გალვანიზაციის აბაზანის შიგნით: გასაკვირი საფარის პროცესი

გალვანიზაცია ფოლადის ჟანგისგან დაცვის ყველაზე გავრცელებული მეთოდია. არსებითად,გალვანიზაციის აბაზანაეს არის გამდნარი თუთიის დიდი ქვაბი, რომელიც გამოიყენება ლითონის ნაწილების დასაფარად. როდესაც სუფთა ფოლადი ამ აბაზანაში იდება, თუთია სწრაფად ეკვრება ზედაპირს და ქმნის მყარ, კოროზიისადმი მდგრად საფარს. გალვანიზაცია 150 წელზე მეტია არსებობს, მაგრამ ის მაინც საოცრად ეფექტური და ეკოლოგიურად სუფთაა. სინამდვილეში, ის ხშირად მოიხსენიება, როგორც ერთ-ერთი ყველაზე ეკოლოგიურად სუფთა კოროზიის პრევენციის პროცესი. შედეგად მიიღება ფოლადი, რომელსაც შეუძლია ათწლეულების განმავლობაში გაუძლოს ღია ცის ქვეშ მინიმალური მოვლის საშუალებით. ქვემოთ ჩვენ ეტაპობრივად განვიხილავთ, თუ როგორ გადადის ფოლადის ნაწილი მტვრიანი ძველი მეტალიდან თუთიით დაჯავშნულში, გალვანიზაციის აბაზანაში.
                                                                 

რა არის გალვანიზაციის აბაზანა?

გალვანიზაციის აბაზანა უბრალოდ გამდნარი თუთიის ჭურჭელია, რომელიც დაახლოებით 450°C (842°F) ტემპერატურამდე თბება. ფოლადის ნაწილები ამ ცხელ თუთიაში იდება, რომელიც ვერცხლისფერ თხევად ლითონს ჰგავს. ჩაძირვის დროს თუთია ფოლადში არსებულ რკინასთან რეაქციაში შედის, რაც თუთიასა და ფოლადს შორის მეტალურგიულ კავშირს ქმნის. პრაქტიკაში, კომპანიები ამას ხშირად უწოდებენ...ცხელი გალვანიზაციაპროცესი – ფოლადის სიტყვასიტყვით „ცხელ“ (გამდნარ) თუთიაში ჩაძირვა.

ეს მეთოდი ძალიან ეფექტურია. თუთიის აბაზანა, როგორც წესი, 98%-იან სუფთა თუთიაზეა და კონვეიერის ან ამწის სისტემები ფოლადის ნაჭრებს ფრთხილად ასწორებენ ისე, რომ თუთიამ ნაწილის ყველა კუთხე დატბოროს. ღრუ ფორმები ან მილებიც კი თუთიით ივსება, ამიტომ შიდა მხარე ისევე იფარება, როგორც გარე. როგორც ერთ-ერთი ინდუსტრიული სახელმძღვანელო ამბობს, ცხელი ჩაძირვით გალვანიზაცია „სრული ჩაძირვის“ პროცესია - ფოლადი მთლიანად ჩაძირულია და თუთია იფარება.ყველაშიდა და გარე ზედაპირები. ფოლადი რამდენიმე წუთის შემდეგ ამოდის და მასზე ახალი, მბზინავი ლითონის გარსი ედება.
         

ცხელი გალვანიზაციის პროცესი (დაწყებიდან დასრულებამდე)

გალვანიზაციის პროცესს რამდენიმე ძირითადი ეტაპი აქვს. თითოეული მათგანი ფრთხილად უნდა შესრულდეს, რადგან თუთია მხოლოდ იდეალურად სუფთა ზედაპირზე მიეკრობა. ზოგადად, ეტაპები ასეთია:

გაწმენდა (ცხიმის მოცილება და მწნილის დამუშავება):თავდაპირველად, ფოლადი საფუძვლიანად იწმინდება ზეთების, ცხიმისა და ფხვიერი ჟანგის მოსაშორებლად. ეს, როგორც წესი, გულისხმობს ცხელ ტუტე (კაუსტიკურ) ხსნარს, რომელიც ფოლადს ცხიმს აშორებს. შემდეგ, ფოლადი მჟავას დამწნილებელ აბაზანაში (ხშირად განზავებული გოგირდმჟავა ან მარილმჟავა) ხვდება, რათა მოაშოროს ნადები და ჟანგი. დამწნილების შემდეგ, ნებისმიერი ჯიუტი ჭუჭყი, საღებავი ან წიდა იწმინდება ხელით ან აფეთქებით. მოკლედ, ყველა დამაბინძურებელი ნივთიერება უნდა მოიშოროს, რადგან თუთია არ შეერწყმის დაბინძურებულ ფოლადს.

