Làm thế nào để kiểm tra khả năng chống phun muối của các mẫu cuộn GI có trọng lượng lớp mạ kẽm khác nhau

Làm thế nào để kiểm tra khả năng chống phun muối của các mẫu cuộn GI có trọng lượng lớp mạ kẽm khác nhau

Thử nghiệm phun muối là phương pháp được chấp nhận rộng rãi nhất để đánh giá khả năng chống ăn mòn của lớp phủ trên cuộn thép mạ kẽm (GI). Đối với người mua và kỹ sư kiểm soát chất lượng, việc hiểu rõ hiệu suất của các khối lượng lớp phủ kẽm khác nhau trong điều kiện ăn mòn tăng tốc là yếu tố thiết yếu để xác định đặc tính vật liệu. Hướng dẫn này cung cấp quy trình từng bước để thử nghiệm mẫu cuộn thép mạ kẽm (GI) ở năm mức khối lượng lớp phủ kẽm phổ biến — từ Z20 đến Z275 — dựa trên các thủ tục tiêu chuẩn ASTM B117.

Tại sao thử nghiệm phun muối lại quan trọng trong đánh giá chất lượng cuộn thép mạ kẽm (GI)

Lớp mạ kẽm trên cuộn thép mạ kẽm (GI) cung cấp khả năng bảo vệ catốt hy sinh cho lớp thép nền bên dưới. Độ dày và độ đồng đều của lớp kẽm này trực tiếp quyết định thời gian mà thép duy trì được khả năng bảo vệ trước khi xuất hiện gỉ đỏ.

Đối với cuộn thép mạ kẽm (GI) dùng trong môi trường ven biển, công nghiệp hoặc độ ẩm cao, việc lựa chọn trọng lượng lớp mạ kẽm phù hợp là yếu tố then chốt. Cuộn thép mạ kẽm (GI) có lớp mạ kẽm đồng đều cùng trọng lượng lớp mạ ổn định dọc theo chiều rộng và chiều dài băng sẽ cho kết quả kiểm tra phun muối đáng tin cậy và lặp lại hơn.

Quy trình chuẩn bị mẫu thử

Việc chuẩn bị mẫu đúng cách là yếu tố then chốt để đạt được kết quả kiểm tra phun muối đáng tin cậy và có thể lặp lại. Thực hiện các bước sau đối với mỗi mẫu cuộn thép mạ kẽm (GI):

Bước 1: Cắt năm tấm mẫu thử có kích thước 150 mm × 100 mm từ các vị trí khác nhau dọc theo chiều rộng cuộn để kiểm tra độ đồng đều của lớp phủ. Sử dụng phương pháp cắt bằng dao hoặc cắt bằng tia laze nhằm tránh làm nóng mép, điều này có thể ảnh hưởng đến lớp kẽm.

Bước 2: Làm sạch từng tấm mẫu bằng khăn mềm và ethanol để loại bỏ dầu mỡ và tạp chất trên bề mặt. Không sử dụng chất tẩy mài mòn vì có thể làm xước lớp phủ kẽm.

Bước 3: Dán băng keo chống ăn mòn lên các mép đã cắt để đảm bảo chỉ bề mặt phẳng được phủ lớp bảo vệ mới tiếp xúc với sương muối. Hiện tượng ăn mòn ở mép có thể làm sai lệch kết quả đáng kể.

Bước 4: Đo trọng lượng thực tế của lớp phủ kẽm trên từng tấm mẫu bằng phương pháp cân khối lượng theo tiêu chuẩn ASTM A90 hoặc bằng thiết bị đo từ tính theo tiêu chuẩn ASTM E376. Ghi lại các giá trị này để đối chiếu với kết quả thử nghiệm.

Bước 5: Gán cho mỗi tấm mẫu một mã số nhận dạng duy nhất và ghi chép vị trí lấy mẫu, trọng lượng lớp phủ đã đo và tình trạng bề mặt trước khi tiến hành thử nghiệm.

