فولاد و آهن به دلیل طول عمر بالا، هزینه مقرون‌به‌صرفه و خواص فیزیکی مطلوب، موادی حیاتی در بسیاری از صنایع و کاربردها هستند، با این حال، آسیب‌پذیری ذاتی آنها در برابر خوردگی (زنگ‌زدگی) عمر مفید و عملکردشان را به‌خصوص در محیط‌های مرطوب یا خشن به طور جدی محدود می‌کند. برای رفع این مشکل، گالوانیزه کردن به عنوان یک راهکار مؤثر، خواص فولاد و آهن را با اعمال یک پوشش محافظ از روی (زینک) به طرز چشمگیری بهبود می‌بخشد. در ادامه این مطلب، خاصیت گالوانیزه، روش‌های اصلی اجرای آن، و به طور خاص، نقش حیاتی و کاربردهای کلیدی این فرآیند در ساخت مبدل حرارتی را بررسی خواهیم کرد.
خاصیت گالوانیزه چیست؟
خاصیت گالوانیزه کردن فرآیندی است که در آن یک لایه محافظ از جنس روی (Zinc) بر روی سطح فلزی مانند فولاد یا آهن اعمال می‌شود تا آن را در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی محافظت کند. این لایه به عنوان لایه قربانی‌شونده عمل می‌کند، به این معنی که روی به دلیل فعالیت شیمیایی بیشترش، قبل از فولاد یا آهن خورده می‌شود و از دست دادن الکترون‌های خود را فدای محافظت از فلز زیرین می‌کند، حتی اگر خراشی در پوشش ایجاد شود.
این خاصیت طول عمر قطعات فلزی را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد، به ویژه در محیط‌های مرطوب یا خورنده! این پوشش روی (گالوانیزاسیون) به دو روش از فلز زیرین محافظت می‌کند:
- • حفاظت سدی: لایه روی مانع از تماس مستقیم عوامل خورنده (مانند رطوبت و اکسیژن) با فولاد زیرین می‌شود.
- • حفاظت کاتدی (حفاظت فداشونده): اگر پوشش روی دچار خراش یا آسیب شود، از آنجا که روی نسبت به آهن (فولاد) فعال‌تر است، روی به عنوان آند فداشونده عمل کرده و خورده می‌شود تا زمانی که کاملاً مصرف شود، از خوردگی و زنگ‌زدگی فولاد زیرین جلوگیری می‌کند.
انواع روش‌های گالوانیزه کردن
این فرآیند به روش‌های مختلفی انجام می‌شود که مهم‌ترین آنها را در ادامه بررسی کرده ایم:
1- گالوانیزه گرم
قطعه فلزی در وا7ن مذاب روی با دمای حدود ۴۵۰ درجه سانتی‌گراد غوطه‌ور می‌شود. این روش مقاوم‌ترین نوع پوشش گالوانیزه را ایجاد می‌کند.
2- گالوانیزه سرد
در این روش، پوشش روی از طریق اسپری، رنگ یا فرآیند الکتروشیمیایی (آبکاری) بر سطح فلز اعمال می‌شود. ضخامت لایه کمتر است ولی برای محیط‌های کم‌خورنده مناسب است.
تفاوت‌های گالوانیزه گرم و سرد
گالوانیزه کردن روشی برای محافظت فولاد یا آهن در برابر زنگ‌زدگی با پوشش دادن آن با یک لایه روی است. این فرآیند به دو روش اصلی گرم و سرد انجام می‌شود:
| ویژگی |
گالوانیزه گرم (Hot-Dip) |
گالوانیزه سرد (Electro-Galvanizing) |
| روش پوشش‌دهی |
غوطه‌وری فلز در حمام روی مذاب در دمای بالا (حدود ۴۵۰ درجه سانتی‌گراد). |
الکترولیز محلول نمک روی (آبکاری). |
| ضخامت پوشش |
بسیار ضخیم‌تر (معمولاً بین ۲ تا ۸ میلی‌متر، یا پوشش بیشتر). |
نازک‌تر (معمولاً ۱۰ تا ۵۰ گرم در متر مربع). |
| مقاومت به خوردگی |
بسیار بالاتر و عمر طولانی‌تر (مناسب برای محیط‌های سخت و خورنده). |
کمتر از نوع گرم (مناسب برای محیط‌های کمتر خورنده). |
| پوشش‌دهی سطوح |
پوشش کامل سطوح داخلی و خارجی (در قطعات توخالی). |
معمولاً فقط پوشش سطح خارجی. |
| ظاهر |
کدر، مات، خاکستری تیره با ناهمواری‌های قابل مشاهده (اسپنگل روی). |
براق، روشن و صاف‌تر (ظاهر زیباتر). |
| هزینه |
بالاتر |
پایین‌تر و مقرون به صرفه‌تر (به ویژه برای قطعات کوچک). |
| کاربرد |
سازه‌های بزرگ، لوله‌ها، قطعات صنعتی و محیط‌های خشن. |
قطعات کوچک، ابزارهای خانگی و مواردی که ظاهر اهمیت دارد. |
ورق گالوانیزه چیست؟
ورق گالوانیزه به ورق فولادی گفته می‌شود که با فرآیند گالوانیزاسیون (معمولاً گالوانیزه گرم) با یک لایه محافظ از فلز روی پوشانده شده باشد. این ورق به دلیل مقاومت بسیار بالا در برابر زنگ‌زدگی، دوام و طول عمر بالایی دارد.
