الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل الفولاذ المجلفن

مقدمة

الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل الفولاذ المجلفنمن المهم مراعاة البيئة والمتانة المطلوبة واحتياجات الصيانة. يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة لا مثيل لها للتآكل والقوة والجاذبية البصرية، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الصعبة في البيئات القاسية. من ناحية أخرى، يوفر الفولاذ المجلفن حماية فعالة من التآكل في البيئات الأقل عدوانية.

1. التركيب وعملية التصنيع

الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ عبارة عن سبيكة مكونة بشكل أساسي من الحديد والكروم (10.5% على الأقل) وأحيانًا النيكل والموليبدينوم. يشكل الكروم طبقة أكسيد واقية على السطح، مما يمنحه مقاومة ممتازة للتآكل. تتنوع الدرجات المختلفة، مثل 304 و316، في عناصر السبائك، مما يوفر خيارات لبيئات مختلفة، بما في ذلك درجات الحرارة القصوى والملوحة العالية.

الفولاذ المجلفن

الفولاذ المجلفن هو فولاذ كربوني مطلي بطبقة من الزنك. تحمي طبقة الزنك الفولاذ الموجود أسفله كحاجز ضد التآكل. الطريقة الأكثر شيوعًا للجلفنة هي الجلفنة بالغمس الساخن، حيث يتم غمر الفولاذ في الزنك المنصهر. طريقة أخرى هي الجلفنة الكهربية، حيث يتم تطبيق الزنك باستخدام تيار كهربائي. تعمل كلتا العمليتين على تعزيز مقاومة التآكل، على الرغم من أنهما أقل متانة بشكل عام في البيئات القاسية من الفولاذ المقاوم للصدأ.

2. مقاومة التآكل

الفولاذ المقاوم للصدأ

إن مقاومة التآكل في الفولاذ المقاوم للصدأ متأصلة بسبب تركيبته من السبائك، والتي تشكل طبقة أكسيد الكروم السلبية. يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 316، والذي يشمل الموليبدينوم، مقاومة ممتازة للتآكل الناتج عن الكلوريدات والأحماض والمواد الكيميائية العدوانية الأخرى. إنه الخيار المفضل في الصناعات البحرية والمعالجة الكيميائية والنفط والغاز، حيث يكون التعرض للعوامل المسببة للتآكل يوميًا.

الفولاذ المجلفن

توفر طبقة الزنك على الفولاذ المجلفن حماية ضد التآكل؛ حيث يتآكل الزنك قبل الفولاذ الأساسي، مما يوفر بعض مقاومة التآكل. ومع ذلك، فإن هذه الحماية محدودة، حيث يمكن أن تتدهور طبقة الزنك بمرور الوقت. وفي حين يعمل الفولاذ المجلفن بشكل كافٍ في البيئات المعتدلة والبناء العام، فإنه لا يتحمل المواد الكيميائية القاسية أو التعرض لمياه البحر بنفس فعالية الفولاذ المقاوم للصدأ.

3. الخواص الميكانيكية والقوة

الفولاذ المقاوم للصدأ

يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ عمومًا أكثر قوة من الفولاذ المجلفن، مع قوة شد ومتانة أعلىوهذا يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب المرونة والموثوقية تحت الضغط. كما يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة ممتازة للصدمات والتآكل، مما يعود بالنفع على البنية التحتية والتطبيقات الصناعية الثقيلة.

الفولاذ المجلفن

في حين أن قوة الفولاذ المجلفن تأتي في المقام الأول من قلب من الفولاذ الكربوني، فهو أقل قوة بشكل عام من الفولاذ المقاوم للصدأ. ولا تساهم طبقة الزنك المضافة بشكل كبير في قوته. الفولاذ المجلفن مناسب لـ تطبيقات متوسطة التحمل حيث تكون مقاومة التآكل ضرورية ولكن ليس في البيئات القاسية أو عالية الضغط.

4. المظهر والجماليات

الفولاذ المقاوم للصدأ

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ بمظهر أنيق ولامع وغالبًا ما يكون مرغوبًا فيه في التطبيقات المعمارية والمنشآت المرئية. كما أن جاذبيته الجمالية ومتانته تجعله الخيار المفضل للهياكل والمعدات عالية الوضوح.

الفولاذ المجلفن

تمنح طبقة الزنك الفولاذ المجلفن لمسة نهائية رمادية باهتة غير لامعة أقل جاذبية من الفولاذ المقاوم للصدأ. بمرور الوقت، قد يؤدي التعرض للطقس إلى ظهور طبقة بيضاء على السطح، مما قد يقلل من الجاذبية الجمالية، على الرغم من أنه لا يؤثر على الأداء.

5. اعتبارات التكلفة

الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ هو عادة أغلى بسبب عناصر السبائك، الكروم والنيكل، وعمليات التصنيع المعقدة. ومع ذلك، عمر أطول ويمكن للصيانة البسيطة أن تعوض التكلفة الأولية، وخاصة في البيئات الصعبة.

الفولاذ المجلفن

الفولاذ المجلفن هو أكثر اقتصادا من الفولاذ المقاوم للصدأ، وخاصة للتطبيقات قصيرة ومتوسطة المدى. إنه خيار فعال من حيث التكلفة للمشاريع ذات الميزانية المحدودة واحتياجات مقاومة التآكل المعتدلة.

6. التطبيقات النموذجية

تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ

النفط والغاز: يستخدم في خطوط الأنابيب وخزانات التخزين والمنصات البحرية بسبب مقاومته العالية للتآكل وقوته.
المعالجة الكيميائية: ممتازة للبيئات التي يكون فيها التعرض للمواد الكيميائية الحمضية أو الكاوية يوميًا.
الهندسة البحرية: إن مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للمياه المالحة تجعله مناسبًا للتطبيقات البحرية مثل الأرصفة والسفن والمعدات.
البنية التحتية: مثالية للجسور، والأسوار، والهياكل المعمارية حيث تكون المتانة والجماليات ضرورية.

تطبيقات الفولاذ المجلفن

البناء العام: يستخدم عادة في إطارات البناء، والأسوار، ودعامات الأسقف.
المعدات الزراعية: توفر التوازن بين مقاومة التآكل والفعالية من حيث التكلفة للمعدات المعرضة للتربة والرطوبة.
مرافق معالجة المياه: مناسبة للبنية التحتية غير الحرجة للمياه، مثل الأنابيب وخزانات التخزين في البيئات منخفضة التآكل.
الهياكل الخارجية: تستخدم عادة في حواجز الطرق، وحواجز الحماية، والأعمدة، حيث من المتوقع التعرض لظروف الطقس المعتدلة.

7. الصيانة وطول العمر

الفولاذ المقاوم للصدأ

يتطلب الفولاذ المقاوم للصدأ صيانة بسيطة بسبب مقاومته المتأصلة للتآكل. ومع ذلك، في البيئات القاسية، يوصى بالتنظيف الدوري لإزالة الأملاح أو المواد الكيميائية أو الرواسب التي قد تعرض طبقة الأكسيد الواقية للخطر بمرور الوقت.

الفولاذ المجلفن

يتطلب الفولاذ المجلفن التفتيش والصيانة الدورية للحفاظ على طبقة الزنك سليمة. إذا تعرضت طبقة الزنك للخدش أو التدهور، فقد يكون من الضروري إعادة الجلفنة أو الطلاء الإضافي لمنع التآكل. وهذا مهم بشكل خاص في التطبيقات البحرية أو الصناعية، حيث تكون طبقة الزنك معرضة لخطر التدهور بشكل أسرع.

8. مثال: الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل الفولاذ المجلفن

ملكية	الفولاذ المقاوم للصدأ (316)	الفولاذ المجلفن	مقارنة
آلية الحماية	طبقة أكسيد واقية تقوم بالإصلاح الذاتي في وجود الأكسجين، مما يمنحها مقاومة للتآكل على المدى الطويل.	يتم وضع طبقة واقية من الزنك على الفولاذ أثناء التصنيع. وفي حالة تلفه، يعمل الزنك المحيط على حماية الفولاذ المكشوف.	إن طبقة الحماية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر متانة ويمكنها "الشفاء" من تلقاء نفسها. ولا تقل حماية الفولاذ المقاوم للصدأ مع فقدان المواد أو انخفاض السُمك.
مظهر	تتوفر العديد من اللمسات النهائية، من التلميع الكهربائي شديد السطوع إلى التلميع الكاشط. مظهر وشعور جذابان وعالي الجودة.	قد يكون هناك بعض البقع. السطح ليس لامعًا ويتغير تدريجيًا إلى اللون الرمادي الباهت مع تقدم العمر.	اختيار التصميم الجمالي.
الشعور بالسطح	إنه سلس للغاية ويمكن أن يكون زلقًا.	يبدو ملمسه خشنًا، ويصبح أكثر وضوحًا مع تقدم العمر.	اختيار التصميم الجمالي.
الاعتمادات الخضراء	يمكن إعادة استخدامها في هياكل جديدة. بعد انتهاء عمر الهيكل، تصبح ذات قيمة كخردة، وبسبب قيمتها التجميعية، تتمتع بمعدل إعادة تدوير مرتفع.	عادةً ما يتم التخلص من الفولاذ الكربوني في نهاية عمره الافتراضي ويكون أقل قيمة.	يتم إعادة تدوير الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع سواء أثناء التصنيع أو في نهاية العمر الافتراضي. تحتوي جميع أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الجديدة على نسبة كبيرة من الفولاذ المعاد تدويره.
جريان المعادن الثقيلة	مستويات لا تذكر.	انخفاض كبير في نسبة الزنك، وخاصة في وقت مبكر من الحياة.	تم استبدال بعض الطرق السريعة الأوروبية بسور من الفولاذ المقاوم للصدأ لتجنب التلوث البيئي بالزنك.
حياة	غير محدد، بشرط الحفاظ على السطح.	إبطاء التآكل العام حتى يذوب الزنك. سيظهر الصدأ الأحمر مع تآكل طبقة الزنك/الحديد، وأخيرًا، تآكل فولاذ الركيزة. يلزم الإصلاح قبل ظهور بقع حمراء على سطح ~2%.	إن تكلفة دورة حياة الفولاذ المقاوم للصدأ واضحة إذا كان المقصود إطالة عمره. ويمكن أن تكون نقطة التعادل الاقتصادي قصيرة مثل ست سنوات، اعتمادًا على البيئة وعوامل أخرى.
مقاومة الحريق	ممتاز للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مع قوة وانحراف معقولين أثناء الحرائق.	يذوب الزنك ويسيل، مما قد يؤدي إلى فشل الفولاذ المقاوم للصدأ المجاور في مصنع كيميائي. تفقد ركيزة الفولاذ الكربوني قوتها وتعاني من الانحراف.	يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة أفضل للحريق ويتجنب خطر الزنك المنصهر إذا تم استخدام المجلفن.
اللحام في الموقع	هذا روتين خاص بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، مع مراعاة التمدد الحراري. يمكن دمج اللحامات في سطح المعدن المحيط. يعد التنظيف والتخميد بعد اللحام أمرًا ضروريًا.	إن الفولاذ الكربوني قابل للحام ذاتيًا بسهولة، ولكن يجب إزالة الزنك بسبب الأبخرة. وإذا تم لحام الفولاذ المجلفن والفولاذ المقاوم للصدأ معًا، فإن أي بقايا من الزنك ستؤدي إلى تفتت الفولاذ المقاوم للصدأ. كما أن الطلاء الغني بالزنك أقل متانة من الطلاء المجلفن. وفي البيئات البحرية القاسية، يمكن أن يظهر الصدأ القاسي في غضون ثلاث إلى خمس سنوات، وتحدث هجمات الفولاذ بعد أربع سنوات/مم.	إن المتانة قصيرة الأمد مماثلة، ولكن الطلاء الغني بالزنك عند الوصلات يتطلب الصيانة. وفي ظل الظروف القاسية، قد يتعرض الفولاذ المجلفن للصدأ الخشن - وحتى الثقوب - وإصابات اليد المحتملة، وخاصة من الجانب غير المرئي المواجه للبحر.
التلامس مع مادة رطبة ومسامية (مثل الأوتاد الخشبية) في بيئة مالحة.	من المحتمل أن يؤدي ذلك إلى ظهور بقع الصدأ وهجوم الشقوق ولكن ليس الفشل الهيكلي.	على غرار بقع التخزين، فإنها تؤدي إلى فقدان سريع للزنك على المدى الطويل بسبب الثقب.	إنه أمر غير مرغوب فيه لأي من الطرفين، ولكنه قد يؤدي إلى فشل في قاعدة الأعمدة المجلفنة على المدى الطويل.
صيانة	يمكن أن تعاني من بقع الشاي والتجاويف الدقيقة إذا لم يتم صيانتها بشكل مناسب.	يمكن أن تعاني من فقدان عام للزنك والتآكل اللاحق للركيزة الفولاذية إذا لم يتم صيانتها بشكل كافٍ.	ويشترط لكلا الأمرين المطر في الأماكن المفتوحة أو الغسل في المناطق المحمية.