Ống thép mạ kẽm: Hướng dẫn ngành hoàn chỉnh

Ống thép mạ kẽmlà một trong những sản phẩm đường ống chống ăn mòn-được sử dụng rộng rãi nhất trong xây dựng, cấp nước, nông nghiệp và sản xuất công nghiệp. Thuật ngữ "mạ kẽm" dùng để chỉ lớp phủ kẽm được áp dụng cho thép - một quy trình được đặt theo tên của nhà khoa học người Ý thế kỷ 18- Luigi Galvani, người có công trình đầu tiên về phản ứng điện trong kim loại cuối cùng đã dẫn đến lĩnh vực điện hóa rộng hơn làm nền tảng cho cách kẽm bảo vệ thép ngày nay. Bất chấp nguồn gốc của tên này trong khoa học điện, hầu hết các ống mạ kẽm trên thị trường đều được phủ bằng quy trình nhiệt hoàn toàn - ngâm nóng-chứ không phải bằng điện, đây là một điểm nhầm lẫn phổ biến cần được giải quyết sớm.

Hướng dẫn này đề cập đến cách ống thép mạ kẽm thực sự được sản xuất, sự khác biệt thực sự giữa các phương pháp được bán dưới tên đó, các tiêu chuẩn chi phối chất lượng và những điều cần kiểm tra trước khi đặt hàng - được viết cho những người mua cần nhiều hơn mô tả tiếp thị trước khi cam kết đặt hàng.

Kẽm bảo vệ thép theo hai cách riêng biệt và hiểu được cả hai cách này sẽ giải thích tại sao ống mạ kẽm hoạt động như vậy trên thực tế.

Bảo vệ rào cản:Lớp kẽm ngăn cách vật lý thép khỏi độ ẩm, oxy và các yếu tố ăn mòn trong môi trường, giống như cách mà bất kỳ lớp phủ nào cũng làm.

Bảo vệ hy sinh (cathode):đây là phần duy nhất của kẽm. Kẽm có tính phản ứng điện hóa cao hơn thép, vì vậy nếu lớp phủ bị trầy xước hoặc hư hỏng và thép trần bị lộ ra ngoài thì lớp kẽm xung quanh sẽ bị ăn mòn tốt nhất và tiếp tục bảo vệ phần thép lộ ra ngoài cho đến khi lớp kẽm gần đó bị tiêu hao. Đây là lý do tại sao ống mạ kẽm có vết xước nhỏ trên bề mặt không bị rỉ sét ngay tại vết xước - một lợi thế thực tế có ý nghĩa so với các lớp phủ chỉ cung cấp lớp bảo vệ hàng rào, chẳng hạn như hầu hết các loại sơn, không có khả năng bảo vệ khi bị thủng.

Ống thép LSAW mạ kẽm

Ống thép không mạ kẽm

Hiểu được quy trình này giúp giải thích tại sao chất lượng lại khác nhau giữa các nhà cung cấp và điều gì thực sự quyết định lớp phủ tốt hay lớp phủ kém.

1. Tẩy dầu mỡ.Đường ống được làm sạch trong dung dịch xút hoặc chất tẩy rửa để loại bỏ dầu, mỡ và bụi bẩn còn sót lại sau quá trình tạo hình và hàn.
2. Tẩy axit.Ống được ngâm trong bể axit loãng (thường là axit clohydric) để loại bỏ cặn nhà máy và rỉ sét bề mặt thành thép trần, phản ứng. Tẩy gỉ không đầy đủ là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất dẫn đến độ bám dính của lớp phủ kém.
3. Thông lượng.Dung dịch chứa kẽm amoni clorua sẽ loại bỏ mọi màng oxit còn lại và ngăn không cho thép tái{0}}oxy hóa trong giây lát trước khi nó đi vào kẽm.
4. Mạ kẽm (ngâm).Ống được hạ xuống một ấm kẽm nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 450 độ. Sắt của thép phản ứng với kẽm để hình thành một loạt các lớp liên kim loại sắt-kẽm, với một lớp kẽm nguyên chất về cơ bản sẽ đông đặc lại ở trên khi ống được rút ra.
5. Làm mát / làm nguội.Đường ống được làm mát, thường bằng cách làm nguội bằng nước, điều này cũng giúp ngăn chặn sự phát triển hơn nữa của hợp kim khi cấu trúc lớp phủ mong muốn đã hình thành.
6. Điều tra.Độ dày lớp phủ, độ bám dính và độ hoàn thiện bề mặt được kiểm tra - thông thường bằng máy đo độ dày từ tính và đôi khi bằng thử nghiệm đồng sunfat (Preece) về tính liên tục của lớp phủ - trước khi ống được xuất xưởng để vận chuyển.