کوتینگ در ورق گالوانیزه، به میزان پوشش فلز روی (Zinc) اطلاق می‌شود که بر روی هر دو سطح ورق فولادی اعمال می‌گردد. این پوشش به عنوان یک لایه محافظ کاتدی عمل می‌کند و مانع از زنگ‌زدگی فلز پایه می‌شود.
- • واحد اندازه‌گیری: کوتینگ بر حسب گرم بر متر مربع (gr/m$^2$) سنجیده می‌شود. این مقدار، وزن روی موجود در یک متر مربع از سطح ورق (مجموع دو طرف) را نشان می‌دهد.
- • کیفیت و دوام: هر چه میزان کوتینگ بالاتر باشد (مانند کوتینگ‌های Z275 یا Z350 در مقایسه با Z120)، ضخامت لایه محافظ روی بیشتر بوده و در نتیجه مقاومت ورق در برابر خوردگی و طول عمر آن افزایش می‌یابد.
عمر مفید پوشش یا ورق گالوانیزه
عمر مفید ورق گالوانیزه به طور متوسط بین ۲۰ تا ۵۰ سال متغیر است، اما در شرایط ایده‌آل و پوشش‌های ضخیم (گالوانیزه گرم)، می‌تواند تا ۷۰ سال نیز دوام بیاورد. دوام این ورق به طور مستقیم به پوشش روی (کوتینگ) و عوامل محیطی بستگی دارد.
نحوه‌ی نگهداری تجهیزات گالوانیزه‌شده بسیار مهم است، چون اگرچه گالوانیزه‌کردن باعث افزایش مقاومت در برابر زنگ‌زدگی می‌شود، اما شرایط نامناسب نگهداری می‌تواند عمر مفید آنها را کاهش دهد.
نحوه نگهداری از تجهیزاتی که گالوانیزه شده اند!
- ✔️ تجهیزات گالوانیزه را در محیط خشک و دارای تهویه مناسب نگه دارید.
- ✔️ در انبارهای مرطوب یا بدون جریان هوا، احتمال ایجاد لکه‌های سفید (زنگ سفید) به علت واکنش روی با رطوبت افزایش می‌یابد.
- ✔️ در صورت امکان از پالت‌های چوبی یا پلاستیکی برای جدا کردن قطعات از کف زمین استفاده کنید تا تماس مستقیم با رطوبت و خاک وجود نداشته باشد.
- ✔️ محل نگهداری باید دارای شیب مناسب باشد تا آب روی سطح نماند.
- ✔️ از پوشش‌های ضدآب قابل‌تنفس (مثل برزنت متخلخل) استفاده کنید؛ چون پوشش‌های پلاستیکی غیرقابل‌تنفس باعث حبس رطوبت و تسریع خوردگی می‌شوند.
- ✔️ از تماس با مواد شیمیایی، اسیدها یا کودهای شیمیایی جلوگیری شود.
- ✔️ هنگام جابجایی، از ضربه زدن یا سایش سطح گالوانیزه پرهیز کنید چون ممکن است پوشش روی آسیب ببیند.
- ✔️ اگر تجهیزات پس از گالوانیزه‌کردن در محل پروژه برای مدتی انبار می‌شوند، بهتر است سطح آنها تمیز و خشک نگه داشته شود.
- ✔️ هر چند ماه یک‌بار سطح تجهیزات را با آب و مواد شوینده ملایم (بدون اسید یا کلر) بشویید.
- ✔️ از سیم یا برس فلزی برای پاک‌کردن سطح استفاده نکنید؛ فقط از پارچه نرم یا برس نایلونی استفاده شود.
