Recommended
More Related Content
More from hicham benkhelifa
6.Corrosion.ppt
- 5. การกัดกร่อนของโลหะและการป้ องกัน เมื่อโลหะถูกใช ้งานหรือทิ้ง ไว ้ในอากาศ พื้นที่บริเวณผิว ของโลหะจะมีการทาปฏิกิริยา กับออกซิเจน และความชื้นทา ให ้โลหะเกิดการผุกร่อน หรือการติดตั้งให ้โลหะต่าง ชนิดกัน สัมผัสกันตลอดเวลาก็ จะมีการถ่ายเทประจุไฟฟ้าซึ่ง กันและกัน ถ ้าประจุไฟฟ้าไม่มี ความสมดุลกัน ก็จะทาให ้เกิด การกัดกร่อนได ้เช่นกัน หรือแม ้แต่การนาโลหะไป ้
- 6. สาเหตุที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อน การกัดกร่อนของโลหะจะเกิดขึ้นได ้จากหลายสาเหตุด ้วยกัน ซึ่ง สรุปได ้ดังนี้ 1. เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีโดยตรง เกิดขึ้นได ้2 ลักษณะ คือ การที่โลหะสัมผัสกับ ออกซิเจน และความชื้น จะทาให ้เหล็กกลายเป็น เหล็กไฮดรอกไซด์ หรือสนิมเหล็ก และเมื่อนาโลหะไปผสมกับกรดทา ให ้เหล็กกลายเป็นเหล็กซัลเฟตจะมีผลทาให ้เกิดการกัดกร่อนได ้ 2. เกิดจากปฏิกิริยาไฟฟ ้ า - เคมี จะมีการไหลของอิเล็กตรอน จากขั้วหนึ่งไปสู่อีก ขั้วหนึ่งโดยผ่านสิ่งแวดล ้อม ซึ่งมีขั้วทางไฟฟ้า (Electrode) อยู่ 2 ขั้ว ประกอบด ้วย ขั้วแอโนด(Anode) ซึ่งมี คุณสมบัติที่ทาให ้ประจุลบวิ่งเข ้าหา และขั้วคาโทด (Cathode) ซึ่งมี คุณสมบัติที่ ทาให ้ประจุบวกวิ่งเข ้าหา เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลครบวงจร ขั้ว (Anode) จะละลายและผุกร่อนเป็น อิออนบวกเคลื่อนที่เข ้าหาขั้ว (Cathode) ซึ่งจะทาให ้เกิดการกัดกร่อน หรือแม ้แต่โลหะที่อยู่ใน
- 7. 3. เกิดจากการถ่ายเทประจุอิเล็กตรอนระหว่างโลหะด้วยกัน โลหะแต่ละชนิดจะมีค่าความต่างศักย์ไฟฟ้า ที่แตกต่างกันโลหะทั้ง สองชนิดที่มีความต่างศักย์ไฟฟ้าที่แตกต่างกัน จะมีการถ่ายเทประจุ อิเล็กตรอนซึ่งกันและกันโดยที่อิเล็กตรอนจะวิ่งออกจากโลหะที่เป็น ขั้วบวกไปหาโลหะที่เป็นขั้วลบ ทาให ้เกิดการผุกร่อนที่โลหะที่เป็น ขั้วบวก โลหะ ค่าความต่างศักย์ทางไฟฟ ้ า ทองคา ทองแดง เงิน ตะกั่ว ดีบุก เหล็ก อะลูมิเนียม นิเกิล โครเมี่ยม สังกะสี ไฮโดรเจน 1.68 0.52 0.80 - 0.13 - 0.14 - 0.44 0.67 - 0.25 - 0.56 - 0.76 0.00
- 8. 4. เกิดจากสภาพแวดล้อม สภาวะแวดล ้อมมีผลทาให ้เกิดการกัด กร่อนได ้เร็วขึ้น เช่น การนาโลหะไปใช ้งานในพื้นที่ที่ใกล ้ชายทะเลจะทาให ้เกิดการผุ กร่อนที่เร็วขึ้นหรือการนาเอา โลหะไปใช ้งานในบริเวณที่อุณหภูมิสูงก็ ส่งผลทาให ้เกิดการผุกร่อนเร็วขึ้นเช่นกัน ตัวอย่างเช่น การนาโลหะไป ใช ้ทาท่อไอเสียรถยนต์ หรือปล่องไฟ เราจะพบว่าชิ้นส่วนเหล่านี้จะมี การผุกร่อนที่เร็วขึ้น
