کامل در مرکز خود محافظت نمی شوند. علاوه بر این، حفاظت گالوانیکی در محیط‌های خاصی معکوس می‌شود: در سیستم‌های آب گرم بالای 65 درجه سانتی‌گراد، روی نسبت به فولاد کاتدی می‌شود، به این معنی که فولاد ترجیحاً خورده می‌شود - پدیده‌ای که به عنوان معکوس قطبی شناخته می‌شود. بنابراین، ورق فولادی گالوانیزه گرم برای استفاده بدون پوشش در مخازن آب گرم یا لوله های حرارتی خورشیدی بدون اقدامات حفاظتی اضافی توصیه نمی شود.

محیط هایی که مصرف پوشش روی را تسریع می کنند

نرخ خوردگی روی به طور چشمگیری با محیط متفاوت است. استاندارد ISO 9223 خورندگی اتمسفر را به پنج دسته (C1 تا C5) و دو دسته غوطه وری (Im1 برای آب شیرین، Im2 برای آب دریا) با نرخ تلفات روی مربوطه طبقه بندی می کند. در یک محیط روستایی C1، نرخ خوردگی روی ممکن است تا 0.1 میکرومتر در سال باشد. در یک محیط ساحلی-صنعتی C5، نرخ ها می تواند از 10 میکرومتر در سال تجاوز کند - یک تفاوت 100 برابری. باران اسیدی (PH زیر 6)، اتمسفر آمونیاکی (متداول در نزدیکی تاسیسات کشاورزی)، و محیط‌های نمک پاشی دریایی به ویژه روی تهاجمی هستند. تماس بتن عموماً برای فولاد گالوانیزه خوش خیم است زیرا قلیائیت بالای بتن باعث غیرفعال شدن سطح روی می شود. با این حال، رطوبت محبوس شده در سطح مشترک فولاد و بتن بدون زهکشی کافی، بدون توجه به کیفیت پوشش، شرایط خوردگی شکاف تسریع شده را ایجاد می کند.

اندازه Spangle، انواع پوشش سطح، و پیامدهای عملکردی آنها

الگوی کریستالی مشخصی که روی سطح ورق فولادی گالوانیزه داغ قابل مشاهده است - معروف به spangle - با انجماد لایه eta (روی خالص) در هنگام خروج ورق از حمام روی و خنک شدن تشکیل می‌شود. اندازه اسپنگل توسط شیمی حمام روی و سرعت خنک‌سازی کنترل می‌شود: خنک‌سازی سریع‌تر و افزودن مقادیر کمی آنتیموان یا سرب باعث ایجاد جوش‌های بزرگ‌تر و واضح‌تر می‌شود. خنک کننده کندتر یا مواد شیمیایی حمام بدون سرب (به طور فزاینده ای استاندارد تحت انطباق با RoHS) تمایل به تولید سطوح به حداقل یا صفر دارند.

اندازه Spangle صرفاً زیبایی شناختی نیست - پیامدهای کاربردی برای پردازش پایین دست دارد. مواد با پهنک بزرگ توپوگرافی سطحی مشخص‌تری دارند که می‌تواند ضخامت روی متمایز را در سرتاسر اسپنگل ایجاد کند (در مرکز دانه‌ها ضخیم‌تر، در مرزها نازک‌تر) و در نتیجه اگر ورق بدون عملیات قبلی رنگ‌آمیزی شود، چسبندگی رنگ ناهموار ایجاد می‌کند. برای کاربردهایی که سطح گالوانیزه رنگ آمیزی می شود، با پودر پوشش داده می شود، یا بیشتر پردازش می شود، ورق گالوانیزه با حداقل لایه یا پوسته عبور داده شده (نور نورد شده) مشخص می شود تا سطح صاف تر و یکنواخت تر ارائه شود. عبور از پوست همچنین نوارهای Lüders (نشانه‌های کشش کش) را که می‌توانند در طی عملیات شکل‌دهی بعدی روی مواد غیرقابل عبور از پوست ظاهر شوند، حذف می‌کند.

