בתוך אמבט הגלוון: תהליך ציפוי מפתיע

גלוון הוא השיטה המועדפת להגנה על פלדה מפני חלודה. בעיקרון,אמבט גלווןהוא סיר גדול של אבץ מותך המשמש לציפוי חלקי מתכת. כאשר טובלים פלדה נקייה באמבט זה, האבץ נקשר במהירות לפני השטח ויוצר גימור מחוספס ועמיד בפני קורוזיה. גלוון קיים כבר למעלה מ-150 שנה, אך הוא נותר יעיל וידידותי לסביבה באופן מפתיע. למעשה, הוא מצוטט לעתים קרובות כאחד מתהליכי מניעת הקורוזיה הידידותיים ביותר לסביבה שקיימים. התוצאה היא פלדה שיכולה לשרוד עשרות שנים בחוץ עם תחזוקה מינימלית. להלן נפרט שלב אחר שלב כיצד חלק פלדה הופך ממתכת ישנה ומאובקת למצופה אבץ, בתוך אמבט גלוון.
                                                                 

מהי אמבט גלוון?

אמבט גלוון הוא פשוט מכל של אבץ מותך המחומם לכ-450 מעלות צלזיוס (842 מעלות פרנהייט). חלקי פלדה מושפלים לתוך האבץ החם הזה, שנראה כמו מתכת נוזלית כסופה. במהלך הטבילה, האבץ מגיב עם ברזל בפלדה, ויוצר קשר מתכות בין אבץ לפלדה. בפועל, חברות מכנות זאת לעתים קרובות...גלוון חםתהליך - טבילת פלדה פשוטו כמשמעו באבץ "חם" (מותך).

שיטה זו יעילה מאוד. אמבט האבץ מורכב בדרך כלל מ-98% אבץ טהור, ומערכות מסוע או עגורן מזווית בזהירות את חלקי הפלדה כך שהאבץ יוכל להציף כל פינה בחלק. אפילו צורות או צינורות חלולים מתמלאים באבץ, כך שהפנים מצופה כמו גם החיצוני. כפי שמגדיר זאת מדריך בתעשייה, גלוון טבילה חמה הוא תהליך של "טבילה מוחלטת" - פלדה שקועה לחלוטין והאבץ מצופה.כֹּלמשטחים פנימיים וחיצוניים. הפלדה מורמת מספר דקות לאחר מכן עם מעטפת מתכת חדשה ומבריקה עליה.
         

תהליך הגלוון בטבילה חמה (מההתחלה ועד הסוף)

תהליך הגלוון כולל מספר שלבים מרכזיים. כל אחד מהם חייב להיעשות בזהירות, מכיוון שאבץ יידבק רק למשטח נקי לחלוטין. באופן כללי, השלבים הם:

ניקוי (הסרת שומנים וכבישה):ראשית, הפלדה מנוקה ביסודיות כדי להסיר שמנים, גריז וחלודה רופפת. זה בדרך כלל כרוך בתמיסה אלקלית חמה (קאוסטית) המסירה את השומנים מהפלדה. לאחר מכן, הפלדה עוברת לאמבט כבישה חומצי (לעתים קרובות חומצה גופרתית מדוללת או חומצה הידרוכלורית מדוללת) כדי לבלוע אבנית וחלודה. לאחר הכבישה, כל לכלוך, צבע או סיגים עיקשים מוסרים באופן ידני או באמצעות התזת גז. בקיצור, כל המזהמים חייבים להיעלם, מכיוון שאבץ לא ייקשר לפלדה מלוכלכת.

שטף:ממש לפני הגלוון, הפלדה הנקייה טובלת בתמיסת שטיפה, בדרך כלל תערובת של אבץ אמוניום כלוריד. השטיפה מנקה את שאריות התחמוצת האחרונות ומונע חמצון חדש לפני הטבילה. במפעלים מסוימים, "שמיכת שטיפה" דקה אף צפה על גבי אמבט האבץ כדי לסייע בהסרת שומנים מהפלדה כשהיא נכנסת. שלב השטיפה הוא קריטי: הוא מבטיח שהאבץ המותך יוכלרָטוֹבאת הפלדה באופן שווה.