ფლუქსინგი:გალვანიზაციის წინ, სუფთა ფოლადი იდება ფლუქსის ხსნარში, რომელიც ჩვეულებრივ თუთიის ამონიუმის ქლორიდის ნარევს წარმოადგენს. ფლუქსი აშორებს ოქსიდის ბოლო კვალს და ხელს უშლის ახალ დაჟანგვას ჩაძირვამდე. ზოგიერთ ქარხანაში თხელი „ფლუქსის საფარი“ თუთიის აბაზანაზე ტივტივებს, რათა ხელი შეუწყოს ფოლადის ცხიმის მოცილებას მისი შეყვანისას. ფლუქსის ეტაპი უმნიშვნელოვანესია: ის უზრუნველყოფს, რომ გამდნარი თუთია...სველიფოლადი თანაბრად.

თუთიის აბაზანაში ჩაძირვა:ახლა კი პროცესის არსი დგება. მომზადებული ფოლადი ნელა (ხშირად კუთხით) ჩადის გამდნარ თუთიის ქვაბში, რომელიც, როგორც წესი, დაახლოებით 450°C ტემპერატურაზეა შენახული. ქვემოთ მოცემულ სურათზე ნაჩვენებია ფოლადის სხივები, რომლებიც შედიან ცხელ თუთიის აბაზანაში. როგორც კი ფოლადი შეეხება თხევად ლითონს, იწყება რეაქცია. თუთია იწყებს შენადნობას რკინის ზედაპირთან და თხევადი თუთია მიედინება მთელ დეტალში. აბაზანის შიგნით, თუთია და რკინა მეტალურგიული რეაქციით ქმნიან რამდენიმე შენადნობის ფენას. ამ დროის განმავლობაში (როგორც წესი, რამდენიმე წუთი), საფარი იზრდება მის სასურველ სისქემდე. ფენა...გამდნარითუთია ეკვრის ფოლადის ზედაპირს და შემდეგ ცივდება და მყარ გარე გარსს წარმოქმნის.

სურათი: ფოლადის ნაწილების ცხლად გალვანიზაციის აბაზანაში ჩაშვება. გამდნარი თუთია (თხევადი ვერცხლი) სწრაფად ფარავს ფოლადს.

ქარხნის ოპერატორები ფრთხილად ადგენენ ჩაძირვის დროს. უმეტეს შემთხვევაში, 4-5 წუთიანი ჩაძირვა საკმარისია. უფრო დიდ ან იზოლირებულ ნაწილებს შეიძლება მეტი დრო დასჭირდეთ სრული ტემპერატურის მისაღწევად. გაცხელების შემდეგ, ნაწილი ნელა ამოდის. ამოწევისას, ზედმეტი თუთია იღვრება - ზოგჯერ ამას ხელს უწყობს ნაწილის ვიბრაცია ან ბრუნვა. დარჩენილი თუთიის თხელი გარსი გაცივდება და გამაგრდება, ხშირად გარედან კაშკაშა ვერცხლისფერ შეფერილობას იღებს. სინამდვილეში, ახლად გალვანიზებული ფოლადი ხშირად ბრწყინავს; გამყარებისას ზედაპირზე შეიძლება გამოჩნდეს კრისტალიზებული თუთიის დამახასიათებელი „სპინგლი“ ან ფიფქის მსგავსი ნიმუში.
                                                              

გაგრილება (პასივაცია/ჩაქრობა):ამოღების შემდეგ, დაფარული ფოლადი ცივდება. ეს შეიძლება გაკეთდეს მარტივი ჰაერით გაგრილებით ან ცხელი ფოლადის წყალში ან ქიმიური პასივაციის აბაზანაში ჩაქრობით. განსაკუთრებული გამკვრივება საჭირო არ არის - თუთია/ფოლადის შეერთება უკვე მყარია. თუთიის ოქსიდის (თეთრი ჟანგის) ნებისმიერი თხელი გარე ფენა, რომელიც შეიძლება წარმოიქმნას, ხშირად უბრალოდ რჩება უმოქმედოდ ან მსუბუქად დამუშავებულია. შეღებილი ნაწილებისგან განსხვავებით, გალვანიზებული ფოლადი, როგორც წესი, საჭიროებსშემდგომი დასრულება არ არის საჭიროგამძლეობისთვის.