Mỗi bước trong số này đều có thể dẫn đến thất bại nếu vội vàng. Ví dụ: một đường ống bỏ qua thời gian tẩy rửa thích hợp có thể ra khỏi bể kẽm trông có vẻ được tráng trong khi có độ bám dính bên dưới kém, sau này biểu hiện dưới dạng bong tróc hoặc bong tróc trong quá trình sử dụng -, đó chính xác là lý do tại sao chỉ riêng độ dày lớp phủ không phải là một bức tranh chất lượng hoàn chỉnh; hồ sơ về độ bám dính và chuẩn bị bề mặt cũng quan trọng không kém.

Đây là nơi mà người mua thường bị nhầm lẫn nhất, bởi vì ba quy trình thực sự khác nhau lại được bán trên thị trường dưới những cái tên giống nhau.

1. Mạ kẽm nhúng nóng-(Sau khi chế tạo)

Đầu tiên, ống được tạo hình và hàn, sau đó ống hoàn chỉnh được ngâm trong ấm kẽm nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 450 độ (842 độ F). Kẽm phản ứng với sắt trong thép để tạo thành một loạt các lớp hợp kim sắt-kẽm, bên trên là một lớp kẽm tương đối tinh khiết - một liên kết luyện kim thực sự chứ không phải là một lớp màng bề mặt. Bởi vì toàn bộ đường ống, bao gồm đường hàn, các đầu cắt và bất kỳ hình dạng phức tạp nào đều đi qua bồn cùng nhau nên độ phủ hoàn chỉnh và đồng nhất, kể cả ở những khu vực mà lớp phủ được áp dụng trước khi chế tạo không thể đạt được một cách hiệu quả.

Độ dày lớp phủ điển hình cho lớp mạ kẽm nhúng nóng-sau chế tạo{1}}thường rơi vào khoảng 55–100+ micron tùy thuộc vào độ dày thép và tiêu chuẩn quản lý, với các tiêu chuẩn quốc tế như ISO 1461 đặt ra mức trung bình tối thiểu là 85 micron cho các phần thép dày hơn 6 mm.

2. Trước{0}}Mạ kẽm(Dây chuyền liên tục / Nhà máy mạ kẽm)

Dải hoặc tấm thép được mạ kẽm trước tiên - thường bằng cách cho nó đi qua một dây chuyền-nhúng nóng hoặc mạ điện liên tục ở tốc độ cao - và sau đó được rạch, cuộn-và hàn vào ống sau đó. Lớp phủ mỏng hơn (thường trong khoảng 12–50 micron) và quan trọng là đường hàn được hình thành sau khi mạ điện, do đó khu vực đường nối sẽ mất lớp phủ kẽm trong quá trình hàn trừ khi nó được chạm riêng.

3. Mạ điện-Mạ kẽm

Kẽm được sử dụng thông qua quy trình mạ điện thay vì ngâm nhiệt, tạo ra lớp phủ mỏng, mịn, đồng đều - nói chung là phương pháp mỏng nhất trong ba phương pháp. Nó được chọn ở những nơi có vẻ ngoài và khả năng kiểm soát lớp phủ mỏng, chính xác quan trọng hơn khả năng chống ăn mòn tối đa, chẳng hạn như các bộ phận trong nhà, vỏ thiết bị và một số bộ phận ô tô. Nó hiếm khi là lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng đường ống ngoài trời bị chôn vùi, ngập nước hoặc lâu dài.

