1. โลหะกันกร่อน (Sacrificial Anodes) คืออะไร
ตอบ โลหะกันกร่อนคือโลหะบริสุทธิ์หรือโลหะผสมที่ใช้ติดตั้งเพื่อจ่ายกระแสป้องกันสนิมให้กับโครงสร้างที่ทํา จากเหล็กหรือโลหะประเภทต่างๆ โดยโลหะกันกร่อนจะเป็นสนิมแทนจึงเป็นที่มาของชื่อ Sacrificial Anode หรือ แอโนดผู้เสียสละ
2. เราจะทราบได้อย่างไรว่าโลหะประเภทใดสามารถใช้เป็นโลหะกันกร่อนได้บ้าง
ตอบ สามารถพิจารณาได้จากตารางลําดับชั้นของโลหะในน้ําทะเล ซึ่งทาง TMP ได้ใช้ข้อมูลจาก NACE Corrosion Engineering’s Reference Book 3rd Edition มานําเสนอ จากตารางหากเราใช้ Zinc (สังกะสี) ร่วมกับ Silver (เงิน) ในน้ําทะเล Zinc จะเป็นสนิม ข้อควรระวังในการใช้งานคือ ตารางนี้จะเป็นจริงในน้ําทะเล เท่านั้น สําหรับการใช้งานทั่วไปสามารถอ้างอิงได้แต่อาจจะมีความคลาดเคลื่อนเล็กน้อย
3. โลหะกันกร่อน (Sacrificial Anode) ทีใช้งานเป็นประจํามีอยู่ทั้งหมดกี่ชนิด
ตอบ โลหะกันกร่อนที่นิยมใช้งานในปัจจุบันมีอยู่ 3 ชนิด ประกอบด้วย สังกะสีกันกร่อน (Zinc Anode) อลูมิเนียมกันกร่อน (Aluminium Anode) และแมกนีเซียมกันกร่อน (Magnesium Anode) แต่ในบางกรณีก็ มีการใช้โลหะกันกร่อนที่เป็นเหล็กอยู่บ้าง เช่น การป้องกันสนิมของท่อทองแดง
4. โลหะกันกร่อนทั้ง 3 ชนิด มีคุณสมบัติแตกต่างกันอย่างไร
ตอบ คุณสมบัติของโลหะกันกร่อนแต่ละชนิดสามารถแสดงได้ดังตารางต่อไปนี้
จากตารางจะเห็นได้ว่าโลหะกันกร่อนมีคุณสมบัติที่สําคัญคือ Electrode Potential และ Current Capacity Electrode Potential: แสดงถึงศักย์ไฟฟ้าของโลหะหรือโลหะผสมแต่ละชนิด เมื่อเรานําโลหะ 2 ชนิด มาเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้าหรือสัมผัสกัน โลหะที่มีศักย์ทางไฟฟ้าต่ํากว่า (Anode) จะเป็นตัวจ่ายกระแสไฟฟ้าเพื่อ ปกป้องโลหะที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่า (Cathode) ไม่ให้เป็นสนิม โดยกระแสไฟฟ้าที่ไหลจาก Anode ไปยัง Cathode จะเกิดจากความต่างศักย์ทางไฟฟ้าระหว่างโลหะ 2 ชนิด และค่า Driving Voltage คือผลต่างระหว่างค่าศักย์ไฟ้ฟ้าของ Anode และค่า Protection Potential ของโลหะ ซึ่งในกรณีของเหล็กคือ -0.8 V vs Ag/AgCl/Seawater Current Capacity: แสดงถึงค่าความจุกระแสของโลหะกันกร่อนต่อน้ําหนัก โดยโลหะกันกร่อนที่มีค่า ความจุกระแสสูงจะสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าเพื่อป้องกันสนิมได้ยาวนานกว่า หรือหากจ่ายกระแสไฟฟ้าใน ปริมาณที่เท่ากันโลหะกันกร่อนที่ค่าความจุกระแสสูงกว่าจะใช้น้ําหนักน้อยกว่า ยกตัวอย่างเช่น อลูมิเนียมกัน กร่อนเมื่อนําไปใช้งานจะมีความหมดเปลืองเชิงน้ําหนักน้อยกว่าโลหะกันกร่อนชนิดอื่นส่วน Consumption
Rate คือความหมดเปลืองของโลหะกันกร่อน ซึ่งเป็นส่วนกลับของ Current Capacity