ინსპექტირება:საბოლოო ეტაპი სწრაფი ვიზუალური და ტექნიკური დათვალიერებაა. ინსპექტორები ამოწმებენ, რომ ყველა უბანი დაფარულია და ზომავენ სისქეს. რადგან თუთია მხოლოდ სუფთა ლითონს ეკვრება, უხარისხო ლაქების აღმოჩენა ადვილია (შიშველი ფოლადი კაშკაშა ჩანს). სტანდარტული საზომი ხელსაწყოები ზომავენ საფარის სისქეს, რათა დარწმუნდნენ, რომ ის აკმაყოფილებს სპეციფიკაციებს. ამ ეტაპზე გალვანიზებული ფოლადი მზადაა გამოსაყენებლად, გარანტირებულია კოროზიისადმი მდგრადობა მრავალი წლის განმავლობაში.

აბაზანის შიგნით: მეტალურგია და დაცვა

გამდნარი თუთიის შიგნით ფოლადს სინამდვილეში რთული ქიმიური პროცესი ემართება - და გალვანიზაციის ერთ-ერთი გასაკვირი ძლიერი მხარე. როდესაც ცხელი ფოლადი აბაზანაში ზის, თუთიის ატომები რკინაში დიფუზირდება და რამდენიმე ინტერმეტალურ ნაერთს წარმოქმნის. ამერიკის გალვანიზატორების ასოციაცია ამას განივკვეთით ასახავს: ფოლადის საზღვარზე თითქმის სუფთა თუთიის გარეთა ფენაა (ე.წ. ეტა ფენა) და მის ქვეშ 3 მყარი შენადნობის ფენაა (ე.წ. გამა, დელტა, ზეტა). აღსანიშნავია, რომ თუთია-რკინის შენადნობის ეს ფენები...რბილი ფოლადზე უფრო მყარიმაგალითად, პატარა ნაკაწრები ამ მრავალშრიან საფარში ადვილად არ აღწევს. პრაქტიკაში, გალვანიზებული საფარი უკიდურესად გამძლე და ცვეთამედეგია.

კიდევ ერთი მთავარი უპირატესობა კათოდური (შეწირული) დაცვაა. თუთია ელექტროქიმიურად უფრო აქტიურია, ვიდრე ფოლადი. მარტივად რომ ვთქვათ, თუ საფარი შიშველ ფოლადზე დაიკაწრება, მიმდებარე თუთია უპირატესად პირველ რიგში კოროზიას განიცდის, რაც ფოლადს იცავს. სინამდვილეში, ცხელი გალვანიზაცია ამით არის ცნობილი: ერთი წყარო აღნიშნავს, რომ მაშინაც კი, თუ შიშველი ფოლადი (¼ ინჩის ზომის) ნაკაწრის დროს გამოჩნდება, „კოროზია არ დაიწყება მანამ, სანამ მიმდებარე თუთია მთლიანად არ დაიწვება“. ეს ნიშნავს, რომ პატარა ნაკაწრებს ხელახლა შეღებვა არ სჭირდება; თუთია დროთა განმავლობაში იკარგება.

წლების განმავლობაში ჰაერისა და წვიმის ზემოქმედებით თუთია გარდაიქმნება კეთილთვისებიან თანმდევ პროდუქტებად (ოქსიდები, ჰიდროქსიდები, კარბონატები) - ნაცრისფერ პატინად, რომელსაც შეიძლება ძველ გალვანიზებულ ლითონზე შეამჩნევდეთ. თუთიის პატინა ნელა წარმოქმნის დამცავ გარე ქერქს, რომელიც კიდევ უფრო ანელებს კოროზიას. სინამდვილეში, სრულად გამოფიტული გალვანიზებული ფოლადი დაახლოებით 30-ჯერ უფრო ნელა კოროდირდება, ვიდრე შიშველი ფოლადი. პრაქტიკაში, ეს ნიშნავს, რომ გალვანიზებული საფარი ხშირად ძლებს 50-60 წელი ან მეტი ხნის განმავლობაში, გარემოდან გამომდინარე, მოვლის საჭიროების გარეშე.
                                                                   

გასაკვირი უპირატესობებიგალვანიზაცია

გალვანიზაცია რამდენიმე „ვაუ“ ფაქტორს გვთავაზობს, რასაც შეიძლება მარტივი ლითონის საფარისგან არ ელოდოთ:

1. სრული დაფარვა:რადგან ცხლად ჩაძირვით გალვანიზაცია დეტალს ამუშავებს, ის ღრუ მონაკვეთებისა და მილების შიდა ზედაპირებსაც კი ფარავს. ფუნჯით წასასმელი საღებავებისგან განსხვავებით, ხრახნებსა და დამალულ კუთხეებს თუთია დასვრილი. სრული ჩაძირვის ეს მეთოდი ნიშნავს, რომ ჟანგი მოულოდნელი ადგილებიდან ვერ შეძვრება.

