ท่อเหล็กชุบสังกะสีเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ท่อต้านทานการกัดกร่อน-ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้าง การประปา การเกษตร และการผลิตทางอุตสาหกรรม คำว่า "ชุบสังกะสี" หมายถึงการเคลือบสังกะสีที่ใช้กับเหล็ก - กระบวนการที่ตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีในศตวรรษที่ 18- ลุยจิ กัลวานี ซึ่งการทำงานในยุคแรกเกี่ยวกับปฏิกิริยาทางไฟฟ้าในโลหะได้ก่อให้เกิดสาขาเคมีไฟฟ้าที่กว้างขึ้น ซึ่งเป็นรากฐานของวิธีที่สังกะสีปกป้องเหล็กในปัจจุบัน แม้ว่าชื่อจะมีต้นกำเนิดในสาขาวิทยาศาสตร์ไฟฟ้า แต่ท่อชุบสังกะสีส่วนใหญ่ในตลาดก็ถูกเคลือบด้วยกระบวนการความร้อนล้วนๆ - การจุ่มร้อน- จุ่มร้อน - แทนที่จะเป็นแบบไฟฟ้า ซึ่งเป็นจุดที่สร้างความสับสนซึ่งควรค่าแก่การรีบจัดการตั้งแต่เนิ่นๆ
คู่มือนี้ครอบคลุมถึงวิธีการผลิตท่อเหล็กชุบสังกะสีจริง ๆ ความแตกต่างที่แท้จริงระหว่างวิธีการที่ขายภายใต้ชื่อนั้น มาตรฐานที่ควบคุมคุณภาพ และสิ่งที่ต้องตรวจสอบก่อนสั่งซื้อ - เขียนขึ้นสำหรับผู้ซื้อที่ต้องการมากกว่าคำอธิบายทางการตลาดก่อนที่จะตัดสินใจสั่งซื้อ
สังกะสีปกป้องเหล็กได้อย่างไร: กลไกพื้นฐาน
สังกะสีปกป้องเหล็กในสองวิธีที่แตกต่างกัน และการทำความเข้าใจทั้งสองวิธีอธิบายได้ว่าทำไมท่อชุบสังกะสีจึงดำเนินการในลักษณะเดียวกับในสนาม
การป้องกันสิ่งกีดขวาง:ชั้นสังกะสีจะแยกเหล็กออกจากความชื้น ออกซิเจน และองค์ประกอบที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในสิ่งแวดล้อมทางกายภาพ เช่นเดียวกับที่การเคลือบใดๆ ทำ
การป้องกันแบบเสียสละ (แคโทดิก):นี่เป็นส่วนเฉพาะของสังกะสี สังกะสีมีปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้ามากกว่าเหล็ก ดังนั้นหากสารเคลือบมีรอยขีดข่วนหรือเสียหาย และเหล็กเปลือยถูกเปิดออก สังกะสีที่อยู่รอบๆ จะกัดกร่อนได้ดีกว่าและยังคงปกป้องเหล็กที่ถูกเปิดออกต่อไปจนกว่าสังกะสีในบริเวณใกล้เคียงจะหมดไป นี่คือเหตุผลว่าทำไมท่อชุบสังกะสีที่มีรอยขีดข่วนบนพื้นผิวเล็กน้อยจึงไม่เกิดสนิมทันทีที่เกิดรอยขีดข่วน - ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบในทางปฏิบัติที่มีความหมายมากกว่าการเคลือบที่ให้การป้องกันสิ่งกีดขวางเท่านั้น เช่น สีส่วนใหญ่ ซึ่งไม่มีการป้องกันเมื่อถูกเจาะ
การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-จริงๆ แล้วเสร็จสิ้นทีละขั้นตอน
การทำความเข้าใจกระบวนการนี้ช่วยอธิบายว่าทำไมคุณภาพที่แตกต่างกันระหว่างซัพพลายเออร์ และอะไรเป็นตัวกำหนดการเคลือบที่ดีและแย่จริงๆ
- การล้างไขมันทำความสะอาดท่อในอ่างที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือผงซักฟอก เพื่อขจัดน้ำมัน จาระบี และขจัดสิ่งสกปรกที่หลงเหลือจากการขึ้นรูปและการเชื่อม
- การดองกรดท่อถูกแช่อยู่ในอ่างกรดเจือจาง (โดยทั่วไปคือกรดไฮโดรคลอริก) เพื่อขจัดตะกรันในโรงงานและพื้นผิวสนิมลงไปจนเหลือเหล็กที่ทำปฏิกิริยาได้ การดองที่ไม่สมบูรณ์เป็นสาเหตุหนึ่งที่พบบ่อยที่สุดของการยึดเกาะของสารเคลือบที่ไม่ดี
