জিঙ্ক লেপযুক্ত ইস্পাত কুণ্ডলী কীভাবে ক্ষয় প্রতিরোধে সহায়তা করে?

আবরণ সুরক্ষা: জিঙ্ক লেপযুক্ত ইস্পাত কুণ্ডলীকে কীভাবে জিঙ্ক আবরণ রক্ষা করে

জিঙ্ক একটি শারীরিক আবরণ হিসাবে: ক্ষয়ের বিরুদ্ধে প্রথম প্রতিরক্ষা ধারা

যখন ইস্পাতের কয়েলগুলিতে প্রয়োগ করা হয়, তখন জিংক লেপটি জলাশয় সৃষ্টি করে যা জং সৃষ্টি করে যেমন জল, বায়ু এবং যেসব নোংরা শিল্প রাসায়নিকগুলি সর্বত্র উড়ে চলেছে। বেশিরভাগ সময়, এই সুরক্ষা ক্ষয় সমস্যা শুরু হওয়ার আগেই প্রায় ৮০ থেকে ৯৫ শতাংশ সমস্যা বন্ধ করে দেয়। এই কাজটি এত ভাল করে তোলে যে, জিংকটি স্টিলের সাথে কতটা শক্তভাবে লেগে থাকে। এমনকি অনেক পরিধানের পরেও, লেপটি ছড়িয়ে পড়ার পরিবর্তে স্থির থাকে। এজন্যই আমরা গ্যালভানাইজড স্টিল দেখতে পাই যেটা ছাদ এবং কাঠামোর জন্য ব্যবহার করা হয় যেখানে উপাদানগুলোকে বেশ কঠিন অবস্থার মধ্যে থাকতে হয়।

দীর্ঘমেয়াদী পরিবেশগত প্রতিরোধের জন্য জিংক কার্বনেট প্যাটিনার গঠন

যখন জিংক বায়ুর সংস্পর্শে আসে, তখন এটি কার্বন ডাই অক্সাইডের সাথে মিলিত হয়ে এই প্রতিরক্ষামূলক লেপ তৈরি করে যাকে বলা হয় জিংক কার্বনেট প্যাটিনা। এই স্তরটিকে এতটাই বিশেষ করে তোলে যে এটি মরিচাকে দূরে রাখে, সাধারণ জিংক ধাতুর তুলনায় ক্ষয়কে প্রায় অর্ধেক করে কম করে। এই প্রভাবটি এমন জায়গায় সবচেয়ে ভালো কাজ করে যেখানে বায়ুতে আর্দ্রতা থাকে অথবা যেখানে হালকা অ্যাসিড থাকে। এর কারণ হল প্যাটিনার অগভীরতা। বৃষ্টির পানি, সকালের শিশির, এমনকি কিছু রাসায়নিকও সময়ের সাথে সাথে এটিকে ভেঙে দিতে পারে না। ফলস্বরূপ, এই উপাদান দিয়ে আবৃত উপাদানগুলি অন্যথায় তারা যেভাবে থাকত তার চেয়ে অনেক বেশি সময় ধরে থাকে, যা ব্যাখ্যা করে যে কেন জিংক থেকে তৈরি অনেক বাইরের কাঠামো বিভিন্ন আবহাওয়ার অবস্থার মুখোমুখি হওয়া সত্ত্বেও কয়েক দশক ধরে ভাল দেখাচ্ছে।

