วิธีการทดสอบความต้านทานต่อการพ่นเกลือของตัวอย่างม้วน GI ที่มีน้ำหนักการเคลือบสังกะสีต่างกัน

วิธีการทดสอบความต้านทานต่อการพ่นเกลือของตัวอย่างม้วน GI ที่มีน้ำหนักการเคลือบสังกะสีต่างกัน

การทดสอบพ่นเกลือเป็นวิธีที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางที่สุดในการประเมินความต้านทานการกัดกร่อนของชั้นเคลือบขดลวด GI สำหรับผู้ซื้อและวิศวกรด้านคุณภาพ การเข้าใจว่าการเคลือบสังกะสีที่มีน้ำหนักต่างกันให้ผลการต้านทานการกัดกร่อนภายใต้สภาวะเร่งอย่างไร จึงมีความสำคัญยิ่งต่อการกำหนดคุณสมบัติของวัสดุ คู่มือนี้นำเสนอขั้นตอนการทดสอบตัวอย่างขดลวด GI ครอบคลุมน้ำหนักการเคลือบสังกะสีที่ใช้บ่อยห้าระดับ ตั้งแต่ Z20 ถึง Z275 ตามขั้นตอนมาตรฐาน ASTM B117

เหตุใดการทดสอบพ่นเกลือจึงมีความสำคัญต่อการประเมินคุณภาพขดลวด GI

การเคลือบสังกะสีบนม้วนเหล็กชุบสังกะสี (GI coil) ให้การป้องกันแบบคาโทดิกแบบสละสังเวยต่อพื้นผิวเหล็กที่อยู่ด้านล่าง ความหนาและความสม่ำเสมอของชั้นสังกะสีนี้มีผลโดยตรงต่อระยะเวลาที่เหล็กจะยังคงได้รับการป้องกันก่อนที่สนิมสีแดงจะปรากฏขึ้น การทดสอบด้วยฝอยเกลือ (salt spray testing) เร่งกระบวนการกัดกร่อน ทำให้ผู้ผลิตและผู้ซื้อสามารถทำนายประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมจริงได้ภายในไม่กี่วัน แทนที่จะใช้เวลาหลายปี

สำหรับม้วนเหล็กชุบสังกะสี (GI coil) ที่ใช้งานในบริเวณชายฝั่ง บริเวณอุตสาหกรรม หรือพื้นที่ที่มีความชื้นสูง การเลือกน้ำหนักการเคลือบสังกะสีที่เหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ม้วนเหล็กชุบสังกะสีที่มีชั้นสังกะสีสม่ำเสมอและมีน้ำหนักการเคลือบเท่ากันตลอดความกว้างและความยาวของแผ่น จะให้ผลการทดสอบด้วยฝอยเกลือที่คาดการณ์ได้แม่นยำและสามารถทำซ้ำได้ดี

ระเบียบวิธีการเตรียมตัวอย่างสำหรับการทดสอบ

การเตรียมตัวอย่างอย่างเหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญยิ่งต่อการได้ผลการทดสอบด้วยฝอยเกลือที่เชื่อถือได้และสามารถทำซ้ำได้ โปรดปฏิบัติตามขั้นตอนเหล่านี้สำหรับตัวอย่างม้วนเหล็กชุบสังกะสี (GI coil) แต่ละชิ้น:

ขั้นตอนที่ 1: ตัดแผ่นตัวอย่างทดสอบจำนวนห้าชิ้น ขนาดด้านละ 150 มม. × 100 มม. จากตำแหน่งต่าง ๆ ตามความกว้างของม้วน เพื่อตรวจสอบความสม่ำเสมอของชั้นเคลือบ ใช้เครื่องตัดแบบเฉือนหรือเลเซอร์เพื่อหลีกเลี่ยงการให้ความร้อนบริเวณขอบ ซึ่งอาจส่งผลต่อชั้นสังกะสี

ขั้นตอนที่ 2: ทำความสะอาดแต่ละแผ่นด้วยผ้าเนื้อนุ่มและเอทานอล เพื่อขจัดคราบน้ำมันและสิ่งสกปรกบนพื้นผิว ห้ามใช้สารทำความสะอาดชนิดขัดถู เพราะอาจทำให้ชั้นสังกะสีเป็นรอยขีดข่วน