2. ჩაშენებული სიმტკიცე:თუთია-რკინის ფენები თავისი ბუნებით მყარი და ცვეთამედეგია. ზოგიერთ ტესტში გალვანიზებული ფოლადის საფარიათჯერტიპურ საღებავთან შედარებით უფრო ცვეთამედეგია. გარეთა სუფთა თუთიის ფენა (ეტა) უფრო რბილი და დრეკადია, რაც დარტყმისადმი მდგრადობას უზრუნველყოფს, ხოლო შიდა შენადნობის ფენები ფოლადზე უფრო მყარია. ეს მრავალშრიანი შეერთება ნიშნავს, რომ გალვანიზებული ნაწილები უძლებს უხეშ დამუშავებას და ცვეთას.

3. თვითგანკურნების (კათოდური) დაცვა:როგორც აღინიშნა, თუთია „თავის თავს გაწირავს“ ფოლადის დასაცავად. გალვანიზებული ფოლადზე არსებული პატარა ნაკაწრები არ იჟანგება, რადგან თუთია ჯერ კოროდირდება (ასევე კათოდური დაცვა ეწოდება). შეღებილ ფოლადს (ჟანგი საღებავის ქვეშ იძირება) მოჰყვება სახელწოდებაც კი - „გვერდითი სრიალი“ - და გალვანიზაცია არსებითად ხელს უშლის ამას.

4. სწრაფი შესრულება:მძიმე აღჭურვილობის მიუხედავად, გალვანიზაციის პროცესი სწრაფია. ნაჭრის ჩამოკიდებას და თუთიაში ჩადებას მხოლოდ რამდენიმე წუთი სჭირდება. მომზადება ძირითადად ქიმიური წმენდით ხორციელდება და კარგად მოქმედ ქარხანას შეკვეთის დამუშავება სულ რამდენიმე დღეში შეუძლია. სინამდვილეში, თანამედროვე გალვანიზაციის სახელოსნოები მცირე შეკვეთებისთვის 24-საათიან მომსახურებას გვთავაზობენ.

5. ხანგრძლივი მომსახურების ვადა:გალვანიზებული საფარით შესაძლებელია ფოლადის დაცვა ათწლეულების განმავლობაში ხელახალი შეღებვის გარეშე. ტიპურ გარე (სამრეწველო ან სოფლის) პირობებში, პირველი მოვლა-პატრონობის დასრულებამდე 50+ წელია საჭირო. ხანგრძლივი გამოყენების ეს ვადა ხშირად გალვანიზაციას პერიოდულ ხელახალ შეღებვასთან შედარებით უფრო ეკონომიურს ხდის გრძელვადიან პერსპექტივაში.

6. გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობა:გალვანიზაციის პროცესი შედარებით სუფთაა. გამოყენებული თუთია გადამუშავებადია და არ შეიცავს აქროლად ორგანულ გამხსნელებს, როგორც საღებავში. გალვანიზებული ფოლადი 100%-ით გადამუშავებადია გამოყენების ვადის ამოწურვის შემდეგ. ინდუსტრიული ჯგუფები გალვანიზაციას კოროზიისგან „ალბათ ყველაზე ეკოლოგიურად სუფთა“ დაცვად მიიჩნევენ.

7. ამოსაცნობი დასრულება:გალვანიზებულ ფოლადს ხშირად აქვს დამახასიათებელიმორთულიან ფიფქის მსგავსი ნიმუში მის ზედაპირზე. ეს ვერცხლისფერი კრისტალები თუთიის მარცვლების გამყარებაა და გალვანურ ზედაპირებს გამორჩეულ იერს სძენს. ეს ვიზუალური სიგნალია იმისა, რომ ზედაპირზე ნამდვილი ცხელი დაწნეხვის საფარია.
                                                                      

მაღალი ხარისხის აღჭურვილობა: Bonan Tech-ის მილების გალვანიზაციის ქარხანა

დიდი გალვანიზაციის სახელოსნოები ამ პროცესების უწყვეტად წარმოებისთვის მძიმე ტექნიკას იყენებენ. მაგალითად, აღჭურვილობის მწარმოებელი კომპანია Bonan Technology Co., Ltd. ხაზს უსვამს მის„უმაღლესი კლასის მილების გალვანიზაციის ქარხანა“დამზადებულია მაღალი ხარისხის ფოლადისა და კომპონენტებისგან. მათი ავტომატიზირებული ხაზები ყველაფერს ამუშავებს: მილების დასაკიდებელ მექანიზმებს, ტუტე ცხიმის მოსაშორებელ ავზებს, მჟავას მწნილებს, ნაკადის სადგურებს, თუთიის ქვაბში გამავალ კონვეიერს და ჩაქრობის ავზებს. ბონანი აღნიშნავს, რომ მისი მილების გალვანიზაციის ქარხნები შექმნილია მილების ყველა დიამეტრის უწყვეტი წარმოებისთვის.

