विद्युत उपकरणों में गैल्वेनाइज्ड कॉइल्स का उपयोग व्यापक रूप से क्यों किया जाता है?

मांग वाले विद्युत वातावरण में उत्कृष्ट जंग रोधी प्रतिरोध

आर्द्रता, प्रदूषक और क्लोराइड्स विद्युत बुनियादी ढांचे में असुरक्षित इस्पात को कैसे नष्ट करते हैं

हमारे द्वारा उपयोग किया जाने वाला बिजली उपकरण लगातार विभिन्न प्रकार की पर्यावरणीय परिस्थितियों के कारण होने वाले संक्षारण के खिलाफ संघर्ष कर रहा है। जब हवा में नमी होती है, तो यह इस्पात की सतहों पर छोटे-छोटे विद्युत पथ बना देती है, जिसके कारण जंग लग जाता है। फिर औद्योगिक प्रदूषकों की बात आती है, विशेष रूप से सल्फर डाइऑक्साइड, जो जलवाष्प के साथ मिलकर अम्ल बन जाते हैं। ये अम्ल धातुओं को सामान्य से कहीं अधिक तेज़ी से क्षरित कर देते हैं। समुद्री झोंकों या सर्दियों के महीनों में सड़कों पर डाले गए नमक से आने वाले नमक के कण यहां तक कि सबसे अच्छे सुरक्षात्मक आवरणों को भी पार कर लेते हैं और धातु की सतह पर छोटे-छोटे गड्ढे बना देते हैं। उपकेंद्र क्षेत्रों में वर्षों तक रहने वाले असुरक्षित इस्पात घटकों के साथ क्या होता है, यह देखिए। वास्तव में कठिन जलवायु में, इन भागों की मोटाई हर वर्ष 50 माइक्रॉन से भी अधिक कम हो सकती है। ऐसा क्षरण ट्रांसमिशन टावरों की पूरी संरचना को कमजोर कर देता है और स्विचगियर एनक्लोजर को भी नुकसान पहुंचाता है। अंतिम परिणाम? भविष्य में सिस्टम विफलता की संभावना काफी बढ़ जाती है।

जंग लगने से बचाव के लिए दोहरी सुरक्षा के रूप में जस्ता (जिंक) कोटिंग

जस्तालेपित कॉइल्स जिंक की विशेष विशेषताओं का उपयोग करके दो मुख्य तरीकों से काम करते हैं। पहली बात यह है कि इलेक्ट्रोकेमिकल स्केल पर जिंक की स्थिति के कारण वास्तव में जिंक इस्पात की तुलना में पहले क्षरण करता है। इसका अर्थ है कि यदि सतह पर खरोंच या कट भी हो, तो जिंक नीचे के इस्पात के बजाय खुद को क्षति झेलता है। फिर सुरक्षा की एक दूसरी परत भी होती है। वायु के संपर्क में आने पर जिंक एक कार्बोनेट परत बनाता है जो पानी और गंदगी के प्रवेश के खिलाफ ढाल की तरह काम करती है। जस्तालेपित कोटिंग्स को इतना विश्वसनीय बनाता है वह यह है कि छोटे नुकसान होने के बाद भी वे काम करना जारी रखते हैं। पेंट और पाउडर कोटिंग्स एक बार टूट जाने पर पूरी तरह से विफल हो जाते हैं, लेकिन जस्तालेपित इस्पात उन छोटी खामियों के बावजूद नीचे की चीज़ की रक्षा करता रहता है।

केस अध्ययन: उच्च नमक त्वरण वाले तटीय सबस्टेशनों में जस्तालेपित कॉइल्स

दस वर्षों तक, इंजीनियरों ने गल्फ कोस्ट के साथ स्थित सबस्टेशनों का अध्ययन किया, जहाँ G90 लेपित गैल्वेनाइज्ड कॉइल्स की तुलना सुरक्षा रहित सामान्य इस्पात से की गई। समुद्री हवा से लगातार नमक के प्रभाव के बावजूद वर्षों बाद भी जस्ता लेपित भागों में केवल लगभग 15% सतही जंग लगी थी; वहीं सामान्य इस्पात संरचनाओं को लगभग हर चार वर्ष बाद पूरी तरह से बदलने की आवश्यकता थी। इसका वालेट पर क्या असर पड़ता है? कंपनियों ने कुल लागत पर लगभग 60% बचत की क्योंकि उन्हें महत्वपूर्ण सुविधाओं में लगातार मरम्मत करने या बिजली की विश्वसनीयता सबसे ज्यादा मायने रखने वाले स्थानों पर अप्रत्याशित बंदी का सामना नहीं करना पड़ा।