So sánh nhanh

Người mua nên biết tiêu chuẩn nào thực sự được tham chiếu vì chỉ "mạ kẽm" không phải là thông số kỹ thuật:

• ASTM A53- bao gồm ống thép liền mạch và hàn (ERW) mạ kẽm nhúng nóng- màu đen và nóng cho các ứng dụng cơ khí và áp suất; mạ kẽm theo A53 phải đáp ứng yêu cầu về lớp phủ theo tiêu chuẩn ASTM A123.
• ASTM A123/A123M- thông số kỹ thuật chung cho lớp phủ kẽm (-mạ kẽm nhúng nóng) trên các sản phẩm sắt và thép, được tham chiếu bởi nhiều tiêu chuẩn đường ống khác về độ dày và chất lượng lớp phủ.
• ISO 1461- tương đương quốc tế, được sử dụng rộng rãi bên ngoài Bắc Mỹ, xác định độ dày lớp phủ tối thiểu theo độ dày tiết diện thép.
• ASTM A653- quản lý tấm thép mạ kẽm nhúng nóng-(và mạ điện) liên tục, liên quan đến ống-mạ kẽm trước được làm từ dải tráng.
• BS EN 10240 / EN 10255- Tiêu chuẩn Châu Âu bao gồm lớp phủ bảo vệ trên ống thép và ống-nhẹ dùng để hàn ren và hàn.

Cấp thoát nước và hệ thống ống nước:ống mạ kẽm trước đây là tiêu chuẩn cho đường nước sinh hoạt; trong khi đường ống đồng và nhựa (PEX, PVC) đã thay thế phần lớn trong xây dựng khu dân cư mới ở nhiều thị trường, thì ống mạ kẽm vẫn phổ biến trong hệ thống nước nông nghiệp, thủy lợi và một số cơ sở hạ tầng thành phố.

Kết cấu và xây dựng:giàn giáo, tay vịn, hàng rào và khung kết cấu thường xuyên sử dụng ống mạ kẽm để chống ăn mòn mà không tốn chi phí bằng thép không gỉ.

Vận chuyển dầu, khí đốt và chất lỏng công nghiệp:ống mạ kẽm được sử dụng cho-áp suất thấp hơn, ít bị ăn mòn hơn; thay vào đó, các đường truyền dịch vụ-áp suất hoặc chua-cao hơn thường sử dụng ống LSAW hoặc ERW phủ FBE- hoặc nhiều{4}}lớp-vì mạ điện thường không được thiết kế hoặc kiểm tra khả năng tương thích với các hệ thống bảo vệ catốt đường ống chôn dưới đất giống như các lớp phủ cụ thể của đường ống-.

Nông nghiệp:Khung nhà kính, hàng rào và đường ống tưới tiêu thường chỉ định ống mạ kẽm để cân bằng chi phí và độ bền ngoài trời.

Hệ thống phòng cháy chữa cháy:ống mạ kẽm được sử dụng trong một số đường ống phun nước và chữa cháy, đặc biệt là trong các hệ thống khô, nơi nước đọng và nguy cơ ăn mòn theo thời gian là mối quan tâm thiết kế.

Thuận lợi:

• Bảo vệ hy sinh tiếp tục hoạt động ngay cả khi lớp phủ bị hư hỏng nhẹ, không giống như hầu hết các loại sơn
• Chi phí tương đối thấp so với thép không gỉ hoặc lớp phủ đặc biệt
• Thành tích lâu dài và tiêu chuẩn hóa rộng rãi (ASTM, ISO, EN) trên khắp các thị trường
• Thích hợp với nhiều loại môi trường khí quyển và có tính ăn mòn nhẹ-đến-vừa phải

Những hạn chế đáng được nói trước:

• Tuổi thọ của lớp phủ là hữu hạn và tỷ lệ thuận với độ dày - nó không phải là giải pháp lâu dài trong môi trường khắc nghiệt (vùng nước biển, đất có hàm lượng clorua- cao, axit/kiềm mạnh)
• Hàn hoặc cắt tại hiện trường sẽ loại bỏ kẽm cục bộ và cần phải sửa lại-(hợp chất mạ kẽm nguội hoặc kim loại hóa) để khôi phục khả năng bảo vệ tại điểm đó
• Lớp phủ kẽm có thể phản ứng bất lợi với một số công thức bê tông nhất định (bê tông tươi) và cần kiểm tra khả năng tương thích của một số môi trường hóa học - đối với các điều kiện sử dụng bất thường
• Thông thường, không được khuyến nghị cho các hệ thống nước uống được ở một số khu vực pháp lý do mối lo ngại trước đây về hợp chất hàn chì và đường ống-được sử dụng với các hệ thống ống nước mạ kẽm cũ. - việc lắp đặt hiện đại không có chì-làm giảm mối lo ngại này, nhưng cần kiểm tra mã hệ thống ống nước địa phương