Thiết lập và thông số thử nghiệm ASTM B117

Buồng thử nghiệm phun muối phải được hiệu chuẩn và vận hành theo tiêu chuẩn ASTM B117. Các thông số sau đây cần được duy trì trong suốt quá trình thử nghiệm:

Nồng độ dung dịch muối phải là 5 phần trăm natri clorua trong nước cất, với độ pH nằm trong khoảng từ 6,5 đến 7,2. Nhiệt độ buồng phải được duy trì ở mức 35 độ C cộng hoặc trừ 2 độ C. Tốc độ thu thập dung dịch muối phải đạt từ 1 đến 2 mililit mỗi giờ trên mỗi 80 centimet vuông diện tích thu ngang. Áp suất phun sương phải được thiết lập trong khoảng từ 0,7 đến 1,4 bar.

Các tấm mẫu thử nghiệm phải được đặt nghiêng một góc từ 15 đến 30 độ so với phương thẳng đứng, hướng mặt về vòi phun muối. Đảm bảo các tấm mẫu không chạm vào nhau cũng như không chạm vào thành buồng để tránh hiện tượng chảy ngược dung dịch gây sai lệch kết quả.

Kiểm tra các tấm mẫu định kỳ sau mỗi 24 giờ. Ghi lại thời điểm xuất hiện gỉ trắng đầu tiên, tỷ lệ phần trăm diện tích bị gỉ trắng tại mỗi lần kiểm tra và thời điểm xuất hiện gỉ đỏ đầu tiên.

Kết quả: Trọng lượng lớp mạ kẽm so với số giờ phun muối

Dựa trên việc kiểm tra rộng rãi các mẫu cuộn thép mạ kẽm (GI) đạt tiêu chuẩn ASTM A653 và JIS G3302 SGCC, các kết quả điển hình sau đây cung cấp cơ sở tham chiếu cho hiệu suất phun muối dự kiến:

Các mẫu có trọng lượng lớp mạ Z20 thường xuất hiện gỉ trắng lần đầu trong khoảng 24 đến 48 giờ và gỉ đỏ lần đầu trong khoảng 72 đến 96 giờ. Các mẫu Z80 xuất hiện gỉ trắng trong khoảng 72 đến 120 giờ và gỉ đỏ trong khoảng 168 đến 240 giờ. Các mẫu Z120 xuất hiện gỉ trắng trong khoảng 120 đến 168 giờ và gỉ đỏ trong khoảng 288 đến 432 giờ. Các mẫu Z180 xuất hiện gỉ trắng trong khoảng 168 đến 240 giờ và gỉ đỏ trong khoảng 480 đến 720 giờ. Các mẫu Z275 xuất hiện gỉ trắng trong khoảng 240 đến 336 giờ và gỉ đỏ trong khoảng 720 đến 1000 giờ.

Các khoảng giá trị này giả định cuộn thép mạ kẽm có lớp kẽm đồng đều, được phủ bằng phương pháp mạ kẽm nhúng nóng. Kết quả thực tế có thể thay đổi tùy theo thành phần nền thép, loại vảy kẽm (spangle) và xử lý bề mặt.

Giải thích sự xuất hiện của gỉ đỏ

Gỉ trắng, xuất hiện dưới dạng lớp bột màu trắng, cho thấy kẽm trên bề mặt lớp phủ đang bị oxy hóa. Đây là giai đoạn ăn mòn dự kiến và không nghiêm trọng. Ngược lại, gỉ đỏ báo hiệu lớp phủ kẽm tại vị trí đó đã bị tiêu hao hết và thép nền giờ đây đang bị ăn mòn.

Thời gian xuất hiện gỉ đỏ là chỉ số hiệu suất chính khi kiểm tra phun muối đối với cuộn thép mạ kẽm (GI coil). Một cuộn thép GI có lớp kẽm đồng đều sẽ cho thấy gỉ đỏ xuất hiện đều trên toàn bộ bề mặt tấm. Nếu gỉ đỏ xuất hiện ở những điểm riêng lẻ sớm hơn đáng kể so với khoảng thời gian dự kiến, điều này có thể cho thấy khuyết tật cục bộ của lớp phủ hoặc sự phân bố kẽm không đồng đều.

Về mục đích chấp nhận, hầu hết các đặc tả mua hàng đều quy định số giờ tối thiểu trước khi xuất hiện gỉ đỏ đầu tiên đối với từng cấp độ khối lượng lớp phủ. Các bên mua nên nêu rõ các yêu cầu này trong đơn đặt hàng để đảm bảo tuân thủ chất lượng.

