Ինչու է ցինկապատված պողպատը դիմադրում խոնավ միջավայրերում կոռոզիային

Գալվանական պաշտպանություն. ինչպես է ցինկը էլեկտրոքիմիապես պաշտպանում ցինկապատված պողպատը խոնավության դեմ

Էլեկտրոքիմիական սկզբունք. ցինկը որպես անոդ խոնավ մթնոլորտային էլեկտրական էլեմենտներում

Ցինկապատված պողպատի պաշտպանությունը պայմանավորված է ցինկի քիմիական հատկություններով, որը խոնավ միջավայրերում կոռոզիայի դեմ պայքարում է ավելի արդյունավետ, քան այլ նյութեր: Խոնավությունը մակերևույթին առաջացնում է փոքրիկ խոնավության շերտ, որն ակտիվացնում է մետաղների միջև բնական ռեակցիա: Այստեղ ցինկը դառնում է բացասական բևեռ (անոդ), իսկ պողպատը՝ դրական բևեռը (կաթոդ): Այն, ինչ հետևում է, շատ խելացի է. ցինկը սկսում է օքսիդանալ առաջինը՝ հիմնականում զոհաբերելով իրեն, որպեսզի պաշտպանի ներքևում գտնվող պողպատը: Այդ փոքրիկ ցինկային մասնիկները ապա տարածվում են մետաղի մակերևույթով՝ խառնվելով ջրի գոլորշիներին և օդի տարրերին՝ առաջացնելով նոր պաշտպանիչ շերտեր: Ըստ NACE International և ISO 1461 կազմակերպությունների սահմանած արդյունաբերական չափանիշների՝ ցինկը փոխարկվում է 10-100 անգամ դանդաղ, քան սովորական պողպատը, երբ ենթարկվում է անընդհատ խոնավության: Սա նշանակում է, որ կառույցները պահպանում են իրենց ամրությունն ու ամբողջականությունը՝ նույնիսկ եթե ծածկույթի որոշ մասեր աղեղնեն կամ մաշվեն ժամանակի ընթացքում:

Ցինկի ծախսման արագություն և ծառայողական ընդմիջում բարձր խոնավության պայմաններում

Ցինկի կոռոզիան որոշում է ցինկապատված պողպատի կյանքի տևողությունը այն տեղերում, որտեղ օդի խոնավությունը բարձր է: Երբ խոնավությունը հասնում է մոտ 90%-ի, ցինկը փոշիանում է շատ դանդաղ՝ համեմատած սովորական պողպատի հետ: Այստեղ խոսում ենք տարեկան 1-2 միկրոմետրի մասին՝ սովորական պողպատի տարեկան 50 միկրոմետրի համեմատ: Ավելի լավ է այն առումով, որ ցինկը շրջակա միջավայրի ազդեցության տակ առաջացնում է ցինկի կարբոնատի պաշտպանիչ շերտ, որն այնուհետև կոռոզիան դանդաղեցնում է մինչև տարեկան մոտ կես միկրոմետր: Այսպիսով, եթե կիրառվի ստանդարտ 85 միկրոմետրանոց տաք ցինկապատման ծածկույթ, ապա կառույցները կարող են ծառայել ավելի քան 35 տարի՝ առանց վերանորոգման կարիքի այս խոնավ արդյունաբերական պայմաններում: Ամերիկյան ցինկապատման ասոցիացիան երկար տարիներ է հետևում այս ցուցանիշներին, և նրանց հայտնաբերումները համընկնում են այն դիտարկումների հետ, որոնք կատարվել են արևադարձային շրջաններում կոռոզիայի ուսումնասիրությունների ընթացքում:

Վնասակար գոտու պաշտպանություն. Ցինկի ֆիզիկական դերը խոնավությունն ու թթվածինը արգելակելու մեջ

Լցված ցինկով պողպատը օգտահաճում է երկու լրացուցիչ պաշտպանական մեխանիզմներից՝ էլեկտրոքիմիական զոհաբերություն և ֆիզիկական վնասակար գոտու արդյունավետություն: Ցինկի խիտ, բյուրեղային կառուցվածքը բնորոշ է ջրի գոլորշի և թթվածնի նկատմամբ թափանցման դիմադրությամբ՝ նույնիսկ բարձր խոնավության պայմաններում, ինչը այն դարձնում է յուրահատուկ արդյունավետ ծովափնյա և արևադարձային շրջաններում:

Լիցքավորման ամբողջականություն և խոնավությունից պաշտպանվածություն ծովափնյա և արևադարձային կլիմայում

Բարձր խոնավությամբ շրջաններում, ինչպիսիք են Ֆլորիդան կամ Հարավարևելյան Ասիան, ցինկի թափանցման դիմադրությունը կարևոր է: Անընդմեջ և չվնասված լիցքավորումը կանխում է թթվածնի և խոնավության թափանցումը դեպի պողպատե հիմք: Վնասակար գոտու օպտիմալ աշխատանքը կախված է՝

• Ցինկի շերտի հաստությունը ≥80 մկմ (ASTM A123 համաձայն)
• Մեխանիկական վնասվածքների կամ մաշվածության բացակայություն
• Նախագծային հատկանիշներ, որոնք նվազեցնում են աղի ցողի կուտակումը

Ցինկը ամբողջությամբ տարբեր պատմություն ունի համեմատած այդ փոսոտ ծածկույթների հետ: Նրա բյուրեղային կառուցվածքը շատ խիտ է և չի կլանում խոնավությունը՝ չոր մնալով, նույնիսկ երբ խոնավությունը հասնում է մոտ 95%-ի: Այս բնական դիմադրությունը շատ լավ է զուգակցվում ցինկի մետաղական մակերեսների պաշտպանության հետ զիջման միջոցով, որը հատկապես կարևոր է խտացման և ծովի աղի օդի հակված շրջաններում: Տարբեր ծովափնյա շրջաններում արված փորձարկումները հաստատակամ ցույց են տալիս, որ ճիշտ ցինկապատմամբ մշակված կառույցները ծառայում են երկուից երեք անգամ ավելի երկար, քան անպաշտպան նմանակները: Ինչի՞ շնորհիվ: Որովհետև այն երկակի պաշտպանության համակարգը, որի մասին մենք արդեն խոսեցինք, ամեն օր շարունակում է աշխատել կոռոզիայի հակառակ ագրեսիվ գործոնների դեմ:

Պատինայի առաջացում. Ինչպես է ցինկապատ պողպատը ինքնաբուժվում ցինկի ածխաթթվային աղի միջոցով խոնավ օդում

Կայուն պատինայի ձևավորման կինետիկան բարձր խոնավությամբ ԱՄՆ-ի շրջաններում (օրինակ՝ Ֆլորիդա, Գոլֆի ափ)

Ցինկապատված պողպատը խոնավ շրջակայքում, ինչպիսին է Միացյալ Նահանգների Գոլֆսկով ափը, առաջացնում է պաշտպանիչ շերտ՝ դեպքերի շնորհիվ, որոնք բնականորեն տեղի են ունենում մթնոլորտում։ Երբ խոնավությունը խառնվում է ածխաթթվի հետ, այն առաջացնում է ցինկի կարբոնատի փոքրիկ բյուրեղներ ենթարկված ցինկի մակերևույթին։ Այդ բյուրեղները լցնում են փոքր անցքերը և ծածկում են մետաղի փոքր թերությունները։ Ամբողջ գործընթացը արագանում է, երբ խոնավությունը 60%-ից բարձր է մնում։ Տրոպիկական շրջաններում կատարված հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ այս պաշտպանիչ շերտը լրիվ ձևավորվում է վեցից տասնութ ամիս ընթացքում։ Դա մոտավորապես երկու անգամ ավելի արագ է, քան չոր կլիմայում։ Այն, ինչ ստացվում է, հաստ, լցոնիչ շերտ է, որը կոռոզիան 90%-ով նվազեցնում է սովորական պողպատի համեմատ։ Ավելի լավն այն է, որ եթե ավելի ուշ առաջանան գծեր կամ քսումներ, նյութը կարող է ինքնաշտկվել բավականին արագ։

Սպիտակ ժանգը և պաշտպանիչ պատինան՝ կրիտիկական խոնավության և CO₂-ի շեմերը

Պատինայի կայունությունը կրիտիկական կերպով կախված է շրջակա միջավայրի հավասարակշռությունից: ~50 ppm CO₂-ից ցածր և ~85% խոնավությունից բարձր՝ հատկապես անշարժ, վատ օդափոխվող տարածքներում, կարբոնատի փոխարեն առաջանում է ցինկի հիդրօքսիդ (Zn(OH)₂): Այս սպիտակ, փոշու նման «սպիտակ ժանգը» անցանելի է և պաշտպանիչ չէ, ինչը բարձրացնում է տեղային կոռոզիայի ռիսկը: Ընդհակառակը, հաստատուն մոխրագույն պատինան առաջանում է հետևյալ պայմաններում.