- ฟลักซ์อ่างฟลักซ์ซิงค์แอมโมเนียมคลอไรด์จะขจัดฟิล์มออกไซด์ที่เหลืออยู่ และป้องกันไม่ให้เหล็ก-ออกซิไดซ์อีกครั้งก่อนที่จะเข้าสู่สังกะสี
- การชุบสังกะสี (แช่)ท่อถูกหย่อนลงในกาต้มน้ำสังกะสีหลอมเหลวที่อุณหภูมิประมาณ 450 องศา เหล็กของเหล็กทำปฏิกิริยากับสังกะสีเพื่อสร้างชั้นของสังกะสี-ที่เป็นเหล็กระหว่างโลหะ โดยมีชั้นของสังกะสีบริสุทธิ์ที่แข็งตัวอยู่ด้านบนขณะที่ท่อถูกดึงออก
- ระบายความร้อน/ดับท่อถูกทำให้เย็นลง โดยบ่อยครั้งโดยการชุบน้ำ ซึ่งจะช่วยหยุดการเจริญเติบโตของโลหะผสมเพิ่มเติมเมื่อโครงสร้างการเคลือบที่ต้องการได้ก่อตัวขึ้น
- การตรวจสอบ.ความหนาของการเคลือบ การยึดเกาะ และการตกแต่งพื้นผิวได้รับการตรวจสอบ - โดยทั่วไปโดยเกจวัดความหนาแบบแม่เหล็ก และบางครั้งโดยการทดสอบคอปเปอร์ซัลเฟต (Preece) เพื่อความต่อเนื่องของการเคลือบ - ก่อนที่ท่อจะถูกปล่อยเพื่อการขนส่ง
แต่ละขั้นตอนเหล่านี้ถือเป็นจุดล้มเหลวหากเร่งรีบ ตัวอย่างเช่น ท่อที่ข้ามเวลาการดองที่เพียงพอ อาจออกมาจากอ่างสังกะสีที่ดูเคลือบอยู่ในขณะที่มีการยึดเกาะด้านล่างที่ไม่ดี ซึ่งจะปรากฏในภายหลังเป็นสะเก็ดหรือหลุดลอกในการให้บริการ - ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมความหนาของการเคลือบเพียงอย่างเดียวจึงไม่ได้ภาพที่มีคุณภาพสมบูรณ์ บันทึกการยึดเกาะและการเตรียมพื้นผิวก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน
สินค้าทั้งสามที่ขายกันทั่วไปในชื่อ "ท่อชุบสังกะสี"
นี่คือจุดที่ผู้ซื้อมักสับสน เนื่องจากมีกระบวนการที่แตกต่างกันอย่างแท้จริงสามกระบวนการวางตลาดภายใต้ชื่อที่คล้ายคลึงกัน
1. ชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-(หลังการประดิษฐ์)
ท่อจะขึ้นรูปและเชื่อมก่อน จากนั้นท่อที่เสร็จแล้วทั้งหมดจะถูกจุ่มลงในกาต้มน้ำที่มีสังกะสีหลอมเหลวที่อุณหภูมิประมาณ 450 องศา (842 องศา F) สังกะสีทำปฏิกิริยากับเหล็กในเหล็กเพื่อสร้างชั้นโลหะผสมสังกะสี-ชั้นต่างๆ ทับด้วยชั้นสังกะสีที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ - ซึ่งเป็นพันธะทางโลหะวิทยาที่แท้จริงแทนที่จะเป็นฟิล์มพื้นผิว เนื่องจากท่อทั้งหมด รวมถึงตะเข็บเชื่อม ปลายตัด และรูปทรงที่ซับซ้อนใดๆ จะต้องผ่านการอาบน้ำร่วมกัน ความครอบคลุมจึงสมบูรณ์และสม่ำเสมอ รวมถึงในพื้นที่ที่เคลือบก่อนการผลิตไม่สามารถเข้าถึงได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ความหนาของการเคลือบโดยทั่วไปสำหรับการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-หลังการผลิต- โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 55–100+ ไมครอน ขึ้นอยู่กับความหนาของเหล็กและมาตรฐานที่ใช้บังคับ โดยมาตรฐานสากล เช่น ISO 1461 กำหนดค่าเฉลี่ยขั้นต่ำที่ 85 ไมครอนสำหรับส่วนเหล็กที่มีความหนามากกว่า 6 มม.
