গ্যালভালুম ইস্পাত কুণ্ডলী: উন্নত ক্ষয় প্রতিরোধ

গ্যালভালুম স্টিল কুণ্ডলী কী এবং এটি কীভাবে ক্ষয় প্রতিরোধ করে?

গ্যালভালুমের গঠন: 55% Al, 43.4% Zn, 1.6% Si

গ্যালভালুম স্টিল কুণ্ডলী একটি সুনির্দিষ্ট খাদের মাধ্যমে অ্যালুমিনিয়ামের স্থায়িত্ব এবং জিংকের ত্যাগ-সুরক্ষা একত্রিত করে। আবরণটি গঠিত হয়:

এই টারনারি খাদটি হট-ডুবানো প্রলেপের সময় ইস্পাত সাবস্ট্রেটের সাথে ধাতুবিদ্যার বন্ধন গঠন করে। সিলিকনের ভূমিকা বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ—গবেষণা নিশ্চিত করে যে এটি আন্তঃধাতব ভঙ্গুরতা রোধ করে, যার ফলে প্রলেপটি ছিন্ন না হয়ে যান্ত্রিক আকৃতি ধারণ করতে পারে।

অ্যালুমিনিয়াম-সমৃদ্ধ পৃষ্ঠ স্তরের মাধ্যমে বাধা সুরক্ষা

উপাদানের প্রায় অর্ধেক অংশ অ্যালুমিনিয়াম, যা ইস্পাতের পৃষ্ঠে একটি ঘন অক্সাইড প্রলেপ গঠন করে। এই সুরক্ষামূলক স্তরটি জল, বাতাস এবং ধাতু ক্ষয়কারী ঐসব অপ্রীতিকর আয়ন থেকে রক্ষা করে। সাধারণ দস্তা প্রলেপগুলি এতটা ভালোভাবে টিকে থাকে না, বিশেষ করে উপকূলের কাছাকাছি যেখানে লবণাক্ত জল সর্বত্র ছড়িয়ে পড়ে। আমরা পরীক্ষাগার পরীক্ষায় দেখেছি যে যদি অক্সাইড স্তরে আঁচড় পড়ে, তবুও সময়ের সাথে সাথে এটি নিজে থেকেই মেরামত হয়ে যায়। এটির সত্যিই চমৎকার দিক হল যে এটি সূর্যের আলো এবং হিমাঙ্কের নিচ থেকে স্ফুটনাঙ্কের ঊর্ধ্ব পর্যন্ত চরম তাপমাত্রার সংস্পর্শে আসার পরেও বছরের পর বছর ধরে ভালো অবস্থায় থাকে।

খাদে উপস্থিত দস্তার মাধ্যমে স্বেচ্ছায় ত্যাগের মাধ্যমে প্রদত্ত সুরক্ষা

43.4% দস্তা সমৃদ্ধ এই স্তরটি ক্ষতিগ্রস্ত বা কাটা অংশগুলিতে ঘটা ক্ষয়কে আটকানোর জন্য যে ক্যাথোডিক সুরক্ষা প্রদান করে। ইস্পাত মাঝে মাঝে উন্মুক্ত হয়ে পড়ে, এবং তখন দস্তা প্রথমে জারিত হয়। এর ফলে প্রতি বছর প্রায় 0.05 মিমি পৃষ্ঠ স্তর ক্ষয় হয়, যা সাধারণ গ্যালভানাইজড ইস্পাতের তুলনায় প্রায় 0.2 মিমি ক্ষয়ের চেয়ে অনেক কম। এখানে আসলে দুটি সুরক্ষা স্তর একসঙ্গে কাজ করে: বাধা সুরক্ষা এবং এই আত্মত্যাগী উপাদান, যা ব্যাখ্যা করে যে কেন ASTM B117 মানদণ্ড অনুযায়ী ত্বরিত লবণ স্প্রে পরীক্ষায় গ্যালভালুম ইস্পাত কুণ্ডলীগুলি সাধারণ গ্যালভানাইজড ইস্পাতের তুলনায় প্রায় 2 থেকে 4 গুণ বেশি স্থায়ী হয়।

