อาจหาญ ณ นรงค์
ผู้ช่วยผู้จัดการแผนกวิศวกรรมและซ่อมบำรุง
บริษัท โยโกฮาม่า ไทร์ แมนูแฟคเจอริ่ง (ประเทศไทย) จำกัด

จากสองตอนที่ผ่านมาเราได้นำเสนอรายละเอียดของความเสียหายที่เกิดขึ้นกับวัสดุที่มีสาเหตุมาจากการล้าตัว (Fatigue Failure) การอ่อนตัว (Ductile Failure) ความเสียหายเนื่องจากการสึกหรอ (Wear Failures) ประเภทต่าง ๆ ความเสียหายจากการเกิดโพรงไอ (Cavitations Failure)     

ซึ่งถ้าเราจะมองถึงรายละเอียดของความเสียหายที่เกิดขึ้นเราจะเห็นว่าลักษณะการเกิดความเสียหายนั้นจะเป็นไปทางกล (Mechanical Failure) ส่วนเรื่องสุดท้ายที่จะกล่าวต่อไปคือเรื่องการผุกร่อน (Corrosion) ซึ่งมีสาเหตุมาจากสภาพแวดล้อมในการใช้งานและส่วนประกอบทางเคมีของวัสดุเป็นหลัก

สนิม (Rust) เป็นรูปแบบการผุกร่อนที่รู้จักและพบมากที่สุด สนิมเกิดจากการทำปฏิกิริยากันระหว่างออกซิเจน (Oxygen) กับพื้นผิวของโลหะ เกิดขึ้นโดยการที่ออกซิเจนสัมผัสกับพื้นผิวของโลหะเป็นเวลานาน เมื่อเวลาผ่านไปจะทำให้เกิดการรวมตัวกันของอะตอมของโลหะและอะตอมของออกซิเจนทำให้เกิดเป็นสารประกอบใหม่ในรูปของสารประกอบ (Compound Weakening) ที่มีส่วนผสมของออกซิเจน (Oxide) หรือที่เรารู้จักกันในรูปของสนิม (Rust) โดยจะเรียกว่าออกไซด์ของเหล็ก (Iron Oxide) ในเหล็กดังรายละเอียดทางเคมีในการเกิดดังนี้คือ

      เหล็กจะถูก Oxidize  
      2Fe   : 2Fe²⁺ + 4e- (Oxidation)
     O₂ + 2H₂O + 4e-  : 4OH (Reduction)
ผลของปฏิกิริยา จะเกิดเป็น Fe (OH)2 จากนั้น Fe(OH)2 จะถูก Oxidize อีกครั้งไปเป็น Fe(OH)3 หรือเกิดเป็น Fe(OH)3H₂O (สนิมที่มีสีน้ำตาลแดง) 

รูปที่ 32 กระบวนการการเกิดออกซิเดชั่นของออกซิเจนกับเหล็ก

ตัวแปรที่ช่วยเร่งให้การเกิดสนิมเป็นไปอย่างรวดเร็วก็คือสารประกอบไฮโดรเจน (Dihydrogen Oxide) ที่เรารู้จักกันดีคือน้ำ เนื่องจากโครงสร้างของเหล็กเป็นของแข็ง เมื่อสัมผัสกันโมเลกุลของน้ำก็สามารถเข้าถึงพื้นผิวหรือโครงสร้างที่แตก โพรงหรือโครงสร้างของเหล็กในส่วนที่ผิดปกติได้ง่าย อะตอมของไฮโดรเจนที่เป็นส่วนประกอบของน้ำสามารถที่จะรวมตัวกันกับธาตุอื่นในโลหะและจะอยู่ในรูปของกรด (Acids) การรวมตัวกันดังกล่าวจะทำให้โลหะเสียอะตอมและหลุดออกในที่สุดดังแสดงในรูปที่ 33

รูปที่ 33 การเกิดสนิมบนพื้นผิวของโลหะ (Rust on the metal surface)

การป้องกันการเกิดการผุกร่อนและสนิมนั้นทำได้โดยการป้องกันไม่ให้พื้นผิวของโลหะสัมผัสกับน้ำ อากาศหรือออกซิเจน เช่น การเคลือบผิววัสดุหรือท่อด้วยวัสดุโพลิเมอร์ เช่นการใช้สีป้องกันสนิมหรือสีธรรมดาทาที่ผิวของวัสดุหรือการใช้น้ำมันหรือจาระบีทาเพื่อป้องกันพื้นผิวของโลหะ