טבילה באמבט אבץ:כעת מגיע לב התהליך. הפלדה המוכנה יורדת באיטיות (לעתים קרובות בזווית) לתוך סיר האבץ המותך, שבדרך כלל מוחזק בטמפרטורה של כ-450 מעלות צלזיוס. התמונה למטה מציגה קורות פלדה הנכנסות לאמבט אבץ חם. ברגע שפלדה נוגעת במתכת הנוזלית, מתחילה תגובה. אבץ מתחיל להתגבש עם פני הברזל, ואבץ נוזלי זורם סביב כל החלק. בתוך האמבט, אבץ וברזל יוצרים מספר שכבות סגסוגת באמצעות תגובה מתכתית. במהלך זמן זה (בדרך כלל מספר דקות), הציפוי מצטבר לעובי המתאים. שכבה שלמוּתָךאבץ נדבק לפני השטח של הפלדה ולאחר מכן מתקרר ליצירת שכבה חיצונית מוצקה.

איור: חלקי פלדה טבולים באמבט גלוון חם. האבץ המותך (כסף נוזלי) מצפה במהירות את הפלדה.

מפעילי המפעל מתזמנים בקפידה את זמן הטבילה. עבור רוב החלקים, טבילה למשך 4-5 דקות מספיקה. חלקים גדולים או מבודדים עשויים להזדקק לזמן רב יותר כדי להגיע לטמפרטורה מלאה. לאחר החימום, החלק מורם החוצה באיטיות. כשהוא עולה, עודפי האבץ מתנקזים - לעיתים בעזרת רטט או סיבוב החלק. קליפת האבץ הדקה שנותרה תתקרר ותתקרש, ולעתים קרובות תקבל גימור כסוף בוהק מבחוץ. למעשה, פלדה מגולוונת טרייה נוצצת לעתים קרובות; הדוגמה האופיינית "ספנגל" או דמוית פתית שלג של אבץ מגובש עשויה להופיע על פני השטח כשהיא מתמצקת.
                                                              

קירור (פסיבציה/מרווה):לאחר הוצאת הפלדה המצופה מקוררת. ניתן לעשות זאת על ידי קירור אוויר פשוט או על ידי ניכוי הפלדה החמה במים או באמבט פסיבציה כימית. אין צורך בריפוי מיוחד - הקשר בין אבץ לפלדה כבר מוצק. כל שכבה חיצונית דקה של תחמוצת אבץ (חלודה לבנה) שעשויה להיווצר, לרוב נותרת לבד או מטופלת קלות. שלא כמו חלקים צבועים, פלדה מגולוונת דורשת בדרך כלל...אין גימור נוסףלעמידות.

בְּדִיקָה:השלב האחרון הוא בדיקה ויזואלית וטכנית מהירה. המפקחים בודקים שכל אזור מצופה ומודדים את העובי. מכיוון שאבץ נקשר רק למתכת נקייה, קל לאתר נקודות גרועות (פלדה חשופה נראית בהירה). מדידות סטנדרטיות מודדות את עובי הציפוי כדי לוודא שהוא עומד במפרטים. בשלב זה הפלדה המגולוונת מוכנה לשימוש, ומובטחת עמידות בפני קורוזיה במשך שנים רבות.

בתוך האמבטיה: מטלורגיה והגנה

מה שקורה בפועל לפלדה בתוך האבץ המותך הוא חלק כימי מורכב - ואחד מיתרונותיו המפתיעים של גלוון. כאשר הפלדה החמה יושבת באמבט, אטומי אבץ מתפזרים לתוך ברזל ויוצרים מספר תרכובות בין-מתכתיות. איגוד הגלוונים האמריקאי ממחיש זאת באמצעות חתך רוחב: ישנה שכבה חיצונית של אבץ כמעט טהור (הנקראת שכבת אטה) ומתחתיה 3 שכבות סגסוגת קשות (הנקראות גמא, דלתא, זטה) ממש בממשק הפלדה. באופן מדהים, שכבות סגסוגת האבץ-ברזל הללו הן...קשה יותר מפלדה רכהלדוגמה, שריטות זעירות אינן חודרות בקלות דרך ציפוי רב שכבתי זה. בפועל, ציפוי מגולוון הוא קשיח ביותר ועמיד בפני שחיקה.

