ทำไมท่อสแตนเลสถึงเกิดสนิมแดงได้

ทำไมท่อสแตนเลสถึงเกิดสนิมแดงได้

การเกิดสนิมแดงบนท่อสแตนเลสเป็นปัญหาที่พบได้บ่อย แต่สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าโดยทั่วไปแล้วนี่คือ การปนเปื้อนบนพื้นผิวหรือการกัดกร่อนเฉพาะจุดไม่ใช่ความเสียหายของวัสดุทั้งหมด สแตนเลสเป็น "สแตนเลส" เนื่องจากชั้นป้องกัน ไม่ใช่เพราะมันไม่เป็นสนิม

นี่คือเหตุผลหลัก:

1. การปนเปื้อนบนพื้นผิว (สาเหตุที่พบบ่อยที่สุด)

สิ่งนี้มักถูกเรียกว่า "เหล็กอิสระ" การปนเปื้อน

• กลไก: ในระหว่างการผลิต การตัด การจัดการ หรือการติดตั้ง อนุภาคเล็กๆ ของเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดาจากเครื่องมือ แปรงลวด หรือการบดใกล้เคียง อาจฝังตัวหรือป้ายลงบนพื้นผิวของท่อสแตนเลส

• ทำไมถึงเป็นสนิม: อนุภาคเหล็กกล้าคาร์บอนเหล่านี้ไม่มีชั้นโครเมียมออกไซด์ป้องกัน เมื่อสัมผัสกับความชื้นและออกซิเจน พวกมันจะเกิดสนิมอย่างรวดเร็ว ก่อตัวเป็นลักษณะเฉพาะ สนิมแดง (Fe₂O₃) สนิมนี้อยู่บนพื้นผิวเท่านั้นและมักจะเช็ดออกได้ แต่อาจทำให้สแตนเลสที่อยู่ด้านล่างเปื้อนได้

2. ความเสียหายต่อชั้นป้องกัน

ความต้านทานการกัดกร่อนของสแตนเลสมาจากชั้นบางๆ ที่มองไม่เห็นและยึดติดของโครเมียมออกไซด์ (Cr₂O₃) ที่ก่อตัวบนพื้นผิว

• กลไก: ความเสียหายทางกล (เช่น รอยขีดข่วนลึก การขัดถู) ความร้อนจากการเชื่อม (สร้าง "สีความร้อน") หรือความเสียหายทางเคมีสามารถทำลายชั้นนี้ได้

• ทำไมถึงเป็นสนิม: หากพื้นที่เสียหายไม่ได้รับอนุญาตให้สร้างชั้นป้องกันใหม่ (เช่น สร้างชั้นออกไซด์ใหม่) โดยการสัมผัสกับออกซิเจน เหล็กที่อยู่ด้านล่างจะอ่อนแอและสามารถเริ่มกัดกร่อนได้ การเชื่อมโดยเฉพาะอย่างยิ่งสามารถสร้างโซนที่โครเมียมรวมตัวกับคาร์บอน ทำให้หมดไปจากเมทริกซ์และทำให้พื้นที่นั้น "ไม่เป็นสแตนเลส" (ความไว)

3. การสัมผัสกับสารเคมีรุนแรง (คลอไรด์)

• กลไก: ไอออนคลอไรด์ที่พบในเกลือ (น้ำทะเล เกลือบนถนน) สารทำความสะอาดบางชนิด และแม้แต่น้ำประปา มีความรุนแรงอย่างยิ่ง พวกมันสามารถทำลายชั้นโครเมียมออกไซด์ป้องกันได้ในท้องถิ่น

• ทำไมถึงเป็นสนิม: สิ่งนี้นำไปสู่การกัดกร่อนเฉพาะจุดอย่างรุนแรงที่เรียกว่า การกัดกร่อนแบบพิตติ้ง. หลุมเล็กๆ ก่อตัวขึ้น และภายในหลุมนี้ สภาพแวดล้อมจะกลายเป็นกรดมาก ป้องกันไม่ให้ชั้นป้องกันก่อตัวขึ้นใหม่ การกัดกร่อนยังคงดำเนินต่อไป และสนิมแดงมักจะก่อตัวขึ้นรอบๆ ช่องเปิดของหลุม

4. การกัดกร่อนแบบกัลวานิก

• กลไก: เมื่อสแตนเลสเชื่อมต่อโดยตรงกับโลหะที่ "ไม่สูงส่ง" น้อยกว่า (เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน ทองแดง หรืออะลูมิเนียม) ในที่ที่มีอิเล็กโทรไลต์ (เช่น น้ำ) จะเกิดเซลล์กัลวานิก

• ทำไมถึงเป็นสนิม: หากสแตนเลสเป็น แคโทด และโลหะอื่นๆ เป็น แอโนด แอโนดจะกัดกร่อนแบบเสียสละ อย่างไรก็ตาม หากสถานการณ์กลับกัน หรือหากการเชื่อมต่อทำให้ชั้นป้องกันแตกตัว อาจนำไปสู่การกัดกร่อนของสแตนเลสได้ ที่สำคัญ สนิมจากอุปกรณ์เหล็กกล้าคาร์บอนที่กัดกร่อนสามารถไหลผ่านและทำให้ท่อสแตนเลสเปื้อน ทำให้ดูเหมือน เหมือน สแตนเลสเป็นสนิม

5. การเลือกเกรดที่ไม่เหมาะสมสำหรับสภาพแวดล้อม

• กลไก: มีสแตนเลสหลายเกรด เกรดทั่วไปเช่น 304 ให้ความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีในสภาพแวดล้อมที่ไม่รุนแรง อย่างไรก็ตาม ในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์หรือความเป็นกรดสูง พวกมันไม่เพียงพอ

• ทำไมถึงเป็นสนิม: การใช้สแตนเลสเกรดต่ำกว่า (เช่น 304) ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (เช่น พื้นที่ชายฝั่ง ท่าเรือ โรงงานเคมี) จะนำไปสู่การแตกตัวของชั้นป้องกันและการเกิดสนิมตามมา ในกรณีเหล่านี้ จำเป็นต้องใช้เกรดที่ทนทานกว่าเช่น 316 (ซึ่งมีโมลิบดีนัม)

ตารางสรุป

วิธีป้องกัน:

• ป้องกันการปนเปื้อน: ใช้เครื่องมือและสารกัดกร่อนที่สะอาดและเฉพาะสำหรับสแตนเลส

• การทำให้เป็นกลาง: หลังจากการผลิต ให้รักษาท่อด้วยกรด (เช่น กรดไนตริก) เพื่อกำจัดเหล็กอิสระและเพิ่มชั้นโครเมียมออกไซด์

• การดองและการทำให้เป็นกลาง: สำหรับบริเวณรอยเชื่อม ให้ใช้แปะดองเพื่อกำจัดสีความร้อนและคืนค่าชั้นป้องกัน

• การเลือกวัสดุที่ถูกต้อง: เลือกเกรดสแตนเลสที่เหมาะสม (เช่น 316 สำหรับสภาพแวดล้อมทางทะเล)

• ป้องกันการสัมผัสแบบกัลวานิก: ใช้ปะเก็นหรือข้อต่อฉนวนเมื่อเชื่อมต่อกับโลหะต่างชนิดกัน