গ্যালভালুম ইস্পাত কুণ্ডলীর দীর্ঘমেয়াদী স্থায়িত্বের ক্রিয়াকলাপ

অ্যালুমিনিয়াম-দস্তা পারস্পরিক ক্রিয়া থেকে সমন্বিত ক্ষয় প্রতিরোধ

গ্যালভালুম ইস্পাত কুণ্ডলীকে সাধারণ ইস্পাতের চেয়ে আলাদা করে তোলে এর অনেক বেশি স্থায়িত্ব। এর গোপন রহস্য নিহিত এর বিশেষ সুরক্ষা মিশ্রণে: আর্দ্রতা থেকে রক্ষা করতে অ্যালুমিনিয়াম ঢালের মতো কাজ করে, যেখানে দ্রবীভূত জিঙ্ক ক্ষতিগ্রস্ত হওয়ার পর নিজেকে মেরামত করার একটি চমৎকার কৌশল রাখে। উপাদানের প্রায় অর্ধেক অংশ অ্যালুমিনিয়াম, যা জল বাইরে রাখে এমন একটি শক্ত অক্সাইড আস্তরণ তৈরি করে। যখন কিছু স্ক্র্যাচ বা পৃষ্ঠে ক্ষতি করে, তখন ইস্পাতের আগেই জিঙ্ক প্রথমে আঘাত সহ্য করে। পরীক্ষায় দেখা গেছে যে লবণাক্ত জলের মতো কঠোর পরিবেশে এই কুণ্ডলীগুলি সাধারণ গ্যালভানাইজড ইস্পাতের চেয়ে 2 থেকে 4 গুণ বেশি স্থায়ী হয়। উপকূলীয় বা শিল্পাঞ্চলের কাছাকাছি ভবনের জন্য, এর অর্থ সময়ের সাথে সাথে কম প্রতিস্থাপন এবং রক্ষণাবেক্ষণের ঝামেলা।

অক্সাইডেশন প্রতিরোধে সহযোগী খাদ উপাদানগুলির (Si, Mn, Cr) ভূমিকা

প্রায় 1.6% সিলিকন কোটিং এবং নিচের আসল ইস্পাতের মধ্যে শক্তিশালী বন্ধন তৈরি করতে সাহায্য করে, যা বারবার গরম এবং ঠাণ্ডা হওয়ার সময় খুবই গুরুত্বপূর্ণ। ম্যাঙ্গানিজ এবং ক্রোমিয়ামের ক্ষেত্রে, এগুলি স্থিতিশীলতা বজায় রাখতে অসাধারণ ভূমিকা পালন করে। বাস্তব পরিস্থিতিতে পরিচালিত পরীক্ষায় দেখা গেছে যে আর্দ্র বাতাসযুক্ত অঞ্চলে এই ছোট পরিমাণ উপাদানগুলি জারণের সমস্যা প্রায় 38% কমিয়ে দেয়, যা সাধারণ Al-Zn খাদগুলি ততটা ভালভাবে মোকাবিলা করতে পারে না। আমরা সময়ের সাথে ক্ষেত্র পরীক্ষায় যা দেখেছি তার ভিত্তিতে, অধিকাংশ উৎপাদক বলে থাকেন যে বিভিন্ন আবহাওয়ার অবস্থায় রাসায়নিকের এই বিশেষ মিশ্রণের সাথে লাল মরিচা মূলত 20 থেকে 35 বছর ধরে অদৃশ্য হয়ে যায়।

বিভিন্ন পরিবেশে সুরক্ষামূলক অক্সাইড স্তরের গঠন

বিভিন্ন পরিবেশের জন্য উপযোগী প্যাসিভেশনের মাধ্যমে গ্যালভালুমের ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা কাজ করে:

• সমুদ্রতীরবর্তী জলবায়ু: ক্লোরাইড প্রবেশনের বিরুদ্ধে প্রতিরোধী অ্যালুমিনিয়াম অক্সিহাইড্রোক্সাইড (AlO(OH)) -এর স্তরযুক্ত গঠন
• শিল্পাঞ্চল: দস্তা সালফেট কমপ্লেক্স গঠন করে যা সালফার যৌগগুলি নিরপেক্ষ করে
• মৃদু জলবায়ু অঞ্চল: প্রাকৃতিক কার্বনেশনের মাধ্যমে স্থিতিশীল দস্তা কার্বনেট আস্তরণ তৈরি করে