दीर्घकालिक स्थायित्व और जीवन चक्र लागत लाभ

औद्योगिक बिजली अनुप्रयोगों में गैल्वेनाइज्ड इस्पात का बढ़ा हुआ सेवा जीवन

जस्तीकृत कॉइल बिजली बुनियादी ढांचे के प्रणालियों के लिए लंबे समय तक सुरक्षा प्रदान करते हैं, अक्सर कठोर परिस्थितियों जैसे तटीय उपस्टेशनों में भी 50 वर्षों से अधिक तक चलते हैं। इन्हें इतना प्रभावी बनाने वाली बात जस्ता (जिंक) कोटिंग है जो स्वयं को 'त्याग कैथोड सुरक्षा' कहलाने वाली प्रक्रिया के माध्यम से छोटी-छोटी खरोंचों की मरम्मत कर देती है। यह प्रक्रिया धातु की सतहों के क्षतिग्रस्त हिस्सों में जंग फैलने को रोकती है। वास्तविक प्रदर्शन डेटा को देखें तो, जस्तीकृत सामग्री का उपयोग करने वाली सुविधाओं में नियमित इस्पात की तुलना में एन्क्लोज़र और समर्थन प्रतिस्थापन लगभग 40 प्रतिशत तक कम हो जाते हैं। रखरखाव की आवश्यकता में कमी का अर्थ है संचालन के दौरान कम बाधाएँ। विभिन्न उद्योगों में उचित जंग संबंधी प्रबंधन प्रथाओं के संबंध में NACE (SP0108) और ISO (14713) जैसे संगठनों द्वारा दिशानिर्देशों के साथ ये लाभ अच्छी तरह से मेल खाते हैं।

पर्यावरणीय गंभीरता के अनुसार सही जस्ता कोटिंग मोटाई (G60, G90) का चयन करना

कोटिंग मोटाई का संबंध सीधे बिजली उपकरणों के लंबे जीवन से होता है:

उच्च जस्ता भार (G90+) नमकीन एरोसोल और औद्योगिक प्रदूषकों के खिलाफ एक मजबूत बाधा बनाते हैं—इसकी पुष्टि ऑफशोर पवन टर्बाइन प्लेटफॉर्म में हुई है, जहाँ G60 लेपित समकक्षों की तुलना में जंग लगने की दर में 72% की कमी आई है।

प्रारंभिक लागत और बिजली उपकरण रखरखाव में दीर्घकालिक बचत के बीच संतुलन स्थापित करना

हालांकि जस्तीकृत कॉइल अपरिष्कृत इस्पात की तुलना में 15–25% अधिक महंगे होते हैं, लेकिन जीवन चक्र लागत विश्लेषण 30 वर्षों में 60% बचत दर्शाता है। इसके कारण हैं:

• द्विवार्षिक रीटच-पेंटिंग को खत्म करना (ट्रांसमिशन संरचनाओं के लिए 18,000 डॉलर/मील/वर्ष)
• प्रति उपस्टेशन बे 220,000 डॉलर की लागत वाली अकाल में प्रतिस्थापन से बचना
• जंग से संबंधित बंद समय में 80% की कमी

पावर उपयोगिताएँ महत्वपूर्ण बाहरी संपत्ति के लिए G90 कोटिंग्स को प्राथमिकता देती हैं, यह मानते हुए कि प्रारंभिक निवेश कुल स्वामित्व लागत का केवल 12% है—EPRI के 2022 ग्रिड लचीलापन लागत-लाभ ढांचे के अनुरूप।

हॉट-डिप बनाम इलेक्ट्रोगैल्वेनाइज्ड कॉइल्स: पावर उपकरण निर्माण में प्रदर्शन

विफलता की तुलना: औद्योगिक तनाव के तहत इलेक्ट्रोगैल्वेनाइज्ड बनाम हॉट-डिप गैल्वेनाइज्ड कॉइल्स