יתרון מרכזי נוסף הוא הגנה קתודית (הקרבה). אבץ פעיל יותר מבחינה אלקטרוכימית מפלדה. במילים פשוטות, אם הציפוי נשרט על פלדה חשופה, האבץ שמסביב יתקלקל תחילה, ויגן על הפלדה. למעשה, גלוון חם מפורסם בכך: מקור אחד מציין שגם אם פלדה חשופה (בגודל של ¼ אינץ') נחשפת בשריטה, "לא תתחיל קורוזיה עד שכל האבץ שמסביב ייצרך". משמעות הדבר היא שסדקים קטנים אינם דורשים צביעה מחדש; האבץ מקריב את עצמו לאורך זמן.

במהלך השנים, חשיפה לאוויר ולגשם הופכת אבץ לתוצרי לוואי שפירים (תחמוצות, הידרוקסידים, קרבונטים) - הפטינה האפורה שאתם עשויים לראות על מתכת מגולוונת ישנה. פטינה של אבץ יוצר באיטיות קרום חיצוני מגן שמאט עוד יותר את הקורוזיה. למעשה, פלדה מגולוונת שעברה בליה מלאה מחלידה פי 30 לאט יותר מפלדה חשופה. בפועל, משמעות הדבר היא שציפוי מגולוון מחזיק מעמד לעתים קרובות 50-60 שנה או יותר ללא תחזוקה, תלוי בסביבה.
                                                                   

יתרונות מפתיעים שלגלוון

גלוון מציע מספר גורמים של "וואו" שאולי לא תצפו מציפוי מתכת פשוט:

1. כיסוי מלא:מכיוון שגלוון חם טובל את החלק, הוא אפילו מצפה את פנים החלקים החלולים ואת פנים הצינורות. הברגות ופינות נסתרות מקבלות אבץ, בניגוד לצבעים המודבקים במברשת. טבילה מוחלטת זו פירושה שחלודה לא יכולה להתגנב מנקודות בלתי צפויות.

2. קשיחות מובנית:שכבות האבץ-ברזל הן קשות מטבען ועמידות בפני שחיקה. בכמה בדיקות, ציפוי הפלדה המגולוונת היה מעלעשר פעמיםעמיד יותר בפני שחיקה מאשר צבע טיפוסי. שכבת האבץ הטהור החיצונית (eta) רכה ורקיעה, ומעניקה עמידות בפני פגיעות, בעוד ששכבות הסגסוגת הפנימיות קשות יותר מפלדה. קשר רב-שכבתי זה מאפשר לחלקים מגולוונים לשרוד טיפול קשוח ובלאי.

3. הגנה קתודית (ריפוי עצמי):כפי שצוין, אבץ "יקריב את עצמו" כדי להגן על פלדה. שריטות קטנות על פלדה מגולוונת אינן מחלידות מכיוון שהאבץ מחליד תחילה (נקרא גם הגנה קתודית). יש אפילו שם, "זחילה צידית", למה שקורה עם פלדה צבועה (חלודה זוחלת מתחת לצבע) - וגלוון למעשה מונע זאת.

4. זמן אספקה ​​מהיר:למרות הציוד הכבד, שלב הגלוון עצמו מהיר. תליית חתיכה וטבילתה באבץ אורכת דקות ספורות בלבד. ההכנה היא בעיקר ניקוי כימי, ומפעל מנוהל היטב יכול לעבד הזמנה תוך מספר ימים בסך הכל. למעשה, בתי גלוון מודרניים מתגאים בשירות 24 שעות ביממה להזמנות קטנות.

5. חיי שירות ארוכים:ציפוי מגולוון יכול להגן על פלדה במשך עשרות שנים ללא צורך בצביעה מחדש. בתנאים חיצוניים אופייניים (תעשייתיים או כפריים), מקובל לראות 50+ שנים עד לתחזוקה הראשונה. אורך חיים זה הופך את הגלוון לעתים קרובות לחסכוני יותר מצביעה מחדש תקופתית בטווח הארוך.

6. ידידותיות לסביבה:תהליך הגלוון נקי יחסית. אבץ משומש ממוחזר, ואין בו ממסים אורגניים נדיפים כמו בצבע. פלדה מגולוונת ניתנת למחזור ב-100% בסוף חייה. קבוצות בתעשייה אף מציינות גלוון כ"כנראה ההגנה הכי ידידותית לסביבה" מפני קורוזיה שקיימת.