উত্তর আমেরিকার ইনস্টলেশনগুলির ক্ষেত্রের তথ্য উপসাগরীয় অঞ্চলগুলিতে 17 বছর পরও 97% পৃষ্ঠতলের অখণ্ডতা ধরে রাখার প্রমাণ দেয়, যা গ্যালভানাইজড ইস্পাতের 63% গড়ের চেয়ে ভাল। এই অভিযোজিত সুরক্ষা ব্যাখ্যা করে যে কেন 2023 সালের নির্মাণ উপকরণ জরিপ অনুযায়ী স্থাপত্য স্পেসিফায়ারদের 78% এখন গুরুত্বপূর্ণ অবকাঠামো প্রকল্পের জন্য গ্যালভালুম ইস্পাত কুণ্ডলী পছন্দ করেন।

উপকূলীয় এবং শিল্প অ্যাপ্লিকেশনে বাস্তব জীবনের কর্মক্ষমতা

সমুদ্রতীরবর্তী এবং উচ্চ-লবণাক্ততা জলবায়ুতে গ্যালভালুম ইস্পাত কুণ্ডলীর দীর্ঘস্থায়ীত্ব

উপকূলের কঠোর পরিবেশে গ্যালভালুম ইস্পাত কুণ্ডলী সত্যিই ভালোভাবে টিকে থাকে, যেখানে লবণাক্ত বাতাস এবং ধ্রুবক আর্দ্রতা উপকরণগুলিকে ক্ষয় করে। এটি এতটা ভালো কাজ করার কারণ হল অ্যালুমিনিয়াম এবং দস্তা এর বিশেষ মিশ্রণ যা ক্ষয়কারী ক্লোরাইড আয়নের বিরুদ্ধে একটি শক্তিশালী সুরক্ষামূলক স্তর তৈরি করে। পরীক্ষাগার পরীক্ষা যা বার্ধক্য প্রক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করে তা দেখায় যে সমুদ্রস্নাত অবস্থার অনুকরণ করে রাখা হলে সাধারণ গ্যালভানাইজড ইস্পাতের তুলনায় গ্যালভালুম প্রায় তিন থেকে পাঁচ গুণ বেশি স্থায়ী হয়। সমুদ্রের কাছাকাছি নির্মিত প্রকৃত কাঠামোগুলি পর্যবেক্ষণ করে ইঞ্জিনিয়াররা মাপতে পেরেছেন যে লবণাক্ত জল ধাতব পৃষ্ঠগুলির উপর ক্রমাগত আক্রমণ চালানোর পরও ১৫ বছর পর্যন্ত কোটিংয়ের ক্ষয়ের হার ০.৫ মিলিমিটারের নিচেই থাকে।

শিল্পাঞ্চলে সালফার এবং দূষণকারী পদার্থের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ

গ্যালভালুম তার বিশেষ সিলিকন-সমৃদ্ধ আবরণের জন্য রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণ কারখানা এবং ব্যস্ত শিল্প অঞ্চলের মতো কঠোর পরিবেশে নিজেকে প্রমাণিত করেছে, যা আম্লিক দূষকের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ গড়ে তোলে। সালফার যৌগ নি:সরণকারী সুবিধাগুলির চারপাশে পরিচালিত গবেষণায় একটি বেশ চমকপ্রদ তথ্য উঠে এসেছে - নিয়মিত গ্যালভানাইজড ইস্পাতের তুলনায় ক্ষয় ঘটে মাত্র 14% হারে। কেন? কারণ এই উপাদানটি অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইডের একটি সুরক্ষামূলক স্তর গঠন করে যা সময়ের সাথে সালফাইডেশন ক্ষতির বিরুদ্ধে অনেক ভালোভাবে প্রতিরোধ করে। যারা এমন কারখানা বা ভারী যানজটযুক্ত এলাকার কাছাকাছি ভবন নির্মাণের কাজে নিয়োজিত যেখানে বায়ুর গুণমান নিয়মিতভাবে ঘন মিটার প্রতি 50 মাইক্রোগ্রামের নিচে কণার মাত্রা নেমে আসে, সেখানে ছাদের ইনস্টালেশন এবং ভেন্টিলেশন সিস্টেমের মতো কাজের জন্য গ্যালভালুম স্পষ্ট পছন্দ হয়ে ওঠে। এই কঠোর পরিস্থিতিতে উপাদানটি সহজেই দীর্ঘতর স্থায়িত্ব প্রদর্শন করে।