ขั้นตอนที่ 3: ปิดขอบที่ถูกตัดด้วยเทปกันสนิม เพื่อให้มีเฉพาะพื้นผิวเรียบซึ่งมีชั้นเคลือบเท่านั้นที่สัมผัสกับฝอยเกลือ ความเสียหายจากสนิมที่ขอบอาจทำให้ผลการทดสอบคลาดเคลื่อนได้อย่างมาก

ขั้นตอนที่ 4: วัดน้ำหนักจริงของชั้นสังกะสีบนแต่ละแผ่น โดยใช้วิธีชั่งน้ำหนัก (gravimetric method) ตามมาตรฐาน ASTM A90 หรือใช้เครื่องวัดแบบแม่เหล็กตามมาตรฐาน ASTM E376 บันทึกค่าที่วัดได้เพื่อนำไปเปรียบเทียบกับผลการทดสอบ

ขั้นตอนที่ 5: กำหนดหมายเลขระบุตัวตนที่ไม่ซ้ำกันให้กับแต่ละแผ่น และบันทึกตำแหน่งที่เก็บตัวอย่าง น้ำหนักชั้นเคลือบที่วัดได้ และสภาพพื้นผิวก่อนทำการทดสอบ

การจัดเตรียมและการตั้งค่าพารามิเตอร์การทดสอบตามมาตรฐาน ASTM B117

ห้องทดสอบการพ่นละอองเกลือต้องได้รับการสอบเทียบและดำเนินการตามมาตรฐาน ASTM B117 โดยต้องรักษาพารามิเตอร์ต่อไปนี้ตลอดระยะเวลาการทดสอบ

ความเข้มข้นของสารละลายเกลือควรเป็นโซเดียมคลอไรด์ร้อยละ 5 ในน้ำกลั่น ซึ่งมีค่า pH ระหว่าง 6.5 ถึง 7.2 อุณหภูมิภายในห้องต้องคงที่ที่ 35 องศาเซลเซียส ผันแปรได้ไม่เกิน ±2 องศาเซลเซียส อัตราการเก็บสะสมสารละลายเกลือควรอยู่ที่ 1 ถึง 2 มิลลิลิตรต่อชั่วโมง ต่อพื้นที่รับแนวราบขนาด 80 ตารางเซนติเมตร ความดันการพ่นฝอยควรถูกตั้งไว้ระหว่าง 0.7 ถึง 1.4 บาร์

แผ่นตัวอย่างสำหรับการทดสอบควรจัดวางในมุมเอียงจากแนวดิ่ง 15 ถึง 30 องศา โดยให้ด้านหน้าหันไปทางหัวพ่นละอองเกลือ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแผ่นตัวอย่างไม่สัมผัสกันหรือสัมผัสกับผนังห้อง เพื่อป้องกันปรากฏการณ์การไหลย้อนของสารละลาย

ตรวจดูแผ่นตัวอย่างเป็นระยะสม่ำเสมอทุก 24 ชั่วโมง บันทึกเวลาที่คราบสนิมขาวเริ่มปรากฏครั้งแรก ร้อยละของพื้นที่ที่มีคราบสนิมขาวในแต่ละช่วงเวลา และเวลาที่คราบสนิมแดงเริ่มปรากฏครั้งแรก

ผลลัพธ์: น้ำหนักการเคลือบสังกะสี เทียบกับชั่วโมงการทดสอบด้วยสารละลายเกลือ

จากผลการทดสอบตัวอย่างม้วน GI อย่างกว้างขวาง ซึ่งสอดคล้องตามมาตรฐาน ASTM A653 และ JIS G3302 SGCC ผลลัพธ์โดยทั่วไปต่อไปนี้จัดทำขึ้นเพื่อใช้เป็นเกณฑ์อ้างอิงสำหรับประสิทธิภาพการทนต่อการกัดกร่อนด้วยสารละลายเกลือที่คาดการณ์ได้:

ตัวอย่างที่มีน้ำหนักการเคลือบ Z20 มักเริ่มปรากฏสนิมขาวภายใน 24 ถึง 48 ชั่วโมง และเริ่มปรากฏสนิมแดงระหว่าง 72 ถึง 96 ชั่วโมง ตัวอย่าง Z80 เริ่มปรากฏสนิมขาวที่ 72 ถึง 120 ชั่วโมง และปรากฏสนิมแดงที่ 168 ถึง 240 ชั่วโมง ตัวอย่าง Z120 เริ่มปรากฏสนิมขาวที่ 120 ถึง 168 ชั่วโมง และปรากฏสนิมแดงที่ 288 ถึง 432 ชั่วโมง ตัวอย่าง Z180 เริ่มปรากฏสนิมขาวที่ 168 ถึง 240 ชั่วโมง และปรากฏสนิมแดงที่ 480 ถึง 720 ชั่วโมง ตัวอย่าง Z275 เริ่มปรากฏสนิมขาวที่ 240 ถึง 336 ชั่วโมง และปรากฏสนิมแดงที่ 720 ถึง 1000 ชั่วโมง

ช่วงเวลาดังกล่าวสมมุติว่าม้วน GI มีชั้นสังกะสีที่สม่ำเสมอและผ่านกระบวนการเคลือบด้วยการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน (hot-dip galvanizing) ผลลัพธ์จริงอาจแตกต่างกันไปตามองค์ประกอบของแผ่นเหล็กฐาน ชนิดของรอยคริสตัล (spangle) และการบำบัดผิว

การตีความการปรากฏของสนิมแดง

สนิมสีขาว ซึ่งปรากฏเป็นคราบผงสีขาว บ่งชี้ว่าเกิดการออกซิเดชันของสังกะสีบนพื้นผิวของการเคลือบ นี่คือระยะหนึ่งของการกัดกร่อนที่คาดไว้และไม่ถือว่ารุนแรง แต่สนิมสีแดงกลับสื่อว่าสังกะสีที่ใช้เคลือบบริเวณนั้นหมดไปแล้ว และเหล็กด้านล่างเริ่มเกิดการกัดกร่อน

ระยะเวลาจนกว่าจะเกิดสนิมสีแดง คือตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลักสำหรับการทดสอบพ่นละอองเกลือกับขดลวด GI ขดลวด GI ที่มีชั้นสังกะสีสม่ำเสมอจะแสดงให้เห็นว่าสนิมสีแดงปรากฏขึ้นอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวแผ่น หากสนิมสีแดงปรากฏขึ้นเป็นจุดๆ แบบกระจัดกระจายและเร็วกว่าช่วงเวลาที่คาดไว้อย่างมีนัยสำคัญ อาจบ่งชี้ถึงข้อบกพร่องของการเคลือบท้องถิ่น หรือการกระจายตัวของสังกะสีที่ไม่สม่ำเสมอ

เพื่อวัตถุประสงค์ในการยอมรับ ข้อกำหนดการจัดซื้อส่วนใหญ่จะระบุจำนวนชั่วโมงต่ำสุดจนกว่าจะเกิดสนิมสีแดงครั้งแรก สำหรับแต่ละเกรดของน้ำหนักการเคลือบ ผู้ซื้อควรระบุความต้องการเหล่านี้ไว้ในใบสั่งซื้อเพื่อให้มั่นใจว่าสินค้าสอดคล้องตามมาตรฐานคุณภาพ

กรณีศึกษาเกี่ยวกับแนวปฏิบัติในการทดสอบ: การเปรียบเทียบ Z80 กับ Z275

ในการตรวจสอบคุณภาพล่าสุด เราได้ทำการทดสอบการพ่นสารเกลือตัวอย่างม้วน GI จากสองชุดการผลิตที่จัดส่งไปยังโครงการก่อสร้างในตะวันออกกลาง ลูกค้าต้องการยืนยันสมรรถนะด้านการกัดกร่อนสำหรับการติดตั้งในบริเวณชายฝั่ง

กลุ่มตัวอย่าง A ประกอบด้วยม้วน GI ชนิด Z80 ซึ่งมีน้ำหนักการเคลือบวัดได้เท่ากับ 80 กรัมต่อตารางเมตร ส่วนกลุ่มตัวอย่าง B ประกอบด้วยม้วน GI ชนิด Z275 ซึ่งมีน้ำหนักการเคลือบวัดได้เท่ากับ 275 กรัมต่อตารางเมตร โดยนำแผ่นตัวอย่างจากแต่ละกลุ่มมาทดสอบจำนวนห้าแผ่น ตามขั้นตอน ASTM B117 ที่ระบุข้างต้น

