สิ่งหนึ่งที่ได้เรียนมาจากวิศวกรรุ่นพี่ตอนทำงานวางท่อคือ
ไม่ควรให้โลหะต่างชนิดกันสัมผัสกัน
(หมายความถึงมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากัน)
เพราะจะทำให้เกิดการสึกกร่อนได้
การสึกกร่อนที่เกิดขึ้นจากการที่โลหะต่างชนิดกันมีการเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้านั้นเรียกว่า
galvanic
corrosion
วิธีการนี้เป็นวิธีการหนึ่งในการป้องกันไม่ให้โครงสร้างเกิดสนิม
เช่นการใช้โลหะอะลูมิเนียมเป็นตัวสึกกร่อนแทนเหล็กที่เป็นตัวโครงสร้างหลักของสิ่งก่อสร้างต่าง
ๆ (เช่นสะพาน
ท่อ ลำตัวเรือ)
ในงานวางท่อในโรงงานนั้นมีการใช้ท่อที่ทำจากโลหะแตกต่างกันหลายชนิด
ท่อโลหะหลัก ๆ
ที่ใช้กันก็คือท่อเหล็กกล้าคาร์บอนและท่อเหล็กกล้าไร้สนิม
และในบางครั้งก็ต้องมีการเดินระบบท่อที่มีการเปลี่ยนเกรดโลหะจากโลหะชนิดหนึ่งไปเป็นโลหะอีกชนิดหนึ่ง
เช่นการเปลี่ยนจากท่อเหล็กกล้าไร้สนิมไปเป็นท่อเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา
ที่เคยเจอนั้นตรงรอยต่อตรงนี้จะต่อกันด้วยหน้าแปลน
(flange)
แต่หน้าแปลนตรงนี้ที่เชื่อมต่อท่อที่ทำจากโลหะต่างชนิดเดียวกันจะแตกต่างไปจากหน้าแปลนที่เชื่อมต่อท่อที่ทำจากโลหะชนิดเดียวกันคือ
หน้าแปลนตรงนี้ที่เชื่อมต่อท่อที่ทำจากโลหะต่างชนิดเดียวกันจะมีการป้องกันไม่ให้เนื้อโลหะของท่อทั้งสองชนิดนั้นมีการเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้าได้
ไม่เช่นนั้นจะเกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีทำให้โลหะที่มีค่าศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าผุกร่อนได้
ตัวอย่างการป้องกันไม่ให้เกิด
galvanic
corrosion ณ
บริเวณรอยต่อระหว่างท่อโลหะสองชนิดที่ต่อกันด้วยหน้าแปลนแสดงไว้ในรูปที่
๑ ข้างล่าง
รูปที่
๑ ภาพตัดขวางหน้าแปลนที่เชื่อมต่อท่อที่ทำจากโลหะต่างชนิดกัน
เช่นโลหะชนิดที่หนึ่งอาจเป็นเหล็กกล้าไร้สนิม
โลหะชนิดที่สองอาจเป็นเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา
ในการนี้จะมีการใส่ปลอกที่ทำจากวัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้า
(เช่นพลาสติก
-
สีเขียวในรูป)
เข้าไปในรูที่จะทำการสอด
stud
bolt ทั้งนี้เพื่อป้องกันไม่ให้
stud
bolt สัมผัสกับผิวโลหะของหน้าแปลนโดยตรง
และก่อนที่จะทำการขันนอตนั้นจะมีการใส่แหวนรอง
(washer)
ที่ทำจากวัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้า
(เช่นพลาสติก
-
สีแดงในรูป)
เช่นเดียวกัน
เพื่อป้องกันไม่ให้นอตตัวเมียสัมผัสกับผิวหน้าแปลนโดยตรง
โดยตัวปะเก็นเองนั้นต้องไม่นำไฟฟ้าผ่านจากหน้าแปลนตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่งได้
รูปที่
๒ ค่าศักย์ไฟฟ้าของโลหะชนิดต่าง
ๆ เทียบกับ standard
calomel electrode (SCE) ในอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นน้ำทะเลที่ไหลผ่าน
นำมาจากเอกสาร Atlas
Steel Technical Note No. 7 "Galvanic Corrosion" (http://www.atlassteels.co.nz/site/pages/atlas-technical-notes.php)
ส่วนที่ว่าเมื่อโลหะสองชนิดมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าเข้าด้วยกันนั้น
โลหะตัวไหนจะเป็นตัวผุกร่อนก็ดูได้จากค่าศักย์ไฟฟ้าที่แสดงในรูปที่
๒ โลหะที่มีค่าศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าจะเป็นตัวผุกร่อน
จากรูปที่ ๒
จะเห็นได้ว่าถ้าเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดามีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับเหล็กกล้าไร้สนิม
(ที่ใช้กันมากคือเบอร์
304
รองลงไปคือเบอร์
316)
เหล็กกล้าคาร์บอนธรรดาจะเป็นตัวผุกร่อน
การสัมผัสกันระหว่างเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดาและเหล็กกล้าไร้สนิมของระบบท่อในโรงงานยังเกิดขึ้นที่โครงสร้างที่รองรับหรือยึดตัวท่อด้วย
(ระบบ
pipe
support)
เพราะตัวโครงสร้างหรืออุปกรณ์ยึดมักทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา
ดังนั้นเพื่อป้องกันไม่ให้ตัวโครงสร้างและระบบยึดเหล่านี้เกิดการผุกร่อน
ก็ต้องป้องกันไม่ให้โครงสร้างและอุปกรณ์เหล่านี้มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับท่อเหล็กกล้าไร้สนิมโดยตรง
วิธีการหนึ่งที่ใช้กันก็คือทำการรองหรือห่อหุ้มท่อเหล็กกล้าไร้สนิมตรงบริเวณที่ต้องการยึดด้วยวัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้า
(รูปที่
๓)
รูปที่
๓
ภาคตัดขวางตัวอย่างการยึดท่อเหล็กเข้ากับโครงสร้างรองรับที่ทำจากเหล็ก
โดยสมมุติว่าท่อที่วางเป็นท่อเหล็กกล้าไร้สนิม
(สีแดง)
เพื่อป้องกันไม่ให้มีการเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้าระหว่างท่อเหล็กกล้าไร้สนิมกับตัวโครงสร้างและ
U-bolt
(สีเขียว)
ที่ใช้ยึดท่อ
(พวกนี้มักจะทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดาเพราะราคาถูก)
ก็ต้องมีการหุ้มห่อท่อบริเวณที่จะจับยึดเอาไว้ด้วยวัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้า
การทาสีป้องกันผิวเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดาก่อนจะวางท่อเหล็กกล้าไร้สนิมลงไปก็ช่วยได้ในระดับหนึ่งตราบเท่าที่ชั้นสีไม่มีความเสียหาย
แต่ใช่ว่าถ้าโลหะที่แตกต่างกันสองชนิดมีการเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้าแล้ว
โลหะตัวที่มีค่าศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าจะต้องเกิดการผุกร่อนเสมอไป
ในเอกสาร Atlas
Steels : Atlas tech note no. 7ได้ให้ข้อมูลว่า
การที่จะเกิด galvanic
corrosion ได้นั้น
ต้องมีปัจจัยต่อไปนี้ ๓
ประการคือ
๑.