ملاحظات ساخت: برش، شکل دهی و جوش ورق گالوانیزه

ورق فولادی گالوانیزه گرم را می توان با استفاده از تجهیزات ساخت استاندارد برش داد، شکل داد و جوش داد، اما پوشش روی ملاحظات خاصی را در هر مرحله از فرآیند معرفی می کند که هم کیفیت محصول نهایی و هم ایمنی کارگران را تحت تأثیر قرار می دهد. نادیده گرفتن این ملاحظات منجر به آسیب پوشش، عیوب جوش، و - در مورد جوشکاری - خطرات جدی برای سلامت شغلی می شود.

برش و درمان لبه

برش و برش پلاسما رایج ترین روش برای پردازش ورق های فولادی گالوانیزه گرم می باشد. برش لیزری موثر است اما روی را در ناحیه تحت تاثیر گرما تبخیر می کند و دود اکسید روی تولید می کند که به تهویه محلی اگزوز نیاز دارد. در لبه های بریده شده، پوشش روی طبق تعریف وجود ندارد، و حفاظت کاتدی از روی مجاور تنها 1 تا 3 میلی متر در ناحیه فولاد لخت گسترش می یابد. برای اکثر کاربردهای ساختاری، این حفاظت کاتدی برای جلوگیری از خوردگی در لبه های بریده در طول عمر مفید کافی است. برای کاربرد در محیط های خورنده C4-C5، لبه های بریده شده باید قبل از مونتاژ با پرایمر غنی از روی یا ترکیب گالوانیزه سرد درمان شوند. سوراخ کردن لبه های برش خورده نه تنها برای حمل ایمنی مهم است، بلکه برای جلوگیری از عمل کردن فرزهای لبه تیز به عنوان نقاط تمرکز تنش در حین خم شدن، مهم است.

خم شدن و شکل دهی رول

شکل پذیری پوشش روی - به ویژه لایه روی خالص eta - حداقل شعاع خمش قابل دستیابی بدون ترک خوردگی پوشش را تعیین می کند. برای ورق گالوانیزه گرم استاندارد با پوشش Z275، حداقل شعاع خمش معمولاً 0 تا 1 تن (که t = ضخامت ورق) برای گیج های نازک تر زیر 1.5 میلی متر و 1 تا 2 تن برای مواد ضخیم تر است. لایه‌های سخت‌تر بین‌فلزی (دلتا و زتا) به‌صورت پلاستیکی تغییر شکل نمی‌دهند - آنها می‌توانند در شعاع‌های خمیدگی ریز ترک بخورند، اما این ریز ترک‌ها در ناحیه بین‌فلزی در شرایط معمولی سرویس‌دهی به لایه‌لایه شدن انتشار نمی‌یابند و عملکرد خوردگی در خم را به‌طور قابل‌توجهی به خطر نمی‌اندازند. برای پروفیل‌های رول‌فرم شده (ورق‌های سقفی، پرلین‌ها، عرشه)، خمش تدریجی مکرر فرآیند رول‌فرمینگ معمولاً با پوشش‌های گالوانیزه گرم بدون درجه‌های شکل‌پذیری اضافی سازگار است، مشروط بر اینکه شعاع ابزارآلات در محدوده مشخصات حفظ شود.

