لوله گالوانیزه چیست؟

لوله گالوانیزه یکی از انواع لوله های فولادی است که برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، سطح آن با یک لایه روی (Zinc) پوشانده می شود. این پوشش باعث می شود فولاد کمتر در معرض رطوبت، اکسیژن و عوامل خورنده محیط قرار بگیرد و در نتیجه عمر مفید لوله افزایش پیدا کند.

لوله های گالوانیزه بیشتر در سیستم های آب و تاسیسات، ساختمان سازی، کشاورزی، سازه های فلزی و برخی سرویس های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. روش گالوانیزه گرم به دلیل ایجاد پوشش مقاوم و پیوند متالورژیکی بین روی و فولاد، یکی از رایج ترین روش های گالوانیزه کردن لوله است.

در این مقاله با لوله گالوانیزه، انواع آن، روش تولید، مزایا و معایب، کاربردها و مهم ترین استانداردهای مرتبط با آن آشنا می شویم.

لوله گالوانیزه چیست؟

لوله گالوانیزه (Galvanized Steel Pipe) یک لوله فولادی است که سطح خارجی و در بسیاری از موارد سطح داخلی آن با لایه ای از روی پوشانده شده است.

هدف اصلی از گالوانیزه کردن، افزایش مقاومت فولاد در برابر زنگ زدگی و خوردگی است. روی علاوه بر ایجاد یک لایه محافظ، نقش آند فداشونده نیز دارد؛ یعنی در صورت آسیب دیدن پوشش، روی می تواند پیش از فولاد دچار خوردگی شود و تا حدی از فلز پایه محافظت کند.

به همین دلیل لوله گالوانیزه در محیط هایی که تماس با رطوبت وجود دارد، نسبت به لوله فولادی بدون پوشش عملکرد بهتری از نظر مقاومت به خوردگی دارد.

البته گالوانیزه کردن به این معنی نیست که لوله برای تمام محیط های خورنده مناسب است. انتخاب لوله باید بر اساس سیال، دما، فشار، شرایط محیطی و الزامات پروژه انجام شود.

چرا لوله های فولادی را گالوانیزه می کنند؟

فولاد کربنی (کربن استیل) از نظر استحکام و قیمت گزینه مناسبی برای ساخت لوله است، اما در برابر رطوبت و اکسیژن مستعد خوردگی است. با اضافه کردن پوشش روی، یک سد محافظ روی سطح فولاد ایجاد می شود. این پوشش دو مکانیسم اصلی برای حفاظت از فولاد دارد:

1.ایجاد مانع فیزیکی

لایه روی سطح فولاد را از محیط اطراف جدا می کند و تماس مستقیم فولاد با آب و اکسیژن را کاهش می دهد.

2.حفاظت کاتدی

روی نسبت به آهن فعال تر است و در شرایط مناسب به عنوان آند فداشونده عمل می کند. بنابراین حتی اگر بخش کوچکی از پوشش آسیب ببیند، روی اطراف ناحیه آسیب دیده می تواند به حفاظت از فولاد کمک کند.

این ویژگی (حفاظت الکتروشیمیایی) یکی از مهم ترین تفاوت های گالوانیزه با برخی پوشش های صرفا عایق است.

انواع لوله گالوانیزه

لوله های گالوانیزه را می توان بر اساس روش ایجاد پوشش روی به دو گروه اصلی تقسیم کرد:

• لوله گالوانیزه گرم
• لوله گالوانیزه الکتریکی

هر کدام از این روش ها ویژگی ها و کاربردهای متفاوتی دارند.

لوله گالوانیزه گرم

در روش گالوانیزه گرم یا Hot-Dip Galvanizing، لوله فولادی پس از آماده سازی سطح در حمام روی مذاب غوطه ور می شود.

دمای حمام روی معمولا در حدود 450 درجه سانتی گراد است. در این فرآیند بین فولاد و روی واکنش متالورژیکی ایجاد می شود و لایه هایی از آلیاژ آهن و روی به همراه لایه روی خارجی شکل می گیرد.

به همین دلیل پوشش ایجاد شده فقط یک لایه رنگ یا روکش سطحی نیست و اتصال نسبتا محکمی با فولاد دارد.