სურათი: მილების უწყვეტი გალვანიზაციის ხაზი მუშაობს. ასეთი ავტომატიზირებული ქარხნები მილების მონაკვეთებს გადაადგილებენ გაწმენდის, ფლუსირებისა და გამდნარი თუთიის აბაზანის მეშვეობით.

Bonan Tech-ის ხაზში თითოეული ნაბიჯი საგულდაგულოდ კონტროლდება. სინამდვილეში, მილების გალვანიზაცია, როგორც წესი, შემდეგ კონკრეტულ ეტაპებს მიჰყვება:

კაუსტიკური წმენდა:მილები შედის ცხელ ნატრიუმის ჰიდროქსიდის აბაზანაში ზეთისა და წისქვილის ქერცლის მოსაშორებლად.

მჟავის დამწნილება:შემდეგ ისინი მჟავის აბაზანაში (ჩვეულებრივ HCl ან H₂SO₄) გადიან ჟანგის და დარჩენილი ოქსიდების გასახსნელად.

გავლება და ფლუქსინგი:გავლების შემდეგ, მილები იდება თუთია-ამონიუმის ქლორიდის ხსნარში, რათა უზრუნველყოფილი იყოს, რომ ფოლადი გალვანიზაციამდე ოქსიდებისგან თავისუფალი იყოს.

გაშრობა:ფოლადზე დარჩენილი ნებისმიერი ტენიანობა ჰაერის საშრობით ორთქლდება ან იფანტება.

ჩაძირვა (თუთიის აბაზანა):მილები გადადის გამდნარ თუთიის ქვაბში. ცხელი ჩასხმისას ისინი კარგად იფარება თუთიით.

ჩაქრობა:და ბოლოს, ცხელი გალვანიზებული მილები სწრაფად ცივდება წყალში ან ჩაქრობის აბაზანაში საფარის დასაფიქსირებლად.

ყველა გამომავალ მილს ახლა ერთგვაროვანი თუთიის საფარი აქვს კოროზიის თავიდან ასაცილებლად. ბონანის აღწერილობის თანახმად, მათი„მილების ავტომატური გალვანიზაციის მანქანა“შეუძლია „გალვანიზაციისთვის განკუთვნილი მილების მთელი სპექტრის დამუშავება“, რაც უზრუნველყოფს, რომ ძალიან დიდი ან პატარა მილებიც კი სათანადო თუთიის ფენით დაფაროს.
                                                                           

დასკვნა

გალვანიზაციის აბაზანა უბრალოდ ლითონის ჭურჭელზე მეტია - ის დადასტურებული, მეცნიერებაზე დაფუძნებული პროცესის ცენტრია, რომელიც ფოლადს პრაქტიკულად თვითაღდგენილ ფარს ანიჭებს. გაწმენდის ეტაპებიდან დაწყებული ცხელ თუთიაში ჩაძირვით დამთავრებული, თითოეული ეტაპი ოპტიმიზირებულია გამძლე, მეტალურგიულად შეკრული საფარის მისაღებად. ჩვენ ვნახეთ, თუ როგორ უძლებს გალვანიზებული ფოლადი არა მხოლოდ ჟანგს, არამედ გასაოცრად კარგადაც - მრავალშრიანი შენადნობების, უკიდურესი სიმტკიცისა და ათწლეულების განმავლობაში მომსახურების ვადის წყალობით.

ინჟინერი იქნებით, რომელიც ხიდს აპროექტებს თუ სახლის მეპატრონე, რომელიც ღობის ბოძებს ირჩევს, გალვანიზაციის აბაზანის პროცესის გაგება დაგეხმარებათ ახსნათ, თუ რატომ არის გალვანიზებული ფოლადი ასეთი ეფექტური. მოკლედ, გამდნარი თუთიის ამ მოკრძალებულ აბაზანაში იმალება ძლიერი და გასაოცრად დახვეწილი თავდაცვის სისტემა - ისეთი, რომელიც ფოლადის კონსტრუქციებს თაობების განმავლობაში უსაფრთხოდ შეინარჩუნებს.