นอกจากการปกป้องเชิงกลคือการปกป้องพื้นผิวจากการสัมผัสกับอากาศหรือน้ำโดยการใช้สีหรือน้ำมันเคลือบแล้ว ยังมีวิธีการป้องกันสนิมโดยใช้ไฟฟ้า (Cathodic Protection) โดยการปล่อยประจุไฟฟ้าไปแทนที่อะตอมของพื้นผิวโลหะที่เสียไปซึ่งจะช่วยให้โครงสร้างของโลหะคงสภาพโดยไม่เกิดการผุกร่อน ซึ่งวิธีการนี้ส่วนมากจะใช้กับเรือขนาดใหญ่เช่นเรือเดินสมุทร ท่อน้ำหรือท่อน้ำมัน และโครงสร้างต่าง ๆ ที่เป็นเหล็ก เช่นโครงสร้างของอาคารหรือสะพานต่าง ๆ

การผุกร่อนและรูปแบบของการผุกร่อนนั้นมีหลายรูปแบบซึ่งขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ เช่น สภาวะแวดล้อมไม่ว่าจะเป็นอุณหภูมิ ความชื้นในอากาศตลอดจนคุณลักษณะและคุณสมบัติของโลหะที่ถูกผุกร่อน ซึ่งรูปแบบของการผุกร่อนสามารถที่จะแบ่งออกคร่าว ๆ ได้ดังนี้คือ

รูปที่ 34 รูปแบบของการผุกร่อนแบบต่าง ๆ

เป็นรูปแบบของการผุกร่อนที่มีให้เห็นทั่ว ๆ ไป และพบมากที่สุด เป็นสาเหตุให้วัสดุเกิดการสูญเสียผิวหน้า ตัวอย่างของการเกิดการผุกร่อนแบบนี้ เช่น สนิมที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของแผ่นเหล็ก การเกิดออกไซด์บนพื้นผิวของวัสดุที่ทำมาจากเงินจนทำให้พื้นผิวที่เงาวาวของเงินเกิดความหมอง หรือการเกิดสนิมสีเขียวบนพื้นผิวของโลหะประเภทบรอนซ์หรือทองเหลือง          

ซึ่งการเกิดสนิมดังกล่าวเราสามารถที่จะทำการทำนายอัตราความรุนแรงที่เกิดขึ้นได้โดยการทำการทดสอบในห้องแล็บหรือห้องปฏิบัติการทางเคมี การป้องกันหรือการลดความรุนแรงของการผุกร่อนสามารถทำได้โดยวิธีการต่าง ๆ เช่น การเคลือบผิวด้วยวัสดุโพลิเมอร์ การใช้กระบวนการทางไฟฟ้า และการเลือกใช้วัสดุที่มีความทนทานต่อการเกิดสนิมหรือการผุกร่อน

วิธีการป้องกันการเกิดการผุกร่อนแบบทั่วผิวหน้ามีดังต่อไปนี้คือ
* ใช้วัสดุที่มีความหนาเผื่อไว้ก่อน เพื่อที่จะเผื่อการเกิดสนิม
* ทาสีหรือวัสดุประเภทสีทาผิวด้านนอกของชิ้นงานเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชั่น หรือใช้กรรมวิธีการทางเคมีในการเคลือบ เช่น กัลวาไนซ์หรืออโนไดซ์
* ใช้สารป้องกันสนิมหรือปรับปรุงสภาพแวดล้อมให้ไม่เอื้อต่อการเกิดสนิม

รูปที่ 35 ลักษณะการผุกร่อนแบบทั่วผิวหน้า (Uniform Corrosion)

ลักษณะการผุกร่อนเนื่องจากความต่างศักย์หรือการผุกร่อนแบบโลหะสองชนิด เกิดขึ้นจากการสัมผัสหรือยึดติดกันระหว่างโลหะสองชนิดที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าแตกต่างกันเนื่องจากความแตกต่างในส่วนประกอบทางเคมีระหว่างโลหะสองชนิดนี้จนทำให้เกิดการถ่ายเทอิเล็กตรอนจากโลหะชนิดหนึ่งไปสู่โลหะอีกชนิดหนึ่ง โดยการสูญเสียอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้นกับโลหะที่มีการสูญเสียอิเล็กตรอนที่ง่ายกว่า

