การกัดกร่อน (Corrosion) นั้น สามารถเกิดขึ้นได้ทั่วไปไม่ว่าจะเป็นวัสดุอุปกรณ์ เครื่องมือเครื่องใช้ รวมถึงเครื่องจักรที่สามารถก่อเกิดปัญหาซึ่งยากต่อการตรวจสอบได้ เนื่องจากในบางครั้งอาจเกิดขึ้นจากจุดเล็กๆ ในระบบ การกัดกร่อนสามารถเกิดขึ้นได้ในทุกอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับสารเคมีและอาหาร เนื่องจากต้องเผชิญหน้ากับความชื้นและการกัดกร่อนจากวัตถุดิบที่ใช้ในกระบวนการ ดังนั้น การมีความรู้ความเข้าใจที่เหมาะสมกับการบำรุงรักษาและป้องกันจึงเป็นสิ่งที่สำคัญ เพื่อให้การดำเนินธุรกิจเป็นไปได้อย่างราบรื่นและต่อเนื่อง
การกัดกร่อนพื้นผิวโลหะที่เกิดขึ้นจากสภาวะแวดล้อม
การกัดกร่อนนั้นสามารถเกิดขึ้นได้หลากหลายรูปแบบ โดยในเบื้องต้นนั้นสามารถแบ่งออกเป็น 5 หัวข้อใหญ่ ได้แก่ การกัดกร่อนทั่วไป การกัดกร่อนเฉพาะพื้นที่ การกัดกร่อนที่เป็นผลมาจากการสกัดโลหะ การสึกหรอจากพฤติกรรมเชิงกล และการกัดกร่อนจากสภาพแวดล้อมเหนี่ยวนำให้เกิดการแตกหัก ซึ่งบทความนี้มุ่งเน้นการนำเสนอเกี่ยวกับการกัดกร่อนทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับสภาพอากาศฤดูฝน หรือการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นจากสภาวะแวดล้อม (Atmospheric Corrosion) เป็นหลัก
การกัดกร่อนที่เกิดขึ้นจากสภาวะแวดล้อมนั้นเป็นการกัดกร่อนหรือการสึกหรอที่เกิดขึ้นจากการที่วัสดุได้สัมผัสกับอากาศหรือมลพิษในอากาศมากกว่าการสัมผัสกับของเหลว โดยเกิดได้ทั้งการสึกหรอแบบแห้ง แบบมีความชื้นผสมและการสะสมของของเหลวบนพื้นผิววัตถุ ซึ่งตัวแปรของการกัดกร่อนจากสภาวะแวดล้อม ได้แก่ เงื่อนไขของสภาพอากาศ เช่น ฝนตกอาจสามารถช่วยชะล้างเศษฝุ่นที่ติดอยู่กับพื้นผิวได้ แต่ในทางกลับกันหากพื้นที่นั้นเป็นปรากฏการณ์ฝนกรดจะก่อให้เกิดผลเสียมากกว่า และช่วงระยะเวลาที่เกิดความเปียกชื้นหรือความชื้นสัมพัทธ์ (Relative Humidity – RH) ซึ่งเป็นหนึ่งในตัวแปรสำคัญที่ก่อให้เกิดอัตราการกัดกร่อนที่เพิ่มมากขึ้นได้ ซึ่งส่วนใหญ่ของเหลวนั้นจะไม่เกาะอยู่บนพื้นผิวของโลหะ ยกเว้นพื้นผิวของโลหะนั้นจะมีสิ่งแปลกปลอม เช่น สนิมที่เริ่มก่อตัวขึ้นเมื่อความชื้นสัมพัทธ์มีมากกว่า 60%
แนวทางการแก้ไขการกัดกร่อนที่เกิดจากสภาวะแวดล้อมโดยเบื้องต้น สามารถทำได้โดยการจัดการกับโลหะส่วนที่เกิดปัญหา กล่าวคือ เคลือบผิววัสดุส่วนที่ต้องการ เช่น การเคลือบด้วยสังกะสี หรือการทำอะลูมิเนียมออกไซด์ ไปจนถึงการเคลือบเรซินหรือพลาสติกในส่วนของโลหะสามารถสร้างการเคลือบแบบอัลลอย (Alloying) เช่น สเตนเลสตีลที่มีแผ่นฟิล์มบางๆ ซึ่งเกิดจาก Chromium Sesquioxide ปกคลุมอยู่ และอีกแนวทางหนึ่ง คือ การจัดการสภาวะแวดล้อมที่เกี่ยวข้อง เช่น การลดปริมาณออกซิเจนออกจากระบบน้ำที่มีค่า pH ระหว่าง 6.35 – 8.35 หรือเติมสารยับยั้งการกัดกร่อน (Corrosion Inhibitor) รวมถึงการลดค่าความชื้นสัมพัทธ์ด้วยรูปแบบต่างๆ เช่น การควบคุมพื้นที่ให้มีอุณหภูมิที่เหมาะสมและเกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิน้อยที่สุด แม้กระทั่งการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิช่วงเวลากลางวัน – กลางคืนก็สามารถสร้างผลกระทบได้เช่นกัน
