تفاوت لوله گالوانیزه گرم و سرد

گالوانیزه گرم چیست و چگونه انجام می‌شود؟

گالوانیزه گرم که در صنعت با نام «Hot-Dip Galvanizing» شناخته می‌شود، شامل غوطه‌وری کامل لوله فولادی در حمام روی مذاب با دمای حدود ۴۵۰ درجه سلسیوس است. پیش از ورود به حمام، سطح لوله طی مراحلی چون چربی‌زدایی، اسیدشویی و فلاکس‌زنی کاملاً تمیز و فعال می‌شود تا اتصال متالورژیکی بین روی و فولاد به‌خوبی شکل بگیرد. هنگام غوطه‌وری، واکنش بین آهن و روی منجر به تشکیل چند فاز آلیاژی Zn-Fe می‌شود که سختی و چسبندگی بسیار بالایی دارند. پس از خروج از حمام، لایه نهایی روی خالص روی سطح آلیاژی می‌نشیند و نقش سپر sacrificial را ایفا می‌کند؛ یعنی حتی اگر پوشش خراشیده شود، روی با ازخودگذشتگی (محافظت کاتدی) از فولاد پایه محافظت می‌کند. همین ماهیت چندلایه، دلیل عمر مفید بالا و مقاومت سایشی قابل‌توجه این روش است.

گالوانیزه سرد یا الکتروگالوانیزه چیست؟

در الکتروگالوانیزه، لوله در محلول الکترولیت حاوی یون‌های روی قرار می‌گیرد و جریان مستقیم برق بین آند (معمولاً روی خالص) و کاتد (لوله) برقرار می‌شود. یون‌های روی بر سطح فولاد رسوب می‌کنند و لایه‌ای یکنواخت با ضخامت ۵ تا ۱۵ میکرون تشکیل می‌دهند. دمای فرایند نزدیک دمای محیط است؛ بنابراین اعوجاج حرارتی عملاً وجود ندارد و ظاهر سطح براق و زیبایی به دست می‌آید. با این حال، نبود فازهای آلیاژی و ضخامت کم باعث می‌شود پوشش در برابر خراش، ضربه و خوردگی شدید کمتر دوام بیاورد. به همین دلیل برای محیط‌های کم‌خورندگی یا قطعاتی که زیبایی ظاهری و وزن پایین مهم است انتخاب می‌شود.

مقایسه ضخامت و نوع لایه روی در دو روش

ضخامت، توزیع و ماهیت لایه روی بیشترین تأثیر را بر عملکرد درازمدت لوله دارد. در گالوانیزه گرم، رشد لایه آلیاژی تابع زمان غوطه‌وری، ترکیب حمام و ترکیب شیمیایی فولاد است. این لایه‌ها (Gamma، Delta، Zeta) سخت‌تر از فولاد پایه‌اند و مستقیماً درون ساختار آن نفوذ کرده‌اند؛ بنابراین حتی در صورت ضربه، پوسته نمی‌شوند. در مقابل، الکتروگالوانیزه تنها یک لایه فلزی نرم و خالص ایجاد می‌کند که به‌صورت مکانیکی و با پیوند واندروالسی به زیرلایه می‌چسبد. هر چه ضخامت روی بیشتر باشد، نرخ واکنش با محیط کندتر شده و طول عمر افزایش می‌یابد. برای مثال، در تست اسپری نمک ۱۰۰۰ ساعته، نمونه‌های گرم ممکن است فقط تغییر رنگ دهند، درحالی‌که پوشش سرد ممکن است تا فولاد لخت خورده شود.