- 9. การป้ องกันการกัดกร่อนของโลหะ วิธีในการป้องกันไม่ให ้เกิดการกัดกร่อนในโลหะเพื่อเป็นการยืด อายุการใช ้งานของโลหะได ้ดังนี้ 1. กรรมวิธีการเคลือบผิว การเคลือบผิวโลหะจะเป็นการป้องกัน ไม่ให ้พื้นผิวของโลหะ ไปสัมผัสโดยตรงกับความชื้น หรือน้าและ อากาศกรรมวิธีที่นิยมนามาใช ้สาหรับการเคลือบผิวของโลหะมีอยู่ ด ้วยกัน 3 ชนิด ได ้แก่ 1.1 การเคลือบผิวโลหะด ้วยสารอินทรีย์ การเคลือบด ้วยวิธีนี้ ค่อนข ้างจะมีราคาถูก และกรรมวิธีที่ไม่ซับซ ้อน แต่จะขาดคุณสมบัติใน การทนต่อความร ้อนและการเสียดสีสาร ที่นามาใช ้ในการเคลือบส่วน ใหญ่จะเป็นสารสังเคราะห์ เช่น ทาวี แลคเกอร์ น้ามันวานิช น้ามันแร่ น้ามันวาสลีน เป็นต ้น 1.2 การเคลือบผิวโลหะด ้วยสารอนินทรีย์ กรรมวิธีในการเคลือบ ผิวจะมีวิธีการค่อนข ้างซับซ ้อน มากกว่าการเคลือบผิวด ้วยสารอินทรีย์
- 10. 1.3 การเคลือบผิวด ้วย กรรมวิธีทางเคมี ที่นิยมนามาใช ้ในการเคลือบผิว โลหะมีอยู่ 2 วิธี คือ การรมดาจะ เป็นการนาเอาโลหะ ทาด ้วย น้ามันเครื่อง หรือน้ามันลินสีด แล ้วนาโลหะที่ทาผิวด ้วยน้ามันไป เผาที่อุณหภูมิประมาณ 450 ํC หลายๆ ครั้ง จนผิวมี สีดา และ กรรมวิธีการบอนเดอไรซิ่งจะเป็น การจุ่มโลหะในสารละลาย แมงกานีสฟอตเฟตนาน 10 นาที แล ้วนาเอาชิ้นงานไปทาการ เคลือบผิวอีกครั้งด ้วยกรรมวิธีการ
- 11. 2. กรรมวิธีการตกแต่งผิว โลหะ การตกแต่งให ้ผิวของ โลหะที่มีความเงามันเนื่องจาก ผิวที่ละเอียด เงามัน จะช่วย ไม่ให ้ความชื้นหรือสารเคมี แทรกตัวเข ้าไปทาปฏิกิริยากับ โลหะได ้ยากขึ้น กรรมวิธีการ ตกแต่งผิวโลหะจะมีอยู่ 2 วิธี คือ 2.1 การพ่นทราย โดยจะใช ้ ทรายที่มีเม็ดที่คม เป่ าด ้วยลม ความดันสูงไปขัดที่บริเวณผิว โลหะ ผิวชิ้นงาน จะมีความเรียบ เป็นเงา 2.2 การขัดผิวโลหะด ้วย
- 12. 3. การนาโลหะผสมมาใช้งาน โลหะผสมจะมีการเพิ่มคุณสมบัติด ้วยการ เติมธาตุผสมต่างๆ ให ้มีคุณสมบัติ ที่ เหมาะต่อการใช ้งาน เช่น เหล็กกล ้าไร ้ สนิม หรือเหล็กกล ้าสแตนเลส มีการเติม ธาตุโครเมี่ยม ลงไปในเหล็กกล ้าชนิดนี้ เมื่อโครเมี่ยมรวมตัวกับออกซิเจนจะเกิด โครเมี่ยมออกไซด์ ซึ่งการเกิดโครเมี่ยม ออกไซด์ที่บริเวณผิวของเหล็กกล ้า จะมี ลักษณะเป็นฟิล์มบางๆ ซึ่งฟิล์มบางๆ จะ เปรียบเสมือนเกราะป้องกันไม่ให ้ อิเล็กตรอน เคลื่อนที่ผ่านไปสัมผัสกับ เหล็กกล ้าไร ้สนิม จะเป็นการลดการ เกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี ซึ่งจะเป็นการ หยุดการกัดกร่อนได ้การนา เอาโลหะ ผสมมาใช ้งานทดแทนโลหะธรรมดา ใน