Nghiên cứu tình huống về quy trình kiểm tra: So sánh Z80 và Z275

Trong một chương trình kiểm tra chất lượng gần đây, chúng tôi đã thực hiện thử nghiệm phun muối trên các mẫu cuộn thép mạ kẽm (GI) từ hai lô sản xuất nhằm phục vụ dự án xây dựng tại Trung Đông. Khách hàng yêu cầu xác minh khả năng chống ăn mòn trong điều kiện lắp đặt ven biển.

Nhóm mẫu A gồm cuộn thép mạ kẽm Z80 với trọng lượng lớp mạ đo được là 80 gram trên mỗi mét vuông. Nhóm mẫu B gồm cuộn thép mạ kẽm Z275 với trọng lượng lớp mạ đo được là 275 gram trên mỗi mét vuông. Năm tấm mẫu từ mỗi nhóm được thử nghiệm theo quy trình ASTM B117 nêu trên.

Các tấm mẫu Z80 xuất hiện gỉ trắng lần đầu sau trung bình 96 giờ và gỉ đỏ lần đầu sau trung bình 210 giờ. Các tấm mẫu Z275 xuất hiện gỉ trắng lần đầu sau trung bình 284 giờ và gỉ đỏ lần đầu sau trung bình 845 giờ. Mẫu Z275 cung cấp khả năng bảo vệ chống gỉ đỏ gấp khoảng bốn lần so với mẫu Z80.

Dựa trên những kết quả này, đặc tả dự án đã được điều chỉnh để sử dụng cuộn thép mạ kẽm Z180 GI cho các thành phần cấu trúc không tiếp xúc trực tiếp và cuộn thép mạ kẽm Z275 GI cho các tấm mái tiếp xúc trực tiếp. Shenyang Yuanhe Steel cung cấp cả hai loại lớp phủ từ hàng tồn kho ổn định của chúng tôi kèm đầy đủ tài liệu kiểm tra, và khách hàng đã xác minh kết quả bằng phòng thí nghiệm kiểm tra độc lập của riêng họ.

Các câu hỏi thường gặp

Câu hỏi: Sự khác biệt giữa gỉ trắng và gỉ đỏ trong thử nghiệm phun muối là gì?

Trả lời: Gỉ trắng là hiện tượng oxy hóa kẽm, xuất hiện dưới dạng lớp bột trắng trên bề mặt lớp phủ. Hiện tượng này cho thấy lớp kẽm đang tích cực bảo vệ thép. Gỉ đỏ cho thấy lớp kẽm đã bị tiêu hao và thép nền bắt đầu bị ăn mòn. Việc xuất hiện gỉ đỏ là tiêu chí thất bại quan trọng khi đánh giá cuộn thép mạ kẽm GI.

Câu hỏi: Thời gian thử nghiệm phun muối có tương quan như thế nào với tuổi thọ thực tế trong điều kiện sử dụng?

Đáp án: Kiểm tra phun muối là một bài kiểm tra tăng tốc và không có mối tương quan tuyến tính trực tiếp với tuổi thọ sử dụng thực tế. Tuy nhiên, phương pháp này cung cấp một tiêu chuẩn so sánh. Một mẫu cuộn GI đạt 500 giờ trước khi xuất hiện gỉ đỏ thường sẽ có hiệu suất vượt trội hơn mẫu đạt 200 giờ trong cùng điều kiện môi trường.

Câu hỏi: Vì sao lớp kẽm đồng đều lại quan trọng để đảm bảo kết quả kiểm tra phun muối nhất quán?

Đáp án: Sự phân bố kẽm không đồng đều tạo ra các vùng mỏng hơn, khiến chúng bị ăn mòn nhanh hơn và dẫn đến hiện tượng gỉ đỏ sớm tại những vị trí cục bộ. Một cuộn GI có lớp kẽm đồng đều đảm bảo độ dày lớp phủ ổn định trên toàn bộ bề mặt, từ đó mang lại khả năng chống ăn mòn đáng tin cậy và có thể lặp lại, phù hợp với hiệu suất dự kiến cho từng cấp độ khối lượng lớp phủ.