สหรัฐอเมริกามีแนวชายฝั่งที่กว้างขวาง ตั้งแต่อ่าวเม็กซิโกไปจนถึงมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ สายส่งจำนวนมากอยู่ห่างจากแนวชายฝั่งไม่เกิน 5 กิโลเมตร. เสาส่งเหล็กในภูมิภาคเหล่านี้เผชิญกับความท้าทายทางวิศวกรรมที่รุนแรงและต่อเนื่อง —การกัดกร่อนของสเปรย์เกลือ.
การรวมกันของการสะสมของคลอไรด์สูง (Cl⁻) และความชื้นที่เพิ่มขึ้นในบรรยากาศชายฝั่งทำให้เกิด "สะพานอิเล็กโทรไลต์" อย่างต่อเนื่องบนพื้นผิวเหล็ก ช่วยเร่งกระบวนการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า. สำหรับเสาเหล็กส่งกำลังแบบเปิด การกัดกร่อนไม่เพียงแต่ลดพื้นที่หน้าตัดและความจุของโครงสร้างเท่านั้น แต่ยังทำให้รอบการตรวจสอบสั้นลงและเพิ่มต้นทุนการบำรุงรักษาตลอดอายุการใช้งานอีกด้วย.
ในบริบทนี้การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน (HDG)เนื่องจากเป็นวิธีการป้องกันการกัดกร่อนเบื้องต้นสำหรับเสาเหล็ก จึงต้องเลือกความหนาของชั้นเคลือบที่เหมาะสมเพื่อกำหนดอายุการใช้งานและความถี่ในการบำรุงรักษาในสภาพแวดล้อมชายฝั่งโดยตรง.
มาตรฐานการควบคุมการชุบสังกะสีเสาเหล็กส่งในตลาดสหรัฐอเมริกาคือASTM A123/A123M ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับการเคลือบสังกะสี (ชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน) บนผลิตภัณฑ์เหล็กและเหล็กกล้า. มาตรฐานนี้ระบุเกรดความหนาเคลือบเฉลี่ยขั้นต่ำโดยพิจารณาจากความหนาของเหล็กฐานและประเภทของวัสดุ.
สำหรับรูปทรงโครงสร้างที่ใช้กันทั่วไปในเสาเหล็กส่ง ASTM A123 ตารางที่ 1 ระบุข้อกำหนดเกรดความหนาดังต่อไปนี้: :
| ความหนาของเหล็ก (นิ้ว/มม.) | เกรดการเคลือบขั้นต่ำ | เทียบเท่า (ไมโครเมตร) | เทียบเท่า (ล้าน) |
|---|---|---|---|
| < 1/16 (1.6 มม.) | 45 | 45 | 1.8 |
| 1/16 ถึง 1/8 (1.6–3.2 มม.) | 65 | 65 | 2.6 |
| 1/8 ถึง 3/16 (3.2–4.8 มม.) | 75 | 75 | 3.0 |
| 3/16 ถึง 1/4 (4.8–6.4 มม.) | 75 | 75 | 3.0 |
| 1/4 ถึง 5/8 (6.4–16 มม.) | 100 | 100 | 3.9 |
| ≥ 5/8 (16 มม. และสูงกว่า) | 100 | 100 | 3.9 |
ประเด็นสำคัญ: สำหรับโครงสร้างหลักของเสาเหล็กส่งกำลังที่มีความหนาของเหล็ก 1/4 นิ้ว (6.4 มม.) ขึ้นไป ASTM A123 ต้องมีเกรดความหนาเคลือบขั้นต่ำที่เกรด 100เท่ากับความหนาเฉลี่ยของ100μm (3.9 มิล) .
