ورق اسیدشویی چیست و چه کاربردهایی دارد؟

می‌دانیم ماده خام مورد نیاز جهت تولید بسیاری از محصولات فلزی، معمولا به صورت ورق است. این ورق‌ها مشخصات ویژه‌ای داشته و برای اهداف خاصی تولید شده و مورد استفاده قرار می‌گیرند. کشور ایران از جمله بزرگ‌ترین تولیدکنندگان ورق فلزی محسوب شده و از این رو از جمله صادرکنندگان این محصول نیز به شمار می‌رود. ورق‌های فلزی به هفت دسته تقسیم‌بندی می‌شوند که یکی از آن‌ها ورق اسیدشویی است. این محصول از ورق گرم تولید شده و طی فرآیندهایی اسیدشویی می‌شوند. اسیدشویی از متداول‌ترین فرآیندهای صنعتی است. در واقع در هر صنعت و کارخانه‌ای که با ایجاد پوشش روی سطح یک فلز پایه سروکار داشته باشد، در کنار بحث تنوع روش‌های ایجاد پوشش روی سطح فلز، می‌توان از ورق اسیدشویی استفاده کرد. شناخت انواع روش‌های اسیدشویی، ویژگی‌ها و مشخصات آن، استانداردهای تولید و کاربردهای آن به ما در انتخاب صحیح نوع این محصول کمک زیادی خواهد کرد. در این مقاله از آهن‌آنلاین به بررسی ویژگی‎‌ها، نحوه تولید و کاربردهای ورق اسیدشویی می‌پردازیم.

ورق اسیدشویی چیست؟

همانطور که می‌دانیم قیمت انواع ورق از جمله ورق اسیدشویی به عوامل مختلفی از جمله کشور و برند تولیدکننده، نحوه تولید و ابعاد آن بستگی دارد. ورق اسیدشویی از جمله ورق‌های آلیاژی پرکاربرد است که از ورق نورد گرم یا ورق سیاه تولید می‌شود. استفاده از این محصول در مواردی که ظاهر و کیفیت سطح مورد توجه باشد، مرسوم است. سطح ورق سیاهی که توسط نورد گرم به ضخامت دلخواه رسیده، دارای چربی‌ها و آلودگی‌هایی است. این چربی‌ها و آلودگی‌ها، به کمک نوعی اسید که اغلب اسید کلریدریک است، از ورق زدوده می‌شود. به این فرآیند اسیدشویی یا فلاکسینگ و به ورق حاصل از این فرآیند ورق اسیدشویی گفته می‌شود. به کمک این فرآیند زغال‌های سطحی و مقداری از ناخالصی‌های سطح آن حذف و در نتیجه سطح ظاهری ورق براق می‌شود. این محصول به روش‌های مختلف و در ابعاد و ضخامت‌های گوناگون تولید می‌شود که در این مقاله به آن‌ها خواهیم پرداخت.

ورق اسیدشویی ورقی است که از سطحی درخشان، تمیز و عاری از اکسیدها و آلودگی‌ها برخوردار است. انجام عملیات اسیدشویی که روی ورق گرم انجام می‌شود، می‌تواند تا حد زیادی به پوسته‌زدایی آن کمک کرده و سطح را به کیفیت مناسبی برساند.

اسیدشویی ورق گرم با چه هدف انجام می‌شود؟

ورق سیاه یا گرم طی فرآیند نورد گرم متحمل دمای بالایی می‌شود و همین امر سبب می‌شود تا این محصولات دارای سطحی با پوسته‌های اکسیدی باشند. وجود این پوسته‌ها در سطح محصول زمینه، رنگ و ضخامت ورق را دچار ناهمگونی می‌کند. در چنین شرایطی انجام عملیات اسیدشویی روی ورق گرم می‌تواند تا حد زیادی به پوسته‌زدایی آن کمک کرده و سطح را به کیفیت مناسبی برساند. اسیدشویی به این هدف برای آن دسته از ورق‌ اسیدشویی که پس از تولید مستقیما وارد بازار مصرف می‌شوند، انجام می‌شود. اما فرآیند اسیدشویی به اهداف دیگری نیز انجام می‌شود. ورق سیاهی که قرار است روی آن عملیات نورد سرد انجام شود نیز اسیدشویی می‌شود. پوسته‌های اکسیدی ایجاد شده روی سطح ورق سیاه، اغلب سخت و ضدسایش هستند. به همین دلیل انجام عملیات نورد سرد روی چنین سطحی باعث آسیب به سطح صیقلی غلتک‌های نورد سرد شده و آن‌ها را از تلرانس خارج می‌کند و باعث مشکل در فرآیند کلی نورد سرد خواهد شد. حتی اگر اکسیدهای موجود در سطح ورق سیاه چسبندگی کمی داشته و سست باشند نیز منجر به بروز دشواری دو چندان در فرآیند نورد سرد خواهد شد. به همین دلیل انجام فرآیند اسیدشویی برای تمام ورق‌ها پیش از نورد سرد الزامی است.

