การกัดกร่อนของวัสดุโลหะ

ปัญหาการกัดกร่อนของโลหะแผ่ซ่านไปทั่วเศรษฐกิจของประเทศ เช่น น้ำมันและก๊าซ ปิโตรเคมี การขนส่ง การผลิตเครื่องจักร เป็นต้น การกัดกร่อนได้นำมาซึ่งความสูญเสียและอันตรายมากมายต่อการผลิตทางสังคม

1. การสูญเสียทางเศรษฐกิจ

ความสูญเสียทางเศรษฐกิจที่เกิดจากการกัดกร่อนนั้นน่าทึ่งมาก ตามสถิติคร่าวๆ ในประเทศ ความสูญเสียทางเศรษฐกิจที่เกิดจากการกัดกร่อนสูงถึง 280 พันล้านหยวน คิดเป็นประมาณร้อยละ 4 ของผลิตภัณฑ์มวลรวมประชาชาติ (GNP) เมื่อพิจารณาจากอุตสาหกรรมการผลิตน้ำมันและก๊าซทั่วโลก ตามการประเมินของสมาคมวิศวกรการกัดกร่อนแห่งชาติ (National Association of Corrosion Engineers หรือ NACE) ต้นทุนการกัดกร่อนทั่วโลกต่อปีอยู่ที่ 1.3 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือประมาณ 8.6 พันล้านหยวน

2. มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม

การสูญเสียทรัพยากรและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการกัดกร่อนนั้นร้ายแรงมาก การกัดกร่อนอาจทำให้เกิดสนิมจำนวนมาก ทำให้วัสดุโลหะเสียหายก่อนเวลาอันควร และยังทำให้สิ้นเปลืองทรัพยากรและพลังงานจำนวนมาก ผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนและสิ่งสกปรกจะลดประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของหม้อไอน้ำ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และอุปกรณ์อื่นๆ ทำให้สูญเสียถ่านหินมาตรฐานจำนวนมาก ก๊าซที่เป็นอันตรายเช่น SO2 ที่เกิดจากการเผาถ่านหินเหล่านี้ได้ทำให้มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมเลวร้ายลง

3. ความเสี่ยงด้านความปลอดภัย

ในปี 2554 โรงงานปิโตรเคมีที่ตั้งอยู่ในถังกลั่นกรดไหลย้อนด้านบนของเครื่องแยกแก๊สระเบิดกะทันหัน ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต 4 ราย บาดเจ็บสาหัส 1 ราย บาดเจ็บเล็กน้อย 6 ราย และความสูญเสียทางเศรษฐกิจโดยตรง 8.69 ล้านหยวน จากการสอบสวนอุบัติเหตุ สาเหตุของอุบัติเหตุคือการกัดกร่อนจากความเครียดของไฮโดรเจนซัลไฟด์ ซึ่งทำให้ถังรีโฟลแตกและทำให้เกิดการระเบิด

การกัดกร่อนของโลหะคืออะไร?

วัสดุที่เป็นโลหะได้รับความเสียหายจากการกระทำของตัวกลางที่อยู่รอบๆ ซึ่งเรียกว่า การกัดกร่อนของโลหะ (Metallic Corrosion)

การกัดกร่อนของโลหะมีกี่ประเภท?

เนื่องจากความซับซ้อนของปรากฏการณ์และกลไกการกัดกร่อน สถานการณ์และลักษณะของการกัดกร่อนของโลหะจึงแตกต่างกันอย่างมากเนื่องจากความแตกต่างของวัสดุและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม นั่นคือ สภาวะความเค้น ดังนั้นจึงมีมาตรฐานและวิธีการจำแนกประเภทมากมาย แต่วิธีการจำแนกการกัดกร่อนทั่วไป ได้แก่ การจำแนกตามกลไกการกัดกร่อนและการจำแนกตามรูปแบบการกัดกร่อน

จะจำแนกตามกลไกการกัดกร่อนได้อย่างไร?

ตามกลไกการกัดกร่อน มันสามารถแบ่งออกเป็นการกัดกร่อนของสารเคมีและการกัดกร่อนของไฟฟ้าเคมี:

การกัดกร่อนทางเคมี หมายถึง การกัดกร่อนของโลหะที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีโดยตรงระหว่างโลหะกับสารที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์

การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าคือการทำลายที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าระหว่างโลหะและสารละลายอิเล็กโทรไลต์

จะจำแนกตามรูปแบบการกัดกร่อนได้อย่างไร?

