ما هي الاختلافات بين أنابيب الحديد الزهر والأنابيب الفولاذية المجلفنة؟

يعد الحديد والصلب من أكثر المعادن استخدامًا في العالم. تتمتع المادتان بخصائص خاصة تميزهما عن الآخرين، وقد طورت التكنولوجيا والعمليات الحديثة مجموعات فرعية جديدة - الحديد الزهر والفولاذ المجلفن. هذه لديها مجموعة واسعة من الاستخدامات في العديد من الصناعات، والأسر، وأنظمة الصرف الصحي. سوف تصف هذه المقالة الاختلافات بين الحديد الزهر والحديد المجلفن، وتناقش كيف تؤثر هذه الاختلافات على قابليتها للاستخدام في خطوط الأنابيب وأغراض الصرف الصحي.

تعبير
المكون الرئيسي للحديد الزهر يأتي من خامات الحديد. ثم سبيكة مصنوعة من الحديد والكربون والسيليكون. عادة ما يتم تصنيعه بنسبة 2 إلى 4٪ من الكربون وأجزاء أصغر من السيليكون. توجد شوائب مثل المنغنيز والكبريت والفوسفات أحيانًا في الحديد الزهر. عادة ما تكون هذه المكونات الإضافية صغيرة جدًا بحيث لا تؤثر على خصائص الحديد الزهر.

يتكون الفولاذ المجلفن من الكربون أو الفولاذ الكربوني العادي، وهي عبارة عن سبائك معدنية. يتكون الفولاذ الكربوني من عنصرين: الحديد والكربون. المعادن الأخرى التي يمكن أن تكون موجودة في هذه السبيكة هي المنغنيز والسيليكون والنحاس. وهي تشتمل عادة على أقل من 0.60% من السبيكة، مما يعني أن تأثيرها على خصائص السبيكة لا يكاد يذكر.

تحضير
يتم تحضير الحديد الزهر باستخدام فرن الصهر ويتم تصنيعه من سبائك الحديد والكربون أو الحديد الخام. خلال هذه العملية، يتم تشكيل الحديد الزهر مباشرة من المعدن المنصهر. وقد يتم حرق الشوائب المذكورة خلال هذه المرحلة. ومع ذلك، يمكن أيضًا أن يحترق الكربون بنفس الطريقة، والذي يجب استبداله قبل اكتمال شكل الحديد الزهر. سيكون الحديد الزهر معيبًا إذا كان يفتقر إلى عناصر الكربون والسيليكون. بعد الفرن، لا يحتاج الحديد الزهر إلى التكرير بالمطارق والأدوات الأخرى. والنتيجة هي عملية تكرير أقل كثافة ومنتج نهائي أرخص.

يتكون الفولاذ المجلفن من الفولاذ الكربوني المطلي بطبقة واقية من الزنك. ويتم ذلك من خلال عملية تسمى الجلفنة والتي يوجد منها عدة أنواع مختلفة، مثل الرش الحراري، والغمس الساخن، والطلاء الكهربائي، والمزيد. في الجلفنة بالغمس الساخن، يتم غمس الفولاذ الكربوني في الزنك المنصهر الساخن بدرجات حرارة تصل إلى 460 درجة مئوية. وبعد تغطيته بالكامل، يتم رفعه مرة أخرى وتعريضه للجو. هذا التعرض سيجعل الزنك يتفاعل مع الأكسجين وينتج أكسيد الزنك. علاوة على ذلك، فإنه يتفاعل بعد ذلك مع الكربون الموجود في الهواء لتكوين كربونات الزنك، التي تشكل طبقة رمادية على سطح الفولاذ. على الرغم من أنه قد تم تغليفه بعنصر آخر، إلا أن الفولاذ يظل قابلاً للطرق وسهل التشغيل بواسطة آلات تصنيع المعادن الأخرى.

مقاومة
الحديد الزهر مقاوم بشكل عام للتآكل الجوي. لديهم مقاومة أعلى من بعض سبائك الفولاذ. الحديد الزهر أيضًا مقاوم للتآكل ويمكن أن يخفف الاهتزازات. ومع ذلك، فإن الحديد الزهر معرض بشدة لمياه البحر ويتآكل بسهولة ويحفر عند تعرضه لفترة طويلة لبيئات عالية الملوحة. يمكن أن يكون الحديد الزهر أيضًا أكثر هشاشة من المعادن المعالجة الأخرى.