โลหะทั้งสองชนิดนั้นจะต้องมีค่าศักย์ไฟฟ้าที่แตกต่างกัน
(ควรมากเกินกว่า
0.2
V) ยิ่งแตกต่างกันมากก็มีโอกาสเกิดได้มากขึ้น
(ดูรูปที่
๒)
๒.
โลหะทั้งสองชนิดนั้นต้องมีการสัมผัสกัน
๓.
รอยต่อของโลหะต้องมีการเชื่อมต่อด้วยอิเล็กโทรไลต์
อิเล็กโทรไลต์ในที่นี้คือสารละลายที่นำไฟฟ้าได้
สำหรับการใช้งานในโรงงานที่ระบบท่อวางอยู่กลางแจ้งหรือในสภาพการทำงานที่มีโอกาสที่ระบบท่อจะเปียกน้ำได้
การป้องกันไม่ให้มีน้ำเปียกและขังอยู่บริเวณจุดสัมผัสซึ่งจะทำให้เงื่อนไขข้อ
๓ เป็นจริงคงทำได้ยาก
การป้องกันด้วยการไม่ให้เงื่อนไขข้อ
๒ เป็นจริงด้วยคั่นด้วยวัสดุที่เป็นฉนวนจะง่ายกว่า
ที่นึกเขียนเรื่องนี้ขึ้นมาก็เพราะเมื่อไม่กี่สัปดาห์ที่ผ่านมา
เห็นบริเวณทางเดินไปยังอาคารจอดรถที่ผมจอดอยู่เป็นประจำเขามีการกั้นรั้วเพื่อป้องกันไม่ให้มีรถจักรยานและมอเตอร์ไซค์เข้ามาจอดขวางทางเดิน
ที่แปลกใจก็คือครึ่งล่างของรั้วทำจากท่อเหล็กและทาสีทับไว้
ส่วนครึ่งบนทำจากท่อเหล็กกล้าไร้สนิมและไม่มีการทาสีทับ
ท่อเหล็กที่ใช้ทำรั้วครึ่งบนและครึ่งล่างต่อเข้าด้วยกันด้วยการเชื่อมโลหะดังแสดงในรูปที่
๔
โดยปรกติถ้าเราใช้ท่อเหล็กกล้าไร้สนิมเราก็มักจะไม่ทาสี
เพราะไม่มีความจำเป็นต้องใช้สีในการป้องกันสนิม
และมักต้องการแสดงพื้นผิวที่เป็นมันวาวของท่อ
ถ้าต้องการทาสีทับท่อเพื่อการตกแต่งหรือด้วยเหตุผลใดก็ตาม
ก็มักจะใช้ท่อเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา
ดังนั้นในกรณีนี้ผมก็เลยเดาว่าโครงสร้างรั้วครึ่งล่างน่าจะทำจากท่อเหล็กกล้าธรรมดา
รูปที่
๔
การเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิมเข้าด้วยกันและทาสีทับบริเวณรอยเชื่อม
ในกรณีนี้เหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดามีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากันโดยตรงผ่านทางรอยเชื่อม
ดังนั้นจึงมีโอกาสที่ท่อเหล็กกล้าธรรมดาจะเกิดการผุกร่อนเนื่องจาก
galvanic
corrosion ได้
แต่ดูเหมือนว่าเขาจะป้องกันด้วยการทาสีปิดคลุมตรงบริเวณรอยเชื่อมระหว่างเหล็กกล้าธรรมดาและเหล็กกล้าไร้สนิมเอาไว้
ซึ่งเป็นการป้องกันไม่ให้มีหยดน้ำ
(เช่นจากน้ำฝน)
ทำหน้าที่เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์เชื่อมต่อโลหะทั้งสองตรงบริเวณรอยเชื่อมได้
ถ้าเป็นตามนี้ปัญหาการผุกร่อนเนื่องจาก
galvanic
corrosion ของท่อเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดาก็คงจะไม่เกิด
แต่ถ้าหากชั้นสีนี้หลุดร่อนเมื่อใด
ก็คงต้องคอยตามดูกันต่อไปว่าจะเกิดอะไรขึ้น
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น