- ✔️ در صورت وجود لکه‌های سفید (white rust)، می‌توان از محلول‌های سرکه‌ی رقیق (اسید استیک ملایم) برای تمیز کردن استفاده کرد و سپس سطح را با آب شست و خشک نمود.
- ✔️ در فواصل زمانی منظم، سطح پوشش گالوانیزه از نظر وجود خراش، خوردگی یا پوسته‌شدن بررسی شود.
- ✔️ در صورت آسیب موضعی، از رنگ‌های زینک‌ریچ (Zinc-Rich Paint) یا اسپری‌های گالوانیزه سرد برای ترمیم استفاده کنید.
مزایای پوشش گالوانیزه
علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی، گالوانیزه مزایای مهم دیگری نیز دارد که استفاده از آن را در صنایع مختلف بسیار محبوب کرده است:
- • طول عمر بالا: عمر مفید فولاد گالوانیزه در شرایط محیطی مختلف می‌تواند بین 20 تا 70 سال باشد، که دوام بسیار بالایی محسوب می‌شود.
- • هزینه مقرون به صرفه: هزینه اولیه گالوانیزه کردن نسبت به سایر روش‌های محافظت طولانی‌مدت (مانند فولاد ضد زنگ) پایین‌تر بوده و هزینه نگهداری و تعمیرات آن نیز بسیار کم است.
- • محافظت کامل و سراسری: به خصوص در روش گالوانیزه گرم، پوشش روی به تمام قسمت‌های قطعه، از جمله گوشه‌ها، لبه‌های تیز، حفره‌ها و مناطقی که دسترسی به آنها سخت است، نفوذ کرده و پوشش کاملی ایجاد می‌کند.
- • قابلیت شکل‌پذیری و انعطاف‌پذیری: ورق‌ها و مقاطع گالوانیزه به راحتی قابل فرم‌دهی، شکل‌دهی و جوشکاری هستند.
- • چسبندگی قوی: پوشش روی به خوبی به فلز پایه می‌چسبد.
- • ظاهر مناسب: اغلب دارای سطحی صاف و براق هستند که به زیبایی محصول نهایی کمک می‌کند (به خصوص در ورق‌های گالوانیزه رنگی).
معایب خاصیت گالوانیزاسیون
معایب خاصیت گالوانیزاسیون (گالوانیزه کردن فلزات) را می‌توان از جنبه‌های فنی، اقتصادی و کاربردی بررسی کرد. در ادامه فهرستی از مهم‌ترین معایب گالوانیزاسیون لیست کرده ایم:
| عیب |
توضیح فنی |
| محدودیت در اندازه قطعه |
قطعه باید در وان روی مذاب غوطه‌ور شود؛ بنابراین ابعاد وان محدودیت ایجاد می‌کند. |
| خطر تغییر شکل حرارتی |
در روش گرم، دمای بالا ممکن است باعث تاب‌برداشتن یا تغییر ابعاد قطعات نازک شود. |
| دشواری در رنگ‌آمیزی بعدی |
رنگ به‌سختی روی سطح گالوانیزه می‌چسبد مگر با آماده‌سازی شیمیایی (مثلاً فسفاته کردن). |
| احتمال ایجاد لایه ضخیم ناهموار |
اگر شرایط دما یا ترکیب روی کنترل نشود، سطح ممکن است زبر یا دارای برآمدگی شود. |
| ناسازگاری با برخی اتصالات خاص |
در برخی اتصالات دقیق یا رزوه‌ها، ضخامت لایه روی ممکن است مانع بسته شدن درست قطعات شود. |
کاربردهای اصلی ورق گالوانیزه در صنایع مختلف
به دلیل خواص منحصر به فرد خود، ورق‌ها یا پوشش گالوانیزه کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند:
- ✔️ صنعت ساخت و ساز: ساخت سقف‌ها، دیوارها، ناودانی‌ها، نرده‌ها، سقف‌های کاذب، سازه‌های فلزی و لوله‌های آب.
- ✔️ صنعت خودروسازی: ساخت بدنه خودرو، کف کابین، مخازن سوخت و سایر قطعات در معرض رطوبت.
- ✔️ لوازم خانگی: تولید قطعات داخلی و خارجی یخچال، ماشین لباسشویی و وان حمام.
- ✔️ صنایع کشاورزی: ساخت سیلوهای غلات و تجهیزات کشاورزی.
