مکانیسم محافظتی: محافظت سدی و قربانیشده
فولاد گالوانیزه از نظر مطلق و غیرقابل نفوذ بودن آب، ضدآب نیست، اما مقاومت بسیار بالایی در برابر آب دارد و در اکثر شرایط کاربردی، حفاظت عالیای در برابر خوردگی ناشی از رطوبت فراهم میکند. فرآیند گالوانیزهکردن — معمولاً گالوانیزهکردن غوطهوری گرم — لایهای از روی فلزی را بر روی زیرلایه فولاد اعمال میکند. این پوشش روی مکانیسم دوگانهای برای حفاظت ارائه میدهد. اول اینکه بهعنوان یک سد فیزیکی عمل میکند که فولاد زیرین را از آب، اکسیژن و الکترولیتها جدا میسازد. دوم اینکه، و مهمتر از همه، روی از نظر الکتروشیمیایی فعالتر (کمتر بزرگوار) از آهن است. اگر پوشش خراشیده یا بریده شود و فولاد آشکار گردد، روی اطراف بهصورت ترجیحی در فرآیندی که «حفاظت قربانیانگیز» یا «حفاظت کاتدی» نامیده میشود، دچار خوردگی میگردد. این ویژگی خود-ترمیمکنندگی بدین معناست که حتی نواحی کوچک آسیبدیده نیز بلافاصله منجر به زنگزدگی فولاد نمیشوند. با این حال، عبارت «ضدآب» به معنای نفوذناپذیری کامل و دائمی است. اگرچه یک پوشش گالوانیزه سالم و بدون نقص، نفوذ آب و ورود رطوبت را بهطور مؤثری مقاومت میکند، اما این پوشش یک درزبندی کاملاً محکم نیست. در طول دههها قرار گرفتن در معرض عوامل محیطی، لایه روی بهتدریج اکسید میشود و در نهایت فرسوده میگردد؛ در این نقطه فولاد در برابر زنگزدگی آسیبپذیر میشود.
محدودیتهای فولاد گالوانیزه در محیطهای خورنده
اگرچه فولاد گالوانیزه در بسیاری از کاربردهای بیرونی عملکرد بسیار خوبی دارد، اما برای تمام شرایط مرطوب یا غوطهور نیست. در آب خنثی یا ضعیف قلیایی (pH بین ۶ تا ۱۲)، پوشش روی لایهای پایدار و چسبنده از هیدروکسید روی و کربنات قلیایی روی تشکیل میدهد که سرعت خوردگی را بیشتر کاهش میدهد. با این حال، در محیطهای اسیدی یا قلیایی شدید (pH زیر ۵ یا بالای ۱۲)، لایه روی به سرعت حل میشود. به عنوان مثال، استفاده از فولاد گالوانیزه برای انتقال پسابهای صنعتی اسیدی یا ذخیره مواد شیمیایی اسیدی توصیه نمیشود. در محیطهای دریایی با غلظت بالای کلرید، پوشش روی میتواند تحت حمله یونهای کلرید قرار گرفته و خوردگی شتابداری با نرخ ۲ تا ۵ میکرون در سال ایجاد کند. علاوه بر این، اگر فولاد به طور مداوم در تماس با آب ایستاده یا خاک بدون زهکشی باشد، لایه روی ممکن است دچار «زنگآب سفید» شود — این پدیده یک محصول خوردگی متراکم و پودری است که اگرچه در ابتدا مضر نیست، اما در نهایت میتواند پوشش را تضعیف کند. به طور مشابه، از فولاد گالوانیزه نباید در جایی استفاده شود که در شرایط مرطوب مستقیماً با مس، برنج یا فولاد ضدزنگ در تماس باشد، زیرا جفت گالوانیک ایجادشده منجر به خوردگی سریع و قربانیشدن لایه روی میشود.
کاربرد و نگهداری مناسب برای مقاومت بلندمدت در برابر آب
برای به حداکثر رساندن مقاومت فولاد گالوانیزه در برابر آب، طراحی صحیح، نحوهی برخورد مناسب و نگهداری مناسب امری ضروری است. برای سازههای بیرونی مانند نردههای ایمنی، برجهای انتقال برق و پوششهای سقفی، گالوانیزهکردن غوطهوری گرم لایهای ضخیم و متالورژیکی متصل (معمولاً ۴۵ تا ۲۰۰ میکرون) ایجاد میکند که در شرایط جوی میتواند ۲۰ تا ۵۰ سال دوام بیاورد. برای قطعاتی که در معرض غوطهوری هستند — مانند داخل مخازن آب یا شمعهای دریایی — توصیه میشود از لایهپوششی سنگینتر (تا ۳۰۰ میکرون) یا لایههای محافظ اضافی (رنگ یا اپوکسی) استفاده شود. در طول فرآیند ساخت، تمامی جوشکاریها و برشها باید با رنگ ترمیمکنندهی غنی از روی همراه باشد تا حفاظت در لبههای بدون پوشش بازگردانده شود. بازرسی منظم برای شناسایی خراشها، زنگسفید یا نازکشدن لایهپوشش، امکان اقدام بهموقع را فراهم میکند — که معمولاً با پاکسازی و اعمال اسپری گالوانیزهکردن سرد انجام میشود. در معرض عادی، فولاد گالوانیزه بهطور مؤثری برای دههها آببند است؛ با این حال، برای کاربردهایی که نیازمند عایقبندی کامل و مطلق هستند (مانند ذخیرهسازی آب آشامیدنی با الزامات سختگیرانهی بهداشتی)، فولاد ضدزنگ یا پوششهای پلیمری مناسبتر هستند. بنابراین، فولاد گالوانیزه بهترین توصیف آن این است که «بسیار مقاوم در برابر آب و دارای خواص خودترمیمکنندهی قربانی» است، نه اینکه بهطور کلی آببند باشد.