كيفية اختبار مقاومة عيّنات لفائف الفولاذ المجلفن (GI) ذات أوزان مختلفة من طبقة الزنك لرذاذ الملح

كيفية اختبار مقاومة عيّنات لفائف الفولاذ المجلفن (GI) ذات أوزان مختلفة من طبقة الزنك لرذاذ الملح

يُعَدُّ اختبار رش الملح أكثر الطرق قبولاً على نطاق واسع لتقييم مقاومة التآكل لطلاءات لفائف الصلب المجلفن. وللمشترين ومهندسي الجودة، فإن فهم أداء أوزان طبقات الزنك المختلفة في ظل ظروف تآكل مُسَرَّعةٍ أمرٌ جوهريٌّ لتحديد مواصفات المواد. ويقدِّم هذا الدليل بروتوكولاً خطوةً بخطوةً لاختبار عيِّنات لفائف الصلب المجلفن ضمن خمسة أوزان شائعة لطبقة الزنك، تتراوح بين Z20 وZ275، استناداً إلى إجراءات المواصفة القياسية ASTM B117.

لماذا يكتسي اختبار رش الملح أهميةً بالغةً في تقييم جودة لفائف الصلب المجلفن

يوفّر طبقة الزنك على لفائف الصلب المغلفن حماية كاثودية تضحيّة للركيزة الفولاذية الكامنة. وتحدد سماكة هذه الطبقة الزنكية واتساقها بشكل مباشر المدة التي يظل فيها الفولاذ محميًّا قبل ظهور الصدأ الأحمر. وتُسرّع اختبارات رش الملح عملية التآكل، ما يمكّن المصنّعين والمشترين من التنبؤ بالأداء في ظروف الاستخدام الفعلي خلال أيام بدل سنوات.

للفولاذ المغلفن المستخدم في البيئات الساحلية أو الصناعية أو ذات الرطوبة العالية، فإن اختيار وزن طبقة الزنك المناسب أمرٌ بالغ الأهمية. فلفائف الصلب المغلفن ذات الطبقة الزنكية الموحدة، والتي تحمل وزن طلاء متسقًا عبر عرض وطول الشريط، تُنتج نتائج أكثر انتظامًا وقابلية للتكرار في اختبارات رش الملح.

بروتوكول إعداد عينات الاختبار

يُعد إعداد العينات بشكل سليم أمرًا جوهريًّا للحصول على نتائج موثوقة وقابلة للتكرار في اختبار رش الملح. اتبع هذه الخطوات لكل عينة من لفائف الصلب المغلفن:

الخطوة ١: قص خمسة لوحات اختبارية بأبعاد ١٥٠ مم × ١٠٠ مم من مواقع مختلفة عبر عرض اللفافة للتحقق من تجانس الطلاء. استخدم القص الميكانيكي أو القطع بالليزر لتفادي تسخين الحواف، الذي قد يؤثر على طبقة الزنك.

الخطوة ٢: نظّف كل لوحة بقطعة قماش ناعمة وإيثانول لإزالة الزيوت والملوثات السطحية. لا تستخدم مواد تنظيف كاشطة قد تُحدث خدوشًا في طبقة الزنك.

الخطوة ٣: غطِّ حواف الألواح المقطوعة بشريط مقاوم للتآكل لضمان تعريض السطح المطلي المسطّح فقط لرذاذ الملح. فالتآكل عند الحواف قد يُشوّش النتائج بشكل كبير.

الخطوة ٤: قِس وزن طبقة الزنك الفعلي لكل لوحة باستخدام الطريقة الوزنية وفق معيار ASTM A90 أو باستخدام جهاز قياس مغناطيسي وفق معيار ASTM E376. سجّل القيم لربطها بالنتائج التجريبية.

الخطوة ٥: خصّص رقم تحديد فريد لكل لوحة ووثّق موقع العينة ووزن الطلاء المقاس وحالة السطح قبل الاختبار.