2. สังกะสีก่อน-(เส้นต่อเนื่อง / มิลล์กัลวาไนซ์)
แผ่นเหล็กหรือแผ่นเหล็กจะถูกชุบสังกะสีก่อน - โดยทั่วไปโดยการจุ่มร้อน-หรือเส้นชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องด้วยความเร็วสูง - จากนั้นจึงกรีด ม้วน-ขึ้นรูป และเชื่อมเข้ากับท่อในภายหลัง การเคลือบจะบางกว่า (โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 12–50 ไมครอน) และที่สำคัญคือ รอยเชื่อมจะเกิดขึ้นหลังจากการชุบสังกะสี ดังนั้นบริเวณตะเข็บจะสูญเสียการเคลือบสังกะสีในระหว่างการเชื่อม เว้นแต่ว่าจะมีการสัมผัสแยกกัน
3. สังกะสีด้วยไฟฟ้า-
สังกะสีถูกนำไปใช้ผ่านกระบวนการชุบด้วยไฟฟ้ามากกว่าการแช่ด้วยความร้อน ทำให้เกิดการเคลือบที่บาง เรียบเนียน และสม่ำเสมอ - โดยทั่วไปแล้วเป็นวิธีที่บางที่สุดในสามวิธีนี้ ถูกเลือกโดยที่รูปลักษณ์และการควบคุมการเคลือบบางที่แม่นยำมีความสำคัญมากกว่าความต้านทานการกัดกร่อนสูงสุด เช่น ส่วนประกอบภายในอาคาร ตัวเรือนเครื่องใช้ไฟฟ้า และชิ้นส่วนยานยนต์บางชิ้น ไม่ค่อยเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานท่อกลางแจ้งแบบฝัง จุ่มใต้น้ำ หรือระยะยาว-
การเปรียบเทียบอย่างรวดเร็ว
| ปัจจัย | จุ่มร้อน- (หลังการแปรรูป) | สังกะสีก่อน- (โรงสี/ต่อเนื่อง) | สังกะสีด้วยไฟฟ้า- |
|---|---|---|---|
| ความหนาผิวเคลือบ (ทั่วไป) | ~55–100+ ไมครอน | ~12–50 ไมครอน | โดยทั่วไปจะมีขนาดต่ำกว่า 25 ไมครอน |
| ปกปิดรอยเชื่อม | เคลือบ - เต็มหลังการเชื่อม | ลดลง/ขาดไป เว้นแต่จะมีการแตะต้อง | ขึ้นอยู่กับว่าสมัครเมื่อใด |
| ตัวอย่างมาตรฐานที่ใช้บังคับ | มาตรฐาน ASTM A123, ISO 1461 | ASTM A653 หรือข้อกำหนดเฉพาะของโรงงาน- | ASTM B633 หรือที่คล้ายกัน |
| การใช้งานที่ดีที่สุดโดยทั่วไป | กลางแจ้ง ฝัง โครงสร้าง ท่อน้ำ/ก๊าซ | ท่อร้อยสายในอาคาร โครงสร้างเบา ลักษณะ-การใช้งานขับเคลื่อน | ส่วนประกอบภายในอาคาร ชิ้นส่วนตกแต่งหรือไฟ- |
| ต้นทุนสัมพัทธ์ | สูงกว่า | ต่ำกว่า | ต่ำสุด |
มาตรฐานที่ใช้ควบคุมท่อเหล็กอาบสังกะสี
ผู้ซื้อควรทราบว่ามาตรฐานใดที่ใช้อ้างอิงจริง เนื่องจาก "สังกะสี" เพียงอย่างเดียวไม่ใช่ข้อกำหนด:
- มาตรฐาน ASTM A53- ครอบคลุมท่อเหล็กชุบสังกะสีแบบไม่มีรอยต่อและเชื่อม (ERW) สีดำและร้อนสำหรับการใช้งานทางกลและแรงดัน การชุบสังกะสีภายใต้ A53 ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดการเคลือบ ASTM A123