7. גימור מוכר:לפלדה מגולוונת יש לעתים קרובות מאפייניםמנומראו דוגמה דמוית פתית שלג על פני השטח שלו. גבישים כסופים אלה הם גרגירי האבץ המתמצקים, והם מעניקים למשטחים מגולוונים מראה ייחודי. זהו רמז ויזואלי לכך שציפוי טבילה חמה אמיתי קיים.
                                                                      

ציוד איכותי: מפעל גלוון צינורות של Bonan Tech

בתי מלאכה גדולים לעיבוד גלוון משתמשים במכונות כבדות כדי להפעיל תהליכים אלה ברציפות. לדוגמה, חברת Bonan Technology Co., Ltd., יצרנית ציוד, מדגישה את..."מפעל גלוון צינורות ברמה גבוהה"בנויים מפלדה ורכיבים איכותיים. הקווים האוטומטיים שלהם מטפלים בכל דבר: ג'יגים לתליית צינורות, מיכלי הסרת שומנים אלקליים, חמוצים חומציים, תחנות שטף, מסוע דרך קומקום האבץ ומיכלי קירור. בונאן מציינת כי מפעלי גלוון הצינורות שלה מתוכננים לייצור רציף בכל קטרי הצינורות.

איור: קו גלוון רציף של צינורות בפעולה. מפעלים אוטומטיים כאלה מעבירים קטעי צינור דרך ניקוי, שטיפה ואמבט אבץ מותך.

בקו ייצור של Bonan Tech, כל שלב מבוקר בקפידה. למעשה, גלוון צינורות בדרך כלל עוקב אחר השלבים הספציפיים הבאים:

ניקוי קאוסטי:צינורות נכנסים לאמבט נתרן הידרוקסיד חם כדי להסיר שמן ואבנית.

כבישה חומצית:לאחר מכן, הם עוברים דרך אמבט חומצה (בדרך כלל HCl או H₂SO₄) כדי להמיס חלודה ותחמוצות שנותרו.

שטיפה ושטיפה:לאחר השטיפה, הצינורות טובלים בתמיסת שטף של אבץ-אמוניום כלוריד, כדי להבטיח שהפלדה תישאר נקייה מחמצות לפני הגלוון.

יִבּוּשׁ:כל לחות על הפלדה מנופפת או מתאדה על ידי מייבש אוויר.

טבילה (אמבט אבץ):הצינורות מועברים לתוך סיר האבץ המותך. הטבילה החמה מצפה אותם היטב באבץ.

מרווה:לבסוף, הצינורות המגולוונים בחום מקוררים במהירות במים או באמבט קירור כדי לנעול את הציפוי.

כל צינור שיוצא כעת כולל ציפוי אבץ אחיד למניעת קורוזיה. לפי תיאורו של בונן, שלהם"מכונת גלוון אוטומטית לצינורות"מסוגל לטפל ב"כל מגוון הצינורות המיועדים לגלוון", ומבטיח שגם צינורות גדולים או קטנים מאוד יקבלו את שכבת האבץ המתאימה.
                                                                           

מַסְקָנָה

אמבט הגלוון הוא יותר מסתם סיר מתכת - זהו מרכזו של תהליך מוכח ומונע מדע, המעניק לפלדה מגן בעל יכולת ריפוי עצמית כמעט. משלבי הניקוי ועד לטבילה באבץ חם, כל שלב מותאם ליצירת ציפוי עמיד, מודבק מטלורגית. ראינו כיצד פלדה מגולוונת לא רק עמידה בפני חלודה, אלא גם עושה זאת בצורה מפתיעה - עם סגסוגות רב-שכבתיות, קשיחות קיצונית ועשרות שנים של חיי שירות.

בין אם אתם מהנדסים שמפרטים גשר או בעלי בית שבוחרים עמודי גדר, הבנת תהליך אמבט הגלוון עוזרת להסביר מדוע פלדה מגולוונת כה יעילה. בקיצור, בתוך אמבט צנוע זה של אבץ מותך שוכנת מערכת הגנה עוצמתית ומתוחכמת באופן מפתיע - כזו שתשמור על מבני פלדה בטוחים לדורות.