فرآیند گالوانیزه گرم معمولا شامل مراحل زیر است:

1. تمیزکاری اولیه و چربی زدایی
2. اسیدشویی برای حذف زنگ و اکسیدها
3. فلاکسینگ برای آماده سازی سطح
4. غوطه ور کردن لوله در روی مذاب
5. خارج کردن لوله از حمام
6. خنک کردن
7. بازرسی پوشش و کنترل کیفیت

کیفیت آماده سازی سطح اهمیت زیادی دارد، زیرا آلودگی، اکسید یا چربی باقی مانده روی سطح می تواند باعث ایجاد نقص در پوشش شود.

لوله گالوانیزه الکتریکی

در Electro-Galvanizing یا گالوانیزه الکتریکی، روی به وسیله یک فرآیند الکتروشیمیایی روی سطح فولاد رسوب داده می شود.

در این روش معمولا ضخامت پوشش از گالوانیزه گرم کمتر است و ظاهر سطح نیز می تواند متفاوت باشد.

گالوانیزه الکتریکی برای کاربردهایی که به پوشش نازک تر و سطح ظاهری یکنواخت تر نیاز دارند مناسب است، اما برای بسیاری از کاربردهای بیرونی و محیط های با رطوبت بالا، گالوانیزه گرم گزینه مقاوم تری محسوب می شود.

تفاوت لوله گالوانیزه گرم و گالوانیزه الکتریکی

مهم ترین تفاوت این دو روش در نحوه تشکیل پوشش و ضخامت آن است.

کاربردهای لوله گالوانیزه

لوله های گالوانیزه به دلیل مقاومت بهتر در برابر خوردگی در طیف گسترده ای از پروژه ها استفاده می شوند.

سیستم های آب و تاسیسات

یکی از کاربردهای شناخته شده لوله گالوانیزه، استفاده در خطوط آب و برخی سیستم های تاسیساتی است.

با این حال، مناسب بودن لوله برای آب آشامیدنی باید بر اساس استانداردها و الزامات بهداشتی محل پروژه بررسی شود.

ساختمان سازی

از لوله های گالوانیزه در برخی سیستم های تاسیساتی، نرده ها، حفاظ ها، داربست ها و سازه های سبک استفاده می شود.

کشاورزی

در سیستم های آبیاری، تجهیزات کشاورزی، حصارکشی و برخی سازه های فضای باز نیز می توان از لوله گالوانیزه استفاده کرد.

صنایع و تاسیسات

لوله گالوانیزه در برخی سرویس های Utility مانند آب، هوا و نیتروژن نیز مورد استفاده قرار می گیرد. انتخاب آن برای سرویس صنعتی باید بر اساس محدودیت های دما، فشار و خوردگی انجام شود.

استانداردهای لوله گالوانیزه

یکی از مهم ترین نکات در خرید لوله گالوانیزه، تشخیص تفاوت بین استاندارد ساخت لوله و استاندارد گالوانیزه کردن است.

به عنوان مثال، ASTM A53 مشخصات خود لوله فولادی را مشخص می کند و لوله های بدون درز و جوشی مشکی و گالوانیزه گرم را پوشش می دهد. در مقابل، استانداردهایی مانند ASTM A123 و ASTM A153 بیشتر به الزامات پوشش روی مربوط هستند.

ASTM A53 / A53M

ASTM A53 یکی از مهم ترین استانداردهای مورد استفاده برای لوله های فولادی کربنی است.

این استاندارد لوله های فولادی Seamless و Welded را پوشش می دهد و شامل لوله های مشکی و Hot-Dip Galvanized نیز می شود.

محدوده سایز تعریف شده در ASTM A53 از NPS 1/8 تا NPS 26، معادل DN 6 تا DN 650، است. این استاندارد همچنین الزامات مربوط به خواص مکانیکی و برخی تست های لوله را مشخص می کند.

بنابراین برای یک لوله گالوانیزه فولادی می توان مشخصاتی مانند موارد زیر را در نظر گرفت:

Galvanized Steel Pipe – ASTM A53/A53M

البته گرید، نوع لوله و سایر الزامات باید مطابق سفارش و مشخصات پروژه تعیین شوند.

ASTM A123 / A123M

ASTM A123/A123M استاندارد مهمی برای پوشش های روی به روش Hot-Dip Galvanizing روی محصولات آهنی و فولادی است.

این استاندارد بیشتر روی الزامات پوشش گالوانیزه تمرکز دارد، نه اینکه به تنهایی استاندارد ساخت خود لوله باشد.