- มาตรฐาน ASTM A123/A123M- ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับการเคลือบสังกะสี (จุ่มร้อน-) บนผลิตภัณฑ์เหล็กและเหล็กกล้า อ้างอิงโดยมาตรฐานท่ออื่นๆ มากมายในด้านความหนาและคุณภาพของการเคลือบ
- ISO 1461- เทียบเท่าระดับสากล ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายนอกอเมริกาเหนือ โดยระบุความหนาเคลือบขั้นต่ำตามความหนาของส่วนเหล็ก
- มาตรฐาน ASTM A653- ควบคุมแผ่นเหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-อย่างต่อเนื่อง (และชุบสังกะสี) ที่เกี่ยวข้องกับท่อชุบสังกะสีก่อน-ที่ทำจากแถบเคลือบ
- บีเอส EN 10240 / EN 10255- มาตรฐานยุโรปครอบคลุมถึงการเคลือบป้องกันบนท่อเหล็กและ-ท่อหน้าที่เบาสำหรับการกลึงเกลียวและการเชื่อม
การใช้งานตามอุตสาหกรรม
น้ำประปาและประปา:ท่อชุบสังกะสีเป็นมาตรฐานในอดีตสำหรับท่อน้ำที่อยู่อาศัย ในขณะที่ท่อทองแดงและพลาสติก (PEX, PVC) ได้เข้ามาแทนที่เป็นส่วนใหญ่ในการก่อสร้างที่อยู่อาศัยใหม่ในหลายตลาด ท่อสังกะสียังคงพบเห็นได้ทั่วไปในระบบน้ำเพื่อการเกษตร การชลประทาน และโครงสร้างพื้นฐานของเทศบาลบางแห่ง
โครงสร้างและการก่อสร้าง:นั่งร้าน ราวจับ รั้ว และโครงโครงสร้าง มักใช้ท่อชุบสังกะสีเพื่อต้านทานการกัดกร่อน โดยไม่ต้องใช้สแตนเลส
การขนส่งน้ำมัน ก๊าซ และของเหลวอุตสาหกรรม:ท่อชุบสังกะสีใช้สำหรับแรงดันต่ำ-และมีฤทธิ์กัดกร่อนน้อยกว่า โดยทั่วไปแล้วสายส่งบริการ-ความดันหรือเปรี้ยว-ที่สูงกว่าจะใช้ท่อ LSAW หรือ ERW ที่เคลือบด้วย FBE- หรือ-ชั้น-หลายชั้นแทน เนื่องจากการชุบสังกะสีโดยทั่วไปไม่ได้รับการออกแบบหรือทดสอบความเข้ากันได้กับระบบป้องกันแคโทดิกในท่อแบบฝังเช่นเดียวกับที่การเคลือบเฉพาะทางของท่อ-
เกษตรกรรม:โครงสร้างเรือนกระจก รั้ว และท่อชลประทานมักระบุท่อชุบสังกะสีเพื่อความสมดุลของต้นทุนและความทนทานภายนอกอาคาร
ระบบป้องกันอัคคีภัย:ท่อชุบสังกะสีถูกนำมาใช้ในท่อสปริงเกอร์และท่อดับเพลิงบางประเภท โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบแห้งที่น้ำนิ่งและความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนเมื่อเวลาผ่านไปเป็นข้อกังวลในการออกแบบ
ข้อดีและข้อจำกัด
ข้อดี:
- การป้องกันแบบเสียสละยังคงทำงานต่อไปแม้หลังจากการเคลือบเสียหายเล็กน้อย ไม่เหมือนสีส่วนใหญ่