শিল্প ও উপকূলীয় পরিবেশে পারফরম্যান্স

উপকূলীয় অঞ্চলে প্রচলিত স্টিলের তুলনায় গ্যালভানাইজড স্টিলের রোলগুলি প্রায় 3 থেকে 4 গুণ বেশি সময় ধরে থাকে কারণ তারা উভয়ই বাধা সুরক্ষা পায় এবং সময়ের সাথে সাথে সেই প্রতিরক্ষামূলক প্যাটিনার বিকাশ করে। যখন আমরা শিল্পের পরিবেশে দেখি, তখন জিংক ভাল কাজ করে সালফার যৌগ এবং অ্যাসিড বৃষ্টিকেও প্রতিরোধ করে। ক্ষেত্রের পরীক্ষায় দেখা গেছে যে, মাঝারি দূষণের মাত্রা থাকা জায়গায় ১৫ বছর পর, সাধারণত এই জালিয়াতিযুক্ত পৃষ্ঠ থেকে অর্ধ মিলিমিটারেরও কম বেধ হারিয়ে যায়। আরেকটি বিষয় যা লক্ষনীয় তা হল এটি রঙিন লেপ থেকে কতটা আলাদা। এমনকি যদি গ্যালভানাইজড ধাতু এখানে ওখানে স্ক্র্যাচ হয়ে যায়, তবুও এটি এর নীচে যা আছে তা রক্ষা করে, যার মানে এটি ধ্রুবক রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন ছাড়াই অনেক বেশি সময় ধরে টেকসই থাকে।

আত্মত্যাগী এনোডিক সুরক্ষা: গ্যালভানাইজড স্টিলের কয়েল এর স্ব-নির্ধারণ প্রক্রিয়া

সাধারণ ইস্পাত রক্ষা করার জন্য কীভাবে জিংক একটি যজ্ঞের অ্যানোড হিসাবে কাজ করে

যেভাবে জিংক রাসায়নিকভাবে কাজ করে, তা তাকে একটি বলিদানের অ্যানোড হিসেবে কাজ করতে দেয়, যার অর্থ হল এটি স্টিলের আগে ক্ষয় করে। সংখ্যাগুলো দেখে, জিঙ্ক এর ইলেক্ট্রোডের সম্ভাব্যতা -০.৭৬ ভোল্টের কাছাকাছি, যখন ইস্পাতের -০.৪৪ ভোল্টের কাছাকাছি থাকে। এই পার্থক্যের কারণে, জিংক স্বাভাবিকভাবেই স্টিলের সাথে জোড়া হলে অ্যানোডের ভূমিকা পালন করে, যা আমরা যে ধাতুকে রক্ষা করার চেষ্টা করছি তার থেকে ক্ষয়কে দূরে সরিয়ে দেয়। বাস্তব জগতে পরীক্ষা করে দেখা গেছে যে এই প্রতিরক্ষামূলক প্রভাব আসলে ১০ থেকে ১৫ বছর পর্যন্ত রস্ট গঠনকে রোধ করতে পারে, যা সময়ের সাথে সাথে ক্ষয়কারী পরিবেশের জন্য বেশ চিত্তাকর্ষক।

কাটা প্রান্ত এবং ক্ষতিগ্রস্ত এলাকায় ক্যাথোডিক সুরক্ষা

খালি স্টিলের ছাপের ফলে অবিলম্বেই আত্মত্যাগমূলক সুরক্ষা শুরু হয়। যেখানে লেপটি এখনও অক্ষত, সেখানে থেকে জিংক আয়ন আসলে প্রায় ৩ মিলিমিটার দূরে ভ্রমণ করে, অক্সিড এবং কার্বনেটের প্রতিরক্ষামূলক স্তর তৈরি করে। এই গঠনগুলো বায়ুতে আর্দ্রতা থাকলে প্রায় দুই দিনের মধ্যে ক্ষুদ্র ক্ষয়ক্ষতিগুলো বন্ধ করে দেয়। বাস্তব জগতে ফলাফল দেখলে, এই ধরনের স্ব-নির্মাণ সমুদ্রের উপকূলে পাঁচ বছর ধরে বসে থাকার পরেও প্রায় ৯৮.৬ শতাংশ স্থলকে অক্ষত রাখে। আমার কাছে মনে হয়, বেশ চমকপ্রদ জিনিস।

দ্বৈত-অ্যাকশন প্রতিরক্ষাঃ বাধা এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সুরক্ষা একত্রিত

গ্যালভানাইজড স্টিলের রোলস দুটি পরিপূরক প্রক্রিয়া থেকে উপকৃত হয়ঃ

1. ভৌত বাধা : একটি 4585 μm জিংক স্তর আর্দ্রতা এবং অক্সিজেন প্রবেশ ব্লক
2. সক্রিয় সুরক্ষা : ক্ষয়ক্ষতি রোধে ক্ষতিকারক স্থানগুলোতে মরিচা প্রতিরোধ করে