ক্ষেত্রের তথ্য: আবরণহীন এবং গ্যালভানাইজড ইস্পাতের তুলনায় মরিচা গঠনের হার

42টি সাইটজুড়ে স্বাধীন পরীক্ষায় গ্যালভালুমের কর্মক্ষমতার সুবিধা উন্মোচিত হয়েছে:

যেখানে কোটিং ক্ষতিগ্রস্ত হয় সেখানে দস্তা উপাদান ত্যাগ-স্বীকার সুরক্ষা প্রদান করে, আর অ্যালুমিনিয়াম অক্ষত অঞ্চলে বাধা সুরক্ষা বজায় রাখে।

গ্যালভালুম বনাম গ্যালভানাইজড এবং অ্যালুমিনিয়াম-কোটেড স্টিল: একটি কর্মক্ষমতা তুলনা

ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা: গ্যালভালুম স্টিল কুণ্ডলী বনাম গ্যালভানাইজড স্টিল

পরীক্ষাগুলি দেখিয়েছে যে ল্যাবগুলিতে করা লবণাক্ত স্প্রে পরীক্ষার (2023 এর ASTM B117 মান) মধ্যে দিয়ে নিয়ে গেলে গ্যালভালুম ইস্পাত কুণ্ডলী সাধারণ গ্যালভানাইজড ইস্পাতের চেয়ে প্রায় 2 থেকে 4 গুণ বেশি সময় ধরে টিকে থাকে। সাধারণ গ্যালভানাইজড উপকরণ ধাতব উপাদানটিকে জিঙ্ক দ্বারা আবৃত করে রক্ষা করে, মূলত নিজেকে প্রথমে ক্ষয়ের সম্মুখীন করে। কিন্তু গ্যালভালুমে অ্যালুমিনিয়াম এবং জিঙ্কের একটি বিশেষ মিশ্রণ থাকে যা জল প্রবেশের বিরুদ্ধে অনেক বেশি শক্তিশালী কিছু তৈরি করে। যখন আমরা বাস্তব জীবনের উপকূলীয় পরিবেশে কী ঘটে তা দেখি, তখন পার্থক্যটি আরও স্পষ্ট হয়ে ওঠে। গ্যালভালুম সাধারণত গুরুতর ক্ষয় দেখানোর আগে প্রায় 25 থেকে 40 বছর ধরে টিকে থাকে, যেখানে সাধারণ গ্যালভানাইজড ইস্পাত উপকূলের অনুরূপ অবস্থায় মাত্র 12 থেকে 18 বছর পর ভেঙে পড়া শুরু করে।

তাপীয় প্রতিফলন এবং প্রাকৃতিক ক্ষয়: গ্যালভালুম বনাম অ্যালুমিনিয়াম-আবরণযুক্ত ইস্পাত