ความสอดคล้องระหว่างเกรดความหนาและน้ำหนักการเคลือบมีดังนี้: :
| ระดับ | ไมโครเมตร | ล้าน | กรัม/ตรม |
|---|---|---|---|
| 45 | 45 | 1.8 | 320 |
| 50 | 50 | 2.0 | 355 |
| 55 | 55 | 2.2 | 390 |
| 65 | 65 | 2.6 | 460 |
| 75 | 75 | 3.0 | 530 |
| 85 | 85 | 3.3 | 600 |
| 100 | 100 | 3.9 | 705 |
บริการสาธารณูปโภคในชนบทของกระทรวงเกษตรสหรัฐฯ (RUS)แถลงการณ์ 1724E-224เป็นเอกสารข้อกำหนดหลักสำหรับการก่อสร้างเสาเหล็กบนสายส่ง 34.5 kV ถึง 230 kV. ประกาศนี้กำหนดความหนาของโลหะพื้นฐานขั้นต่ำสำหรับส่วนประกอบหอคอยเหล็กชุบสังกะสี: :
สมาชิกมุมหลัก: ความหนาของโลหะจะต้องไม่น้อยกว่า 3/16 นิ้ว (ประมาณ 4.76 มม.)
สมาชิกคนอื่นๆ: ความหนาของโลหะจะต้องไม่น้อยกว่า 1/8 นิ้ว (ประมาณ 3.18 มม.)
เหตุผลทางวิศวกรรมที่อยู่เบื้องหลังข้อกำหนดความหนาของผนังขั้นต่ำเหล่านี้เป็นสองเท่า: ส่วนเหล็กที่บางกว่ามีแนวโน้มที่จะเกิดการบิดเบี้ยวจากความร้อนในระหว่างกระบวนการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน และความแข็งแรงของพันธะทางโลหะวิทยาระหว่างการเคลือบและซับสเตรตมีความสัมพันธ์กับความหนาของโลหะฐาน. ด้วยการกำหนดเกณฑ์ขั้นต่ำเหล่านี้ RUS จะรับประกันความเสถียรของมิติทั้งในระหว่างการชุบสังกะสีและความซ้ำซ้อนของโครงสร้างที่เพียงพอตลอดอายุการใช้งาน
แม้ว่า ASTM A123 จะระบุข้อกำหนดความหนาของชั้นเคลือบขั้นต่ำเพียงการปฏิบัติตามขั้นต่ำก็มักจะไม่เพียงพอเพื่อรองรับอายุการใช้งานการออกแบบ 50 ปีในสภาพแวดล้อมชายฝั่งที่มีความเค็มสูง
หลักการคัดเลือก: :
1. เลือกความหนาของการเคลือบตามประเภทการกัดกร่อน
ISO 9223 แบ่งประเภทสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนในบรรยากาศออกเป็นหกประเภทตั้งแต่ C1 ถึง CX. ภูมิภาคชายฝั่งโดยทั่วไปจะสอดคล้องกับC4 (การกัดกร่อนสูง) ถึง C5-M (การกัดกร่อนทางทะเลสูงมาก) . สำหรับสภาพแวดล้อม C5-M การปฏิบัติงานทางวิศวกรรมแนะนำให้ใช้ความหนาของการเคลือบที่86μm–100μm.
2. การป้องกันการกัดกร่อนเพิ่มเติมสำหรับส่วนที่ฝังโดยตรง
สำหรับเสาเหล็กแบบฝังโดยตรง ส่วนเกรดด้านล่างต้องเผชิญกับความท้าทายสองประการจากการกัดกร่อนของดินและการซึมของเกลือ การปฏิบัติงานด้านวิศวกรรมโดยทั่วไปจะใช้การผสมผสานระหว่างการชุบสังกะสี86μm–100μmบวกกับการเคลือบบิทูมินัสในส่วนฝัง.
3. การควบคุมความสม่ำเสมอของการเคลือบ
ASTM A123 กำหนดเกรดความหนาเคลือบเฉลี่ยขั้นต่ำสำหรับชิ้นงานทดสอบใดๆต่ำกว่าหนึ่งเกรดข้อกำหนดของตารางที่ 1. อย่างไรก็ตาม สำหรับโครงการชายฝั่ง ขอแนะนำให้ต้องมีรายงานการทดสอบความหนาของชั้นเคลือบแบบเต็มจากซัพพลายเออร์ เพื่อให้มั่นใจว่าครอบคลุมทั่วทั้งส่วน รวมถึงส่วนภายในที่เป็นโพรง.