এই সমন্বয় শুধুমাত্র পেইন্ট সিস্টেমের তুলনায় চারগুণ বেশি সময় ধরে পরিষেবা জীবনকে ফলাফল করে, 20 বছরের মধ্যে জীবনচক্র রক্ষণাবেক্ষণের ব্যয় 62% হ্রাস পায় (অবকাঠামো স্থায়িত্ব গবেষণা, ২০২১) ।

পাতলা জিংক স্তরগুলি ঘন বাধা থেকে ভাল কাজ করে

মাত্র ৪০ মাইক্রন পুরু জিংক লেপগুলি পলিমার বাধাগুলির চেয়ে বেশি সময় ধরে থাকে যা ১০০ মাইক্রন পুরু হওয়ার দ্বিগুণ। কেন জিংক এত কার্যকর? আসলে, এটি পৃষ্ঠের নিচে ঘটে যাওয়া কিছু ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়ার কারণে ক্ষতি হলে সুরক্ষা সরিয়ে দেয়। পলিমার লেপ এই ভাবে কাজ করে না। একবার যদি তারা স্ক্র্যাচ বা ফাটল পায়, তাদের প্রতিরক্ষামূলক গুণাবলী মূলত রাতারাতি অদৃশ্য হয়ে যায়। সম্ভবত এজন্যই আজকাল আমরা নির্মাণকাজে সর্বত্রই গ্যালভানাইজড স্টিলের কয়েল দেখতে পাই। প্রায় ৮৩ শতাংশ কাঠামোর ২৫ বছরের বেশি সময় ধরে নির্ভরযোগ্য সুরক্ষার প্রয়োজন হয়। এটা সত্যি সত্যি যুক্তিযুক্ত যখন আপনি দেখেন যে, এই সব সেতু এবং ভবনগুলো কয়েক দশক ধরে আবহাওয়ার কারণে অক্ষত অবস্থায় আছে।

গ্যালভানাইজেশন পদ্ধতি তুলনা করাঃ কর্মক্ষমতা এবং প্রয়োগের উপর প্রভাব

হট-ডিপ বনাম ইলেক্ট্রো-গালভানাইজিং বনাম প্রাক-পেইন্ট স্টিলঃ একটি পারফরম্যান্স ব্রেকডাউন

হট ডিপ গ্যালভানাইজিং প্রক্রিয়াটি ইস্পাতকে তরল দস্তার মধ্যে ডুবিয়ে রাখার মাধ্যমে কাজ করে, যা প্রায় 50 থেকে 150 মাইক্রন পুরুত্বের একটি বেশ ঘন সুরক্ষামূলক স্তর তৈরি করে। এটি সেই ধরনের জিনিসগুলির জন্য অত্যন্ত উপযোগী যেগুলি ক্ষয়রোধে গুরুতর সুরক্ষার প্রয়োজন, যেমন সেতু বা কঠোর আবহাওয়ার শর্তাবলীর সংস্পর্শে থাকা ধাতব ছাদ। অন্যদিকে, ইলেকট্রো গ্যালভানাইজিং বিদ্যুৎ ব্যবহার করে দস্তার অনেক পাতলা স্তর প্রয়োগ করে, সাধারণত 5 থেকে 30 মাইক্রনের মধ্যে। ফলাফল হল একটি অত্যন্ত মসৃণ পৃষ্ঠ, যা বিশেষত ছোট উপাদানগুলির জন্য উপযোগী যেখানে সঠিক মাপ গুরুত্বপূর্ণ, যেমন গাড়ির যন্ত্রাংশ বা ইলেকট্রনিক সংযোজক। ভবন এবং বহিরঙ্গন প্রয়োগের জন্য, উৎপাদকরা প্রায়শই প্রি-পেইন্টেড গ্যালভানাইজড ইস্পাত শীট ব্যবহার করে থাকেন। এগুলিতে উপরের দিকে প্লাস্টিকের অতিরিক্ত স্তর থাকে যা উজ্জ্বল রং দীর্ঘ সময় ধরে রাখতে এবং সূর্যের ক্ষতি থেকে সুরক্ষা প্রদান করে, ফলে আধুনিক নির্মাণ প্রকল্পগুলির মধ্যে অনেক সম্মুখভাগ এবং ভবনের বহির্ভাগের জন্য এটি জনপ্রিয় পছন্দ হয়ে উঠেছে।

২০২৩ সালের একটি গবেষণায় দেখা গেছে উপকূলীয় অঞ্চলে হট-ডিপ গ্যালভানাইজড ইস্পাত ইলেকট্রো-গ্যালভানাইজড সংস্করণের তুলনায় ২-৪ গুণ বেশি স্থায়ী। তবে, এর মসৃণ ও সামঞ্জস্যপূর্ণ ফিনিশের কারণে ইলেকট্রো-গ্যালভানাইজিং অভ্যন্তরীণ ব্যবহারের জন্য আরও ভালো কাজ করে।

বিভিন্ন পরিবেশের জন্য উপাদানের বৈশিষ্ট্য এবং নির্বাচনের মাপকাঠি

উপকূলরেখার ধারে লবণাক্ত বাতাসের সংস্পর্শে আসলে হট ডিপ গ্যালভানাইজেশন দিয়ে চিকিত্সিত ইস্পাত কুণ্ডলীগুলি মরচি ধরা পর্যন্ত প্রায় 40 শতাংশ বেশি সময় টিকে। এই কঠোর অবস্থার মধ্যে এদের ইলেকট্রো গ্যালভানাইজড সমকক্ষদের তুলনায় অনেক বেশি উন্নত করে তোলে। রাসায়নিক কারখানাগুলি প্রায়শই বিশেষ পলিমার স্তর দিয়ে আবৃত প্রি-পেইন্টেড সংস্করণগুলি বেছে নেয়, কারণ স্যুইচ করার পর কারখানা ম্যানেজারদের ক্ষেত্র প্রতিবেদন অনুযায়ী এগুলির রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন প্রায় 60% কম। গড় দূষণের মাত্রা নিয়ে শহরগুলি সাধারণত ইলেকট্রো গ্যালভানাইজড বিকল্পগুলি বেছে নেয়। এগুলি আবহাওয়ার বিরুদ্ধে যথাযথভাবে ভালো প্রতিরোধ ক্ষমতা রাখে এবং ভালো চেহারা দেয়, যা বাজেট-সচেতন নির্মাণ প্রকল্পগুলির জন্য উপযুক্ত যেগুলি উপাদানের উপর অতিরিক্ত খরচ ছাড়াই ভালো দেখাতে চায়।

দীর্ঘমেয়াদী অবকাঠামো পর্যালোচনার ক্ষেত্র তথ্য থেকে দেখা যায় যে আর্দ্র জলবায়ুতে 25 বছর পরও হট-ডিপ গ্যালভানাইজড রেলিংগুলি 90% কাঠামোগত অখণ্ডতা ধরে রাখে, যা অন্যান্য কোটিং পদ্ধতির চেয়ে ভালো কর্মদক্ষতা দেখায়।

জিংক প্লেটেড স্টিল কয়েলের দীর্ঘমেয়াদী স্থায়িত্ব এবং খরচের দক্ষতা

আয়ু এবং ক্ষয় প্রতিরোধের ক্ষমতা: ক্ষেত্র অধ্যয়ন থেকে প্রাপ্ত প্রমাণ

শিল্পাঞ্চল এবং অভ্যন্তরীণ এলাকাগুলিতে যেখানে পরিবেশগত অবস্থা খুব কঠোর নয়, সেখানে জিংক প্লেটেড স্টিল কয়েলগুলি সাধারণত 20 থেকে 30 বছর পর্যন্ত স্থায়ী হয়, আগে থেকেই ক্ষয়ের লক্ষণ দেখা দেয় না। এদের এতটা স্থায়িত্বের কারণ হল এদের দুই স্তরের প্রতিরোধ ব্যবস্থা—বাধা সুরক্ষা এবং ক্যাথোডিক ক্রিয়া, যা ধাতব পৃষ্ঠের মধ্যে মরচি ছড়িয়ে পড়া বন্ধ করে দেয়। লবণাক্ত উপকূলের কাছাকাছি স্থাপন করা হলেও, যেখানে আর্দ্রতার মাত্রা খুব বেশি, এই কয়েলগুলি সাধারণ ইস্পাতের তুলনায় ভালো কাজ করে। বাস্তব জীবনের উদাহরণগুলি দেখলে বিষয়টি আরও পরিষ্কার হয়। জিংক প্লেটেড স্টিল দিয়ে নির্মিত সেতু এবং ট্রান্সমিশন টাওয়ারগুলি প্রায় চৌদ্দ বছর পর অপ্রক্রিয়াকৃত ইস্পাত দিয়ে নির্মিত কাঠামোর তুলনায় প্রায় অর্ধেক রক্ষণাবেক্ষণ কাজের প্রয়োজন হয়।

কেস স্টাডি: আর্দ্র এবং কঠোর জলবায়ুযুক্ত অবকাঠামোতে জিংক প্লেটেড স্টিল কয়েল

গবেষকরা দক্ষিণ-পূর্ব এশিয়ার উষ্ণ সমুদ্রতটীয় অঞ্চলগুলিতে পনেরো বছর ধরে ছাদের সিস্টেমগুলি লক্ষ্য করেছিলেন এবং জস্তার প্রলেপযুক্ত ইস্পাত কুণ্ডলী সম্পর্কে কিছু আকর্ষক তথ্য পেয়েছিলেন। এমনকি নিরন্তর সূর্যের তাপ, প্রচণ্ড বৃষ্টি এবং বাতাসে ভাসমান লবণাক্ত কণাগুলির মধ্যে থাকা সত্ত্বেও, এই কুণ্ডলীগুলি তাদের মূল শক্তির প্রায় 95% ধরে রেখেছে। জিঙ্কের প্রলেপও খুব ধীরে ধীরে ক্ষয় হয়েছে, প্রতি বছর এক মাইক্রোমিটারের অর্ধেকেরও কম হারে ক্ষয় হয়েছে। এটি পলিমার প্রলেপযুক্ত ইস্পাতের তুলনায় অনেক ভালো, যা একই কঠোর পরিবেশে ফুটে বেরিয়ে আসে। উপকূলের কাছাকাছি বা অন্যান্য কঠিন পরিবেশে অবস্থিত ভবনগুলির জন্য, এই ধরনের স্থায়িত্বের কারণে এখন ছাদ প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন অনেক কম হয়। এমন চ্যালেঞ্জিং অঞ্চলগুলিতে মেরামতি বা সম্পূর্ণ প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হওয়ার আগে আট থেকে বারো বছর অতিরিক্ত সময় পর্যন্ত এটি টেকে।

রক্ষণাবেক্ষণ এবং জীবনচক্রের খরচ হ্রাসের সুবিধা

দীর্ঘমেয়াদে দেখলে গ্যালভানাইজড ইস্পাতের কুণ্ডলীগুলি সাধারণ ইস্পাতের তুলনায় প্রাথমিকভাবে প্রায় 10 থেকে 15 শতাংশ বেশি খরচ হতে পারে, কিন্তু এই অতিরিক্ত টাকা ভবিষ্যতে বড় আকারে সাশ্রয় করে। বিশ বছরের মধ্যে, প্রতি টনে 180 থেকে 240 ডলার পর্যন্ত সাশ্রয় হয় কারণ পুনরায় রং করা বা অতিরিক্ত সুরক্ষামূলক আস্তরণ প্রয়োগ করার কোনও প্রয়োজন হয় না। এটিকে আরও ভালো করে তোলে জিঙ্ক আস্তরণের স্ব-সংরক্ষণের বৈশিষ্ট্য। কৃষি খামারগুলিতে বিশাল শস্য সঞ্চয়ের ট্যাঙ্ক বা রাস্তার পাশের বাধাগুলির মতো পৌঁছানোর জন্য কঠিন জায়গাগুলিতে, রক্ষণাবেক্ষণ দলগুলি শ্রম খরচে 60 থেকে 75 শতাংশ পর্যন্ত সাশ্রয় করে। ঐসব জায়গায় পৌঁছানো খরচসাপেক্ষ এবং মেরামতির সময় বিভিন্ন ধরনের ব্যাঘাত ঘটায় বলে ঐতিহ্যবাহী পদ্ধতি সেখানে কার্যকর হয় না।