در نتیجه هنگام خرید یک محصول گالوانیزه، باید مشخص شود که استاندارد متریال لوله چیست و الزامات پوشش بر اساس کدام استاندارد انجام می شود.

ASTM در فهرست استانداردهای فعال خود، نسخه ASTM A123/A123M-24 را برای پوشش های روی گرم روی محصولات آهنی و فولادی درج کرده است.

ASTM A153 / A153M

ASTM A153/A153M مربوط به پوشش روی به روش Hot-Dip Galvanizing برای قطعات سخت افزاری فولادی و آهنی است.

بنابراین A153 را نباید به عنوان استاندارد اصلی ساخت لوله گالوانیزه در نظر گرفت.

این استاندارد بیشتر برای قطعاتی مانند Hardware و برخی قطعات فولادی مورد استفاده قرار می گیرد. ASTM نسخه A153/A153M-23 را در فهرست استانداردهای فعال خود قرار داده است.

ASTM A780 / A780M

در پروژه هایی که پوشش گالوانیزه در اثر حمل، نصب، برش یا عملیات اجرایی آسیب دیده است، موضوع تعمیر نواحی آسیب دیده مطرح می شود.

ASTM A780/A780M یک استاندارد برای Repair of Damaged and Uncoated Areas of Hot-Dip Galvanized Coatings است و روش های تعمیر نواحی بدون پوشش یا آسیب دیده را مشخص می کند.

ASME B36.10

ASME B36.10 استاندارد ابعادی مهمی برای لوله های فولادی Wrought و Welded است و در انتخاب ابعاد، قطر خارجی و ضخامت دیواره لوله های فولادی مورد استفاده قرار می گیرد.

بنابراین در پروژه های پایپینگ، استاندارد ساخت لوله و استاندارد ابعادی را باید در کنار یکدیگر بررسی کرد.

برای مثال، یک مشخصه خرید می تواند به صورت ترکیبی شامل جنس، استاندارد ساخت، NPS و Schedule باشد.

ASME B1.20.1

در صورتی که لوله گالوانیزه دارای اتصال رزوه ای باشد، استاندارد رزوه نیز اهمیت پیدا می کند.

ASME B1.20.1 یکی از استانداردهای مهم برای رزوه های لوله با مشخصات NPT است.

در مشخصات فنی برخی پروژه های پایپینگ، لوله های رزوه ای گالوانیزه با رزوه NPT مطابق ASME B1.20.1 سفارش داده می شوند.

استاندارد مناسب لوله گالوانیزه را چگونه انتخاب کنیم؟

برای انتخاب استاندارد، ابتدا باید مشخص شود که درباره کدام بخش صحبت می کنیم:

1. استاندارد ساخت لوله

مانند ASTM A53/A53M برای لوله فولادی جوشی یا بدون درز که می تواند به صورت Hot-Dip Galvanized نیز عرضه شود.

2. استاندارد پوشش گالوانیزه

مانند ASTM A123/A123M برای پوشش گالوانیزه گرم روی محصولات آهنی و فولادی.

3. استاندارد ابعادی

مانند ASME B36.10M برای ابعاد لوله های فولادی.

4. استاندارد رزوه

در لوله های رزوه ای، استانداردی مانند ASME B1.20.1 می تواند مورد نیاز باشد.

به همین دلیل عبارت ساده «لوله گالوانیزه ASTM» برای سفارش صنعتی کافی نیست و بهتر است مشخصات کامل محصول در Material Requisition یا Purchase Specification درج شود.

نکات مهم در رابطه با گالوانیزه

لوله گالوانیزه چگونه تولید می شود؟

فرآیند تولید به نوع لوله و زمان انجام گالوانیزه بستگی دارد. در بسیاری از موارد ابتدا لوله فولادی تولید می شود و سپس عملیات گالوانیزه روی آن انجام می گیرد.

فرآیند کلی را می توان به شکل زیر خلاصه کرد:

تولید لوله فولادی → آماده سازی سطح → اسیدشویی → فلاکسینگ → غوطه وری در روی مذاب → خنک کاری → بازرسی → کنترل ابعاد و پوشش

در تولید لوله گالوانیزه، کیفیت سطح فولاد اهمیت زیادی دارد. وجود روغن، زنگ، اکسید یا آلودگی می تواند باعث ایجاد پوشش ناقص یا غیر یکنواخت شود.