| พารามิเตอร์การเลือก | สภาพแวดล้อมภายในประเทศ/ชนบท | ชายฝั่งทะเล/อุตสาหกรรม (C4–C5) |
|---|---|---|
| ความหนาของการเคลือบที่แนะนำ | 65μm–85μm (เกรด 65–85) | 86μm–100μm (เกรด 100) |
| ความหนาของผนังฐานขั้นต่ำ (สมาชิกหลัก) | ≥3/16 นิ้ว (4.76 มม.) | ≥3/16 นิ้ว (4.76 มม.) |
| มาตรฐานอ้างอิง | มาตรฐาน ASTM A123 | การประเมิน ASTM A123 + ISO 9223 |
| การป้องกันเพิ่มเติมสำหรับส่วนที่ฝังตัว | ไม่จำเป็น | แนะนำ (เคลือบบิทูมินัสหรือปลอก) |
การเลือกความหนาของชั้นเคลือบสำหรับเสาเหล็กส่งกำลังในสภาพแวดล้อมที่มีเกลือสูงตามชายฝั่งนั้นเป็นเรื่องสำคัญเกี่ยวกับการค้นหาสมดุลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างต้นทุนการผลิตเริ่มต้นและค่าบำรุงรักษาตลอดอายุการใช้งาน. ปฏิบัติตามข้อกำหนดความหนาของการเคลือบ ASTM A123 เกรด 100 (100μm) รวมกับข้อกำหนดความหนาของผนังบังคับ RUS Bulletin 1724E-224, สร้างพื้นฐานทางเทคนิคเพื่อรับประกันความน่าเชื่อถือในระยะยาวของเสาเหล็กในโครงการส่งผ่านชายฝั่งของสหรัฐอเมริกา
สำหรับซัพพลายเออร์ที่วางแผนจะเข้าร่วมการประมูลโครงการส่งผ่านชายฝั่งของสหรัฐอเมริกาโดยระบุอย่างชัดเจน“ASTM A123 เกรด 100 / 100μm ความหนาเคลือบขั้นต่ำ”ในข้อเสนอทางเทคนิค พร้อมด้วยประกาศการปฏิบัติตามความหนาของผนัง RUSถือเป็นขั้นตอนสำคัญในการสร้างความน่าเชื่อถือทางวิชาชีพ
สหรัฐอเมริกามีแนวชายฝั่งที่กว้างขวาง ตั้งแต่อ่าวเม็กซิโกไปจนถึงมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ สายส่งจำนวนมากอยู่ห่างจากแนวชายฝั่งไม่เกิน 5 กิโลเมตร. เสาส่งเหล็กในภูมิภาคเหล่านี้เผชิญกับความท้าทายทางวิศวกรรมที่รุนแรงและต่อเนื่อง —การกัดกร่อนของสเปรย์เกลือ.
การรวมกันของการสะสมของคลอไรด์สูง (Cl⁻) และความชื้นที่เพิ่มขึ้นในบรรยากาศชายฝั่งทำให้เกิด "สะพานอิเล็กโทรไลต์" อย่างต่อเนื่องบนพื้นผิวเหล็ก ช่วยเร่งกระบวนการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า. สำหรับเสาเหล็กส่งกำลังแบบเปิด การกัดกร่อนไม่เพียงแต่ลดพื้นที่หน้าตัดและความจุของโครงสร้างเท่านั้น แต่ยังทำให้รอบการตรวจสอบสั้นลงและเพิ่มต้นทุนการบำรุงรักษาตลอดอายุการใช้งานอีกด้วย.
ในบริบทนี้การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน (HDG)เนื่องจากเป็นวิธีการป้องกันการกัดกร่อนเบื้องต้นสำหรับเสาเหล็ก จึงต้องเลือกความหนาของชั้นเคลือบที่เหมาะสมเพื่อกำหนดอายุการใช้งานและความถี่ในการบำรุงรักษาในสภาพแวดล้อมชายฝั่งโดยตรง.
มาตรฐานการควบคุมการชุบสังกะสีเสาเหล็กส่งในตลาดสหรัฐอเมริกาคือASTM A123/A123M ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับการเคลือบสังกะสี (ชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน) บนผลิตภัณฑ์เหล็กและเหล็กกล้า. มาตรฐานนี้ระบุเกรดความหนาเคลือบเฉลี่ยขั้นต่ำโดยพิจารณาจากความหนาของเหล็กฐานและประเภทของวัสดุ.
สำหรับรูปทรงโครงสร้างที่ใช้กันทั่วไปในเสาเหล็กส่ง ASTM A123 ตารางที่ 1 ระบุข้อกำหนดเกรดความหนาดังต่อไปนี้: :
| ความหนาของเหล็ก (นิ้ว/มม.) | เกรดการเคลือบขั้นต่ำ | เทียบเท่า (ไมโครเมตร) | เทียบเท่า (ล้าน) |
|---|---|---|---|
| < 1/16 (1.6 มม.) | 45 | 45 | 1.8 |
| 1/16 ถึง 1/8 (1.6–3.2 มม.) | 65 | 65 | 2.6 |
| 1/8 ถึง 3/16 (3.2–4.8 มม.) | 75 | 75 | 3.0 |
| 3/16 ถึง 1/4 (4.8–6.4 มม.) | 75 | 75 | 3.0 |
| 1/4 ถึง 5/8 (6.4–16 มม.) | 100 | 100 | 3.9 |
| ≥ 5/8 (16 มม. และสูงกว่า) | 100 | 100 | 3.9 |
ประเด็นสำคัญ: สำหรับโครงสร้างหลักของเสาเหล็กส่งกำลังที่มีความหนาของเหล็ก 1/4 นิ้ว (6.4 มม.) ขึ้นไป ASTM A123 ต้องมีเกรดความหนาเคลือบขั้นต่ำที่เกรด 100เท่ากับความหนาเฉลี่ยของ100μm (3.9 มิล) .
ความสอดคล้องระหว่างเกรดความหนาและน้ำหนักการเคลือบมีดังนี้: :
| ระดับ | ไมโครเมตร | ล้าน | กรัม/ตรม |
|---|---|---|---|
| 45 | 45 | 1.8 | 320 |
| 50 | 50 | 2.0 | 355 |
| 55 | 55 | 2.2 | 390 |
| 65 | 65 | 2.6 | 460 |
| 75 | 75 | 3.0 | 530 |
| 85 | 85 | 3.3 | 600 |
| 100 | 100 | 3.9 | 705 |
บริการสาธารณูปโภคในชนบทของกระทรวงเกษตรสหรัฐฯ (RUS)แถลงการณ์ 1724E-224เป็นเอกสารข้อกำหนดหลักสำหรับการก่อสร้างเสาเหล็กบนสายส่ง 34.5 kV ถึง 230 kV. ประกาศนี้กำหนดความหนาของโลหะพื้นฐานขั้นต่ำสำหรับส่วนประกอบหอคอยเหล็กชุบสังกะสี: :
สมาชิกมุมหลัก: ความหนาของโลหะจะต้องไม่น้อยกว่า 3/16 นิ้ว (ประมาณ 4.76 มม.)
สมาชิกคนอื่นๆ: ความหนาของโลหะจะต้องไม่น้อยกว่า 1/8 นิ้ว (ประมาณ 3.18 มม.)
เหตุผลทางวิศวกรรมที่อยู่เบื้องหลังข้อกำหนดความหนาของผนังขั้นต่ำเหล่านี้เป็นสองเท่า: ส่วนเหล็กที่บางกว่ามีแนวโน้มที่จะเกิดการบิดเบี้ยวจากความร้อนในระหว่างกระบวนการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน และความแข็งแรงของพันธะทางโลหะวิทยาระหว่างการเคลือบและซับสเตรตมีความสัมพันธ์กับความหนาของโลหะฐาน. ด้วยการกำหนดเกณฑ์ขั้นต่ำเหล่านี้ RUS จะรับประกันความเสถียรของมิติทั้งในระหว่างการชุบสังกะสีและความซ้ำซ้อนของโครงสร้างที่เพียงพอตลอดอายุการใช้งาน
แม้ว่า ASTM A123 จะระบุข้อกำหนดความหนาของชั้นเคลือบขั้นต่ำเพียงการปฏิบัติตามขั้นต่ำก็มักจะไม่เพียงพอเพื่อรองรับอายุการใช้งานการออกแบบ 50 ปีในสภาพแวดล้อมชายฝั่งที่มีความเค็มสูง
หลักการคัดเลือก: :
1. เลือกความหนาของการเคลือบตามประเภทการกัดกร่อน
ISO 9223 แบ่งประเภทสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนในบรรยากาศออกเป็นหกประเภทตั้งแต่ C1 ถึง CX. ภูมิภาคชายฝั่งโดยทั่วไปจะสอดคล้องกับC4 (การกัดกร่อนสูง) ถึง C5-M (การกัดกร่อนทางทะเลสูงมาก) . สำหรับสภาพแวดล้อม C5-M การปฏิบัติงานทางวิศวกรรมแนะนำให้ใช้ความหนาของการเคลือบที่86μm–100μm.
2. การป้องกันการกัดกร่อนเพิ่มเติมสำหรับส่วนที่ฝังโดยตรง
สำหรับเสาเหล็กแบบฝังโดยตรง ส่วนเกรดด้านล่างต้องเผชิญกับความท้าทายสองประการจากการกัดกร่อนของดินและการซึมของเกลือ การปฏิบัติงานด้านวิศวกรรมโดยทั่วไปจะใช้การผสมผสานระหว่างการชุบสังกะสี86μm–100μmบวกกับการเคลือบบิทูมินัสในส่วนฝัง.
3. การควบคุมความสม่ำเสมอของการเคลือบ
ASTM A123 กำหนดเกรดความหนาเคลือบเฉลี่ยขั้นต่ำสำหรับชิ้นงานทดสอบใดๆต่ำกว่าหนึ่งเกรดข้อกำหนดของตารางที่ 1. อย่างไรก็ตาม สำหรับโครงการชายฝั่ง ขอแนะนำให้ต้องมีรายงานการทดสอบความหนาของชั้นเคลือบแบบเต็มจากซัพพลายเออร์ เพื่อให้มั่นใจว่าครอบคลุมทั่วทั้งส่วน รวมถึงส่วนภายในที่เป็นโพรง.
| พารามิเตอร์การเลือก | สภาพแวดล้อมภายในประเทศ/ชนบท | ชายฝั่งทะเล/อุตสาหกรรม (C4–C5) |
|---|---|---|
| ความหนาของการเคลือบที่แนะนำ | 65μm–85μm (เกรด 65–85) | 86μm–100μm (เกรด 100) |
| ความหนาของผนังฐานขั้นต่ำ (สมาชิกหลัก) | ≥3/16 นิ้ว (4.76 มม.) | ≥3/16 นิ้ว (4.76 มม.) |
| มาตรฐานอ้างอิง | มาตรฐาน ASTM A123 | การประเมิน ASTM A123 + ISO 9223 |
| การป้องกันเพิ่มเติมสำหรับส่วนที่ฝังตัว | ไม่จำเป็น | แนะนำ (เคลือบบิทูมินัสหรือปลอก) |
การเลือกความหนาของชั้นเคลือบสำหรับเสาเหล็กส่งกำลังในสภาพแวดล้อมที่มีเกลือสูงตามชายฝั่งนั้นเป็นเรื่องสำคัญเกี่ยวกับการค้นหาสมดุลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างต้นทุนการผลิตเริ่มต้นและค่าบำรุงรักษาตลอดอายุการใช้งาน. ปฏิบัติตามข้อกำหนดความหนาของการเคลือบ ASTM A123 เกรด 100 (100μm) รวมกับข้อกำหนดความหนาของผนังบังคับ RUS Bulletin 1724E-224, สร้างพื้นฐานทางเทคนิคเพื่อรับประกันความน่าเชื่อถือในระยะยาวของเสาเหล็กในโครงการส่งผ่านชายฝั่งของสหรัฐอเมริกา
สำหรับซัพพลายเออร์ที่วางแผนจะเข้าร่วมการประมูลโครงการส่งผ่านชายฝั่งของสหรัฐอเมริกาโดยระบุอย่างชัดเจน“ASTM A123 เกรด 100 / 100μm ความหนาเคลือบขั้นต่ำ”ในข้อเสนอทางเทคนิค พร้อมด้วยประกาศการปฏิบัติตามความหนาของผนัง RUSถือเป็นขั้นตอนสำคัญในการสร้างความน่าเชื่อถือทางวิชาชีพ