इलेक्ट्रोगैल्वनाइज्ड कॉइल्स की समस्या यह है कि औद्योगिक बिजली के उपयोग में आने पर वे बहुत जल्दी खराब हो जाते हैं। इसका कारण क्या है? उनकी जस्ता परत बहुत पतली होती है, लगभग 5 से 18 माइक्रोमीटर मोटी। समय के साथ, लगातार कंपन, तापमान में बार-बार परिवर्तन और हवा में तरह-तरह की धूल के कारण यह परत क्षतिग्रस्त हो जाती है। हालांकि, गर्म डुबोकर गैल्वनाइज्ड विकल्प एक अलग कहानी बताते हैं। इनकी परतें बहुत अधिक मोटी होती हैं, लगभग 45 से 100 माइक्रोमीटर के बीच, और वास्तव में धातु की सतह से जुड़ी होती हैं। समान परिस्थितियों में ये बहुत अधिक समय तक चलते हैं, हमारे अनुभव के आधार पर लगभग तीन से पाँच गुना अधिक समय तक। 2023 में उपस्टेशनों के भागों पर किए गए कुछ शोध में एक दिलचस्प बात सामने आई। भारी प्रदूषण वाले क्षेत्रों में केवल 18 महीनों के बाद इलेक्ट्रोगैल्वनाइज्ड भागों में जंग लगने के लक्षण दिखाई देने लगे। वहीं, गर्म डुबोकर गैल्वनाइज्ड वाले पाँच साल से अधिक समय तक बिना किसी समस्या के बिल्कुल सलामत रहे।

हॉट-डिप गैल्वनाइजिंग में धातुराज बंधन और लेपन की स्थायित्व में इसकी भूमिका

गर्म डिप कॉइल्स में अधिक स्थायित्व होता है क्योंकि जब स्टील को पिघले हुए जस्ते में डुबोया जाता है, तो आण्विक स्तर पर एक विशेष प्रक्रिया होती है। जस्ता वास्तव में स्टील की सतह से बंधता है, जिससे डेल्टा, ज़ीटा और एटा चरणों के नाम से जानी जाने वाली मजबूत अंतरधात्विक परतें बनती हैं। इसकी प्रभावशीलता का क्या कारण है? खैर, परतदार संरचना दो तरीकों से काम करती है। आंतरिक मिश्र धातु आधार धातु से मजबूती से जुड़ी रहती हैं, जो चिपकने वाले पदार्थ की तरह कार्य करती हैं, जबकि शुद्ध जस्ते की बाहरी परत पहले क्षतिग्रस्त होती है, इससे पहले कि नीचे की स्टील प्रभावित हो। परीक्षणों से पता चलता है कि इन गर्म डिप कोटिंग्स का चिपकने का गुण सामान्य इलेक्ट्रोगैल्वनाइज्ड कोटिंग्स की तुलना में बहुत अधिक मजबूत होता है, वास्तव में लगभग 5 से 7 गुना अधिक। इसका अर्थ है कि जब शीट मेटल को मोड़ा जाता है, भाग गिर जाते हैं या तापमान में परिवर्तन के कारण सामग्री के फैलने और सिकुड़ने की स्थिति होती है, तो ये आसानी से नहीं छिलते। वास्तविक लाभ तब दिखाई देता है जब परिस्थितियाँ कठिन हो जाती हैं। वे मिश्र धातु परतें यांत्रिक तनाव को सोख लेती हैं जो अन्यथा कई अन्य अनुप्रयोगों में उपयोग की जाने वाली पतली इलेक्ट्रोगैल्वनाइज्ड कोटिंग्स को तोड़ देती हैं।

केस अध्ययन: उच्च-नमी वाले पावर संयंत्रों में इलेक्ट्रोगैल्वनाइज्ड एनक्लोजर की विफलता