إعداد واشتراطات اختبار ASTM B117

يجب معايرة غرفة اختبار رذاذ الملح وتشغيلها وفقًا للمعيار ASTM B117. ويجب الحفاظ على المعالم التالية طوال مدة الاختبار:

يجب أن تكون تركيز محلول الملح ٥٪ من كلوريد الصوديوم في ماء مقطر، وبدرجة حموضة (pH) تتراوح بين ٦,٥ و٧,٢. ويجب الحفاظ على درجة حرارة الغرفة عند ٣٥ درجة مئوية ±٢ درجة. ويجب أن تكون معدل جمع محلول الملح ١–٢ ملليلتر في الساعة لكل ٨٠ سنتيمترًا مربعًا من المساحة الأفقية لجمع الرذاذ. ويجب ضبط ضغط التبخير بين ٠,٧ و١,٤ بار.

يجب تثبيت لوحات الاختبار بزاوية تتراوح بين ١٥ و٣٠ درجة عن الخط العمودي، بحيث تواجه فوهة رذاذ الملح. وتأكد من أن اللوحات لا تلامس بعضها البعض ولا تلامس جدران الغرفة لمنع حدوث تشوهات ناتجة عن تصريف المحلول.

افحص اللوحات على فترات منتظمة كل ٢٤ ساعة. وسجل وقت ظهور الصدأ الأبيض لأول مرة، ونسبة مساحة سطح اللوحة المغطاة بالصدأ الأبيض في كل فترة، ووقت ظهور الصدأ الأحمر لأول مرة.

النتائج: وزن طبقة الزنك مقابل ساعات رش الملح

استنادًا إلى الاختبارات الواسعة النطاق لعينات لفائف الصلب المجلفن (GI) التي تتوافق مع معايير ASTM A653 وJIS G3302 SGCC، فإن النتائج النموذجية التالية تُقدِّم خطًّا أساسيًّا مرجعيًّا لأداء رش الملح المتوقَّع:

تظهر عيِّنات طبقة Z20 أول صدأٍ أبيض خلال ٢٤–٤٨ ساعةً، وأول صدأٍ أحمر خلال ٧٢–٩٦ ساعةً. وتظهر عيِّنات Z80 الصدأ الأبيض خلال ٧٢–١٢٠ ساعةً، والصدأ الأحمر خلال ١٦٨–٢٤٠ ساعةً. وتظهر عيِّنات Z120 الصدأ الأبيض خلال ١٢٠–١٦٨ ساعةً، والصدأ الأحمر خلال ٢٨٨–٤٣٢ ساعةً. وتظهر عيِّنات Z180 الصدأ الأبيض خلال ١٦٨–٢٤٠ ساعةً، والصدأ الأحمر خلال ٤٨٠–٧٢٠ ساعةً. وتظهر عيِّنات Z275 الصدأ الأبيض خلال ٢٤٠–٣٣٦ ساعةً، والصدأ الأحمر خلال ٧٢٠–١٠٠٠ ساعةً.

وتفترض هذه المدى وجود لفائف فولاذية مجلفنة ذات طبقة زنك متجانسة، تم تطبيقها بطريقة الغمر الساخن. وقد تختلف النتائج الفعلية باختلاف تركيب الركيزة الفولاذية، ونوع الحبيبات البلورية (Spangle)، ومعالجة السطح.

تفسير ظهور الصدأ الأحمر

الصدأ الأبيض، الذي يظهر على هيئة رواسب بيضاء مسحوقية، يشير إلى أكسدة الزنك على سطح الطلاء. وهذه مرحلة متوقعة وغير حرجة من التآكل. أما الصدأ الأحمر فيُنبئ بأن طبقة الزنك قد استُنفدت في تلك المنطقة، وأن الفولاذ الكامن بدأ بالتآكل الآن.

مدة ظهور الصدأ الأحمر تُعد المعيار الرئيسي لأداء اختبار رش الملح للفائف الصلب المغلفنة بالزنك (GI). فالفائف ذات طبقة الزنك الموحدة تُظهر ظهور الصدأ الأحمر بشكل منتظم عبر سطح اللوحة. أما إذا ظهر الصدأ الأحمر في بقع معزولة قبل المدى المتوقع بشكلٍ ملحوظ، فقد يدل ذلك على عيب محلي في الطلاء أو عدم انتظام في توزيع الزنك.

لأغراض القبول، تحدد معظم مواصفات الشراء الحد الأدنى لعدد الساعات حتى ظهور أول صدأ أحمر لكل درجة من درجات وزن الطلاء. وينبغي على المشترين تحديد هذه المتطلبات في أوامر الشراء الخاصة بهم لضمان الامتثال للجودة.