جوشکاری: خطرات دود و کیفیت اتصال

جوشکاری فولاد گالوانیزه گرم هنگام بخار شدن پوشش در داخل و اطراف ناحیه جوش بخار اکسید روی تولید می کند. استنشاق دود اکسید روی باعث تب دود فلز می شود - یک بیماری شبیه آنفولانزا که 4 تا 8 ساعت پس از تماس شروع می شود - و قرار گرفتن در معرض مزمن در سطح بالا خطرات تنفسی جدی تری دارد. این مهم ترین ملاحظات ایمنی هنگام جوشکاری ورق های فولادی گالوانیزه در ساخت سازه است. کنترل‌های اجباری شامل تهویه خروجی موضعی در نقطه جوش، حفاظت تنفسی (حداقل P3 FFP3 یا معادل آن)، و در صورت امکان، ساییدن پوشش روی 20 تا 25 میلی‌متر از خط جوش قبل از جوشکاری و درمان مجدد ناحیه لخت پس از جوشکاری با اسپری سرد غنی از روی است. جوشکاری MIG با سیم پرکننده برنز سیلیکونی (لحیم کاری) دود کمتری نسبت به جوشکاری ذوبی ایجاد می کند و اتصال قوی قابل قبولی برای بسیاری از اتصالات ساختاری روی ورق گالوانیزه ایجاد می کند که آن را به روشی ارجح برای مواد گیج سبک تر تبدیل می کند.

رنگ آمیزی روی فولاد گالوانیزه گرم: چرا چسبندگی شکست می خورد و چگونه از آن جلوگیری کنیم

رنگ آمیزی فولاد گالوانیزه یک استراتژی پرکاربرد برای افزایش عمر مفید فراتر از آنچه که روی به تنهایی ارائه می دهد (یک "سیستم دوبلکس") یا برای برآوردن الزامات زیبایی شناختی خاص است. با این حال، شکست چسبندگی رنگ روی فولاد گالوانیزه یک مشکل رایج است که تقریباً همیشه به جای انتخاب سیستم رنگ، به شکست آماده‌سازی سطح نسبت داده می‌شود. مکانیسم ها و پیشگیری از شکست چسبندگی به خوبی درک شده است اما اغلب در عمل نادیده گرفته می شود.

فولاد تازه گالوانیزه دارای سطح روی صاف و فعال شیمیایی است که در ابتدا رنگ را به خوبی می پذیرد. با این حال، در طول چند هفته اول قرار گرفتن در فضای باز، سطح روی یک لایه غیرفعال کننده کربنات روی و هیدروکسید روی پایدار ایجاد می کند - که معمولاً در شکل اولیه آن "زنگ سفید" نامیده می شود - که از نظر شیمیایی بی اثر است و انرژی سطحی آن بسیار کم است. رنگ اعمال شده روی این سطح روی غیرفعال شده دارای اتصال مکانیکی ضعیف و اتصال شیمیایی به بستر است که در عرض 1 تا 3 سال به صورت پوسته شدن یا تاول زدن ظاهر می شود. راه حل آماده سازی سطح است: یا ساییدگی مکانیکی (بلاست کردن به پروفیل Sa 1-2) برای افشای روی تازه، یا عملیات شیمیایی با شستشو با اسید فسفریک یا شستشوی T (اسید فسفریک رقیق با نشانگر سولفات مس) برای حکاکی سطح و ایجاد یک پوشش تبدیل فسفات روی با چسبندگی بهتر رنگ. T-washing روش استاندارد آماده سازی برای پوشش های اعمال شده در محل روی فولاد گالوانیزه در کاربردهای پل و زیرساخت است.