Ba bước kiểm tra quan trọng nhất khi xác minh chất lượng ống mạ kẽm và người mua có thể yêu cầu hồ sơ hợp lý cho mỗi lần:

Kiểm tra độ dày.Máy đo độ dày từ tính là phương pháp đo tại hiện trường và máy nghiền phổ biến nhất, thực hiện nhiều số đo xung quanh chu vi ống và dọc theo chiều dài của nó, vì độ dày lớp phủ hiếm khi đồng nhất hoàn toàn. Các tiêu chuẩn chỉ định cả giá trị trung bình tối thiểu và giá trị đọc{1}}đơn tối thiểu, do đó nhà cung cấp có thể cung cấp cả hai chứ không chỉ là giá trị trung bình.

Thử nghiệm độ bám dính.Một thử nghiệm tiêu chuẩn, đơn giản bao gồm việc dùng búa đập vào lớp phủ hoặc uốn cong nó có kiểm soát; lớp phủ được liên kết đúng cách sẽ không bong tróc hoặc bong ra khỏi thép nền. Tẩy gỉ hoặc trợ dung kém trong quá trình sản xuất là nguyên nhân gốc rễ phổ biến nhất gây ra lỗi bám dính.

Tính liên tục của lớp phủ (Thử nghiệm Preece/đồng sunfat).Dung dịch đồng sunfat được bôi lên bề mặt; Thép trần hoặc thép phủ mỏng phản ứng và chuyển sang màu đồng, trong khi kẽm được phủ đúng cách không phản ứng, khiến đây trở thành một cách đơn giản để phát hiện các lỗ kim hoặc các điểm mỏng mà chỉ đo độ dày có thể bỏ sót giữa các điểm đo.

1. Xác nhận phương pháp mạ nào trong số ba phương pháp mạ mà bạn thực sự đang được trích dẫn.Hỏi trực tiếp xem ống được mạ kẽm sau khi chế tạo (nhúng nóng hoàn toàn{0}} hay được làm từ dải mạ kẽm trước-. Câu hỏi duy nhất này giải quyết hầu hết các tranh chấp về chất lượng lớp phủ sau này.
2. Yêu cầu tiêu chuẩn quản lý cụ thể, không chỉ từ "mạ kẽm".Mỗi tiêu chuẩn ASTM A123, ISO 1461 và A653 đều xác định các độ dày tối thiểu khác nhau và các phương pháp thử nghiệm - lấy tiêu chuẩn nêu rõ bằng văn bản trong đơn đặt hàng.
3. Yêu cầu dữ liệu kiểm tra độ dày lớp phủ thực tế hoặc khối lượng lớp phủ, không phải là tuyên bố tuân thủ chung. Các nhà cung cấp có uy tín có thể cung cấp kết quả đo độ dày từ tính hoặc kết quả khối lượng lớp phủ (trọng lượng{1}}mỗi-diện tích) từ thử nghiệm.
4. Hãy ghép lớp phủ phù hợp với môi trường tiếp xúc thực tế của bạn.Lớp phủ thích hợp cho ống dẫn khô trong nhà không nhất thiết phải đủ cho dịch vụ ngoài trời được chôn dưới đất hoặc ven biển - hãy thảo luận về môi trường cụ thể của bạn thay vì chấp nhận thông số kỹ thuật "mạ kẽm" chung chung.
5. Làm rõ việc bảo vệ đường hàn, đặc biệt là đối với-ống mạ kẽm sẵn. Nếu đường nối không được chạm tới sau khi hàn thì đó là một điểm yếu dài và liên tục chạy dọc toàn bộ chiều dài của đường ống.
6. Lập kế hoạch bảo vệ mối hàn và vết cắt tại hiện trường- trong ngân sách lắp đặt của bạn.Đây là việc làm thường xuyên, không phải là tùy chọn và cần được lên kế hoạch thay vì bị phát hiện như một chi phí bất ngờ sau khi lắp đặt.
7. Kiểm tra tính tương thích với chất lỏng hoặc môi trường dự định của bạn, đặc biệt đối với bất cứ thứ gì ngoài nước, không khí hoặc dịch vụ khí quyển ôn hòa tiêu chuẩn - một số hóa chất và sự tiếp xúc với bê tông tươi được biết là những lĩnh vực có vấn đề đối với lớp phủ kẽm.

Liên hệ ngay