แนวทางการป้องกันการกัดกร่อนจากสภาวะแวดล้อม
แนวทางการดูแลป้องกันการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นจากสภาวะแวดล้อมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในฤดูฝนนั้น สามารถทำได้หลากหลายวิธีขึ้นอยู่กับคุณสมบัติโลหะ ปัจจัยแวดล้อม และพื้นที่การดำเนินงานโดยในเบื้องต้นมีวิธีการ ดังนี้
- การเคลือบผิวโลหะ (Coating) เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการผสมกันระหว่างออกซิเจน น้ำ และ Electrolyte เข้มข้น การเคลือบผิวของวัตถุจึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจอย่างมาก เพราะสามารถใช้ได้ตั้งแต่งานโลหะไปจนถึงวัสดุทดแทนอื่นๆ
- การเคลือบด้วยโลหะ (Metal Films) ในเบื้องต้นนั้นโลหะหลายชนิดมีคุณสมบัติการป้องกันการกัดกร่อนในตัวเองอยู่แล้ว เช่น เงิน ทอง โครเมียม หรือตะกั่ว ซึ่งโดยทั่วไปมักจะใช้ในการตกแต่งและป้องกันการสึกกร่อน การเคลือบด้วยโลหะเช่นนี้จำเป็นต้องคำนึงถึงคุณสมบัติของโลหะที่ต้องการเคลือบเสียก่อน ไม่เช่นนั้นแล้วคุณสมบัติของ Anode และ Cathode ของวัตถุตั้งต้นและสารเคลือบจะก่อให้เกิดการเหนี่ยวนำการกัดกร่อนเสียเอง
- การเคลือบโดยโพลีเมอร์ (Polymer Coating) การเคลือบโพลีเมอร์นั้นนิยมใช้กันอย่างกว้างขวางสำหรับเชิงพาณิชย์ ไม่ว่าจะใช้เป็นแผ่นหรือเป็นผง การเคลือบวิธีนี้สามารถป้องกันได้ทั้งความเสียหายเชิงกลและการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม หากการเคลือบนั้นเผยให้เห็นส่วนของโลหะภายในก็สามารถทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างรวดเร็วได้เช่นกัน
- การเคลือบโดยเอนาเมล (Vitreous Enamels) เป็นการเคลือบที่มีชั้นเคลือบหนา มีความสามารถในการป้องกันการกัดกร่อนและปฏิกิริยา Oxidation สูงถึง 900 องศาเซลเซียส แต่สามารถเสียหายเชิงกลได้ จึงจำเป็นต้องระวังเลือกใช้ให้ดี
- ใช้ปฏิกิริยาเคมีสร้างชั้นเคลือบ (Conversion Coating) เป็นการใช้ปฏิกิริยาเคมีเพื่อสร้างชั้นเคลือบสำหรับการต่อต้านการกัดกร่อนสามารถตอบสนองต่อการเคลือบหลากหลายรูปแบบ เหมาะกับการเพิ่มศักยภาพความต้านทานของโลหะหรือการเตรียมพร้อมสำหรับการทาสีต่างๆ เป็นการใช้ปฏิกิริยา Anodising จากสารเคมีเพื่อสร้างความต้านทานให้กับการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นจากสภาวะแวดล้อม
- การทาสี (Painting) เป็นการแก้ปัญหาที่ง่ายและมีค่าใช้จ่ายที่ไม่สูงนักสามารถประยุกต์ใช้งานได้หลากหลาย แต่การเคลือบสีนั้นจะไม่ป้องกันน้ำหรือออกซิเจน แต่สามารถปกป้อง Electrolyte เข้มข้นได้