• فولاد گالوانیزه هوازده (6 تا 12 ماه قرار گرفتن در فضای باز): برای حذف نمک های روی و زبری سطح آن، بلاست را تمیز کنید، سپس پرایمر سازگار با روی (اپوکسی یا پلی یورتان) را ظرف 4 ساعت پس از انفجار اعمال کنید. این سطح در واقع چسبندگی رنگ بهتری را نسبت به فولاد تازه گالوانیزه به دلیل زبری سطح جزئی ایجاد شده در هنگام هوازدگی ارائه می دهد.
• فولاد تازه گالوانیزه (کمتر از 48 ساعت از گالوانیزه شدن): T-wash یا اچ اسید فسفریک را اعمال کنید، اجازه دهید کاملا خشک شود، سپس با یک پرایمر اچ سازگار با روی یا پرایمر اپوکسی مستقیم به فلز پر کنید. از رنگ های روغنی آلکیدی که در تماس با روی صابونی می شوند (به صابون تبدیل می شوند) و به سرعت از بین می روند، خودداری کنید.
• ورق گالوانیزه پیش رنگ شده (روکش کویل): روکش کویل کارخانه ای، پرایمر و پوشش بالایی را در شرایط کنترل شده قبل از شکل دهی یا برش رول اعمال می کند. این قابل اطمینان ترین سیستم دوبلکس برای کاربردهای معماری و سقف است و از همه متغیرهای چسبندگی رنگ در میدان جلوگیری می کند.
• از پرایمرهای ناسازگار اجتناب کنید: پرایمرهای سرب قرمز سنتی و لاستیک کلردار برای بسترهای روی مناسب نیستند. پرایمرهای کرومات روی، در حالی که بسیار موثر هستند، تحت مقررات REACH و RoHS در بسیاری از بازارها محدود شده اند. پرایمرهای مدرن اپوکسی روی فسفات بدون کرومات عملکردی معادل دارند و مشخصات صحیحی برای سیستم‌های دوبلکس صنعتی روی فولاد گالوانیزه هستند.

فولاد گالوانیزه در مهندسی سازه: جزئیات اتصال مهم است

در کاربردهای سازه‌ای - چارچوب‌های ساختمان، اجزای پل، قفسه‌های صنعتی و برج‌های انتقال - عملکرد یک سازه فولادی گالوانیزه به‌شدت تحت‌تاثیر اتصال و تصمیم‌گیری‌های جزئیات است که یکپارچگی سازه و عملکرد خوردگی طولانی‌مدت را تعیین می‌کند. مهندسان سازه آشنا با طراحی فولاد لخت گاهی اوقات مفاهیم خاص پوشش روی در نقاط اتصال را نادیده می گیرند.

اتصالات پیچ و مهره ای در فولاد گالوانیزه نیاز به توجه به سازگاری مواد پیچ ​​و فاصله سوراخ دارد. پیچ ها و مهره های گالوانیزه گرم استاندارد برای اتصالات ساختاری در مجموعه های گالوانیزه هستند - استفاده از اتصال دهنده های فولادی بدون پوشش در تماس با اعضای ساختاری پوشش داده شده با روی باعث ایجاد یک جفت گالوانیکی می شود که خوردگی بست را تسریع می کند. ابعاد سوراخ پیچ باید ضخامت پوشش روی را در نظر بگیرد: پوشش Z275 تقریباً 0.04 میلی متر به هر سطح اضافه می کند (ضخامت حدود 20 میکرومتر)، که نیاز به افزایش 0.5 تا 1.0 میلی متر قطر سوراخ یا مته نسبت به مشخصات فولاد بدون روکش دارد تا از حفظ فاصله های مشخص پس از گالوانیزه اطمینان حاصل شود.

در اتصالات پیچ و مهره ای با اصطکاک بالا (HSFG)، ضریب لغزش (ضریب اصطکاک) سطوح تماس باید برای رابط های گالوانیزه تعیین شود. ضریب لغزش برای سطوح گالوانیزه گرم معمولاً 0.18-0.20 است، در مقایسه با 0.45-0.50 برای سطوح فولادی با انفجار - کاهش قابل توجهی که باید در محاسبات طراحی برای اتصالات حساس به لغزش در نظر گرفته شود. EN 1090-2 راهنمایی خاصی را در مورد الزامات عملیات سطحی و آزمایش برای اتصالات بحرانی لغزش گالوانیزه ارائه می دهد. ورق‌های فولادی گالوانیزه گرم درجه ساختاری ما با کیفیت سطح مستند و یکنواختی پوشش تولید می‌شوند که از مشخصات دقیق ضریب لغزش برای محاسبات مهندسی در کاربردهای پل و سازه‌های سنگین پشتیبانی می‌کند.