গ্যালভালুম আসলে সৌর বিকিরণের প্রায় 80% ফিরিয়ে দেয়, যা অ্যালুমিনিয়াম লেপযুক্ত ইস্পাতের 65% প্রতিফলন হারের চেয়ে বেশ ভালো। গরমের দিনগুলিতে, যখন সূর্য খুব জোরে তাপ দেয়, তখন এই পার্থক্যটি পৃষ্ঠের তাপমাত্রাতেও উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে, যা বিভিন্ন তাপীয় পরীক্ষায় দেখা গেছে যে প্রায় 14 ডিগ্রি ফারেনহাইট (বা প্রায় 8 ডিগ্রি সেলসিয়াস) কমে যায়। তবে, যখন তাপমাত্রা খুব বেশি হয়, 750 ডিগ্রি ফারেনহাইটের বেশি, তখন অ্যালুমিনিয়াম লেপযুক্ত সংস্করণগুলি সাধারণত আরও ভালোভাবে টিকে থাকে। এই চরম তাপমাত্রায়, গ্যালভালুমে উপস্থিত দস্তা অংশটি জারণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ভেঙে পড়তে শুরু করে। তবে দীর্ঘমেয়াদী স্থায়িত্বের দিক থেকে দেখলে, সময়ের সাথে সাথে উভয় বিকল্পই বেশ স্থিতিশীল থাকে। দেশের অধিকাংশ অঞ্চলে সাধারণ আবহাওয়ার অধীনে পনেরো বছর পর্যন্ত উন্মুক্ত থাকার পরেও, কোনো উপাদানেই বেশি ক্ষয়ক্ষতি দেখা যায় না এবং ক্ষয়রোধ পরীক্ষার জন্য ISO 9227 মানদণ্ডে নির্দিষ্ট 5% ক্ষয়ের চিহ্নের নীচেই থাকে।

কোটিং প্রকারভেদে মোট মালিকানা খরচ এবং সেবা আয়ু

লাইফসাইকেল খরচ মডেলিং থেকে জানা যায় যে, ছাদ অ্যাপ্লিকেশনে অ্যালুমিনিয়াম লেপযুক্ত সিস্টেমের তুলনায় গ্যালভ্যালুম ২৩% সঞ্চয় অর্জন করে (৪০ বছরের দিগন্ত) ।

যখন গ্যালভানাইজড স্টিল গ্যালভ্যালুমকে ছাড়িয়ে যেতে পারে: বিপরীততা বোঝা

গ্যালভানাইজড স্টিল উচ্চ সালফাইড পরিবেশে (অশুদ্ধ জলের চিকিত্সা, পলাপ মিলস) উচ্চতর প্রতিরোধের প্রদর্শন করে যেখানে অ্যালুমিনিয়াম ক্ষয়কারী সালফাইড গঠন করে। ২০২৪ সালে একটি শোধনাগারের গবেষণায় সালফার সমৃদ্ধ বায়ুমণ্ডলে গ্যালভ্যালুমের জন্য ০.২২ মিমি/বছরের তুলনায় গ্যালভ্যানাইজডের জন্য ০.২৮ মিমি ক্ষয় হার রেকর্ড করা হয়েছে। জিংকের ক্যাথোডিক সুরক্ষা এছাড়াও সিল্যান্ট ছাড়াই যান্ত্রিকভাবে বন্ধ করা সমাবেশগুলিতে কাটা প্রান্ত ক্ষয়কে আরও ভালভাবে প্রশমিত করে।

গ্যালভ্যালুম অ্যাপ্লিকেশনে জারা প্রতিরোধের উপর প্রভাব ফেলছে মূল কারণগুলি

লেপ বেধ এবং এর জীবনকালের উপর প্রভাব

গ্যালভালুম ইস্পাত কুণ্ডলীর কতটা ক্ষয় প্রতিরোধ করতে পারে তা খুব বেশি নির্ভর করে কত ঘন স্তর আছে তার উপর। 2022 এর ASTM মানদণ্ড অনুযায়ী, শিল্প পরীক্ষার গবেষণা থেকে দেখা যায় যে যেখানে গ্যালভালুমে 35 মাইক্রনের বেশি ঘন স্তর থাকে, সেখানে সাধারণ গ্যালভানাইজড ইস্পাতের তুলনায় (যার স্তর 20 মাইক্রনের কম) সমুদ্রতীরবর্তী এলাকাগুলিতে এটি অনেক বেশি সময় টিকে থাকে। যখন আমরা 45 থেকে 55 মাইক্রনের মধ্যে আরও ঘন স্তরগুলি দেখি, তখন গড় আবহাওয়ার অবস্থায় এই স্তরগুলি আসলে উপাদানটিকে 50 বছরের বেশি সেবা জীবন দিতে পারে। এটি ঘটে কারণ ঘন স্তরটি মূলত অ্যালুমিনিয়াম-সমৃদ্ধ একটি আরও শক্তিশালী সুরক্ষা আবরণ তৈরি করে যা ক্ষতিকারক ক্লোরাইড আয়নগুলিকে বাধা দেয় এবং আর্দ্রতাকে পৃষ্ঠের মধ্যে প্রবেশ করা থেকে রোধ করে।

