علت ایجاد شوره ورق گالوانیزه +روش‌های جلوگیری و رفع زنگ سفید

مشاهده لکه‌های سفیدرنگ شوره ورق گالوانیزه، شاید یکی از بدترین اتفاقاتی باشد که دست‌اندرکاران صنعت ورق می‌توانند تجربه کنند. اما ورق گالوانیزه، روی اندود می‌شود تا از آسیب‌هایی مانند اکسید شدن در امان باشد، پس تشکیل این ماده خورنده بر سطح ورق چه توجیهی دارد؟ چرا برخی از ورق‌های گالوانیزه دچار شوره می شوند اما برخی دیگر سالم و سلامت باقی می مانند؟ چه واکنش هایی بر سطح ورق روی اندود شده رخ می‌دهد که منجر به تشکیل white rust می‌شود؟ وجود شوره چه تاثیری بر قیمت روز ورق گالوانیزه دارد؟ در این پست دلایل شکل‌گیری شوره ورق گالوانیزه را به طور عمیق بررسی کرده و راهکارهای رفع آن را شرح می‌دهیم.

شوره گالوانیزه چیست؟

شوره گالوانیزه، ماده ای سفیدرنگ با حالتی خشک و پودری شکل است که در صورت تشکیل روی سطح ورق می‌تواند کیفیت و سلامت محصول را با مشکلات جدی روبرو کند. این شوره معمولا به صورت لکه‌ یا رگه تشکیل می‌شود و بیشتر در فولاد گالوانیزه تازه تولید شده مشاهده می‌گردد. عامل اصلی ایجاد این نوع شوره، رسیدن آب و رطوبت محیطی و محبوس شدن آن در لایه‌های ورق است.

علت ایجاد شوره سفید چیست؟

عامل اصلی در بروز زنگ سفید ورق گالوانیزه، وجود رطوبت است. این رطوبت که می‌تواند ناشی از باران، مه، شرجی یا شبنم باشد، زمانی منجر به ایجاد شوره می‌شود که در ورق گالوانیزه به دام بیفتد.
نگهداری ورق گالوانیزه در شرایط گرم و مرطوب و بدون تهویه کافی، خطر بروز شوره سفید را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد. به ویژه در میان شیت‌های گالوانیزه روی هم چیده یا رول شده با بسته‌بندی محکم که محیطی عالی برای به دام افتادن رطوبت در میان لایه‌های ورق ایجاد شده است. به طور خلاصه می‌توان گفت برای ایجاد شوره سفید در ورق گالوانیزه باید عوامل زیر دست به دست هم دهند:

1. شرایط محیطی نامطلوب که در آن رطوبت زیاد و نوسانات دمایی شدید باشد.
2. شیوه‌های نامناسب نگهداری و حمل و نقل که در آن امکان گردش هوا در بین لایه‌های ورق وجود نداشته باشد.
3. ورق تازه گالوانیزه شده‌ای که عناصر شیمیایی آن هنوز فعال هستند.

آشنایی با انواع شوره سفید

white rust به صورت لکه‌های سفید روی ورق گالوانیزه ظاهر می‌شود و باعث از بین رفتن درخشش و یکنواختی آن می‌گردد. این پدیده می‌تواند به اشکال مختلفی رخ دهد؛ اما به هر صورت بر قیمت ورق کرکره گالوانیزه و هر محصول دیگری که با این ورق ساخته می‌شود تاثیر منفی خواهد داشت.

شوره سفید خفیف

شوره سفید خفیف، مرحله اولیه این پدیده است که به صورت یک لایه نازک و پودری سفید روی سطح ورق گالوانیزه ظاهر می‌شود. این حالت اغلب در فصول پرباران یا در محیط‌هایی با رطوبت بالا دیده می‌شود. خبر خوب این است که وقتی شوره سفید، کم و سطحی باشد نیاز به اقدام خاصی برای رفع آن وجود ندارد. کافی است ورق را در معرض هوای آزاد قرار دهید تا با گذشت زمان خود به خود از بین برود.

شوره گالوانیزه متوسط

در نوع متوسط، شوره سفید به‌وضوح قابل مشاهده است و به شکل سفید و برجسته بر سطح ورق مشاهده می‌شود. زنگ سفید گالوانیزه در این مرحله، ضخیم تر است و به راحتی با چشم دیده می‌شود. و در بخش‌هایی از ورق، پوشش گالوانیزه را از بین برده است.

شوره سفید شدید

این پیشرفته‌ترین مرحله شوره سفید است که با رسوبات اکسیدی در آن به صورت متراکم قابل مشاهده هستند؛ نواحی زیر این رسوبات ممکن است تقریبا سیاه به نظر برسند و حتی نشانه‌هایی از زنگ قرمزِ زنگ آهن در ورق مشاهده شود که نشان می‌دهد لایه روی، قدرت محافظت خود را از دست داده و فولادِ زیرین با آب وارد واکنش شده و زنگ زده است.

راه‌های پیشگیری از شوره زدن ورق گالوانیزه

شوره سفید زمانی به وجود می‌آید که روی (Zinc) موجود در پوشش گالوانیزه با رطوبت و دی‌اکسید کربن واکنش داده و یک لایه سفید رنگ از کربنات روی ایجاد کند. بنابراین بهترین راه برای پیشگیری از بروز زنگ گالوانیزه این است که ورق را از رطوبت دور نگه داریم. این کار در مراحل مختلف تولید، انبارداری و نقل و انتقال اهمیت حیاتی دارد.

پیشگیری از بروز شوره در مرحله حمل و نقل

هنگام انتقال رول و شیت گالوانیزه با تریلی لازم است ورق‌ها به گونه‌ای بسته‌بندی شوند که از تماس مستقیم با آب باران، برف یا رطوبت تعریق محافظت شوند. به این منظور، استفاده از روکش‌های ضد آب مقاوم و محکم که امکان جریان هوا را نیز فراهم می‌کنند، می‌تواند مفید باشد. به علاوه، بارگیری و چیدمان ورق‌ها باید به گونه‌ای باشد که محصولات با فاصله از هم چیده شوند تا تهویه مناسب در اطراف آن‌ها صورت گیرد و از تجمع آب در بین لایه‌ها جلوگیری شود.

جلوگیری از شوره زدن رول گالوانیزه در انبار

برای جلوگیری از تشکیل شوره سفید روی رول‌های گالوانیزه در زمان انبارداری، مهم‌ترین اقدام، کنترل رطوبت محیط است. این رول‌ها باید در انبارهایی خشک و با تهویه مناسب نگهداری شوند تا از تجمع هوای مرطوب و راکد که عامل اصلی ایجاد شوره است، جلوگیری شود. از قرار دادن مستقیم رول‌ها روی زمین پرهیز کرده و حتما از پالت‌ها یا استندهای چوبی و فلزی استفاده کنید تا تماس آن‌ها با رطوبت کف به حداقل برسد. اگر نگهداری رول‌ها برای مدت طولانی‌تری در برنامه است یا شرایط محیطی خشک و پایدار نیست، استفاده از پوشش‌هایی مانند پلاستیک یا برزنت می‌تواند مفید باشد، به شرط آنکه این پوشش‌ها مانع جریان هوا نشده و رطوبت را در زیر خود حبس نکنند. علاوه بر این، نحوه چیدمان رول‌ها نیز نقش مهمی دارد؛ بهتر است آن‌ها را به‌صورت تکی یا با فاصله‌گذارهایی مناسب بچینید تا هوا در بین‌شان گردش داشته باشد و رطوبت بین لایه‌ها باقی نماند. همین نکات ساده اما کاربردی، می‌توانند تا حد زیادی از بروز شوره سفید در ورق‌های گالوانیزه جلوگیری کنند.

روش‌های رفع شوره گالوانیزه

همان‌طور که پیشتر اشاره شد، زمانی که زنگ سفید خفیف و نامحسوس باشد، تنها با قرار دادن ورق در معرض هوای آزاد می‌توان از شر این پودر سفید رها شد. اما در صورتی که میزان لکه‌های رطوبت، متوسط یا زیاد باشد باید از راهکارهای تهاجمی‌تری استفاده نمود. که در ادامه آن‌ها را شرح خواهیم داد:

• سایش مکانیکی
  برای برداشتن لایه‌ی تردِ شوره از روی ورق، می‌توان از برس‌و سنباده استفاده کرد. توجه داشته باشید که این کار باید با احتیاط کامل انجام شود تا از آسیب رسیدن به بخش روی اندود ورق جلوگیری گردد. بهتر است در ابتدا از برس‌های پلاستیکی استفاده کنید و سپس به سمت جنس‌های سخت‌تر مانند سیم‌های فلزی بروید. پس از ساییدن و از بین بردن لایه‌های زنگ سفید، ورق را با استفاده از آب معمولی لوله شستشو دهید تا مواد جدا شده سطح آن را ترک کنند.
• محلول‌های شیمیایی
  در صورتی که سطح وسیعی از ورق دچار شوره شده باشد یا لکه‌های رطوبت در ورق گالوانیزه قدیمی و سخت شده باشند، پس از سایش مکانیکی باید از مواد شیمیایی استفاده کرد تا با white rust وارد واکنش شوند. در دسترس‎‌ترین ماده برای کار، همان سرکه سیب معمولی با نام علمی اسید استیک است که باید آن را به صورت خالص و به مدت کوتاهی روی قسمت‌های شوره زده ورق ریخت و سپس با آب شستشو داد. توجه داشته باشید که شستشوی کامل با آب در این مرحله بسیار پراهمیت است تا اطمینان حاصل شود که ورق در اثر تماس با اسید دچار خوردگی نشود. استفاده از محلول آمونیک 2%، دی کرومات سدیم و اسید سولفوریک با غلظت پایین نیز گزینه‌های بعدی هستند.
• تراش و ترمیم ورق
  اگر مشکل ورق شوره زده با هیچکدام از راهکارهای فوق برطرف نشود، لازم است با استفاده از ابزارهای صنعتی لایه‌های آسیب دیده را از ورق جدا کرد و سپس با به کارگیری روش‌های ترمیمی مانند متالیزاسیون، زینک از دست رفته را بازسازی کرد.

علت ایجاد شوره سفید گالوانیزه به زبان علمی ساده

برای این که علت به وجود آمدن شوره در ورق گالوانیزه را به طور عمیق درک کنیم، بهتر است به فعل و انفعالات مختلف فلز روی (Zn) در سطح ورق گالوانیزه نگاهی بیندازیم. بسته به این که زینکِ موجود در پوشش ورق، در چه مرحله ای از عمر خود در معرض کدام عوامل محیطی قرار بگیرد، می توان سه حالت متفاوت را برای واکنش های شیمیایی آن در نظر گرفت.

حالت اول: ورق گالوانیزه در معرض هوای آزاد فاقد رطوبت

وقتی ورق گالوانیزه در معرض هوای آزادِ بدون رطوبت قرار می گیرد، با عناصر موجود در هوا از جمله اکسیژن و کربن دی اکسید وارد واکنش می شود.

2Zn + O2 +CO2 ——-—> ZnO + ZnCO2

محصولات این واکنش، دو ماده پایدار به نام زینک اکسید و زینک کربنات هستند که به عنوان ترکیبات باثبات، نقشی تعیین کننده در ساخت پتینه گالوانیزه دارند و پس از تشکیل،  مانند سدی قوی از لایه های زیرین خود حفاظت می کنند. برش و شکل دهی ورق گالوانیزه در حالتی که بر روی آن پتینه‌‎های باثبات تشکیل شده، کاملا قابل اطمینان است. 

نقش آب و رطوبت در تشکیل زنگ سفید

اگر ورق گالوانیزه به موقع در معرض هوای آزاد قرار بگیرد و فرصت کافی برای ساخت ترکیبات پایدار در سطح خود را بیابد، بخش مهمی از چرخه­ مقاوم سازی خود در برابر عوامل محیطی را سپری کرده است. اما اگر قبل از رسیدن به پایداری و در زمانی که فلز روی هنوز از نظر شیمیایی فعال است در معرض رطوبتِ آب و باران قرار بگیرد، با مولکول‌های آب وارد واکنش می‌شود.

وقتی فلزِ زینک فعال در سطح گالوانیزه، در معرض رطوبت قرار می‌گیرد، وجود یا عدم وجود هوای آزاد در اطراف آن، نقشی تعیین کننده ایفا می‌کند.  
در ابتدا حالتی را بررسی می‌کنیم که فلز روی در سطح گالوانیزه در محیط مربوطی قرار بگیرد که در آن به هوای آزاد دسترسی داشته باشد.

حالت دوم: ورق گالوانیزه در معرض رطوبت و هوای آزاد

وقتی زینک فعالِ موجود در سطح ورق گالوانیزه در معرض رطوبت قرار می‌گیرد، با مولکول‌های آب وارد واکنش می شود. این واکنش به تولید هیدروکسید روی (Zn(OH)_۲) منجر می‌شود. رادیکال فعالی که عامل ایجاد شوره سفید در سطح ورق گالوانیزه است و اگر تشکیل آن متوقف نشود، می تواند ورق را به شوره زار تبدیل کند.

Zn + H2O —-—> Zn(OH)2 + H2

ورق گالوانیزه در معرض رطوبت، هیدروکسید روی تولید می‌کند. 

اینجاست که جریان هوای آزاد می تواند مثل یک قهرمان، ناجی ورق گالوانیزه باشد.

عدم تشکیل شوره گالوانیزه در جریان هوای آزاد

اگر ورق گالوانیزه پس از تشکیل هیدورکسید روی در معرض هوای آزاد قرار داشته باشد، این ماده فعال و ناپایدار با عناصر موجود در هوا یعنی اکسیژن و کربن دی اکسید وارد واکنش می‌شود. واکنش روی با آب، اکسیژن و کربن دی اکسید را می‌توان به صورت تک مرحله‌ای به این شکل نمایش داد:

Zn + O2 + CO2 + H2O ———> (ZnCo3)(Zn(OH)2)

فراورده این واکنش شیمیایی، زینک هیدروکسید کربنات با فرمول شیمیایی ( (ZnCo3)(Zn(OH)2)) است؛ یک ماده کاملا پایدار که مانع تشکیل و گسترش هیدروکسید روی در ورق گالوانیزه می‌شود. با تشکیل زینک هیدروکسید کربنات، فعل و انفعالات شیمیایی بر سطح گالوانیزه متوقف می‌شود، چرا که این ماده مانند یک سد محافظ مانع از واکنش لایه های زیرین خود با آب می‌شود.

به این ترتیب، ورق گالوانیزه‌ای که در معرض آب قرار گرفته، به لطفِ عناصر موجود در هوا از یک سد محافظ برخوردار می‌شود و در برابر شوره زدن مقاوم می‌گردد.

حالت سوم: تشکیل شوره ورق گالوانیزه با رسیدن آب و فقدان جریان هوای آزاد

بیشترین پتانسیل برای شوره زدن ورق گالوانیزه در شرایطی است که آب به ورق گالوانیزه فعال برسد، در حالی که جریان هوای آزاد در اطراف این ورق وجود ندارد.

بارزترین مثال برای این وضعیت هنگامی است که ورق گالوانیزه به صورت رول پیچیده شده باشد و امکان ورود و خروج هوا به لایه‌های درونی آن وجود نداشته باشد؛ در این شرایط، اگر آب به لایه‌های داخلی رول گالوانیزه نفوذ کند، شاهد این واکنش شیمیایی میان عنصر روی و مولکول‌های آب خواهیم بود:

Zn + H2O —-—> Zn(OH)2 + H2

روی هیدروکسید تشکیل شده در این واکنش، این بار (در فقدان هوای آزاد و عدم حضور اکسیژن و کربن دی اکسید) نمی‌تواند وارد واکنش دیگری شده و ترکیبات پایدار بسازد. به همین خاطر، تولید Zn(OH)2 در سطح ورق تا جایی که آب در دسترس باشد ادامه پیدا می‌کند تا جایی که ماده موم شکل و زرد رنگی در نواحی مختلف ورق ظاهر می شود؛ ماده ای که پس از خشک شدن، سفید و گچی می‌شود و به نام شوره سفید گالوانیزه شهرت دارد.

اسامی مختلف برای شوره ورق گالوانیزه

از نظر شیمیایی، آنچه به عنوان شوره در ورق می شناسیم همان ترکیب زینک هیدروکسید با فرمول شیمیایی Zn(OH)2 است. این ماده نمک شکل، در اصطلاح به نام های مختلفی شناخته می شود؛ از جمله:

• شوره گالوانیزه
• white rust
• زنگ سفید
• شوره سفید گالوانیزه
• شوره سفید ورق

نقش زمان در ایجاد شوره ورق گالوانیزه

حساس ترین زمان برای تشکیل شوره سفید در ورق، موقعی است که فلز زینکِ موجود در سطح آن هنوز از نظر شیمیایی فعال باشد. به همین خاطر، رول های گالوانیزه ای که به تازگی تولید شده اند، پتانسیل بیشتری برای درگیر شدن با شوره دارند.

با این همه، همانطور که در پست سه باور اشتباه درباره ورق گالوانیزه اشاره کردیم، شوره زدن ورق به طور مستقیم با مدت آبخوردگی در ارتباط نیست و ورق گالوانیزه حتی در مدت زمان کوتاه هم می‌تواند دچار شوره گردد، در واقع  نقش عوامل و شرایط محیطی و انسانی در شکل‌گیری شوره سفید بسیار پررنگ‌تر از سایر عوامل است.

نقش انبارداری و حمل و نقل در تشکیل شوره ورق گالوانیزه

معمولا ورق گالوانیزه زمانی دچار شوره می‌شود که به صورت شیت، روی هم چیده شده باشد یا به صورت رول  انبار شده یا درحال حمل باشد. در این شرایط است که با رسیدن آب به لایه‌ها و در فقدان هوای آزاد، محیط مناسب برای تشکیل و گسترش روی هیدروکسید فراهم می‌شود.

سخن پایانی

تشکیل شوره ورق گالوانیزه را می‌توان از دریچه‌های گوناگون مورد بررسی قرار داد؛ در این میان مرحله انبارداری و حمل و نقل محصولات گالوانیزه، از پرریسک‌ترین مراحل در چرخه عمر این محصولات است، چرا که در صورت رعایت نشدن اصول و شرایط لازم، بستر اصلی برای شوره زدن ورق می‌تواند در زمان انبار کردن رول‌های گالوانیزه و  در حین نقل و انتقال آن ها فراهم شود. به همین دلیل در مجموعه زرین فولاد، انبارداری و بارگیری محصولات گالوانیزه با رعایت حداکثر موارد ایمنی، برای پیشگیری از آسیب به محصولات انجام می‌گیرد.