نگهداری و جابجایی ورق گالوانیزه گرم: جلوگیری از لکه دار شدن در انبار مرطوب

لکه نگهداری مرطوب - که زنگ سفید نیز نامیده می شود - یکی از رایج ترین مشکلات کیفیت است ورق فولادی گالوانیزه گرم و مسئول اختلافات تجاری مهم بین تامین کنندگان و کاربران نهایی است. درک علت، ظاهر و پیامدهای آن از رد غیر ضروری مواد قابل استفاده جلوگیری می کند و شیوه های مناسب ذخیره سازی را آگاه می کند.

لکه ذخیره‌سازی مرطوب زمانی تشکیل می‌شود که رطوبت بین ورق‌های گالوانیزه نزدیک به هم انباشته می‌شود، در شرایطی که سطح روی نمی‌تواند به اکسیژن و دی اکسید کربن کافی اتمسفر دسترسی پیدا کند تا لایه غیرفعال پایدار عادی خود را تشکیل دهد. در عوض، روی با آب واکنش می دهد و هیدروکسید روی (Zn(OH)2) را تشکیل می دهد - یک رسوب سفید، حجیم و بدون چسبندگی که روی سطح قابل مشاهده است. شرایطی که باعث ایجاد لکه ذخیره‌سازی مرطوب می‌شود عبارتند از: انباشتن ورق‌ها با تماس محکم رو در رو بدون تهویه، متراکم شدن در ظروف حمل‌ونقل به دلیل اختلاف دما، گرادیان زهکشی نامناسب در انبارداری در فضای باز، و انبارداری با رطوبت بالا بدون رطوبت‌زدایی.

• ارزیابی شدت: لکه‌های سفید روشن که می‌توان آن را با یک پارچه مرطوب از بین برد و به زیر سطح روکش روی نفوذ نکرده است، فقط جنبه آرایشی دارد و بر عملکرد خوردگی تأثیر نمی‌گذارد. رنگ آمیزی شدید با حفره در لایه روی ضخامت پوشش موثر و عمر مفید را کاهش می دهد. EN 10346 ضمیمه C راهنمایی برای ارزیابی اینکه آیا مواد لکه دار در مشخصات باقی می مانند یا خیر ارائه می دهد.
• بهترین روش ذخیره سازی: ورق‌ها را روی سیستم‌های شیب‌دار نگهداری کنید یا با فاصله‌دهنده‌های تهویه در هم آمیخته شده‌اند تا امکان گردش هوا بین چهره‌ها فراهم شود. برای جلوگیری از تماس باران و شبنم، فضای ذخیره‌سازی را بپوشانید، اما مطمئن شوید که پوشش رطوبت را در زیر آن نگه نمی‌دارد. از چیدن ورق ها به صورت افقی بر روی زمین صاف و بدون شیب زهکشی خودداری کنید.
• حفاظت از حمل و نقل: کویل ها و ورق هایی که برای حمل و نقل دریایی یا حمل و نقل از راه دور در نظر گرفته شده اند، باید قبل از حمل و نقل در کارخانه از نظر شیمیایی غیرفعال شوند (کرومات یا بدون کرومات). این لایه غیرفعال، مقاومت زنگ سفید را از چند روز تا چند ماه در شرایط مرطوب افزایش می دهد و یک سرویس استاندارد است که ما در سفارشات صادراتی ارائه می دهیم.
• رفع لکه های سبک: لکه مرطوب سبک ذخیره سازی را می توان با محلول آمونیاک رقیق (1-2٪) پاک کرد، با آب تمیز شستشو داد و خشک کرد. برای موادی که رنگ‌آمیزی می‌شود، ناحیه لکه‌شده باید پس از پاک کردن لکه با T-wash یا اچ اسید فسفریک درمان شود تا وضعیت سطح قبل از استفاده از پرایمر بازیابی شود.