แผ่นตัวอย่าง Z80 เริ่มปรากฏสนิมขาวเฉลี่ยหลังผ่านไป 96 ชั่วโมง และเริ่มปรากฏสนิมแดงเฉลี่ยหลังผ่านไป 210 ชั่วโมง ส่วนแผ่นตัวอย่าง Z275 เริ่มปรากฏสนิมขาวเฉลี่ยหลังผ่านไป 284 ชั่วโมง และเริ่มปรากฏสนิมแดงเฉลี่ยหลังผ่านไป 845 ชั่วโมง ตัวอย่าง Z275 จึงให้การป้องกันสนิมแดงได้นานประมาณสี่เท่าของตัวอย่าง Z80

จากผลการทดสอบเหล่านี้ จึงมีการปรับข้อกำหนดของโครงการให้ใช้แผ่นม้วนชุบสังกะสีเกรด Z180 GI สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างที่ไม่ถูกเปิดเผยต่อสภาพแวดล้อม และใช้แผ่นม้วนชุบสังกะสีเกรด Z275 GI สำหรับแผ่นหลังคาที่ถูกเปิดเผยโดยตรง บริษัท Shenyang Yuanhe Steel จัดส่งแผ่นม้วนทั้งสองเกรดจากสต๊อกคงคลังของเรา พร้อมเอกสารรายงานผลการทดสอบอย่างครบถ้วน และลูกค้าได้ตรวจสอบยืนยันผลด้วยห้องปฏิบัติการทดสอบอิสระของตนเอง

คำถามที่พบบ่อย

คำถาม: ความแตกต่างระหว่างคราบสนิมสีขาวกับคราบสนิมสีแดงในการทดสอบพ่นสารเค็มคืออะไร

คำตอบ: คราบสนิมสีขาวเกิดจากการออกซิเดชันของสังกะสี ซึ่งปรากฏเป็นคราบผงสีขาวบนพื้นผิวของการเคลือบ และแสดงว่าชั้นสังกะสีกำลังทำหน้าที่ป้องกันเหล็กอยู่อย่างแข้งแรง ขณะที่คราบสนิมสีแดงเกิดขึ้นเมื่อชั้นสังกะสีถูกใช้หมดไปแล้ว และเหล็กฐานเริ่มผุกร่อน ดังนั้น การปรากฏของคราบสนิมสีแดงจึงถือเป็นเกณฑ์สำคัญที่บ่งชี้ถึงความล้มเหลวในการประเมินแผ่นม้วนชุบสังกะสี

คำถาม: เวลาในการทดสอบพ่นสารเค็มสัมพันธ์กับอายุการใช้งานจริงในโลกแห่งความเป็นจริงอย่างไร

คำตอบ: การทดสอบด้วยละอองเกลือเป็นการทดสอบแบบเร่งความเร็ว ซึ่งไม่มีความสัมพันธ์เชิงเส้นโดยตรงกับอายุการใช้งานจริงในโลกแห่งความเป็นจริง อย่างไรก็ตาม การทดสอบนี้ให้เกณฑ์เปรียบเทียบที่สามารถใช้ได้ทั่วไป ตัวอย่างม้วน GI ที่ทนต่อการเกิดสนิมสีแดงได้นาน 500 ชั่วโมง มักจะมีสมรรถนะเหนือกว่าตัวอย่างที่ทนได้เพียง 200 ชั่วโมงภายใต้สภาวะแวดล้อมเดียวกัน

คำถาม: เหตุใดการมีชั้นสังกะสีที่สม่ำเสมอจึงสำคัญต่อผลการทดสอบด้วยละอองเกลือที่สอดคล้องกัน

คำตอบ: การกระจายตัวของสังกะสีที่ไม่สม่ำเสมอก่อให้เกิดบริเวณที่มีความหนาของชั้นสังกะสีบางลง ซึ่งทำให้เกิดการกัดกร่อนเร็วกว่าปกติ และส่งผลให้เกิดสนิมสีแดงขึ้นก่อนกำหนดในบางจุดเฉพาะ ขณะที่ม้วน GI ที่มีชั้นสังกะสีสม่ำเสมอนั้นรับประกันว่าความหนาของชั้นเคลือบจะเท่ากันทั่วทั้งพื้นผิว จึงให้คุณสมบัติในการต้านทานการกัดกร่อนที่คาดการณ์ได้และสามารถทำซ้ำได้จริง ซึ่งสอดคล้องกับสมรรถนะที่ระบุไว้สำหรับแต่ละเกรดของน้ำหนักชั้นเคลือบ