- การเคลือบเทียม (Sacrificial Coating) เป็นการใช้วัตถุดิบที่สามารถปกป้องโลหะได้โดยทำการสละตัวเองเพื่อทำการเคลือบ เช่น Zinc Cadmium หรือ Aluminum ที่ผ่านกระบวนการ Anodic บริเวณผิวของโลหะโดยใช้ตัวเองสร้างผิวชั้นเคลือบซึ่งจะกันการกัดกร่อนต่างๆ เอาไว้ การเคลือบแบบนี้สามารถใช้งานเดี่ยวได้ หรือใช้งานร่วมกับระบบพ่นเคลือบสี และยังสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้โดยการใช้ปฏิกิริยาเคมี
- รูปแบบการป้องกันที่ใช้การจัดการกับปัญหาภายนอกวัสดุ
- การป้องกันชั่วคราว นอกเหนือจากการห่อด้วยกระดาษหรือวัสดุห่อหุ้มซึ่งอาจจะเป็นการเคลือบแว็กซ์ เพื่อทำการปกป้องชั่วคราวเพื่อจัดการกับละอองไอน้ำหรือฝุ่น อาจจะเป็นน้ำมัน แผ่นฟิล์ม ป้ายเคลือบบางๆ หรือเป็นวัสดุพลาสติกที่ใช้ความร้อนนำมาเคลือบให้มีความหนา ซึ่งสารเคลือบเหล่านี้อาจมีสารที่สามารถยับยั้งการกัดกร่อนได้เช่นกัน
- การควบคุม RH ปัญหาส่วนมากที่เกิดจากการกัดกร่อนจากสภาวะอากาศนั้นสามารถป้องกันได้ด้วยการควบคุมประมาณความชื้นสัมพัทธ์ให้อยู่ต่ำกว่า 60% ได้โดยส่วนมากสำหรับโกดังเก็บสินค้านั้นการควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมและหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่ไม่คงที่
- การออกแบบวัสดุ นับเป็นปัจจัยที่มีส่วนช่วยในการปกป้องวัสดุการหลีกเลี่ยงการออกแบบที่มีส่วนในการกักเก็บน้ำหรือความชื้น เช่น ส่วนที่เป็นโพรง ส่วนเชื่อมโครงสร้างไม่ควรมีลักษณะที่เป็นการพอกหรือนูนออกมา ซึ่งสามารถเก็บกักความชื้นหรือน้ำไว้ได้
- บรรจุภัณฑ์อาจใส่สารดูดความชื้นอย่าง Silica Gel หรือ Activated Alumina ซึ่งไม่ก่อให้เกิดการกัดกร่อน และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่อีกครั้งด้วยการให้ความร้อน ซึ่งการออกแบบบรรจุภัณฑ์ที่ดีต้องมีคุณสมบัติที่กันละอองน้ำและไม่ซับน้ำ วัสดุที่ต้องการจัดเก็บนั้น จำเป็นต้องทำความสะอาดให้เรียบร้อยเสียก่อนทำการจัดเก็บในบรรจุภัณฑ์เพื่อลดความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นในระยะยาวหากสารดูดความชื้นเสื่อมสภาพ สำหรับบรรจุภัณฑ์บางชนิดนั้นพบว่ามีสารจำพวก Chloride หรือ Sulfate ซึ่งอาจก่อให้เกิดการกัดกร่อนได้เช่นกัน
- การควบคุมสภาพแวดล้อม หลายครั้งที่พบว่าปัญหาที่ไม่สามารถระบุด้วยตาเปล่าหรือมองเห็นได้นั้นเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงหรือความแปรปรวนของพื้นที่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุณหภูมิที่ส่งผลกระทบต่อโลหะ การลดสารหล่อลื่นหรือตัวทำละลายที่หมดสภาพอาจก่อให้เกิดปัญหาสนิมแพร่กระจายตัวอย่างรวดเร็วได้ เนื่องจากความร้อนและปฏิกิริยาเคมีในอากาศหรือแม้แต่ตัวสารหล่อลื่นนั้นเอง จึงควรดำเนินการสกัดน้ำจากอากาศเพื่อตรวจค่าความเป็นกรด-ด่างของสภาพแวดล้อมตัวอย่างเช่น โอโซน ซึ่งเกิดจากประกายไฟจากการสัมผัสกันของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งสามารถส่งผลให้โพลีเมอร์สร้างกรดธรรมชาติขึ้นมาได้ สารประกอบ Sulphur ที่เกิดขึ้นจากยางสังเคราะห์บางประเภทกระตุ้นให้เกิดการกัดกร่อนอย่างแรง