รูปที่ 36 การผุกร่อนเนื่องจากความต่างศักย์หรือการผุกร่อนแบบโลหะต่างชนิด (Galvanic or Bimetallic Corrosion)

รูปที่ 37 การผุกร่อนเนื่องจากความต่างศักย์ระหว่างแผ่นเหล็กกับแผ่นทองเหลือง

เมื่อนำโลหะสองชนิดมาสัมผัสหรือยึดติดกันและมีของเหลวที่เป็น Electrolyte สัมผัสกับโลหะดังกล่าวทั้งสองชิ้นจะทำให้เกิดศักย์ทางไฟฟ้าโดยโลหะที่มีความต้านทานไฟฟ้าน้อยกว่า เช่น เหล็ก (Fe) อะลูมิเนียม (Al) สังกะสี (Zn) หรือแมกนีเซียม (Mg) จะเป็นขั้วทางบวก (Anode) ซึ่งจะเป็นส่วนที่ถูกกัดกร่อนออกไป

ส่วนโลหะที่มีความต้านทานไฟฟ้ามากกว่า เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steel) ทองเหลือง (Cu-Zn) เงิน (Silver) ทอง (Gold) ไททาเนียม (Titanium) และแพลตินัม (Platinum) จะเป็นขั้วทางลบ (Cathode) จะไม่เกิดการกัดกร่อนหรือการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นอาจน้อยกว่า สำหรับรายละเอียดของการต้านทานไฟฟ้าแสดงในตารางที่ 1 

โดยทั่วไปแล้ว เมื่อนำโลหะสองประเภทมาประกบติดกันเป็นเวลานานในสภาวะแวดล้อมที่เอื้อต่อการถ่ายเทอิเล็กตรอนแล้ว โลหะที่นำไฟฟ้าต่ำกว่าจะเกิดการถ่ายเทอิเล็กตรอนไปให้โลหะที่นำไฟฟ้าได้ดีกว่า และเมื่อเกิดการสูญเสียอิเล็กตรอนโลหะที่นำไฟฟ้าได้ด้อยกว่าจะเกิดการผุกร่อน ตัวอย่างเช่น เมื่อเรานำเอาแผ่นอะลูมิเนียมกับทองแดงมาประกบติดกันเมื่อเวลาผ่านไปที่ผิวของอะลูมิเนียมจะเกิดการผุกร่อนขึ้น หรือเมื่อเอาแผ่นเหล็กกับแผ่นสังกะสีมาประกบติดกันเมื่อเวลาผ่านไปจะเกิดการผุกร่อนเกิดขึ้นที่แผ่นสังกะสี 

ตารางที่ 1 ตารางกัลวานิก

ด้วยเหตุนี้หลายกรณีเราจึงใช้วิธีการนี้ในการป้องกันการผุกร่อนของโลหะหลัก เช่น ในเครื่องระบายความร้อนแบบใช้การแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อ (Shell and Tube Heat Exchanger) เราจะติดจุกอะลูมิเนียมไว้เพื่อป้องกันการผุกร่อนของท่อทองแดงและเหล็กที่เป็นตัวเรือน

ตารางที่ 2 จะแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง การสึกหรอที่เกิดขึ้นเมื่อเราใช้โลหะหลัก ซึ่งหมายถึงโลหะที่เราจะป้องกันไม่ให้สึกหรอ กับโลหะรองซึ่งเป็นโลหะที่เราใช้เป็นตัวป้องกันไม่ให้โลหะหลักสึกหรอประกบติดกันที่สภาวะต่าง ๆ