5. ทําไมเมื่อใช้อลูมิเนียมกันกร่อนแทนสังกะสีกันกร่อนที่มีขนาดเท่ากันจึงรู้สึกเหมือนอลูมิเนียมกันกร่อนไม่ค่อยกร่อนหรือกร่อนน้อยกว่าสังกะสี กันกร่อน
ตอบ จากตารางในข้อ 4 หากใช้สังกะสีกันกร่อน 1 kg จะมีความจุกระแส 780 Ah โดยถ้ากําหนดให้สังกะสีกันกร่อนมีความหนาแน่น 7.1 g/cm3 และอลูมิเนียมกันกร่อนมีความหนาแน่น 2.7 g/cm3 เมื่อใช้อลูมิเนียม กันกร่อนที่มีขนาดเท่ากันกับสังกะสีกันกร่อนจะได้อลูมิเนียมกันกร่อนที่มีน้ําหนัก 0.38 kg และมีค่าความจุ กระแสประมาณ 950 Ah จากข้อมูลข้างต้นจะเห็นได้ว่าอลูมิเนียมกันกร่อนมีค่าความจุกระแสมากกว่าสังกะสีกันกร่อนประมาณ 21.8% ดังนั้นเมื่อเราใช้อลูมิเนียมกันกร่อนมาติดแทนสังกะสีกันกร่อนเพื่อป้องกันการเกิดสนิม จึงทําให้รู้สึก เหมือนว่าอลูมิเนียมกันกร่อนไม่ค่อยกร่อนหรือกร่อนน้อยกว่านั่นเอง
6. สามารถติดโลหะกันกร่อนเพื่อใช้งานในอากาศได้ไหม เช่น เสาไฟฟ้า รั้วบ้านที่ทําจากเหล็ก
ตอบ โลหะกันกร่อนสามารถใช้งานในน้ําจืด น้ํากร่อย น้ําทะเล ใต้ดิน หรือในคอนกรีต แต่ไม่สามารถใช้งานใน อากาศได้ เพราะระบบป้องกันสนิมแบบแคโทดิก (Cathodic Protection) ต้องมี 4 องค์ประกอบครบถ้วนคือ
– Cathode
– Anode
– Metallic Path
– Electrolyte
ดังแสดงในรูปจึงจะสามารถทํางานได้ และเนื่องจาก อากาศมีความต้านทานทางไฟฟ้าสูงมากเกินไปจึงไม่สามารถนับเป็น Electrolyte ได้ ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือ เสาเหล็กชุบสังกะสีที่ตากแดดตากฝนและเป็นสนิม
7. เราจะมีวิธีทราบได้อย่างไรบ้างว่าโลหะกันกร่อนกําลังป้องกันไม่ให้เหล็กเป็นสนิม
ตอบ เราสามารทราบได้ 2 วิธีด้วยกันคือ
7.1 โดยการวัดศักย์ไฟฟ้าของเหล็กเทียบกับ Reference Electrode: หลักการทํางานของโลหะกัน กร่อนคือเมื่อนําไปติดตั้งกับเหล็กแล้ว จะมีผลทําให้ศักย์ไฟฟ้าของเหล็กลดต่ําลงจนเปลี่ยนสภาพจากสภาวะ การเกิดสนิม (Corrosion) เป็นสภาวะที่มีภูมิต้านทานต่อการเกิดสนิม (Immunity) ดังนั้นหากเราวัดค่า ศักย์ไฟฟ้าของเหล็กเทียบกับ Reference Electrode แล้ว มีค่าลดลงเป็นไปตามที่มาตรฐานกําหนดก็สามารถสรุปได้ว่าเหล็กเกิด Cathodic Protection แล้ว
7.2 โดยการสังเกต: หากโลหะกันกร่อนทํางานได้เป็นอย่างดี บริเวณที่อยู่ในรัศมีป้องกันของโลหะกันกร่อนไม่ควรจะตรวจพบสนิม
8. ค่าศักย์ไฟฟ้าของเหล็กเมื่อเทียบกับ Reference Electrode ที่แสดงว่าเกิดการป้องกันสนิมแบบ แคโทดิก (Cathodic Protection) คือเท่าไหร่
9. โลหะกันกร่อน (Sacrificial Anode) ที่ไม่ทํางานหรือทํางานได้ไม่ดีเกิดจากอะไรได้บ้าง
10. ทําไมส่วนประกอบทางเคมี (Chemical Composition) จึงมีความสําคัญมากต่อการใช้งาน และเราจะมีวิธีตรวจสอบอย่างไร
11. โลหะกันกร่อนทั้ง 3 ชนิด มีความเหมาะสมในการใช้งานแตกต่างกันอย่างไร
ตอบ 11.1 สังกะสีกันกร่อนมีค่าศักย์ไฟฟ้าสูงที่สุดในกลุ่ม หรือกล่าวได้ว่ามีค่า Driving Voltage น้อยที่สุดและยังมีค่าความจุกระแสไฟฟ้าต่ํา จึงเหมาะสําหรับใช้ป้องกันสนิมในบริเวณที่
มีความต้านทานไฟฟ้าไม่สูงมากนัก เช่น น้ําทะเล
11.2 อลูมิเนียมกันกร่อนมีค่าศักย์ไฟฟ้าปานกลาง แต่มีค่าความจุกระแสสูง จึงเหมาะสําหรับใช้ป้องกันการกัดกร่อนในน้ําทะเล และน้ํากร่อย
11.3 แมกนีเซียมกันกร่อนมีค่าศักย์ไฟฟ้าต่ําที่สุด และมีค่าความจุกระแสปานกลาง จึงเหมาะสําหรับใช้ป้องกันการกัดกร่อนในบริเวณที่มีความต้านทานไฟฟ้าสูง เช่น น้ํากร่อยมาก
น้ําจืด และใต้ดิน
12. อลูมิเนียมกันกร่อน (Aluminium Anode) สามารถใช้ป้องกันการกัดกร่อนของเหล็กในน้ําทะเลแทนสังกะสีกันกร่อน (Zinc Anode) ได้หรือไม่
ตอบ อลูมิเนียมกันกร่อนสามารถใช้ป้องกันสนิมเหล็กในน้ําทะเลได้เป็นอย่างดี ตัวอย่างการใช้งานที่พบเห็นได้ทั่วไปได้แก่ แท่นขุดเจาะ ท่อส่งน้ํามัน ท่าเทียบเรือ และเรือเดินสมุทรประเภทต่างๆ
13. ข้อจํากัดของการใช้อลูมิเนียมกันกร่อนคืออะไร
ตอบ อลูมิเนียมกันกร่อนไม่เหมาะสมที่จะใช้งานในน้ํากร่อยมาก น้ําจืด หรือใต้ดิน เพราะคุณสมบัติในการ เกิดออกไซด์ฟิล์มที่ผิวของอลูมิเนียม (Passivation) จะขัดขวางการจ่ายกระแสของอลูมิเนียมกันกร่อนไปยัง โลหะที่ต้องการจะป้องกัน
14. ข้อจํากัดของการใช้สังกะสีกันกร่อนคืออะไร
ตอบ สังกะสีกันกร่อนไม่เหมาะกับการใช้งานในพื้นที่น้ํากร่อย เพราะมักเกิดชั้นออกไซด์ฟิล์มหนาปกคลุมผิว ซึ่งขัดขวางการจ่ายกระแสของสังกะสีกันกร่อน
15. จะสามารถเลือกใช้งานโลหะกันกร่อนเพื่อป้องกันตัวเรือที่ทําจากเหล็กให้เหมาะสมกับแหล่งน้ําต่างๆ ได้อย่างไร
ตอบ การเลือกใช้โลหะกันกร่อนเพื่อป้องกันตัวเรือเหล็กสามารถพิจารณาได้จากตําบลที่จอดเรือประจํา หรือประเภทของน้ําที่ตัวเรือเหล็กมีโอกาสสัมผัสบ่อยที่สุด คือ น้ําทะเล น้ํากร่อย หรือน้ําจืด
เมื่อพิจารณาจากตารางคุณสมบัติของโลหะกันกร่อนในคําตอบข้อ 4 ข้อแนะนําการใช้งานสังกะสีกัน ก่อน อลูมิเนียมกันกร่อน และแมกนีเซียมกันกร่อน จาก US Military Standard ในข้อ 11 และรูปผลการทดลองติดตั้งก้อนสังกะสีกันกร่อนและก้อนอลูมิเนียมกันกร่อนเข้ากับแผ่นเหล็กไม่ทาสีความยาว 6 เมตร และจุ่มแช่ในน้ําทะเลบริเวณ อ.สัตหีบ จ.ชลบุรี และในน้ํากร่อยบริเวณปากแม่น้ําเจ้าพระยา อ.พระสมุทรเจดีย์จ.สมุทรปราการ ทําให้สามารถสรุปการเลือกใช้โลหะกันกร่อนกับตัวเรือเหล็กได้ดังตารางต่อไปนี้
16. โลหะกันกร่อนชนิดใดที่เหมาะสมสําหรับป้องกันสนิมของเรือที่ทําจากอลูมิเนียม
ตอบ ปกติแล้วสังกะสีกันกร่อนมีความเหมาะสมกับเรืออลูมิเนียมมากที่สุด ในบางกรณีก็มีความจําเป็นต้องใช้อลูมิเนียมกันกร่อนแทน แต่เนื่องด้วยโลหะวิทยาของอลูมิเนียมในน้ําค่อนข้างมีความซับซ้อน การเลือกใช้งานโลหะกันกร่อนที่ไม่ถูกต้องอาจจะทําให้เรืออลูมิเนียมเกิดสนิมรุนแรงได้ ดังนั้นหากมีข้อสงสัยหรือไม่มั่นใจควรปรึกษาผู้เชี่ยวชาญก่อนเลือกโลหะกันกร่อนเพื่อใช้งาน
17. แผ่นยางที่ติดด้านหลังโลหะกันกร่อนมีไว้เพื่ออะไร และมีความจําเป็นหรือไม่อย่างไร
ตอบ โดยส่วนมากแล้วแผ่นยางจะใช้งานคู่กับโลหะกันกร่อนชนิดติดตั้งแนบกับโครงสร้างโลหะและยึดด้วยสลัก เพื่อป้องกันไม่ให้โลหะกันกร่อนเกิดการกัดกร่อนด้านที่ติดกับโครงสร้างโลหะ เพราะอาจจะทําให้โลหะกันกร่อนร่วงหลุด หรือทําให้สลักที่ยึดโลหะกันกร่อนไว้หลวมซึ่งจะส่งผลต่อการจ่ายกระแสเพื่อป้องกันสนิม
หากผู้ใช้งานไม่ต้องการติดแผ่นยางก็สามารถใช้สีที่มีคุณสมบัติเป็นฉนวนทาที่ด้านหลังของโลหะกันกร่อนให้ทั่วก็จะสามารถป้องกันปัญหาที่จะเกิดขึ้นได้เช่นเดียวกัน
18. ควรทาสีก้อนโลหะกันกร่อนทั้งก้อนหรือไม่
ตอบ จากข้อ 17 เราทาสีด้านหลังก้อนโลหะกันกร่อน เพื่อไม่ให้โลหะกันกร่อนร่วงหลุดในกรณีติดตั้งแนบกับโครงสร้างเหล็ก แต่หากทาสีทั่วทั้งก้อนจะทําให้โลหะกันกร่อนไม่สามารถจ่ายกระแสป้องกันสนิมได้ ดังนั้นจึงไม่ควรทาสีโลหะกันกร่อนทั้งก้อน
19. การติดตั้งโลหะกันกร่อนด้วยการเชื่อมและยึดด้วยสลักแตกต่างกันอย่างไร
ตอบ การยึดด้วยสลักมีข้อดีคือสามารถถอดเปลี่ยนโลหะกันกร่อนได้ง่าย แต่การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าจะด้อยกว่าการเชื่อม ดังนั้นหากไม่มีข้อจํากัดที่จําเป็น ทาง TMP แนะนําให้ติดตั้งด้วยการเชื่อม เพราะหากสลักคลายตัวอาจจะทําให้จะทําให้โลหะกันกร่อนจ่ายกระแสไฟฟ้าได้ไม่สมบูรณ์และมีโอกาสที่เหล็กจะเป็นสนิมดังแสดงให้เห็นตามรูป
20. Sacrificial Anode และ Impressed Current มีความเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร
ตอบ ชื่อเต็มของการป้องกันสนิมทั้ง 2 วิธีคือ Sacrificial Anode Cathodic Protection (SACP) และImpressed Current Cathodic Protection (ICCP) ซึ่งเป็นระบบป้องกันสนิมแบบแคโทดิก (Cathodic Protection) เหมือนกัน แต่แตกต่างกันที่แหล่งกําเนิดไฟฟ้าของ Sacrificial Anode อาศัยความต่างศักย์ทาง ไฟฟ้าของโลหะ 2 ชนิด คือ Anode (ตัวจ่ายกระแสไฟฟ้าป้องกัน) และ Cathode (โครงสร้างโลหะที่รับ กระแสไฟฟ้าป้องกัน) สําหรับ Impressed Current ต้องมีแหล่งกําเนิดไฟฟ้าจากภายนอก เช่น จากสายส่ง ไฟฟ้าหรือจากแบตเตอรี่ ซึ่งจากหนังสือ Handbook of Cathodic Corrosion Protection: Theory and Practice of Electrochemical Processes สรุปเปรียบเทียบทั้ง 2 วิธีไว้ดังนี้
21. เราสามารถใช้ Sacrificial Anode ร่วมกับ Impressed Current ได้หรือไม่
ตอบ ปกติการใช้ระบบป้องกันสนิมแบบแคโทดิก (Cathodic Protection) จะเลือกใช้วิธีเดียวเท่านั้นในการป้องกันโครงสร้าง ยกเว้นกรณีที่เลือกใช้วิธี ICCP และโครงสร้างมีความซับซ้อน ทําให้บางตําแหน่งอาจจะไม่ได้รับการป้องกัน SACP ก็จะถูกนํามาใช้ติดตั้งในบริเวณดังกล่าวเพื่อแก้ไขจุดอ่อนของวิธี ICCP