ตามการจำแนกประเภทของรูปแบบการกัดกร่อน มันสามารถแบ่งออกเป็นการกัดกร่อนทั่วไปและการกัดกร่อนเฉพาะที่:

การกัดกร่อนทั่วไปเกิดขึ้นบนพื้นผิวโลหะทั้งหมด และอาจเป็นแบบเดียวกันหรือไม่สม่ำเสมอ

การกัดกร่อนแบบเฉพาะที่นั้นกระจุกตัวอยู่ในบางบริเวณของโลหะ ในขณะที่ส่วนอื่นๆ มีการกัดกร่อนเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย การกัดกร่อนเฉพาะที่มีอยู่หลายประเภท โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

การกัดกร่อนแบบกัลวานิก: ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ เมื่อสัมผัสโลหะที่แตกต่างกัน โลหะที่มีศักยภาพสูงกว่าจะส่งเสริมโลหะที่มีศักยภาพต่ำกว่าเพื่อเร่งการกัดกร่อน

การกัดกร่อนแบบหลุม: ความเสียหายจากการกัดกร่อนส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ที่จุดใช้งานบางจุด เส้นผ่านศูนย์กลางของรูสึกกร่อนเท่ากับหรือเล็กกว่าความลึกของรูกัดกร่อน และในกรณีที่รุนแรง อาจนำไปสู่การทะลุของอุปกรณ์

การกัดกร่อนตามซอก: การกัดกร่อนที่เกิดขึ้นในรอยแยก เช่น การตอกหมุด การต่อเกลียว รอยเชื่อม และปะเก็น

การกัดกร่อนตามขอบเกรน: การกัดกร่อนเกิดขึ้นตามขอบเกรน แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมของโลหะจะหายไป และความแข็งแรงเชิงกลของโลหะจะลดลงอย่างรวดเร็ว มักจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนในลักษณะของโลหะก่อนที่จะเกิดความเสียหาย

การกัดกร่อนจากความเค้น: ความล้มเหลวในการแตกร้าวที่เกิดขึ้นและขยายตัวในอัตราที่มีนัยสำคัญภายใต้การทำงานร่วมกันของความเค้นดึงและตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ประเภททั่วไปคือการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียดซัลไฟด์และการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียดด้วยไฮโดรเจนซัลไฟด์

ความล้าจากการกัดกร่อน: การกัดกร่อนของโลหะภายใต้การกระทำของสารกัดกร่อนและความเค้นสลับ

จะลดผลกระทบจากการกัดกร่อนต่อการใช้งานในขั้นตอนการใช้งานจริงได้อย่างไร?

1. กำหนดประเภทของการกัดกร่อน

ในการใช้งานภาคสนาม ประเภทของการกัดกร่อนจะถูกตัดสินตามประเภทของตัวกลาง ความดัน อุณหภูมิ สภาพแวดล้อม และตำแหน่งการกัดกร่อน และเลือกวิธีการป้องกันการกัดกร่อนที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ ชิ้นส่วนวาล์วท่อเครื่องมือและท่อส่งกระบวนการหลักใช้ผลิตภัณฑ์จากวัสดุที่แตกต่างกัน ซึ่งอาจนำไปสู่การกัดกร่อนแบบกัลวานิก

2. เลือกวัสดุป้องกันการกัดกร่อนที่เหมาะสม

เมื่อเลือกวัสดุ จำเป็นต้องพิจารณาชนิดของสารกัดกร่อนภายใน ความดัน และสภาพแวดล้อมภายนอก หากสภาพแวดล้อมมีอุณหภูมิเกินขีดจำกัด ไม่แนะนำให้ใช้เหล็กกล้าไร้สนิม 316 ในทะเล

3. ลดตำแหน่งที่อาจเกิดการกัดกร่อนของรอยแยก

ลดการสัมผัสกับโลหะที่เข้ากันไม่ได้ นอกชายฝั่ง ความเสี่ยงของการกัดกร่อนตามซอกจะสูงเมื่อใช้ท่อโลหะและตัวรองรับท่อโลหะร่วมกัน ขอแนะนำว่าเมื่อเลือกวัสดุรองรับท่อ ให้เลือกที่รองรับท่อที่มีปะเก็น

การกัดกร่อนเป็นปัญหาที่มีค่าใช้จ่ายสูง หากสามารถระบุชนิดของการกัดกร่อนและตำแหน่งของการกัดกร่อนได้อย่างรวดเร็ว ความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจะลดลงอย่างมาก ช่างเทคนิคที่มีความรู้ระดับมืออาชีพมักจะสามารถคาดการณ์ได้ว่าอาจเกิดการกัดกร่อนที่ใด และเลือกวัสดุโลหะที่เหมาะสมล่วงหน้าเพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อน สิ่งนี้จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ ความสมบูรณ์ และความปลอดภัยของระบบการผลิตอย่างมาก