5.2.3 การป้องกันการผุกร่อนเนื่องจากความต่างศักย์หรือการผุกร่อนแบบโลหะสองชนิด 
สำหรับวิธีการป้องกันการผุกร่อนจากการแลกเปลี่ยนประจุไฟฟ้ามีวิธีการดังนี้คือ
* เลือกวัสดุคู่กันที่จะใช้ จากนั้นเอามาติดกัน
* ข้อที่ควรหลีกเลี่ยงคือการใช้วัสดุที่รับอิเล็กตรอนที่มีขนาดเล็กและวัสดุที่เสียอิเล็กตรอนที่มีพื้นที่ใหญ่
* หุ้มฉนวนที่ผิวของวัสดุในบางจุดถ้าเห็นเหมาะสม
* ควรจะทาสีเคลือบในบางจุดด้วยความระมัดระวัง ทาสีเคลือบบนโลหะหลัก (Cathode) หรือบนโลหะทั้งคู่สำหรับวัสดุรอง (Anode) ซึ่งเป็นวัสดุที่เกิดการสูญเสียอิเล็กตรอนนั้นการทาสีเคลือบก็เป็นการซ่อมส่วนที่ผุกร่อนอีกอย่างหนึ่ง

ตัวอย่างการใช้การผุกร่อนเนื่องจากความต่างของค่าศักย์หรือการผุกร่อนแบบโลหะสองชนิดเพื่อการป้องกันการผุกร่อนของโลหะ

ในบางงานที่ยากต่อการป้องกันการผุกร่อนของโลหะด้วยวิธีอื่นก็สามารถใช้หลักการถ่ายเทอิเล็กตรอนของโลหะสองชนิด โดยการนำโลหะที่มีค่าการนำไฟฟ้าสองตัวมาเชื่อมติดกัน เพื่อที่จะรักษาโลหะที่ต้องการไว้โดยให้โลหะอีกชนิดหนึ่งสึกหรอแทน ตามรูปที่ 38A

รูปที่ 38 แสดงการใช้หลักการการผุกร่อนแบบโลหะสองชนิดเพื่อป้องกันการผุกร่อนของโลหะหลัก

โดยตามรูปจะใช้แผ่นเหล็กกับแผ่นสังกะสียึดติดกันอย่างแน่นหนาเพื่อที่จะป้องกันการผุกร่อนของแผ่นเหล็ก โดยจะเห็นว่าเหล็กเป็นโลหะหลักเนื่องจากเหล็ก (Anode มีค่าเป็นลบน้อยกว่า) มีค่าการต้านทานไฟฟ้าน้อยกว่าสังกะสี (Cathode มีค่าเป็นลบมากกว่า) ดังนั้นแผ่นสังกะสีจึงเป็นตัวที่ถูกกัดกร่อนและแผ่นเหล็กจะยังคงสภาพไปได้จนกว่าแผ่นสังกะสีจะถูกกัดกร่อนหมด

ตามรูปที่ 38B เมื่อเรานำแผ่นดีบุกมายึดติดกับแผ่นเหล็ก เราจะเห็นว่าในตัวอย่างนี้แผ่นเหล็กจะกลายมาเป็นแผ่นโลหะรองเนื่องจากเหล็ก (Cathode มีค่าเป็นลบมากกว่า) มีค่าการต้านทานไฟฟ้ามากกว่าดีบุก (Anode มีค่าเป็นลบน้อยกว่า) ดังนั้นจากตัวอย่างนี้แผ่นเหล็กจะเป็นโลหะที่ผุกร่อนโดยที่ดีบุกจะเกิดการผุกร่อนน้อยกว่าเหล็กมาก

เป็นการผุกร่อนที่เกิดขึ้นกับโลหะผสม (Alloy Materials) เนื่องจากโลหะผสมประกอบขึ้นมาจากธาตุหลาย ๆ ชนิด ดังนั้นคุณสมบัติทางเคมีของโลหะแต่ละชนิดที่ผสมกันเป็นโลหะผสมจึงแตกต่างกัน          

ดังนั้นเมื่อเรานำโลหะผสม (Alloy Material) ไปใช้งานหรือเก็บไว้ที่สภาวะแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมก็จะทำให้ธาตุบางชนิดซึ่งเป็นส่วนผสมของโลหะผสมทำปฏิกิริยากับสภาพแวดล้อมดังกล่าวและสลายตัวไปในที่สุด คงเหลือไว้แต่ธาตุบางตัวที่มีความเสถียรสูงและไม่ทำปฏิกิริยากับสภาวะแวดล้อมนั้น ๆ เหลืออยู่ แต่จากการที่ธาตุบางตัวได้หายออกไปจากโลหะผสมจึงทำให้โลหะผสมที่ต้องสูญเสียธาตุบางตัวเหล่านั้นไปเกิดลักษณะการพรุนและลดความแข็งแรงลงไป