- 13. 4. การนาเอาวัสดุประเภท อโลหะมาใช้งาน วัสดุประเภท อโลหะ จะไม่มีการเกิดปฏิกิริยา ไฟฟ้าเคมี จึงช่วยลดปัญหาในเรื่อง การกัดกร่อนได ้แต่มีข ้อเสียในเรื่อง ของความ แข็งแรง การทนต่อความ ร ้อนหรืออุณหภูมิสูง 5. การเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อม การเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล ้อมจะ เป็นการตัดวงจรการเกิดปฏิกิริยาเคมีในการกัดกร่อนซึ่งเป็นอีกวิธีการ หนึ่งที่จะลดการกัดกร่อน การเปลี่ยนแปลง สิ่งแวดล ้อมที่นิยมนามาใช ้คือ การลดความเข ้มข ้นของสารเคมี เช่น การลดปริมาณคลอไรด์ ในน้า และการแยกออกซิเจนออกจากน้าก่อนที่จะนาใส่ลงในหม ้อน้า ทาให ้หม ้อน้ามีอายุการ
- 14. 1. การกัดกร่อนที่เกิดขึ้นสม่าเสมอทั่วผิวหน้า (General or Uniform Corrosion) ปฎิกิริยาเคมีหรือปฎิกิริยา เคมีไฟฟ้า การกัดกร่อนเกิดขึ้น อย่าง สม่าเสมอบนผิวหรือเป็น บริเวณกว ้าง มีผลให ้โลหะบาง เรื่อยๆ หรือมีน้าหนักหายไป คือ เบาลงเรื่อยๆ
- 15. การป้ องกัน การกัดกร่อนที่เกิดขึ้นสม่าเสมอทั่วผิวหน้า (1) เลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมและอาจทาการ เคลือบผิวด้วย (2) ใช้สารยับยั้งการกัดกร่อน (3) ใช้การป้องกันแบบคาโทดิก (cathodic protection)
- 16. 2. การกัดกร่อนแบบกัลวานิก (Galvanic Corrosion) โลหะแต่ละชนิดจะมีค่า ศักย์เฉพาะตัว ดังนั้นถ ้าหากมี โลหะ 2 ชนิด สัมผัสกันอยู่และมี สารละลายอิเลคโตรไลท์และส่วน โลหะเชื่อมต่อที่นาไฟฟ้า หรือต่อ กันอย่างครบวงจรไฟฟ้าเคมี เมื่อ เวลาผ่านไป โลหะที่ศักย์ต่ากว่าจะ เกิดการกัดกร่อน(อาโนด) ขณะที่ โลหะที่มีศักย์สูงกว่าจะไม่กัด กร่อน(คาโธด) ความต่างศักย์ของ โลหะทั้งสอง ยิ่งมากเท่าไรความ รุนแรงก็มากขึ้นเท่านั้น
- 17. การป้ องกัน การกัดกร่อนที่เกิดขึ้นสม่าเสมอทั่วผิวหน้า 1. เลือกใช้วัสดุที่มีค่า galvanic Series ใกล้เคียงกันเท่าที่ เป็ นได้ 2. หลีกเลี่ยงอัตราส่วนของพื้นที่คาโธด/อาโนด ปรับให้พื้นที่ ทั้งสองใกล้เคียงกัน 3. ใช้ฉนวนกั้นในบริเวณที่ใช้โลหะต่างชนิดกันมาสัมผัสกัน 4. ใช้สารเคลือบผิวอย่างระมัด ดูแลการเคลือบผิวให้อยู่ใน สภาพดี 5. เติมสารยับยั้ง เพื่อลดความรุนแรงของการกัดกร่อน 6. ออกแบบที่ให้สามารถเปลี่ยนชิ้นงานที่เป็นอาโนดได้ง่าย 7. ติดตั้งวัสดุที่สามที่มีค่าความต่างศักย์น้อยกว่าโลหะทั้งสอง เพื่อให้เกิดการกัดกร่อนแทน