يتميز الفولاذ المجلفن بمقاومته العالية للتآكل بالمقارنة مع معظم المعادن الأخرى. لديها طريقتان لتقليل التآكل، والتي تأتي من عملية الجلفنة. يكسو الزنك المنصهر سطح الفولاذ الكربوني كالألم، ويشكل طبقة أكسيد شديدة الالتصاق. كما أنه يوفر أنود الزنك لاستقبال التآكل بدلاً من الفولاذ.

في حالة تلف طلاء الزنك أو خدشه، لا يزال بإمكان أنود الزنك حماية الفولاذ المحيط. يمكن للزنك المتبقي أيضًا إعادة تشكيل الطبقة الواقية من أكسيد الزنك. كما هو الحال مع الألومنيوم، يتفاعل الزنك بشكل كبير مع الأكسجين وبالتالي يمتص معظم الأكسجين الذي يتلامس معه. وهذا يمنع الفولاذ الموجود أسفل الطلاء من المزيد من الأكسدة.

الاستخدامات
الحديد الزهر مادة معدنية متينة ومتوسطة المقاومة، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من الأغراض. يمكن استخدام الحديد الزهر في صناعة تروس السيارات ومكوناتها وأنابيب السيارات. يمكن استخدامه في قوالب الأدوات المعدنية وقطع غيار الآلات للتصنيع. يوجد الحديد الزهر أيضًا بشكل شائع في أدوات المطبخ لأنه مفيد لأغراض التدفئة، والشكل الأكثر شيوعًا لمعدات الطبخ المصنوعة من الحديد الزهر هو المقالي. ومع ذلك، يمكنك أيضًا العثور على أواني من الحديد الزهر وقوالب الخبز وأواني الطبخ. توجد أيضًا في السباكة، على الرغم من أنها لا تستخدم على نطاق واسع ولا يوصى بها عمومًا في المنازل الجديدة.

يُفضل الفولاذ المجلفن لاستخدامه طويل الأمد وخصائصه المقاومة. أحد الأمثلة البارزة على استخدامه هو أنابيب السباكة. الطبقة الواقية من الزنك تحميه بسهولة من الصدأ، وهو شكل من أشكال التآكل. يستخدم الفولاذ المجلفن أيضًا في الإطارات الفولاذية في بناء المنازل. ويمكن استخدامه أيضًا لصنع معظم أجزاء جسم السيارة والأقفاص. يمكن أيضًا العثور على هذا المعدن في معدات الحماية وعلامات الطرق السريعة على الطريق.

المزايا
يتمتع كل من هذين المعدنين بسطح أكثر سمكًا مقارنة بأنواع المعادن الأخرى، مما يساهم في صلابتهما ومقاومتهما للتآكل. تكمن ميزة الحديد الزهر على الفولاذ في قدرته على الاحتفاظ بالحرارة لفترات أطول من معظم أنواع الفولاذ. وهذا يجعلها أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تحتاج إلى درجات حرارة قوية وثابتة، مثل الطهي. ومع ذلك، نظرًا لأنها أقل مقاومة للتآكل وهشة، فهي أقل ملاءمة للتطبيقات التي تعرضها للسوائل والضغط العالي، مثل السباكة.

يتمتع الفولاذ المجلفن بجميع المزايا التي عادة ما تجدها مع الفولاذ، بالإضافة إلى المقاومة المحسنة في معظم البيئات. كما أن الفولاذ المجلفن أكثر مرونة من الحديد الزهر، مما يعني أن الأنابيب والأنابيب الفولاذية المجلفنة يتم تصنيعها وتخصيصها بسهولة أكبر للأغراض المقصودة منها. يتمتع الفولاذ المجلفن بميزة إضافية تتمثل في مقاومة فترات الرطب والجاف الدورية، والتي قد تؤدي إلى صدأ معظم المعادن الأخرى. وهذا يجعلها مثالية لصنع مكونات السباكة.