ถ้าจะกล่าวตามหลักทฤษฎีก็คือโลหะจะมีค่าศักย์ไฟฟ้าเฉพาะตัว ดังนั้นโลหะที่เป็นส่วนผสมที่มีศักย์ต่ำกว่า ตามตารางที่ 1 จะถูกกัดกร่อนไป ตัวอย่างที่พบมากคือทองเหลือง (ที่ประกอบด้วยทองแดงและสังกะสี) สูญเสียสังกะสีไปทำให้ส่วนผสมที่เหลืออยู่เป็นทองแดงเสียเป็นส่วนมากและมีลักษณะพรุน ความแข็งแรงต่ำลง การสูญเสียสังกะสีอาจสังเกตได้จากที่เดิมที่เคยมีสีเหลือง

เมื่อสูญเสียสังกะสีไป จะทำให้มีสีแดงขึ้น ทองเหลืองที่มีปริมาณสังกะสีผสมอยู่มากจะเกิดการสูญเสียสังกะสีได้ง่าย โดยการผุกร่อนมักจะมีชื่อตามธาตุที่ละลายออกมาเช่น ถ้าสังกะสีละลายออกมาเรียกว่า Dezincification ซึ่งการผุกร่อนแบบเลือกหรือการผุกร่อนแบบสูญเสียส่วนผสมบางตัวที่พบได้เป็นประจำมีดังต่อไปนี้คือ

* Decarburization เป็นการสูญเสียคาร์บอนในวัสดุบริเวณชั้นผิวของโลหะผสม (Alloy) ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้น อาจเกิดได้ตั้งแต่หนึ่งจนถึงหลายปฏิกิริยาเคมีตรงจุดนั้น ๆ ของผิววัสดุ

* Graphitization เกิดขึ้นกับเหล็กหล่อเทา การผุกร่อนเกิดขึ้นเนื่องจากเหล็ก (Anode) เกิดการผุกร่อนไป เหลือตาข่ายกราไฟต์ลักษณะแผ่น (Graphite Flake) ที่เป็น Cathodeไว้ ทำให้โครงสร้างเหล็กหล่อเทาสูญเสียความแข็ง การแก้ปัญหาทำโดยการใช้เหล็กหล่อ กราไฟต์กลมหรือเหล็กหล่ออบเหนียว (Malleable Cast Iron) แทน

* Denickelification เป็นการแยกตัวของนิเกิลจากโลหะผสมที่มีส่วนผสมของนิเกิล ซึ่งส่วนมากนอกจากนิเกิลแล้วโลหะผสมเหล่านี้จะเป็นโลหะผสมชนิด นิเกิล–ทองแดงการเกิดการผุกร่อนจะเกิดขึ้นหลังจากใช้งานในน้ำเป็นเวลานาน ๆ
* Graphitic Corrosion เป็นการเสื่อมสภาพของเหล็กหล่อสีเทาและหลังจากนั้นก็จะเกิดเป็นสนิมและการผุกร่อน

* Dezincification การแยกตัวของสังกะสีจากโลหะผสมที่มีสังกะสีเป็นส่วนผสม โดยปกติจะพบในทองเหลืองซึ่งเป็นโลหะผสมที่มีส่วนผสมของทองแดง–สังกะสีน้อยกว่า 85เปอร์เซ็นต์ ซึ่งการผุกร่อนจะเกิดขึ้นหลังจากผ่านการใช้งานที่สัมผัสกับน้ำ และจากนั้นทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ ซึ่งจริง ๆ แล้วสามารถลดปัญหานี้ลงได้โดยการเติมดีบุกประมาณ 1%ลงในทองเหลือง กลไกการสูญเสียมีลำดับในการเกิดขึ้นดังนี้คือ

รูปที่ 39 การเกิด Graphitic corrosion of a gray (Graphitization) บนวาล์วที่ทำจากเหล็กหล่อ