نوع اسید مورد استفاده در فرآیند اسیدشویی

در فرآیند اسیدشویی به یک ماده اسیدی معدنی رقیق نیاز است تا اکسیدها و آلودگی‌های سطح فلز را از فلز پایه جدا کرده و آن را در خود حل کند. در این فرآیند از اسیدهایی مانند فسفریک، هیدروفلوریک، نیتریک، هیدروکلریک و اسید سولفوریک به تنهایی یا با ترکیب‌های گوناگون استفاده می‌شود. اسیدشویی با اسیدنیتریک در دمای اتاق انجام شده و به همین دلیل در اسیدشویی با آن هزینه‌های گرمایشی حذف خواهد شد. در طول فرآیند اسیدشویی نفوذ هیدروژن می‌تواند منجر به بروز عیوب در قطعه شود، اما با استفاده از اسیدنیتریک این مشکل وجود نخواهد داشت. همچنین طی فرآیند امکان تشکیل نمک آهن وجود دارد و استفاده از این نوع اسید برای اسیدشویی می‌تواند از آن جلوگیری کند. هنگام استفاده از این اسید، در صورتی که دمای آن از دمای محیط بیشتر شود، کف تشکیل می‌شود. از دیگر معایب این اسید قدرت بالای خورندگی آن است که می‌تواند باعث آسیب به تجهیزات شود و همچنین هزینه دفع و بازیابی بسیار بالایی دارد. در گذشته اسید سولفوریک ماده اصلی مورد استفاده برای فرآیند اسیدشویی محسوب می‌شد و تاکنون در اسیدشویی آلیاژهای فولادی دارای کربن بیشترین استفاده را داشته است. غلظت موثر این اسید با تغییرات دما، متغیر است. یعنی با افزایش دما، اسید با غلظت پایین تاثیری برابر با غلظت بالای اسید در دمایی پایین دارد. این اسید قابلیت بازیابی و استفاده مجدد را دارد و استفاده از آن می‌تواند باعث کاهش هزینه‌ها شود؛ اما احتمال نفوذ هیدروژن به قطعه و ایجاد عیوب در آن، هنگام کار با این اسید بالاست. امروزه بیشتر برای تولید این محصول از اسید کلریدریک استفاده می‌شود. تا جایی که بیشترین کاربرد این نوع اسید در سراسر جهان متعلق به واحدهای اسیدشویی است.

مزایای استفاده از اسید کلریدیک نسبت به اسید سولفوریک

استفاده از اسید کلریدریک اقتصادی‌تر بوده و قیمت بسیار کمتری از اسید سولفوریک دارد.

• این اسید، به اصطلاح از میزان اسیدشویی بالاتری برخوردار است و اکسید بیشتری را در خود حل کرده و بنابراین سطح تمیزتری با استفاده از آن حاصل خواهد شد. دیگر مزیت حاصل از این ویژگی اسیدکلریدریک، صرفه‌جویی در مصرف اسید در تانک‌های اسیدشویی است.
• حمله اسید کلریدریک به سطح فولاد به عنوان فلز پایه کمتر است. این مزیت سبب هدر رفتن کمتر فلز خواهد شد.
• این اسید در واکنش با اکسید آهن، نمک آهن تولید می‌کند اما مقدار نمک رسوبی کم بوده و آسیبی ایجاد نمی‌کند.
• این اسید هیدروژن کمتری در خود حل کرده و احتمال بروز عیوب در قطعه را کمتر می‌کند.
• دمای کاری برای اسید کلریدریک کمتر از اسید سولفوریک است. دمای کاری بهینه برای اسید کلریدریک ۷۰ تا ۸۰ درجه سانتی‌گراد است. در حالی که این بازه دمایی برای اسید سولفوریک ۱۰۰ تا ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد است.

تنها عیب اسید کلریدریک نسبت به اسید سولفوریک در خاصیت فرار بودن آن است. به همین دلیل محفظه‌های اسید کلریدریک ایزوله می‌شوند تا از فرار آن جلوگیری شود. ورق‌های اسیدشویی شده در دمای بالا تولید دود کرده و موجب آلودگی هوای اطراف و آسیب به سیستم تنفسی خواهند شد. همچنین این اسید بسیار قوی بوده و می‌تواند منجر به آسیب تجهیزات شود.

ورق اسیدشویی

مراحل اسیدشویی ورق

سطح ورق‌های فولادی نورد گرم پس از آن که در معرض هوا قرار بگیرند، به دلیل دمای بالایی که دارند دچار خوردگی و اکسیداسیون می‌شوند. زنگ‌زدگی‌های عمیق ممکن است با روش‌های مکانیکی از سطح فولاد پاک شده و سپس وارد مرحله اسیدشویی شود. به همین دلیل ورق‌های نورد گرم یا ورق سیاه وارد مرحله اسیدشویی می‌شوند. در متداول‌ترین روش ورق‌های فولادی در حمام حاوی هیدروکلریدریک اسید با غلظت ۲۰ تا ۳۰ درصد غوطه‌ور می‌شوند. این ورق‌ها با سرعتی یکنواخت از داخل حمام‌ها عبور داده شده و پس از آن برای پاکسازی باقی‌مانده مواد اسیدی و رسوبات روی ورق، وارد حوضچه شستشو شده و با آب خالص شستشو داده می‌شوند. این حوضچه‌ها با هم مرتبط بوده و از حوضچه اول به ترتیب وارد بقیه حوضچه‌ها می‌شود. این حوضچه‌ها به صورت شیبدار ساخته می‌شوند و جهت حرکتی مخالف با حرکت ورق‌های فولادی دارند. به صورتی که ورق در نهایت با آب خالص حوضچه اول شستشو داده می‌شود. سرعت و نرخ اسیدشویی با توجه به عوامل مختلفی تعیین می‌شود. از جمله این عوامل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
نوع اسید مورد استفاده، نوع اکسید موجود در سطح فلز، ضخامت چسبندگی لایه اکسیدی به سطح، نوع و ترکیب شیمیایی اکسید، دمای ورق، محیط و اسید، غلظت محلول پاک‌کننده اسیدی، نوع غوطه‌وری فلز در اسید، زمان نگه‌داری فلز در محلول، حضور یا عدم حضور بازدارنده‌های موجود در محلول اسیدی که واکنش اسید با فلز را دچار کندی می‌کنند.
از میان این عوامل دما، نوع و غلظت اسید نقش مهم‌تر و حساس‌تری دارد. برای مثال هنگام اسیدشویی با اسید سولفوریکی که دارای غلظت ۱۵ درصد است و در محدوده دمایی ۲۰ تا ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد قرار دارد، به ازای هر ده درجه افزایش دمای اسید، نرخ اسیدشویی دو برابر می‌شود. به این معنی که برای سولفوریک اسید نرخ اسیدشویی در دمای ۸- درجه سانتی‌گراد بیش از ۵ برابر بیشتر از نرخ آن در دمای اتاق خواهد بود.
پس از انجام فرآیند اسیدشویی، ورق‌های فلزی وارد تونلی از هوای گرم می‌شوند تا سطح آن‌ها خشک شود. این سطح همچنان نیاز به مراقبت در برابر هوای محیط است تا مجدد دچار خوردگی و اکسید نشود. برای جلوگیری از تماس سطح ورق با هوای محیط، هنگام نگهداری آن‌ها در انبار لازم است پیش از کلاف شدن، توسط یک لایه نازک از روغن‌های معدنی پوشیده شود و سطح آن روغنکاری شود. پس از این مرحله ورق فلزی کلاف شده روانه بازار می‌شود. بخشی از این محصول به صورت کلاف اسیدشویی در بازار عرضه می‌شود و قسمت عمده این محصولات در تولیدات محصولات سرد کاربرد داشته و به قسمت نورد سرد انتقال داده می‌شوند. ورق‌های اسیدشویی شامل دو دسته ورق اسیدشور ST37 و STW22 است که تفاوت چندانی با یکدیگر نداشته و تنها نوع دوم نرمی و انعطاف‌پذیری بیشتری دارد.
ورق پس از تولید بازبینی می‌شود تا عیب‌های ظاهری آن مشخص شود. در صورت وجود اشکال عملیاتی مانند صافکاری، موج‌گیری و لبه‌بری روی آن انجام می‌شود. این محصولات به صورت رول و شیت (فابریک و برشی) تولید می‌شوند. در صورتی که ورق اسیدشویی به صورت رول باشد، در سه عرض ۱۰۰، ۱۲۵ و ۱۵۰ سانتی‌متر تولید می‌شوند. رول‌های با عرض بیش از ۱۵۰ سانتی‌متر دارای ضخامتی بیش از ۳ میلیمتر هستند.

انواع روش‌های اسیدشویی ورق

فرآیند اسیدشویی در صنایع مختلف انجام می‌شود. این فرآیند با توجه به نوع مقطع فولادی و کاربرد مورد نظر، به انواع مختلفی تقسیم‌بندی می‌شود که در ادامه ذکر می‌شوند.

• غوطه‌وری در مخزن: این روش متداول‌ترین روش اسیدشویی است. در این روش فرآیند در مخزن انجام می‌شود و منجر به دسترسی آسان به تمام نقاط قطعه و ورق خواهد شد. یکنواختی خوردگی سطح از جمله مزیت‌های این روش است.
• اسیدشویی ساکن: همان‌طور که از نام آن پیداست، در این روش ورق ساکن بوده و محلول در حرکت است. این روش بیشتر در صنعت آبکاری مورد استفاده است.
• اسیدشویی دسته‌ای: در این روش قطعات به صورت دسته‌ای وارد محلول شده و در آن غوطه‌ور می‌شوند.
• اسیدشویی به روش افشانه‌ای (اسپری): این روش در حضور متخصص و با رعایت دقیق نکات ایمنی انجام می‌شود.
• اسیدشویی به روش بازگردشی: این روش مناسب مقاطعی مانند لوله است که در آن اسید از داخل لوله عبور داده می‌شود و باعث شستشوی سطح داخلی آن می‌شود.

در اجرای فرآیند و استفاده از ورق اسیدشویی مشکلاتی وجود دارد. از جمله آن که استفاده مستقیم از ورق اسیدشویی به دلیل قدرت بالای اسید، با ریسک بالای خوردگی فلز همراه است و امکان آسیب دیدن قطعه در صورت عدم رعایت نکات فنی، وجود دارد. علاوه بر این دفع، بازیابی و استفاده مجدد از اسیدهای مورد استفاده در فرآیند، با مشکلات زیادی از جمله هزینه بالا مواجه است. از دیگر مشکلاتی که در این فرآیند وجود دارد حجم زیاد مصرف آب در طول اسیدشویی و تمیز کردن سطح است. از طرفی حمل و نقل اسید مصرف شده در طول فرآیند از معضلات جدی است که عدم توجه به آن می‌تواند آسیب‌های جدی به طبیعت شود.

کاربردهای ورق اسیدشویی چیست؟

ورق اسیدشویی ورقی است که از سطحی درخشان، تمیز و عاری از اکسیدها و آلودگی‌ها برخوردار است. چنین سطحی قبل از انجام هر عملیاتی روی ورق‌ها مورد نیاز است. به همین دلیل ورق اسیدشویی ماده اولیه مورد نیاز برای بسیاری از انواع ورق‌های فلزی است. برای مثال در کارخانه‌های تولید ورق گالوانیزه از این محصول استفاده می‌شود. همچنین در همه کارخانه‌هایی که فرآیند تکمیلی پس از تولید مانند رنگ‌کاری نیاز است، از ورق اسیدشویی استفاده می‌شود. در زیر کاربردهای دیگر ورق اسیدشویی عنوان شده است.

• صنایع لوله‌سازی مانند صنابع تولید لوله‌های انتقال آب، نفت و گاز
• صنایع اتوموبیل‌سازی: در ساخت قطعاتی از خودرو از جمله رینگ و شاسی از ورق‌های سخت و ضدسایش اسیدشویی استفاده می‌شود که می‌بایست دارای کیفیت SAPH370-SAPH310 تا SAPH440باشند. کیفیت QSTE380 نیز ضدسایش و سخت بوده و مناسب این کاربرد است. همچنین در تولید چرخ خودرو از این محصول استفاده می‌شود.
• تولید مخازن تحت فشار و مخازن مایعات و گازها
• صنایع ساختمان‌سازی برای تولید لوله و پروفیل
• تولید محصولات گالوانیزه
• شکل‌دهی سرد و کشش عمیق سیلندر گاز

جمع‌بندی

در این مطلب به معرفی ورق اسیدشویی و نحوه انجام فرآیند اسیدشویی و همچنین کاربردهای این محصول پرداختیم. در تولید ورق اسیدشویی از استانداردها، روش‌ها و اسیدهای مختلفی استفاده می‌شود. تمام این موارد می‌تواند در قیمت ورق اسیدشویی تاثیرگذار باشند. با توجه به مطالب عنوان شده می‌بینیم اسیدشویی فرآیندی متداول و پرکاربرد در صنعت است که اجرای آن پیش از ایجاد هر نوع پوششی روی سطح فلز، الزامی است. به نظر شما در صورتی که ورق گرم بدون انجام مرحله اسیدشویی وارد مرحله نورد سرد شود، چه مشکلاتی ایجاد می‌شود؟ نظرات و تجربیات خود را درباره استفاده و خرید این محصول پرکاربرد از طریق کامنت با ما در میان بگذارید!