- ✔️ صنعت نفت و گاز: استفاده در زیرساخت‌ها و عملیات استخراج، انتقال و فرآوری، جایی که قطعات باید در برابر دما و فشارهای بالا مقاومت کنند.
- ✔️ صنایع دریایی و کشتی‌سازی: جلوگیری از خوردگی قطعات فلزی ناشی از آب دریا، رطوبت و اکسیژن.
- ✔️ صنایع متفرقه: ساخت تابلوهای تبلیغاتی (بیلبوردها)، تابلوهای برق شهری، سیستم‌های تهویه مطبوع (HVAC) و قطعات الکترونیکی.
نقش گالوانیزاسیون در ساخت مبدل‌های حرارتی
انواع مبدل حرارتی معمولاً از فلزاتی مانند فولاد، آهن یا مس ساخته می‌شوند که در تماس مداوم با آب، بخار یا سیالات خورنده هستند. در چنین شرایطی، احتمال زنگ‌زدگی و رسوب‌گرفتگی زیاد است. برای جلوگیری از این مشکل، سطوح خارجی یا گاهی داخلی قطعات فولادی را گالوانیزه می‌کنند تا لایه‌ای از روی (Zn) سطح فلز را بپوشاند. این لایه:
- • مانع تماس مستقیم رطوبت و اکسیژن با فلز می‌شود.
- • خاصیت فداشوندگی دارد؛ یعنی ابتدا خودش اکسید می‌شود و از فلز پایه محافظت می‌کند.
- • در محیط‌های مرطوب، ساحلی یا دارای بخار خورنده، دوام مبدل را به‌طور چشمگیری بالا می‌برد.
چه بخش‌هایی از مبدل حرارتی گالوانیزه می‌شوند؟
- • پوسته (Shell) در مبدل‌های پوسته و لوله
- • پایه‌ها و اتصالات فلزی مبدل
- • فریم‌ها و نگهدارنده‌ها در مبدل‌های صفحه‌ای
- • محفظه بیرونی و کاورهای محافظ در سیستم‌های صنعتی
پوشش گالوانیزه بهتر است یا جنس استیل (فولاد ضد زنگ)؟
انتخاب بین گالوانیزه و استیل (فولاد ضد زنگ) کاملاً به نیازهای پروژه شما، به خصوص ملاحظات هزینه و محیط خورنده بستگی دارد و نمی‌توان یکی را به طور مطلق "بهتر" دانست!
فولاد گالوانیزه راهکاری بسیار مقرون به صرفه برای محافظت از فولاد در برابر زنگ‌زدگی است که با پوشاندن سطح فلز پایه با روی، یک سد فیزیکی و محافظت فداشونده ایجاد می‌کند و عمر قطعه را تا چند دهه افزایش می‌دهد. این ماده برای کاربردهای عمومی ساختمانی، تأسیساتی، و سازه‌هایی که در معرض رطوبت هستند، اما نیاز به مقاومت شیمیایی یا استحکام ساختاری فوق‌العاده ندارند، یک انتخاب عالی محسوب می‌شود.
در مقابل، استیل از طریق ترکیب شدن با عناصری مانند کروم (تشکیل دهنده لایه محافظ ذاتی کروم اکسید)، خاصیت ضد زنگ‌زدگی دائمی و یکپارچه به دست می‌آورد. استیل در مقایسه با گالوانیزه استحکام مکانیکی و مقاومت به خوردگی بالاتری (به خصوص در محیط‌های دریایی، اسیدی، یا صنایع غذایی و دارویی) دارد و دوام آن به مراتب طولانی‌تر است. اگرچه استیل به دلیل وجود عناصر آلیاژی گران قیمت‌تر است، اما در پروژه‌هایی که دوام حداکثری، حداقل نیاز به تعمیر و نگهداری، و مقاومت در برابر محیط‌های بسیار خورنده حیاتی است، یا در مواردی که زیبایی ظاهر اهمیت دارد، استیل انتخاب برتر و توجیه اقتصادی آن در بلندمدت بالاتر است.
شرکت آرکا تجهیز با سابقه‌ای معتبر در زمینه تولید انواع هیت اکسچنجر صنعتی، یکی از پیشروهای بازار در تأمین تجهیزات برای پروژه‌های بزرگ صنعتی است. این شرکت با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته و تیم فنی متخصص، قادر است دستگاه‌های باکیفیت بالا تولید کند و آنها را با ضمانت معتبر ارائه دهد، تا اطمینان کامل مشتریان از عملکرد و دوام تجهیزات فراهم شود.