دوام و مقاومت خوردگی؛ کدام‌یک ماندگارتر است؟

در محیط‌های شهری مرطوب (حدود ۳۵ µg SO₂/m³)، متوسط نرخ کاهش ضخامت روی تقریباً ۱ µm در سال است. با احتساب ۵۰ µm روی مؤثر، لوله گالوانیزه گرم می‌تواند ۴۰ تا ۵۰ سال بدون نیاز به تعمیر جدی کار کند. در مناطق ساحلی با کلراید بالا، نرخ خوردگی ممکن است دو تا سه برابر شود، اما بازهم لایه ضخیم گرم دست‌کم ۱۵ تا ۲۰ سال محافظت می‌کند. در نقطه مقابل، لایه ۱۰ µm الکتروگالوانیزه ممکن است تنها ۵ سال در همین شرایط دوام بیاورد. تفاوت مهم دیگر، رفتار پس از خراش است: در پوشش گرم، یون‌های روی اطراف خراش به‌عنوان آند قربانی، فولاد را کاتد می‌کنند و خوردگی موضعی محدود می‌شود، اما در پوشش سرد، این محافظت سریع از دست می‌رود و زنگ‌زدگی حفره‌ای آغاز می‌شود.

بررسی استانداردها (ASTM A123، DIN EN ISO 1461 و …)

استاندارد ASTM A123 حداقل ضخامت پوشش برای لوله‌های قطر متوسط (قطر خارجی 3.8 تا 6.4 میلی‌متر) را حدود 70 µm تعیین می‌کند. EN ISO 1461 به‌صورت مشابه برای کلاس‌های مختلف ضخامت، حداقل وزن پوشش بر واحد سطح را مشخص می‌کند. در ایران، استاندارد ISIRI 4759 بر مبنای نسخه اروپایی تدوین شده است. در سوی دیگر، ASTM B633 برای الکتروگالوانیزه کلاس‌های SC1 تا SC4 را با حداقل ضخامت 5 تا 25 µm تعریف می‌کند. دانستن الزامات پروژه (مثلاً لوله آب شرب تحت فشار طبق استاندارد DIN 1988) به شما کمک می‌کند پوشش مناسب و قابل‌قبول توسط دستگاه نظارت را انتخاب کنید.

کاربردهای رایج هر نوع لوله در صنعت و ساختمان

• گالوانیزه گرم

  • شبکه آبرسانی و آتش‌نشانی در ساختمان‌های بلند

  • فریم سازه‌های گلخانه و سالن‌های دامداری

  • خطوط انتقال آب خام در صنایع غذایی و دارویی قبل از بخش تصفیه نهایی

  • سیستم‌های پشتیبان تأسیسات (کابل ترِی، ساپورت لوله) در کارخانجات خودرو و لبنی

  • اسکلت فلزی موقت در پروژه‌های عمرانی ساحلی

• الکتروگالوانیزه

  • لوله‌های تزئینی و نرده‌های سبک که نیاز به رنگ نهایی براق دارند

  • اجزای داخلی دستگاه‌های فرآیند که در تماس با بخار خشک کار می‌کنند

  • قطعات دقیق ماشین‌آلات بسته‌بندی مواد آرایشی و بهداشتی که سخت‌افزار آنها باید سبک و زیبا باشد

  • پوسته‌های ظریف در بدنه تجهیزات پزشکی و دارویی که بعداً رنگ پودری می‌گیرند

مزایا و معایب اقتصادی (هزینه اولیه در برابر هزینه چرخه عمر)

قیمت خرید لوله گالوانیزه گرم در بازار ایران (اردیبهشت ۱۴۰۴) به‌طور متوسط ۲۵٪ تا ۳۰٪ بالاتر از لوله الکتروگالوانیزه هم‌قطر است. با این حال، اگر هزینه‌های تعمیر پوشش، رنگ‌آمیزی مجدد، توقف خط تولید و احتمال تعویض زودهنگام را برآورد کنید، نسبت هزینه چرخه عمر به نفع گزینه گرم تمام می‌شود. برای مثال، در یک کارخانه لبنی با عمر طراحی ۲۵ سال، انتخاب لوله سرد ممکن است سه بار رنگ و دو بار تعویض جزئی نیاز داشته باشد که جمع آن از اختلاف قیمت اولیه بیشتر خواهد شد. محاسبه دقیق TCO (Total Cost of Ownership) برای صنایع فرآیندی با توقف تولید پرهزینه، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

نکات انتخاب لوله مناسب برای پروژه‌ شما

1. تحلیل محیط خورنده: غلظت SO₂، Cl⁻، pH و دمای عملیات را با استاندارد ISO 14713-1 تطبیق دهید.

2. عمر طرح: اگر عمر مفید پروژه بیش از ۱۵ سال است، پوشش گرم معمولاً گزینه اقتصادی‌تر است.