- ต้นทุนค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับสแตนเลสหรือสารเคลือบชนิดพิเศษ
- ประวัติอันยาวนานและการกำหนดมาตรฐานที่กว้างขวาง (ASTM, ISO, EN) ทั่วทั้งตลาด
- เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเล็กน้อยในชั้นบรรยากาศ-ถึง-ปานกลาง
ข้อจำกัดที่ควรทราบล่วงหน้าเกี่ยวกับ:
- อายุการใช้งานของสารเคลือบมีจำกัดและเป็นสัดส่วนกับความหนา - ไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาถาวรในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (บริเวณที่มีน้ำกระเซ็นในทะเล ดินที่มีคลอไรด์สูง- กรด/ด่างแก่)
- การเชื่อมหรือตัดภาคสนามจะกำจัดสังกะสีในพื้นที่และต้องมีการแตะ- (สารประกอบการชุบสังกะสีแบบเย็นหรือการเคลือบโลหะ) เพื่อฟื้นฟูการป้องกันที่จุดนั้น
- การเคลือบสังกะสีสามารถทำปฏิกิริยาในทางลบกับสูตรคอนกรีตบางสูตร (คอนกรีตสด) และสภาพแวดล้อมทางเคมีบางอย่าง - ควรได้รับการตรวจสอบเพื่อดูเงื่อนไขการบริการที่ผิดปกติ
- โดยทั่วไปไม่แนะนำสำหรับระบบน้ำดื่มในเขตอำนาจศาลบางแห่ง เนื่องจากข้อกังวลในอดีตเกี่ยวกับตะกั่วบัดกรีและสารประกอบข้อต่อท่อ-ที่ใช้กับระบบประปาชุบสังกะสีแบบเก่า - การติดตั้งแบบไร้สารตะกั่วที่ทันสมัย-ช่วยลดข้อกังวลนี้ แต่ควรตรวจสอบรหัสประปาในท้องถิ่น
วิธีทดสอบคุณภาพการเคลือบจริง ๆ
การตรวจสอบสามประการมีความสำคัญมากที่สุดในการตรวจสอบคุณภาพท่อชุบสังกะสี และผู้ซื้อสามารถขอบันทึกอย่างสมเหตุสมผลสำหรับแต่ละรายการ:
การทดสอบความหนาเกจวัดความหนาแบบแม่เหล็กเป็นวิธีการที่ใช้กันทั่วไปทั้งในด้านสนามและโรงสี โดยอ่านค่าต่างๆ รอบเส้นรอบวงของท่อและตลอดความยาวของท่อ เนื่องจากความหนาของชั้นเคลือบแทบจะไม่สม่ำเสมอกันอย่างสมบูรณ์ มาตรฐานระบุทั้งค่าเฉลี่ยขั้นต่ำและค่าการอ่านค่าขั้นต่ำ-เดียว ดังนั้นซัพพลายเออร์ควรสามารถระบุทั้งสองค่าได้ ไม่ใช่แค่ค่าเฉลี่ยเท่านั้น
การทดสอบการยึดเกาะการทดสอบมาตรฐานที่เรียบง่ายเกี่ยวข้องกับการกระแทกสารเคลือบด้วยค้อนหรือให้อยู่ภายใต้การควบคุมการโค้งงอ การเคลือบที่ยึดติดอย่างเหมาะสมจะไม่หลุดล่อนหรือหลุดออกจากเหล็กฐาน การดองหรือการฟลักซ์ที่ไม่ดีในระหว่างการผลิตเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความล้มเหลวในการยึดเกาะ