- 18. 3. การกัดกร่อนในที่อับ (Crevice Corrosion) ในพื้นที่อับบนผิวโลหะที่ สัมผัสโดยตรงกับสารกัดกร่อน การกัดกร่อนประเภทนี้เกี่ยวข ้อง กับปริมาณของสารละลายที่ค ้าง อยู่ตามพื้นที่ที่เป็นหลุม หรือพื้นที่ ที่เป็นซอก บริเวณแคบๆที่มี สารละลายเข ้าไปขังอยู่ได ้เป็น เวลานานโดยไม่มีการถ่ายเท ทา ให ้ความเข ้มข ้นของออกซิเจน ใน น้าหรือสารละลายภายในซอกไม่ เท่ากับภายนอก ทาให ้เกิดการ ครบเซลการกัดกร่อนชนิดเซล ความเข ้มข ้น โดยบริเวณในซอก
- 19. การป้ องกัน การกัดกร่อนในที่อับ 1. ใช้การเชื่อมแบบ butt joint แทนการย้าหมุดหรือการยึด ด้วยสลักเกลียว 2. ปิดบริเวณที่เป็ นที่อับโดยการเชื่อมหรือการบัดกรี 3. ออกแบบถังความดันให้สามารถระบายน้าได้ดี พยายาม หลีกเลี่ยงรูปร่างที่เป็ นมุม 4. ตรวจสอบเครื่องมือและสารแปลกปลอมอยู่เสมอ 5. กาจัดของแข็งที่ลอยอยู่ก่อนเข้ากระบวนการผลิต 6. กาจัดวัสดุเปียกที่ตกค้างอยู่ ในระหว่างการหยุดซ่อม ประจาปี 7. จัดสภาวะสิ่งแวดล้อมให้มีความสม่าเสมอ 8. ใช้ปะเก็นที่เป็ นของแข็งและไม่มีการดูดซึม 9. ใช้การเชื่อมแทนการม้วนเป็ นท่อ
- 20. 4. การกัดกร่อนแบบรูเข็ม (Pitting Corrosion) การกัดกร่อนแบบสนิมขุมหรือการ กัดกร่อนแบบรูเข็ม เป็นปัญหาที่ เกิดขึ้นมากโดยเฉพาะกับโลหะที่ ได ้พัฒนาให ้มีฟิล์ม ป้องกันการกัด กร่อนแบบทั่วผิวหน้าได ้แล ้ว แต่ เมื่อฟิล์มบางแตกแยกออกเฉพาะ บางที่ ก็จะเกิดการกัดกร่อนเฉพาะ ที่กัดกร่อนลึกลงไปเรื่อยๆ ทาให ้ สังเกตเห็นได ้ยากเนื่องจาก ผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนได ้ปกคลุม เอาไว ้การกัดกร่อน แบบนี้ทาให ้ ทานายได ้ยาก โดยทั่วไปสนิมขุม มักจะเกิดทิศทางเดียวกันกับแรง
- 21. การป้ องกัน การกัดกร่อนแบบรูเข็ม โดยทั่วไป วิธีที่ใช้ในการป้องกันการกัดกร่อนในที่อับก็ สามารถนามาใช้ในการป้องกันการกัดกร่อนแบบ pitting ได้ เช่นกัน วัสดุที่มีการกัดกร่อนหรือมีแนวโน้มที่จะเกิดการกัด กร่อนแบบ pitting ไม่ควรนามาใช้ในการสร ้างโรงงานหรือ เครื่องมือ วัสดุแต่ละชนิดมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนที่ ต่างกัน เช่นการเติมโมลิดินั่มลงไปในเหล็กกล้าไร ้สนิม 304 