3. حساسیت به ظاهر نهایی: برای تجهیزات روکار داخل سالن که قرار است رنگ نهایی تزئینی بخورد، پوشش سرد سطح صیقلی‌تری ارائه می‌دهد و آماده‌سازی را ساده می‌کند.

4. محدودیت‌های وزنی: در سازه‌های سبک یا قطعات دوار که هر گرم اهمیت دارد، افزایش وزن ناشی از ۷۰ µm روی ممکن است قابل قبول نباشد.

5. قابلیت جوشکاری و رزوه‌زنی در محل: جوشکاری روی گرم مستلزم تهویه قوی و تمیزکاری پس از جوش است. اگر اتصال در کارگاه محدود و زمان‌بر است، لوله سرد انتخاب راحت‌تری خواهد بود.

6. استاندارد قرارداد و بازرسی کارفرما: بعضی کارفرمایان (به‌ویژه در صنایع غذایی و دارویی) به‌صورت صریح ASTM A123 را الزام می‌کنند؛ بنابراین هر قدر ظاهر براق الکتروگالوانیزه جذاب باشد، از نظر ممیزی رد می‌شود.

7. دسترسی و زمان تحویل: ظرفیت گالوانیزه گرم در ایران محدود به چند وان بزرگ در شهرهای اصفهان و ساوه است. در پروژه‌های فشرده، زمان انتظار می‌تواند عامل تعیین‌کننده باشد.

   ویژگی	گالوانیزه گرم	گالوانیزه سرد (الکتروگالوانیزه)
   روش پوشش‌دهی	غوطه‌وری در حمام روی مذاب در حدود ‍‏450 °C	آبکاری روی با جریان الکتریکی در دمای محیط
   ضخامت لایه روی	۴۵ – ۸۵ µm (وابسته به قطر و سرعت برداشت)	۵ – ۱۵ µm
   ساختار پوشش	چند لایه آلیاژی Zn-Fe زیر لایه روی خالص؛ چسبندگی مکانیکی و متالورژیکی بالا	لایه یکنواخت روی خالص؛ چسبندگی کمتر
   طول عمر در فضای شهری مرطوب	۴۰ – ۵۰ سال	۵ – ۱۰ سال
   ظاهر سطح	مات تا خاکستری با بافت دانه‌ای (spangle)	براق یکنواخت، نقره‌ای
   مقاومت سایشی و ضربه	بالا؛ مناسب حمل و نصب خشن	پایین‌تر؛ خراش‌ها سریعاً به زنگ‌زدگی منجر می‌شود
   قابلیت جوشکاری	نیاز به تمیزکاری و کنترل بخارات روی	تمیزکاری کمتر، اما پوشش حین جوش می‌سوزد
   استانداردهای مرجع	ASTM A123، EN ISO 1461، ISIRI 4759	ASTM B633، ISO 2081
   هزینه اولیه	نسبتاً بالا	پایین‌تر
   هزینه چرخه عمر	پایین (به دلیل دوام بالا)	بالا (به دلیل تعمیر یا تعویض زودهنگام)

پرسش‌های متداول کاربران

گالوانیزه گرم دقیقاً در چه دمایی انجام می‌شود و چرا اهمیت دارد؟
دمای معمول ۴۴۵ تا ۴۶۰ درجه سلسیوس است. این بازه بهترین تعادل را میان سرعت واکنش آلیاژی و سیالیت فلز مذاب ایجاد می‌کند. دمای پایین‌تر، تشکیل لایه چسبنده را کند می‌کند و دمای بالاتر خطر شکنندگی پوشش و اعوجاج لوله را افزایش می‌دهد.

آیا گالوانیزه سرد همان اسپری روی است یا با آبکاری فرق دارد؟
خیر. اسپری روی یک لایه خشک و نسبتاً متخلخل ایجاد می‌کند که برای تعمیر موضعی کاربرد دارد. آبکاری الکتریکی یک لایه فلز فشرده و رسانا با کنترل ضخامت میکرونی است و چسبندگی بالاتری دارد.