পৃষ্ঠের প্রস্তুতি এবং আস্তরণ আঠালো হওয়ার সেরা অনুশীলন

অপ্রস্তুত ইস্পাতের তুলনায় প্রাপ্ত পৃষ্ঠের প্রস্তুতি আস্তরণ আঠালো হওয়াকে 300% বৃদ্ধি করে (SSPC-SP 1 2021)। গুরুত্বপূর্ণ ধাপগুলি হল:

• আঠালো হওয়ার জন্য ক্ষুদ্র ক্রিস্টালিন আঙ্কার প্যাটার্ন তৈরি করতে ফসফেটিং
• মিল স্কেল এবং অক্সাইড অপসারণের জন্য রাসায়নিক পরিষ্করণ
• অ্যালুমিনিয়াম-জিঙ্ক বন্ডিং অপটিমাইজ করতে নিয়ন্ত্রিত প্যাসিভেশন
  অপর্যাপ্ত প্রস্তুতি কোটিংয়ের সময়মতো ব্যর্থতার 73% এর কারণ, যা ক্ষয়কারী উপাদানগুলিকে সাবস্ট্রেট ইন্টারফেসগুলিতে প্রবেশ করতে দেয়।

পরিবেশগত উপাদান: আর্দ্রতা, লবণাক্ততা এবং বায়ু দূষণ

গ্যালভালুমের কর্মক্ষমতা বিভিন্ন পরিবেশে উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন হয়:

4,000টি ইনস্টলেশনের ফিল্ড ডেটা থেকে দেখা যায় যে 70% এর বেশি আর্দ্রতা দস্তার ক্ষয়কে 40% হারে ত্বরান্বিত করে, অন্যদিকে শিল্প সালফার যৌগগুলি অ্যালুমিনিয়াম-সমৃদ্ধ স্তরগুলিতে ক্ষুদ্র ক্ষয় (micro-pitting) সৃষ্টি করে (NACE ফিল্ড স্টাডি 2020)

সাধারণ জিজ্ঞাসা

গ্যালভালুম ইস্পাত কুণ্ডলীর গঠন কী কী উপাদান নিয়ে?

গ্যালভালুম ইস্পাত কুণ্ডলীতে 55% অ্যালুমিনিয়াম, 43.4% দস্তা এবং 1.6% সিলিকন রয়েছে।

গ্যালভালুম কীভাবে ক্ষয় প্রতিরোধ করে?

অ্যালুমিনিয়ামের মাধ্যমে প্রদত্ত বাধা সুরক্ষা এবং দস্তার মাধ্যমে প্রদত্ত ত্যাগ-সুরক্ষার সমন্বয়ে গ্যালভালুম ক্ষয় প্রতিরোধ করে।

সমুদ্রতীরবর্তী এলাকায় গ্যালভালুম ইস্পাত কুণ্ডলীর সেবা আয়ু কত?

সমুদ্রতীরবর্তী এলাকায়, গ্যালভালুম ইস্পাত কুণ্ডলী সাধারণ গ্যালভানাইজড ইস্পাতের চেয়ে তিন থেকে পাঁচ গুণ বেশি সময় টিকে।

গ্যালভালুমের তুলনা গ্যালভানাইজড ইস্পাতের সাথে কীভাবে করা যায়?

লবণাক্ত স্প্রে পরীক্ষায় অ্যালুমিনিয়াম-দস্তা আবরণের জন্য গ্যালভালুম সাধারণত গ্যালভানাইজড ইস্পাতের চেয়ে ২ থেকে ৪ গুণ বেশি স্থায়ী হয়।