ในปริมาณ 2 % ซึ่งทาให้ได้เหล็กกล้าไร ้สนิม 316 โดยจะ เพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบ pitting โดยจะทาให้ เกิดผิว passive ที่มีความเสถียรมากกว่า คือมีความสามารถ ในการป้องกันการกัดกร่อนมาก วัสดุ 2 ชนิดนี้ประพฤติตัว ต่างกันคือชนิดหนึ่ง ไม่เหมาะสมต่อการนาไปใช้ในน้าทะเลแต่ อีกชนิดหนึ่งสามารถใช้ได้ในบางกรณี
- 22. 5. การกัดก่อนแบบการสูญเสียส่วนผสมบาง ตัว (Selective leaching) เป็นรูปแบบหนึ่งของการกัด กร่อนซึ่งเกิดโดยการละลาย ของธาตุบางตัวจากโลหะอัล ลอยด์ เป็นผลจากการกระทา ซึ่งสิ่งแวดล ้อมไล่โลหะที่ ว่องไวที่สุด ออกจากอัล ลอยด์ เหลือไว ้แต่โครงสร ้าง พรุนซึ่งเต็มไปด ้วยโลหะที่ เสถียรที่สุด วัสดุที่เหลือจึง สูญเสียความแข็งแรงทาง กายภาพไปมาก การกัดกร่อน
- 23. การป้ องกัน การกัดกร่อนแบบเสียส่วนผสมบางส่วน การป้ องกัน 1.ลดความรุนแรงของสภาวะแวดล้อม เช่นกาจัด ออกซิเจนจากสารละลาย 2.ใช้การป้ องกันแบบคาโธด
- 24. 6. การกัดกร่อนตามขอบเกรน (Intergranular Corrosion) โดยขอบเกรนจะแสดงตัวเป็น ขั้วอาโนด(สูญเสียเนื้อโลหะ) ภายในเกรนจะแสดงตัวเป็น ขั้วคาโธด หากบริเวณขอบ เกรนมีอนุภาคอื่นๆมา ตกตะกอนอยู่ หรือมีธาตุหนึ่ง มากหรือน้อยเกินไป ขอบ เกรนอาจจะถูกกัดกร่อนหรือ ทาปฏิกิริยาได ้ง่ายขึ้นอีก ถ ้า บริเวณขอบเกรนแสดงตัวเป็น อาโนดตลอดเวลา การกัด
- 25. การป้ องกัน การกัดกร่อนตามขอบเกรน 1.การทา heat treatment ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งปกติจะ เรียกว่า quench annealing หรือ solution quenching 2.การเติมธาตุบางตัวที่สามารถรวมตัวเป็นคาร์ไบด์ได ้ ดี (stabilizer) 3.การลดปริมาณคาร์บอนให ้ต่ากว่า 0.03 เปอร์เซ็นต์
- 26. 7. การกัดกร่อน-สึกกร่อน (Erosion Corrosion) การกัดกร่อนประเภทนี้เริ่ม จากการกัดกร่อนที่มีของไหล ไหลผ่านโลหะและมักไหล ด ้วยความเร็วสูง หากของ ไหลนี้มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง เมื่อ โลหะเริ่มสึกจะทาให ้โลหะ เกิดการกัดกร่อนได ้ง่ายขึ้น หากโลหะนั้นมีฟิล์มปกคลุม ผิวได ้การไหลของของไหล
- 28. 8. การกัดกร่อนเนื่องจากความล้า (Fatigue Corrosion) การกัดกร่อนแบบนี้เกิดเมื่อ ขนาดแรงเค ้นต่ากว่าค่า yield point และเกิดเมื่อถูกกระทา ซ้าแล ้วซ้าเล่าในช่วงเวลา หนึ่ง และในสิ่งแวดล ้อมที่มี ฤทธิ์กัดกร่อนด ้วย ดังนั้นจึง ถูกกระทาทั้งทางกล และ ทางเคมี โดยมีผลไปลด ความต ้านทานของโลหะ
