การกัดกร่อนของโลหะและวิธีป้องกัน

การกัดกร่อนคืออะไร?

สิ่งของใช้สอยหรือองค์ประกอบทางสถาปัตยกรรมที่ทำจากโลหะและโลหะผสมนั้นต้องเผชิญกับปัจจัยแวดล้อมต่างๆ ในแต่ละวัน สิ่งนี้ทำให้เกิดการ เสื่อมสภาพของวัสดุเนื่องจากปฏิกิริยาเคมีหรือเคมีไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่า การกัดกร่อน (เคมีหรือไฟฟ้าเคมี ตามลำดับ) การกัดกร่อนมักเรียกว่า สนิม ซึ่งหมายถึงวัสดุโลหะ เมื่อเกิดสนิม พื้นผิวโลหะจะถูกปกคลุมด้วยสารสีแดงที่เรียกว่า สนิม สนิมไม่ใช่สารประกอบทางเคมีแต่ละชนิด แต่เป็นชั้นของออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ และเกลือแร่ (ซึ่งเกิดจากการออกซิเดชันของเหล็กและโลหะผสมของมัน เช่น เหล็กกล้า) ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อน:

• ปริมาณน้ำฝนในชั้นบรรยากาศ
• ความชื้น,
• มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม (เช่น ซัลเฟอร์ออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ ฝุ่นละออง)
• ระดับ pH ไม่เพียงพอ
• ความเครียดของวัสดุ,
• การปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพ
• สัมผัสกับดิน

การกัดกร่อนของสารเคมีและไฟฟ้าเคมี

การกัดกร่อนของสารเคมี การกัดกร่อนของ สารเคมีเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีการนำไฟฟ้าของไอออน ดังนั้นโดยปกติจะมีก๊าซไอเสีย ปิโตรเลียม สารอินทรีย์บางชนิด หรือก๊าซ เช่น ไฮโดรเจน ไฮโดรเจนซัลไฟด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ (II) หรือ คลอรีน การกัดกร่อนของสารเคมีบางครั้งเรียกว่าการกัดกร่อนแบบแห้ง โดยปกติพื้นผิวทั้งหมดของวัสดุที่กัดกร่อนจะสัมผัสกับสารกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม โดยปกติแล้วสิ่งนี้จะไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงที่มีนัยสำคัญต่อโครงสร้าง การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่สามารถนำประจุไฟฟ้าได้ (ในอิเล็กโทรไลต์) ตัวอย่างของสภาพแวดล้อมดังกล่าวคือน้ำที่มีก๊าซหรือเกลือที่ละลายอยู่ ในกรณีเช่นนี้ เซลล์กัลวานิกเฉพาะที่ (เช่น ณ จุดที่สัมผัสกับความชื้น) จะเกิดขึ้นบนพื้นผิววัสดุ การมีอิเล็กโทรไลต์ทำให้วงจรปิด การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันบนพื้นผิวโลหะและการก่อตัวของคราบสีน้ำตาล (สนิม)

การกัดกร่อนของโลหะและทู่

พื้นผิวโลหะที่สัมผัสกับสารกัดกร่อนจะถูกออกซิไดซ์ภายใต้อิทธิพลของมัน มันถูกปกคลุมด้วยชั้นของออกไซด์ของโลหะ สิ่งนี้ไม่เป็นที่พึงปรารถนาเสมอไป ทู่เป็นปรากฏการณ์ที่ชั้นออกไซด์ที่แข็งเพียงพอก่อตัวขึ้นซึ่งล้อมรอบอย่างแน่นหนากับพื้นผิวโลหะ ควรจะปกป้องวัสดุจากการเสื่อมสภาพเพิ่มเติม (การเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม) สามารถสังเกตทู่ได้เช่น บน อลูมิเนียม . แม้ว่าจะเป็นโลหะที่มีปฏิกิริยาสูง แต่ก็แสดงความต้านทานต่อการกัดกร่อนซึ่งเป็นผลมาจากการทู่ โลหะมักจะผ่านกระบวนการทู่เนื่องจากเป็นเทคนิคป้องกันการกัดกร่อนวิธีหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ทู่ก็มีอยู่ในธรรมชาติเช่นกัน สามารถสังเกตได้บนทองแดงซึ่งพื้นผิวสามารถเคลือบด้วยสีเขียวที่เรียกว่า ‘คราบ’

มีเพียงโลหะเท่านั้นที่สึกกร่อนหรือไม่?

สิ่งของที่ทำจากโลหะหรือโลหะผสมมักจะเสื่อมสภาพเนื่องจากการกัดกร่อนของสารเคมีหรือไฟฟ้าเคมี การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าของเหล็ก เหล็กกล้า ทองแดง หรืออะลูมิเนียมเป็นเรื่องปกติ แต่ยังส่งผลต่อ วัสดุอื่นๆ ด้วย ไม่เพียงแต่โลหะเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เราสามารถสังเกตการ กัดกร่อนทางเคมีของคอนกรีต ได้ วัสดุ (นอกเหนือจากโลหะ) ที่สามารถกัดกร่อนได้:

• คอนกรีตและคอนกรีตเสริมเหล็ก
• พลาสติก ,
• ไม้,
• เซรามิกส์

กระบวนการกัดกร่อนของวัสดุแต่ละชนิดนั้นแตกต่างกัน การกัดกร่อนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับชนิดของการนำไฟฟ้าที่ส่วนติดต่อของวัสดุ/สิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ ประเภทของสภาพแวดล้อมที่วัสดุมีอยู่ก็มีความสำคัญเช่นกัน สำหรับวัตถุที่มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าสูง เรามักจะจัดการกับการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า ในกรณีของค่าการนำไฟฟ้าต่ำ (หรือเป็นศูนย์) การกัดกร่อนจะเป็นสารเคมี (หรือเคมีฟิสิกส์) ในธรรมชาติมากกว่า

เทคนิคป้องกันการกัดกร่อน

การกัดกร่อน ไม่สามารถกำจัดได้ทั้งหมด เทคนิคป้องกันการกัดกร่อนทั้งหมดมีวัตถุประสงค์เพื่อยับยั้งกระบวนการดังกล่าว โลหะมีค่าที่มีอยู่ตามธรรมชาติในรูปแบบที่ไม่มีพันธะไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันการกัดกร่อน ซึ่งรวมถึงทองคำหรือทองคำขาว วิธีการป้องกันการกัดกร่อน:

• การกำจัดปัจจัยที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนจากสิ่งแวดล้อม เช่น การกำจัดความชื้น การใช้ตัวแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อกำจัดเกลือที่ละลายในน้ำ การทำให้สารที่เป็นกรดเป็นกลาง
• การใช้สารที่ชะลอการกัดกร่อน (สารยับยั้ง);
• การเปลี่ยนศักย์ไฟฟ้าของโลหะ
• ใช้สารเคลือบป้องกัน โลหะสามารถถูกหุ้มด้วยโลหะอื่นที่มีค่ามากกว่า (การเคลือบฉนวน) หรือมีค่าน้อยกว่า (การเคลือบป้องกัน) มากกว่าโลหะที่ได้รับการป้องกัน
• ใช้สารเคลือบที่ไม่ใช่สารอินทรีย์ เช่น สารเคลือบน้ำวุ้นตา สารเคลือบผิวโครเมต
• ใช้สารเคลือบอินทรีย์ เช่น วัสดุโพลิเมอร์หรือสีทับหน้า

การ เคลือบ เป็นการป้องกันการกัดกร่อนที่เป็นที่นิยม นำไปใช้โดยการจุ่มสินค้าลงในโลหะหลอมเหลว ( การเคลือบแบบจุ่มร้อน ) หรือนำมาจากสารละลายอิเล็กโทรไลต์ในน้ำ ผ่าน การเคลือบอิเล็กโทรไลซิ สด้วยไฟฟ้า) วิธีที่ได้รับความนิยมน้อยกว่าคือ การฉีดพ่นโลหะ ซึ่งดำเนินการด้วยปืนฉีด โลหะป้องกันที่นิยมที่สุดคือสังกะสี ใช้เป็นสารเคลือบผิวเหล็กหรือเหล็กหล่อโดยเฉพาะ การเคลือบสังกะสีแสดงคุณสมบัติการป้องกันที่ดีแม้ว่าจะมีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเหล็ก อย่างไรก็ตาม ในขณะที่ปกป้องชิ้นส่วนโลหะจากการเสื่อมสภาพ ตัวสังกะสีเองอาจสึกกร่อนเมื่อสัมผัสกับความชื้น ความทนทานของการเคลือบสังกะสีไม่ได้ขึ้นอยู่กับความหนาเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่ใช้สินค้านั้นด้วย ตามวิธีการใช้งาน เราจะ ชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า หรือ จุ่มร้อน

ผลกระทบทางเศรษฐกิจของการกัดกร่อนในระดับโลก

การกัดกร่อนเป็นปัญหาระดับโลก เราบันทึกการบาดเจ็บและเสียชีวิต ความสูญเสียทางเศรษฐกิจ และผลกระทบทางลบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการกัดกร่อนของวัสดุ การกัดกร่อนอาจนำไปสู่ความล้มเหลวอย่างร้ายแรงในถังแรงดัน ส่วนประกอบของเครื่องบิน และอุปกรณ์ลากจูง ดังที่ Mohmmad A. Jafar Mazumder ระบุในบทความของเขาที่ชื่อว่า Global Impact of Corrosion: Occurrence, Cost and Mitigation (2020) ค่าบำรุงรักษาโดยทั่วไปของปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการกัดกร่อนสำหรับประเทศใดประเทศหนึ่งจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1-5%ของผลิตภัณฑ์มวลรวมในประเทศ ในปี 2013 NACE International ได้ทำการศึกษาระดับโลกเกี่ยวกับผลกระทบทางเศรษฐกิจของการกัดกร่อน เหนือสิ่งอื่นใด มีจุดมุ่งหมายเพื่อแสดงให้เห็นว่าการรวมเทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อนเข้ากับระบบการจัดการมีความสำคัญเพียงใด ตามรายงานที่เผยแพร่ ค่าใช้จ่ายในการกัดกร่อนอยู่ที่ประมาณ 2.5 ล้านล้านเหรียญสหรัฐ หรือคิดเป็น 3.4%ของ GDP โลก ซึ่งหมายความว่าทุกปี ประเทศต่างๆ ทั่วโลกต้องใช้งบประมาณจำนวนมากเพื่อต่อสู้กับการกัดกร่อน ที่มา: https://irispublishers.com/gjes/fulltext/global-impact-of-corrosion-occurrence-cost-and-mitigation.ID.000618.php https://psk.org.pl/aktualnosci/ekonomiczne-skutki -โคโรจิ