آیا می توان لوله گالوانیزه را جوشکاری کرد؟

بله، لوله گالوانیزه را می توان جوشکاری کرد، اما عملیات جوشکاری آن با لوله فولادی بدون پوشش متفاوت است.

حرارت جوشکاری باعث سوختن یا تبخیر بخشی از پوشش روی در اطراف محل جوش می شود. علاوه بر کاهش موضعی پوشش، بخارات و دود حاصل از روی می توانند برای سلامت جوشکار خطرناک باشند.

به همین دلیل باید تهویه مناسب، تجهیزات حفاظت فردی و روش اجرایی مناسب در نظر گرفته شود.

در بسیاری از سیستم های لوله کشی گالوانیزه، به جای جوشکاری از اتصالات رزوه ای استفاده می شود تا آسیب به پوشش کاهش پیدا کند. منابع فنی پایپینگ نیز استفاده از اتصالات رزوه ای را برای بسیاری از سیستم های گالوانیزه رایج می دانند.

در صورتی که پوشش در اثر برش یا جوشکاری آسیب ببیند، بخش آسیب دیده باید مطابق الزامات پروژه و استاندارد تعمیر پوشش ترمیم شود. ASTM A780 یکی از استانداردهای مرتبط با تعمیر پوشش های گالوانیزه آسیب دیده است.

لوله گالوانیزه بهتر است یا لوله سیاه؟

انتخاب بین لوله گالوانیزه و لوله فولادی مشکی به شرایط سرویس بستگی دارد.

اگر مقاومت در برابر خوردگی محیطی اهمیت زیادی داشته باشد، گالوانیزه می تواند گزینه مناسبی باشد.

اما اگر قرار است لوله در یک سیستم صنعتی با دما و فشار بالا استفاده شود، باید کل مشخصات طراحی، متریال، پوشش، دما، فشار و سیال بررسی شود.

بنابراین نمی توان گفت لوله گالوانیزه همیشه بهتر از لوله سیاه است. هر کدام برای شرایط مشخصی طراحی و انتخاب می شوند.

نکات مهم هنگام خرید لوله گالوانیزه

هنگام خرید لوله گالوانیزه بهتر است موارد زیر به صورت شفاف در سفارش مشخص شوند:

• استاندارد ساخت لوله
• Grade متریال
• Seamless یا Welded بودن
• NPS یا سایز اسمی
• Schedule یا ضخامت دیواره
• استاندارد گالوانیزه
• ضخامت یا جرم پوشش روی در صورت نیاز پروژه
• طول لوله
• نوع اتصال
• نوع و استاندارد رزوه
• الزامات تست و بازرسی
• الزامات مربوط به تعمیر پوشش
• شرایط بسته بندی و حمل

در پروژه های صنعتی، این موارد باید با Material Requisition، Datasheet و Project Specification تطبیق داده شوند؛ زیرا استاندارد عمومی به تنهایی ممکن است تمام الزامات پروژه را پوشش ندهد.

جمع بندی

لوله گالوانیزه در واقع لوله فولادی دارای پوشش روی است که با هدف افزایش مقاومت در برابر خوردگی تولید می شود. گالوانیزه گرم رایج ترین روش برای ایجاد یک پوشش مقاوم و بادوام روی فولاد است.

برای انتخاب صحیح این محصول نباید فقط به عبارت «لوله گالوانیزه» اکتفا کرد. استاندارد ساخت لوله، Grade، سایز، Schedule، نوع اتصال و استاندارد پوشش باید مشخص باشند.

از مهم ترین استانداردهای مرتبط می توان به ASTM A53/A53M برای لوله فولادی جوشی و بدون درز گالوانیزه، ASTM A123/A123M برای پوشش های گالوانیزه گرم محصولات آهنی و فولادی، ASTM A153/A153M برای Hardware گالوانیزه، ASTM A780/A780M برای تعمیر پوشش آسیب دیده و استانداردهای ابعادی و رزوه ای مانند ASME B36.10M و ASME B1.20.1 اشاره کرد.

در نهایت، انتخاب لوله گالوانیزه باید بر اساس شرایط واقعی سرویس، محیط، فشار، دما، نوع سیال و مشخصات پروژه انجام شود، نه صرفا بر اساس مقاومت ظاهری پوشش در برابر زنگ زدگی.