ความต่อเนื่องของการเคลือบ (การทดสอบ Preece/คอปเปอร์ซัลเฟต)ใช้สารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตกับพื้นผิว เหล็กเปลือยหรือเคลือบบางจะทำปฏิกิริยาและเปลี่ยนเป็นสีทองแดง ในขณะที่สังกะสีที่เคลือบอย่างเหมาะสมจะไม่ทำปฏิกิริยา ทำให้เป็นวิธีง่ายๆ ในการระบุรูเข็มหรือจุดบางๆ ที่การวัดความหนาเพียงอย่างเดียวอาจพลาดระหว่างจุดตรวจวัด
คู่มือการซื้อ: สิ่งที่ต้องตรวจสอบก่อนสั่งซื้อ
- ยืนยันว่าวิธีใดในสามวิธีที่คุณเสนอมาจริงๆถามโดยตรงว่าท่อผ่านการชุบสังกะสีหลังการผลิต (จุ่มร้อนเต็มที่{{0}) หรือทำจากแผ่นสังกะสีก่อน- คำถามเดียวนี้จะแก้ไขข้อโต้แย้งส่วนใหญ่เกี่ยวกับคุณภาพการเคลือบในภายหลัง
- ขอมาตรฐานการกำกับดูแลเฉพาะ ไม่ใช่แค่คำว่า "ชุบสังกะสี"ASTM A123, ISO 1461 และ A653 แต่ละมาตรฐานกำหนดความหนาขั้นต่ำที่แตกต่างกันและวิธีการทดสอบ - ได้รับมาตรฐานที่ระบุชื่อเป็นลายลักษณ์อักษรในใบสั่งซื้อ
- ขอข้อมูลความหนาของชั้นเคลือบจริงหรือข้อมูลการทดสอบมวลสารเคลือบไม่ใช่คำแถลงการปฏิบัติตามข้อกำหนดทั่วไป ซัพพลายเออร์ที่มีชื่อเสียงสามารถให้ข้อมูลการอ่านเกจวัดความหนาแบบแม่เหล็กหรือผลลัพธ์มวลการเคลือบ (น้ำหนัก-ต่อ-พื้นที่) จากการทดสอบ
- จับคู่ชั้นการเคลือบกับสภาพแวดล้อมการสัมผัสจริงของคุณการเคลือบที่เพียงพอสำหรับท่อร้อยสายในอาคารแบบแห้งนั้นไม่จำเป็นว่าจะเพียงพอสำหรับบริการฝังหรือกลางแจ้งชายฝั่ง - หารือเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมเฉพาะของคุณ แทนที่จะยอมรับข้อกำหนดทั่วไป "ชุบสังกะสี"
- ชี้แจงการป้องกันรอยเชื่อมโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับท่อพรี-ชุบสังกะสี หากตะเข็บไม่ได้รับการสัมผัสหลังการเชื่อม นั่นคือจุดอ่อนที่ยาวและต่อเนื่องตลอดความยาวของท่อ
- วางแผนสำหรับการเชื่อมภาคสนามและการตัด-การป้องกันปลายทางในงบประมาณการติดตั้งของคุณนี่เป็นงานประจำ ไม่ใช่ทางเลือก และควรได้รับการวางแผน แทนที่จะพบว่าเป็นค่าใช้จ่ายที่ไม่คาดคิดหลังการติดตั้ง
- ตรวจสอบความเข้ากันได้กับของเหลวหรือสภาพแวดล้อมที่คุณต้องการโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสิ่งใดก็ตามที่อยู่นอกเหนือมาตรฐานน้ำ อากาศ หรือบริการในบรรยากาศที่ไม่รุนแรง - สารเคมีบางชนิดและการสัมผัสคอนกรีตใหม่เป็นปัญหาที่ทราบกันดีสำหรับการเคลือบสังกะสี