तट के पास एक बिजली संयंत्र में, दो साल थोड़े से अधिक के भीतर कम से कम 112 इलेक्ट्रोगैल्वनाइज्ड उपकरण बॉक्स को बदलना पड़ा। समस्या क्या थी? 85% आर्द्रता के साथ-साथ समुद्री हवा से निकलने वाले नमक के छींटों के लगातार संपर्क ने उन वेल्डेड जोड़ों के आसपास गंभीर फफोले पैदा कर दिए। परीक्षणों में पता चला कि इन लेपों से जस्ता 15 माइक्रोमीटर प्रति वर्ष की घटने की दर से तेजी से गायब हो रहा था। जब ये खराब हो चुके आवरण अंततः पूरी तरह विफल हो गए, तो कंपनी ने आपातकालीन प्रतिस्थापन पर 410,000 डॉलर का झटका झेला, जो मूल रूप से गर्म-डुबकी गैल्वेनाइज्ड विकल्प चुनने की स्थिति में तीन गुना अधिक था। ऐसा क्यों हुआ, इसकी जांच करने पर इंजीनियरों ने पाया कि वास्तव में इलेक्ट्रोगैल्वेनाइज्ड परत के सूक्ष्म छिद्रों के माध्यम से विद्युत अपघट्य रिस रहे थे। गर्म-डुबकी गैल्वेनाइजिंग इस समस्या से बच जाती है क्योंकि जस्ता समय के साथ एक संरक्षी पैटिना बनाकर इसके अद्वितीय स्व-उपचार गुणों के लिए धन्यवाद। यह लाभ केवल सैद्धांतिक नहीं है, बल्कि गैल्वेनाइज्ड इस्पात प्रदर्शन के लिए उद्योग मानक ASTM A123/A123M विनिर्देशों में स्पष्ट रूप से दस्तावेजीकृत है।

बाह्य एवं नवीकरणीय ऊर्जा बुनियादी ढांचे में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग

सौर माउंट और पवन टर्बाइन संरचनाओं में गैल्वेनाइज्ड कॉइल्स के बढ़ते उपयोग

अक्षय ऊर्जा क्षेत्र सौर पैनल माउंट और पवन टरबाइन संरचनाओं दोनों के लिए अधिकाधिक गैल्वेनाइज्ड कॉइल घटकों की ओर रुख कर रहा है। ये स्थापनाएं पूरे दिन कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियों का सामना करती हैं। तटीय क्षेत्रों के बारे में सोचें, जहां नमकीन हवा धातु को खा जाती है, रेगिस्तान जहां तीव्र पराबैंगनी किरणें लगातार तड़पती हैं, या औद्योगिक क्षेत्र जो क्षरणकारक प्रदूषकों से भरे होते हैं और समय के साथ सामान्य स्टील को नष्ट कर देते हैं। गैल्वेनाइज्ड स्टील को क्या खास बनाता है? जस्ता परत दो तरीकों से काम करती है: यह कठोर तत्वों के खिलाफ एक सुरक्षात्मक ढाल बनाती है और साथ ही आधार धातु तक पहुंचने से पहले स्वयं संक्षारित होकर एक प्रकार की बलिदानी लेप की तरह कार्य करती है। आर्द्र जलवायु में स्थित सौर फार्मों से प्राप्त क्षेत्र डेटा में भी कुछ दिलचस्प बात देखने को मिलती है। गैल्वेनाइज्ड माउंटिंग प्रणाली का उपयोग करने वाली स्थापनाओं का आयुष्य बिना किसी उपचार वाली स्थापनाओं की तुलना में लगभग 40 प्रतिशत अधिक होता है। तट से दूर पवन परियोजनाओं को भी इस लवणीय जल क्षति से सुरक्षा का लाभ मिलता है। पवन फार्म ऑपरेटरों को कम निरीक्षण की आवश्यकता होती है और मरम्मत पर कम खर्च करना पड़ता है क्योंकि इन चरम परिस्थितियों के तहत उनकी नींव बेहतर ढंग से टिकी रहती है, जो IEC 61400-22 और NORSOK M-501 विनिर्देशों जैसे उद्योग मानकों द्वारा निर्धारित आवश्यकताओं को पूरा करती है।

G90-लेपित गैल्वेनाइज्ड कॉइल्स के साथ जंग-प्रतिरोधी समर्थन संरचनाओं का डिजाइन करना