• CO₂-ի կոնցենտրացիա : >50 ppm
• Համեմատական խոնավություն : 60–80%
• Տաքություն : 10–40°C (50–104°F)

Դա բացատրում է, թե ինչու Մայամիում բաց երկնքի ներքո գտնվող կառույցները ձևավորում են հզոր պատինա, իսկ փակ ծովափնյա սարքավորումները հաճախ տառապում են սպիտակ ժանգից: Օդի հոսքի ապահովումը՝ ինչպես պահեստավորման, այնպես էլ շահագործման ընթացքում, հիմնարար նշանակություն ունի CO₂-ի մատչելիության համար և երկարաժամկետ, ինքնաբավ պաշտպանություն ապահովելու համար:

Իրական աշխարհի աշխատանքային սահմանափակումներ. Երբ խոնավությունը և քլորիդները մարտահրավեր են նետում ցինկապատված պողպատին

Գալվանացված պողպատը դժվար նյութ է, սակայն այն սահմանափակումներ ունի՝ բարձր խոնավության և քլորիդներով հարուստ շրջակայքում գտնվելիս: Այս խնդիրը հաճախ ենք տեսնում ափերի երկայնքով և ծովային պայմաններում, որտեղ ցինկի շերտը ավելի արագ է մաշվում, քան սովորաբար: Երբ օդում եղած քլորիդի մակարդակը հասնում է մոտ 5 մգ քառակուսի մետրին օրական, գալվանացված ծածկույթների համար իրավիճակը սկսում է վատանալ: 10 մգ/մ²/օր-ից բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում պաշտպանիչ շերտը արդեն չի կատարում իր աշխատանքը: Նաև այն տրոպիկական շրջանները, որտեղ հաստատական խոնավությունը գերազանցում է 80%-ը, մեծ հարված են հասցնում ցինկային ծածկույթներին: Այդտեղ կոռոզիան 3-5 անգամ ավելի արագ է ընթանում, քան չոր շրջաններում, ինչը վատ պայմաններում կարող է կիսով չափ կրճատել կառույցների կյանքի տևողությունը: Կարևոր նախագծերի կամ անվտանգության հետ կապված նախագծերի համար լրացուցիչ պաշտպանություն տրամադրելը իմաստ ունի: Տարբերակներից են գալվանացմանը ներկման ծածկույթների միացումը, ավելի հաստ պաշտպանիչ շերտերի օգտագործումը կամ ընդհանրապես անցումը այդպիսի ծայրահեղ պայմաններում պողպատի փոխարեն օգտագործել ստեղնածոր պողպատ:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Ինչ է ցինկի պողպատը պաշտպանելու էլեկտրոքիմիական սկզբունքը:

Ցինկը հանդես է գալիս որպես անոդ ցինկի և պողպատի էլեկտրոքիմիական ռեակցիայում, որտեղ ցինկի օքսիդացումը պաշտպանում է պողպատը:

Որքան է պահվում ցինկապատված պողպատը բարձր խոնավության դեպքում:

Ստանդարտ ծածկույթներով ցինկապատված պողպատը խոնավ պայմաններում կարող է պահվել ավելի քան 35 տարի՝ ցինկի դանդաղ կոռոզիայի շնորհիվ:

Որ գործոններն են ամրապնդում ցինկի վրա առաջացած պաշտպանական շերտը:

Պաշտպանական շերտի ամրությունը կախված է ցինկի շերտի հաստությունից, վնասվածքների բացակայությունից և աղի փոշու կուտակումը նվազագույնի հասցնելուց:

Ինչպես է ցինկի կարբոնատը նպաստում ցինկապատված պողպատի ինքնաբուժմանը:

Խոնավ պայմաններում ցինկի կարբոնատը ցինկի վրա առաջացնում է պաշտպանական շերտ, որը լցնում է փոքր թերությունները և նվազեցնում է կոռոզիան:

Երբ է ցինկապատված պողպատը դեմ է առնում ծովափնյա և ծովային պայմաններում:

Բարձր քլորիդների մակարդակը և հաստատուն խոնավությունը կարող են արագացնել ցինկի ծածկույթի մաշվածությունը՝ նվազեցնելով դրա պաշտպանիչ կյանքը: