فلزات و آلیاژهای آنها عمدتاً به شکل ورق در صنایع مختلف استفاده می‌شوند. طبق استانداردهای مربوطه، سطح این ورق‌ها بایستی ضدزنگ، صاف، تمیز، عاری از هرگونه آلودگی و مقاوم در برابر خوردگی باشند. الزامات استانداردهای مربوطه، زمانی که قرار باشد از ورق‌های فلزی در نمای ساختمان‌ها یا تجهیزات پزشکی و بهداشتی استفاده شود از اهمیت بیشتری برخوردار می‌شوند. به همین منظور در این مقاله قصد داریم با استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات بیشتر آشنا شویم.
در فرایند تولید فلزات، یک لایه سطحی با ضخامت کم، غیرقابل نفوذ و نامرئی بر روی آنها ایجاد میشود. این لایه به دلیل غیرفعال بودن باعث محافظت ورق فلز در برابر خوردگی میشود. ترکیب این لایه به صورتی است که در صورت تماس با اکسیژن موجود در هوا یا رطوبت اطراف، قادر به ترمیم خود هستند. اما اختلال‌های سطحی وارد شده در حین تولید ممکن است این لایه را تخریب کرده و موجب کاهش مقاومت ورق فلز در برابر انواع مختلف خوردگی شود. برای بازگرداندن کیفیت قابل قبول ورق‌های فلزی، در آخرین مرحله تولید بر روی آنها فرایند اسیدشویی انجام میشود.
اسید شویی رایج‌ترین روش شیمیایی است که برای از بین بردن اکسیدها و آلودگی سطح فلزات استفاده میشود. به منظور برآورده کردن استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات، چیدمان خاصی از تجهیزات و مواد شیمیایی موردنیاز است. عمده‌ترین مواد مورد استفاده در فرایند اسیدشویی، مخلوطی حاوی اسید نیتریک اسید هیدروفلوئوریک و گاهی اوقات اسید سولفوریک می‌باشد.
استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات
برای اجرای فرایند اسیدشویی، دستورالعمل‌ها و استانداردهای معینی وجود دارد. مهم‌ترین آیین نامه‌های منتشر شده که استانداردها و مراحل اسید شویی فلزات را ارائه می‌دهند به صورت زیر است:
- استاندارد آمریکایی به شماره ASTM A380
- استاندارد آمریکایی به شماره ASTM A384
- استاندارد آمریکایی به شماره ASTM A967
- استاندارد آمریکایی به شماره ASTM B614
- استاندارد آمریکایی به شماره ASTM D4579
- استاندارد آمریکایی به شماره ASTM D2876
بر اساس استانداردها و مراحل اسید شویی فلزات، طیف وسیعی از روش‌های اسیدشویی وجود دارد که می‌توان آنها را در ساخت فولاد ضد زنگ و اجزای نمای معماری ساختمان استفاده کرد. شناخته‌شده‌ترین روش‌های اسیدشویی شامل موارد ذیل هستند:
- اسیدشویی به روش غوطهوری در مخزن
- اسیدشویی به روش اسپری محلول
- اسیدشویی با استفاده از ژل خمیری
- اسیدشویی چرخشی
اسیدشویی به روش غوطهوری در مخزن
اسیدشویی به روش غوطهوری در مخزن به عنوان یک روش خارج از کارخانه متالورژی شناخته‌شده است که در آن، قطعه موردنظر پس از ساخت در استخری شامل ترکیب شیمیایی اسیدها به‌صورت غرقابی قرار می‌گیرد. از بین استانداردها و روش‌های اسیدشویی فلزات، این روش درصورتی‌که دسترسی به تجهیزات کافی برای غرقاب کردن از قبیل حمام اسیدشویی و مقدار زیاد اسیدها وجود داشته باشد گزینه مناسبی می‌باشد. اگر ابعاد قطعه ساخته شده با ابعاد مخزن مطابقت داشته باشد، می‌توان قسمت کامل آن را در مخزن اسید قرار داد. در این روش، دما و طول مدت غوطهوری بر نتیجه و کیفیت نهایی اسیدشویی تأثیر می‌گذارد.
اسیدشویی با محلول اسپری
روش اسیدشویی با محلول اسپری جزء ساده‌ترین استانداردها و روش‌های اسیدشویی فلزات محسوب میشود که می‌توان آن را در محل انجام داد. این روش برای سطوح بزرگ مناسب است. به عنوان مثال وقتی که نیاز باشد تا سطح بزرگ یک قطعه فولادی از زائدات مربوط به مرحله جوشکاری پاک شود، می‌توان از اسیدشویی با محلول اسپری استفاده کرد.
اسیدشویی با استفاده از ژل خمیری
در بین استانداردها و روش‌های اسیدشویی فلزات، روش ساده‌ای وجود دارد که با استفاده از خمیر و ژل انجام میشود. در این روش، ترکیب شیمیایی موردنظر برای اسیدشویی به‌صورت ژل خمیری آماده با استفاده از برس مقاوم در برابر اسید توسط اپراتور بر روی محل موردنظر استفاده شده و خمیر قبل از خشک شدن با آب شستشو میشود. طبق الزامات ارائه شده در استانداردها و روش‌های اسیدشویی فلزات، به منظور رعایت مسائل زیست‌محیطی و عمل خنثی‌سازی ژل خمیری حتماً بایستی شستشوی خمیر پس از اعمال آن بر روی ناحیه موردنظر انجام شود.
اسیدشویی چرخشی
اسیدشویی چرخشی یکی از موارد پذیرفته شده در بین استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات است. در اسیدشویی چرخشی، مخلوطی از اسیدهای مورد استفاده در فرایند اسیدشویی توسط دستگاه در اطراف قطعه موردنظر به چرخش درآمده و قطعه فلزی بر اثر تماس با مخلوط در حال چرخش، به حالت نهایی می‌رسد.
الزامات استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات
همان‌طورکه در بخش‌های قبلی گفته شد، استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات شامل روش‌های مختلفی از اسیدشویی میشود. هر یک از استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات، دارای ویژگی‌هایی هستند که به‌واسطه آن ویژگی‌ها برای کاربرد خاصی انتخاب می‌شوند. انتخاب نوع روش مناسب برای هر قطعه فلزی، می‌تواند بر اساس پارامترهای ذیل انجام شود:
- الزامات مقاومت در برابر خوردگی
- ملاحظات بهداشتی (دارویی، غذایی و غیره)
- اهمیت ظاهری قطعه فلزی
بر اساس پارامترهای فوق، یک روش اسیدشویی به عنوان روش مناسب، انتخاب میشود. پس از انتخاب روش مناسب، بایستی استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات طبق آن روش، به خوبی اجرا شود. برای اجرای مناسب این الزامات، باید در مرحله تولید برنامهریزی برای چیدمان تجهیزات و مواد انجام شود. اگر الزامات منطبق با استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات بر روی قطعه موردنظر رعایت نشود؛ کیفیت محصول نهایی به حد مطلوب نخواهد رسید و در برخی موارد موجب آسیب به قطعه فلزی میشود. در مواردی که استفاده از اسیدشویی با هدف جلوگیری از خوردگی فلز باشد، رعایت الزامات استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات از اهمیت بیشتری برخوردار خواهد شد. از بین بردن عیوب ناشی از جوشکاری، اکسیدهای ناشی از خوردگی، آلاینده‌های ناشی از مواد آلی، یکی از نیازهای فنی در مراحل مختلف تولید فلزات می‌باشد. به شرطی که زبری سطح اجازه دهد، می‌توان از روش‌های مکانیکی و شیمیایی برای از بین بردن این عیوب استفاده کرد. در این موارد نیاز به توالی استفاده از اسیدشویی خواهد بود و بایستی دقت کافی در مرحله تنظیم غلظت اسیدها و تهیه مخلوط نهایی اسیدشویی صورت گیرد.
کاربرد استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات
هر یک از استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات برای کاربرد خاصی مناسب هستند. در ادامه این مقاله به این کاربردها اشاره شده است:
- اسیدشویی به روش غوطهوری در مخزن عمدتاً برای اسیدشویی قطعات سنگین و دارای منافذ و اشکال هندسی مختلف استفاده میشود. چون سایر استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات نمی‌تواند امکان تماس کافی اسید یا قسمت‌های داخلی قطعه را فراهم کند. این قطعات می‌توانند قطعات خودرو یا دستگاه‌های کارخانجات تولید کننده محصولات غذایی و بهداشتی باشند.
- اسیدشویی با اسپری عمدتاً در کارخانجات تولید فولاد و آلیاژها و در مرحله نورد کاری انجام می‌شوند.
- اسید شویی با ژل خمیری برای اصلاح و پوشش دادن مناطق جوشکاری شده استفاده میشود.
- از بین استانداردها و روش‌های اسیدشویی فلزات، روش اسیدشویی چرخشی برای تاسیسات لوله‌کشی استفاده میشود. به‌ویژه این روش بیشتر در مورد لوله‌هایی کاربرد دارد که برای حمل مایعات خورنده در کارخانجات و واحدهای تصفیه پساب استفاده می‌شوند.
مزایای استانداردها و روش‌های اسیدشویی فلزات
هر یک از استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات بنا به مدت زمان موردنیاز برای اجرا، کیفیت محصول نهایی، میزان سهولت یا پیچیدگی، نیاز به تجهیزات و … دارای مزیت‌هایی هستند. در ادامه مقاله مزیت هریک از استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات آورده‌شده است.
- مهم‌ترین مزیت اسیدشویی به روش غوطهوری در مخزن ایجاد یک سطح یکنواخت دارای بیشترین مقاومت در برابر خوردگی است. یعنی اگر شما قطعه‌ای را در مخزن اسید غرقاب کنید؛ پس از استفاده آن قطعه، تمام قسمت‌های قطعه نهایی به یک میزان در برابر خوردگی مقاومت خواهند کرد. علاوه بر این، از بین استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات، روش غرقابی می‌تواند الزامات محیط‌زیستی بیشتری را تأمین کند. چون تمهیدات و تجهیزات لازم برای خنثی‌سازی مخلوط اسیدی در این روش در نظر گرفته شده است. از سوی دیگر، اسیدشویی به روش غوطهوری در مخزن در خارج از محل تولید و با استفاده از جرثقیل‌های حمل‌کننده انجام میشود و به همین دلیل تماس نیروی انسانی با محلول اسیدی به حداقل می‌رسد. بنابراین احتمال هرگونه آسیب تنفسی و پوستی و جسمی به کارگران کاهش می‌یابد.
- مهم‌ترین مزیت روش اسیدشویی با استفاده از اسپری محلول اسیدی سرعت آن است. چون اسپری کردن محلول اسیدی در زمان کمتری انجام میشود. حتی در مواردی که نیاز به تکرار اسپری کردن باشد؛ این روش می‌تواند به‌صورت حرکات رفت‌وبرگشتی و سریع‌تر از سایر استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات انجام شود.
- روش اسیدشویی با استفاده از ژل خمیری نسبت به سایر استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات آسان‌تر انجام میشود. چون خمیرهای مورد استفاده در این روش عمدتاً در بازار به‌صورت آماده توزیع می‌شوند و استفاده از آن نیاز به مهارت زیادی ندارد.
- همان‌طورکه در قسمت کاربردها نیز به آن اشاره شد؛ روش اسیدشویی چرخشی برای لوله‌ها به کار می‌رود و این خود بزرگترین مزیت این روش است. چون به لحاظ شکل هندسی، امکان دسترسی به تمام قسمت‌های داخلی لوله وجود ندارد و درصورت استفاده از سایر استانداردها و مرحل اسیدشویی فلزات، نمی‌توان تمام قسمت‌های لوله را به طور یکنواخت اسیدشویی کرد. درحالی‌که روش چرخشی این امکان را به آسانی فراهم می‌کند.
معایب استانداردها و روش‌های اسیدشویی فلزات
در کنار مزایایی که برای هریک از استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات اشاره شد، معایبی هم وجود دارد که در ادامه مقاله به آنها پرداخته میشود.
- همان‌طورکه قبلاً نیز گفته شد در اسیدشویی به روش غوطهوری در مخزن، نیاز است که فلز موردنظر در حمام اسید غوطه‌ور شود. به‌همین‌دلیل از بین استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات، این روش نیاز به حجم بیشتری از محلول اسیدی دارد. از سوی دیگر برای اجرای این روش، نیاز به راه‌اندازی واحد جداگانه اسیدشویی می‌باشد که تجهیزات و نگهداری آنها موجب افزایش هزینه‌های این روش میشود.
- یکی از محدودیت‌های روش اسیدشویی با استفاده از محلول، نیاز به نیروی آموزش‌دیده است. چون این روش باید توسط افراد ماهر و با رعایت اصول ایمنی انجام شود.
- آنچه که اسیدشویی با استفاده از ژل خمیری را نسبت به سایر استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات محدودتر می‌کند، نیاز به تهیه ژل‌های خمیری مناسب و هزینه آنهاست.
- اسیدشویی چرخشی، در موارد محدودی کاربرد دارد و صرفاً مختص به لوله‌هاست که امکان چرخش محلول اسیدی در آنها وجود داشته باشد.
جمع‌بندی
در این مقاله به بررسی استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات پرداخته شد. اسیدشویی یک فرایند شیمیایی است که در آخرین مراحل تولید فلزات در کارخانجات ذوب انجام میشود. در فرایند اسیدشویی یک لایه نازک بر روی سطح فلز ایجاد میشود که می‌تواند در برابر خوردگی مقاوم باشد. مهم‌ترین استانداردهای اسیدشویی توسط سازمان استاندارد آمریکا و با عناوین مختلفی ارائه شده‌اند. استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات به چهار گروه غرقابی، اسپری کردن، استفاده از ژل خمیری و چرخشی طبقه‌بندی می‌شوند. روش غرقابی موجب به دست آمدن یک سطح فلزی یکنواخت با خاصیت مقاومت در برابر فلز میشود. در حالیکه نیاز به حجم محلول زیاد باعث محدودیت کاربرد آن میشود. با وجود آنکه اسیدشویی به روش اسپری کردن، سرعت بالایی دارد اما در مقایسه با سایر استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات نیاز به مهارت و تجهیزات ایمنی بیشتری دارد. اسیدشویی با استفاده از ژل خمیری، به دلیل توزیع انواع ژل‌های خمیری آماده در بازار آسان‌تر انجام میشود. اسیدشویی چرخشی تنها روش ممکن از بین استانداردها و مراحل اسیدشویی فلزات است که می‌تواند سطح داخلی لوله‌های فاضلاب را اسیدشویی کند.