अधिकांश इंजीनियर उन महत्वपूर्ण बिजली सहायता संरचनाओं के लिए G90 ग्रेड गैल्वेनाइज्ड कॉइल्स का उपयोग करते हैं जो कठोर परिस्थितियों के लिए बनाई जाती हैं। इसकी कोटिंग लगभग 0.90 औंस प्रति वर्ग फुट जस्ता होती है, जो संक्षारण से लड़ने और सामग्री की लागत को उचित स्तर पर रखने के बीच एक अच्छा संतुलन बनाती है। सौर ट्रैकर और पवन टर्बाइन के आधार जैसी चीजों के लिए हम अक्सर इस विनिर्देश को देखते हैं, जहां टिकाऊपन सबसे महत्वपूर्ण होता है। तटरेखा के साथ या रेगिस्तानी क्षेत्रों में स्थित उपस्थानों को इन G90 लेपित सामग्रियों से बहुत लाभ मिलता है, क्योंकि ये रेत के क्षति और लवण जल संक्षारण दोनों के खिलाफ काफी हद तक प्रतिरोधी होते हैं। प्रयोगशाला परीक्षणों से पता चला है कि ये कोटिंग माइनस 40 डिग्री सेल्सियस से लेकर 120 डिग्री तक के तापमान परिवर्तन के दौरान भी अपनी प्रभावशीलता बरकरार रखती हैं, जिससे वे उन स्थानों के लिए आदर्श बन जाते हैं जहां मौसम में भारी बदलाव होते हैं। G90 गैल्वेनाइज्ड विकल्प चुनने वाली कंपनियों को आमतौर पर उपकरणों का लगभग 30 वर्षों तक उपयोग करने का लाभ मिलता है, इससे पहले कि उनका प्रतिस्थापन करना पड़े, और इसके साथ ही इसी तरह की संरचनाओं पर पाउडर कोटिंग की तुलना में रखरखाव के अंतराल में काफी कमी आती है।

सामान्य प्रश्न अनुभाग

विद्युत बुनियादी ढांचे के लिए गैल्वेनाइज्ड स्टील को श्रेष्ठ क्यों बनाता है?

गैल्वेनाइज्ड स्टील संक्षारण के खिलाफ दोहरी सुरक्षा प्रदान करने के कारण श्रेष्ठ है, जिसमें बलिदानी एनोड सुरक्षा और एक सुरक्षात्मक कार्बोनेट परत शामिल है। इससे यह कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियों के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी बन जाता है।

तटीय क्षेत्रों के लिए कौन सी जस्ता परत सबसे उत्तम है?

तटीय क्षेत्रों जैसे कठोर पर्यावरणों के लिए G90 परत (0.90 औंस/वर्ग फुट) की अनुशंसा की जाती है क्योंकि यह 40 वर्षों से अधिक तक सुरक्षा प्रदान करती है।

इलेक्ट्रोगैल्वेनाइजिंग की तुलना में हॉट-डिप गैल्वेनाइजिंग को क्यों प्राथमिकता दी जाती है?

हॉट-डिप गैल्वेनाइजिंग को इसकी मोटी जस्ता परत और धात्विक बंधन के कारण प्राथमिकता दी जाती है, जो इलेक्ट्रोगैल्वेनाइजिंग की तुलना में पर्यावरणीय तनाव के प्रति काफी बेहतर टिकाऊपन और प्रतिरोध प्रदान करती है।

गैल्वेनाइज्ड सामग्री के उपयोग से रखरखाव लागत पर क्या प्रभाव पड़ता है?

गैल्वेनाइज्ड सामग्री के उपयोग से प्रतिस्थापन और मरम्मत की आवृत्ति को कम करके 30 वर्षों में अंततः 60% बचत होती है, जिससे रखरखाव लागत में काफी कमी आती है।

अक्षय ऊर्जा संरचनाओं में गैल्वेनाइज्ड कॉइल्स को क्यों पसंद किया जाता है?

अक्षय ऊर्जा संरचनाओं में, गैल्वेनाइज्ड कॉइल्स कठोर पर्यावरणीय स्थितियों का प्रतिरोध करते हैं, जिससे सौर पैनलों और पवन टर्बाइनों जैसी स्थापनाओं के जीवनकाल में वृद्धि होती है और रखरखाव की आवश्यकता कम हो जाती है।