สำหรับโลหะเงินเมื่อถูกสัมผัส กรดธรรมชาติ หรือ Organic Acid ซึ่งใช้ในการย้อมสีพลาสติก ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างอายุขัยของเครื่องมือเครื่องใช้ และส่งผลกระทบต่อการกัดกร่อนหลากหลายรูปแบบรอยนิ้วมือหรือร่องรอยการเชื่อมสามารถก่อให้เกิดสนิมขึ้นในอากาศและแอมโมเนียภายในอากาศสมารถสร้างความตึงและเกิดรอยแตกให้กับทองเหลืองหรือทองแดงได้
สำหรับการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นภายในช่วงฤดูฝน หรือการกัดกร่อนที่เกิดจากสภาวะแวดล้อมนั้นเป็นปัจจัยที่สามารถเกิดขึ้นได้อย่างต่อเนื่อง และหลายครั้งไม่อาจระบุที่มาของปัญหาได้อย่างชัดเจนขึ้นอยู่กับที่มาของปัญหา อย่างไรก็ตาม ปัญหาการกัดกร่อนสามารถก่อให้เกิดปัญหาตามมาได้อย่างหลากหลาย ดังนั้น การให้ความสำคัญและการปรับสภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้องสามารถป้องกันความสูญเสียที่อาจเกิดขึ้นทั้งทางด้านค่าใช้จ่าย การใช้งาน การสูญเสียวัสดุ และปัญหาอื่นๆ ได้อย่างถูกต้องตรงประเด็น
EXECUTIVE SUMMARY
Corrosion could be occurred generally whether machine, tools or product. This problem caused a hard-time identifying because it could be a tiny spot in the whole system. The corrosion is in every manufacturing sector, especially food processing and chemical which always face humidity and corrosion from its raw material.
There are many forms of corrosion, but the one that we could meet in everyday life is atmospheric corrosion. The atmospheric corrosion has many factors and possibilities which one of the main factor is ‘Humidity’ particularly for the countrythat located near equator with high value of RH.
Factor and Induction for Iron and Steel
- Proper humidity for type of metal
- High RH (Above 70%)
- Salt mist/vapor
- Surface contaminants (dust, soldering fluxes, etc.)
- Atmospheric contaminants
- High temperature
The method to prevent corrosion could achieved through coating and atmospheric management. The operator must be considering on metal’s specific element and proper method that match with its condition, for example, enamel coating that could resist high temperature but weak to mechanical damage or control the RH to maintain under 60% and the evaluation of chemical in atmospheric that effected to metal such as Sulphur from synthetic rubber that could corrode the silver.
Source :
- Corrosion in the Petrochemical Industry, ASM International National Physical Laboratory, UK
นำเสนอข่าวสารความรู้รอบด้านเกี่ยวกับอุตสาหกรรมการผลิต เพื่ออุตสาหกรรมไทยก้าวหน้าด้วยวิทยาการสมัยใหม่และเป็นแรงขับเคลื่อนเศรษฐกิจไทย