- 30. 9. การกัดกร่อนแบบถูครูด (Fretting Corrosion) เป็นการกัดกร่อนที่เกิดใน สภาวะบรรยากาศปกติ บริเวณพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่าง โลหะ เมื่อโลหะนั้นกาลังถูก แรงกระทา ปัจจัยพื้นฐานของการเกิด F 1. โลหะที่หันหน้าเข ้าหากัน นั้น กาลังถูกแรงกระทา 2. มีการสั่นสะเทือนบริเวณ ผิวหน้าสัมผัส ผิวด ้านหนึ่งตี กระทบหรือถูอยู่อีกผิวหน้า หนึ่ง
- 31. การป้ องกัน การกัดกร่อนแบบถูครูด 1. หล่อลื่นด ้วยน้ามันที่มีความหนืดต่า คุณสมบัติการ เกาะยึดสูง 2. เพิ่ม load เพื่อลด slip ระหว่างผิวหน้าสัมผัส 3. ใช ้ปะเก็นเพื่อดูดซับการสั่นสะเทือน ป้องกัน ออกซิเจน 4. เพิ่มความแข็งแรงผิวหน้าสัมผัส 5. ใช ้coating หรือ surface treatment เพื่อปรับปรุง คุณสมบัติของผิวโลหะที่สัมผัสกัน 6. เพิ่มความแข็งแรงด ้วยการยิงทราย (shot peening)
- 32. 10. การกัดกร่อนแบบรูพรุน เป็นการกัดกร่อนเฉพาะที่ ซึ่ง เกิดจากผลรวมของความ เสียหายบนผิวโลหะเป็น แห่งๆ อันเนื่องมาจาก ฟองอากาศที่มาจับตัวกันซ้า แล ้วซ้าเล่า หรือเนื่องมาจาก การกัดเซาะทางเคมีต่อพื้นที่ ที่ถูกทาลาย การกัดกร่อน แบบนี้อาจพบได ้ในสภาพ ไหลปั่นป่ วน (Turbulent flow) ของของเหลว เช่น
- 33. การป้ องกัน การกัดกร่อนแบบการสึกกร่อน 1. ปรับปรุงการออกแบบ เพื่อให ้มีการเปลี่ยนแปลง ของ hydrodynamic pressure น้อยที่สุด 2. เลือกใช ้โลหะที่แข็งแรงกว่า มีความต ้านทานต่อการ กัดกร่อนดีกว่า 3. ชิ้นส่วนบริเวณที่มีโอกาสเกิด cavitation มาก ให ้ แต่งผิวให ้เรียบมากที่สุดเป็นกรณีพิเศษ 4. หุ้มด ้วยวัสดุที่ยืดหยุ่นได ้ เช่น ยาง
- 34. 11. การกัดกร่อนแบบได้รับความเค้น (Stress Corrosion) เป็นการกัดกร่อนเฉพาะที่ ซึ่ง เกิดจากผลรวมของความ เสียหายบนผิวโลหะเป็น แห่งๆ อันเนื่องมาจาก ฟองอากาศที่มาจับตัวกันซ้า แล ้วซ้าเล่า หรือเนื่องมาจาก การกัดเซาะทางเคมีต่อพื้นที่ ที่ถูกทาลาย การกัดกร่อน แบบนี้อาจพบได ้ในสภาพ ไหลปั่นป่ วน (Turbulent flow) ของของเหลว เช่น
- 36. 12. การกัดกร่อนแบบใต้ชั้นเคลือบ (filiform corrosion) เป็นการกัดกร่อนที่เกิดขึ้น ภายใต ้ชั้นเคลือบ เช่น การ ทาสีพลาสติกบนผิว เหล็กกล ้า หรือ การเคลือบ แลกเกอร์บนผิวแผ่นเหล็ก เคลือบดีบุก จัดเป็นการกัด กร่อนแบบ Crevice ประเภท หนึ่ง ซึ่งเป็นแบบ Under film corrosion พบได ้กับโลหะที่ มีการทาเคลือบผิวเพื่อ ป้องกัน การกัดกร่อนทั่ว