دراسة حالة لبروتوكول الاختبار: مقارنة بين Z80 وZ275

في برنامج حديث للتحقق من الجودة، أجرينا اختبار رش الملح على عينات لفائف الصلب المجلفن (GI) من دفعتين إنتاجيتين موجَّهتين إلى مشروع بناء في الشرق الأوسط. وطلب العميل التحقق من أداء مقاومة التآكل في ظروف التركيب الساحلية.

تكوَّنت المجموعة أ من لفائف الصلب المجلفن بطبقة تزن ٨٠ غراماً لكل متر مربع (Z80)، أما المجموعة ب فتكوَّنت من لفائف الصلب المجلفن بطبقة تزن ٢٧٥ غراماً لكل متر مربع (Z275). وخُضعت خمس لوحات من كل مجموعة للاختبار وفقاً لبروتوكول ASTM B117 المذكور أعلاه.

ظهر الصدأ الأبيض لأول مرة على لوحات Z80 بعد متوسط ٩٦ ساعة، وظهر الصدأ الأحمر لأول مرة بعد متوسط ٢١٠ ساعات. أما على لوحات Z275، فقد ظهر الصدأ الأبيض لأول مرة بعد متوسط ٢٨٤ ساعة، وظهر الصدأ الأحمر لأول مرة بعد متوسط ٨٤٥ ساعة. وبذلك قدَّمت عينات Z275 حمايةً من الصدأ الأحمر تبلغ تقريباً أربعة أضعاف حماية عينات Z80.

استنادًا إلى هذه النتائج، عُدِّلت مواصفات المشروع لاستخدام لفائف الزنك المغلفنة من الدرجة Z180 في المكونات الإنشائية غير المكشوفة، ولفائف الزنك المغلفنة من الدرجة Z275 في ألواح السقف المكشوفة مباشرةً. وقد زوَّدت شركة شنيانغ يوانه ستيل كلا درجتي الطلاء من مخزوننا المستمر مع توثيقٍ كاملٍ للاختبارات، وتحقق العميل من النتائج عبر مختبره الخاص المستقل.

الأسئلة المتكررة

السؤال: ما الفرق بين الصدأ الأبيض والصدأ الأحمر في اختبار رش الملح؟

الإجابة: الصدأ الأبيض هو أكسدة الزنك التي تظهر على هيئة رواسب بيضاء ناعمة على سطح الطلاء. وهو مؤشرٌ على أن طبقة الزنك تقوم حاليًّا بحماية الفولاذ. أما الصدأ الأحمر فيدل على استهلاك طبقة الزنك وبدء تآكل الفولاذ الكامن تحتها. ويُعَد ظهور الصدأ الأحمر المعيار الحاسم لفشل تقييم لفائف الزنك المغلفنة (GI).

السؤال: كيف يرتبط زمن اختبار رش الملح بالعمر التشغيلي الفعلي في الاستخدام الحقيقي؟

الإجابة: اختبار رش الملح هو اختبار مُسرَّع ولا يمتلك ارتباطًا خطيًّا مباشرًا مع عمر الخدمة الفعلي في العالم الحقيقي. ومع ذلك، فهو يوفِّر معيارًا مقارنًا. فعينة لفافة GI التي تحقِّق ٥٠٠ ساعة حتى ظهور الصدأ الأحمر ستتفوَّق عمومًا على عينة أخرى تحقِّق ٢٠٠ ساعة في ظروف بيئية مماثلة.

السؤال: لماذا تُعد طبقة الزنك الموحَّدة مهمةً للحصول على نتائج متسقة في اختبار رش الملح؟

الإجابة: يؤدي التوزيع غير الموحَّد للزنك إلى تكوُّن مناطق رقيقة تصدأ بسرعة أكبر، ما يتسبَّب في ظهور الصدأ الأحمر مبكرًا في مناطق محدَّدة. أما لفافة GI ذات الطبقة الموحَّدة من الزنك فهي تضمن ثبات سماكة الطلاء على السطح بالكامل، ما يُنتج مقاومة قابلة للتنبؤ بها وإعادة إنتاجها ضد التآكل، وتتوافق مع الأداء المتوقَّع لكل درجة وزن من أوزان الطلاء.