برای سیستم لوله‌کشی آب شرب، کدام نوع ایمن‌تر توصیه می‌شود؟
گالوانیزه گرم مطابق EN ISO 1461 چون لایه ضخیم‌تری دارد و در صورت خراش همچنان از فولاد محافظت می‌کند. علاوه بر این، حذف قلع یا سرب در ترکیب حمام روی، امکان استفاده در آب شرب را میسر کرده است.

اگر لایه روی خراشیده شود چه اتفاقی برای فولاد پایه می‌افتد؟
در پوشش گرم، روی مجاور به‌عنوان آند قربانی اکسید می‌شود و منطقه خراش را پاسیو نگه می‌دارد. در پوشش سرد، این اثر کاتدی ضعیف است؛ پس زنگ‌زدگی موضعی آغاز می‌شود و می‌تواند به حفره عمیق تبدیل گردد.

روش‌های متداول اندازه‌گیری ضخامت پوشش روی چیست؟
XRF بدهی (فلورسنس پرتو ایکس) برای تست غیرمخرب دقیق و میکرومتر مغناطیسی برای کنترل سریع خط تولید. هر دو روش در استاندارد ISO 2178 تشریح شده است.

آیا می‌توان پس از گالوانیزه کردن، لوله را رنگ یا پودرکوتینگ کرد؟
بله. شرط اصلی، زبری مناسب (blasting ساده یا etching شیمیایی) و استفاده از پرایمر اپوکسی روی دوست است. پوشش گرم به‌دلیل بافت اسپنگل، چسبندگی بهتری به رنگ پودری دارد.

عملکرد هر دو نوع لوله در مناطق ساحلی با نمک و کلر بالا چگونه است؟
لایه ضخیم گرم حدود ۱۵ سال مقاومت می‌کند، درحالی‌که پوشش سرد ممکن است در کمتر از ۳ سال دچار زنگ‌زدگی نقطه‌ای شود. در پروژه‌های ساحلی توصیه می‌شود از پوشش گرم و در صورت امکان روی آن، رنگ پلی‌یورتان مقاوم به UV اضافه شود.

اختلاف تقریبی قیمت هر متر لوله در بازار ایران چقدر است؟
برای قطر ۲ اینچ، لوله گرم گاه تا ۲۰۰٬۰۰۰ ریال گران‌تر است. اما در قطرهای بالاتر اختلاف درصدی کاهش می‌یابد چون هزینه روی در برابر وزن لوله کوچک‌تر می‌شود.

امکان جوشکاری یا رزوه‌زنی بعد از گالوانیزه وجود دارد؟
بله؛ ولی باید مناطق جوش پس از پایان کار با اسپری روی یا رنگ غنی از روی ترمیم شوند. استاندارد ASTM A780 راهنمایی کاملی ارائه کرده است.

چگونه بر اساس استاندارد پروژه بین دو روش تصمیم بگیریم؟
نخست، استاندارد پوشش خواسته شده در اسناد کارفرما را بیابید. اگر عدد ضخامت یا کد A123 دیده می‌شود، معنایش گالوانیزه گرم است. در غیر این صورت، اگر پوشش ۱۰ µm قابل قبول باشد و زیبایی سطح مهم‌تر است، الکتروگالوانیزه پاسخ می‌دهد.

جمع‌بندی

برای پیمان‌کاران صنایع غذایی، دارویی و لبنی که بهداشتی بودن و طول عمر تجهیز اولویت اصلی است، لوله گالوانیزه گرم مطابق استاندارد EN ISO 1461 توصیه می‌شود؛ به‌خصوص اگر خطوط در فضای باز یا محیط رطوبت بالا نصب می‌شوند. در مقابل، ماشین‌سازان تجهیزات آرایشی و خودروسازان که وزن و ظاهر براق اهمیت دارد، می‌توانند از الکتروگالوانیزه بهره ببرند؛ به شرط آن که سیستم نگهداشت منظم و دسترسی آسان به قطعات جایگزین داشته باشند. نهایتاً، تصمیم نهایی باید بر پایه تحلیل چرخه عمر، شرایط محیطی و الزامات استاندارد پروژه صورت گیرد تا از دوباره‌کاری و هزینه‌های پنهان در آینده پیشگیری شود.