การผุกร่อนที่เกิดจากการแยกตัวของธาตุในโลหะผสมจะมีลักษณะเป็นการผุกร่อนสีดำของธาตุที่แยกตัวออกมาจากโลหะผสมซึ่งจะทำให้ความแข็งแรงของโลหะผสมลดลงและเกิดความเสียหายในที่สุดซึ่งวิธีการป้องกันมีดังนี้คือ

* ต้องเลือกส่วนผสมของโลหะผสมที่มีความต้านทานต่อการแยกตัวสูง เช่น วัสดุทองเหลืองที่มีความต้านทานต่อ Dezincification และเหล็กอ่อน (Ductile-iron) ที่มีความสามารถในการต่อต้านการเกิดการแยกตัวสูงในเหล็กหล่อสีเทา

* ควบคุมสภาวะแวดล้อมในการใช้งานของโลหะผสมไม่ให้เอื้อต่อการเกิดการแยกตัวของธาตุในโลหะผสม เช่นอุณหภูมิ น้ำ ความชื้น ค่าความเป็นกรดเป็นด่างของวัสดุดังกล่าว

การผุกร่อนตามรอยซ้อนจะเกิดขึ้นบริเวณพื้นผิวโลหะ หรือเกิดขึ้นบริเวณที่เป็นจุดต่อหรือรอยซ้อนของโลหะบนพื้นผิวของชิ้นงาน ซึ่งการเกิดการผุกร่อนตามรอยซ้อนอาจเกิดขึ้นได้ระหว่างรอยซ้อนของโลหะต่างชนิดหรือรอยซ้อนระหว่างวัสดุที่เป็นโลหะกับวัสดุที่ไม่เป็นโลหะ  

โดยการผุกร่อนตามรอยซ้อนอาจเกิดขึ้นด้านในหรือด้านนอกของรอยซ้อนก็ได้ซึ่งปกติแล้วความเสียหายที่เกิดขึ้น จะเกิดขึ้นที่รอยซ้อนหรือบริเวณที่ใกล้ ๆ กับรอยซ้อนดังรูปที่ 40 เป็นรูปท่อสแตนเลสที่เป็นส่วนประกอบของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger) ที่สัมผัสอยู่กับน้ำเกลือ เป็นการผุกร่อนที่เกิดขึ้นตรงรอยต่อระหว่างท่อและผิวของแผ่นเพลต 

รูปที่ 40 การผุกร่อนแบบรอยซ้อน

การผุกร่อนตามรอยซ้อนจะเริ่มก่อตัวขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของความเข้มข้นทางเคมี โดยมากมักจะเกิดจากส่วนประกอบของออกซิเจน (Oxygen) เช่นออกซิเจนในอากาศที่ทำปฏิกิริยากับสารเคมีอื่น ๆ เช่นคลอไรด์ และมีโลหะอยู่ในสภาพแวดล้อมนั้น ๆ  โดยที่ด้านนอกของรอยแยกจะมีขั้วไฟฟ้าเป็นลบ (Cathode)      

ในขณะเดียวกันในออกซิเจนจะมี pH ที่สูงกว่า ขณะที่คลอไรด์มีค่า pH ที่ต่ำกว่า ความเข้มข้นของคลอไรด์ด้านในของรอยแยกซึ่งเป็นขั้วลบ (Anode) ซึ่งตรงจุดนี้ปริมาณออกซิเจนจะน้อยกว่าบริเวณที่มีน้ำหรือของเหลวอื่น ๆ ซึ่งเป็นสารละลายซึ่งอยู่ด้านในของรอยแยก ดังนั้นเริ่มเกิดรอยแยกจึงเริ่มเกิดบนผิวโลหะและเริ่มขยายเป็นรอยแยกในเวลาต่อมาสำหรับกลไกการขยายตัวของการผุกร่อนแบบนี้จะเหมือนกับการผุกร่อนแบบหลุม (Pitting Corrosion)

การป้องกันหรือหลีกเลี่ยงการผุกร่อนตามรอยซ้อนทำได้โดยการหลีกเลี่ยงการต่อโลหะโดยการเชื่อมไปใช้วิธีการอื่น ๆ เช่น การยึดติดด้วยโบลต์ การยึดด้วยรีเว็ต หรือการใช้การบัดกรีด้วยทองเหลืองแทน นอกจากนั้นในการเลือกใช้ปะเก็นที่ไม่ใช่ปะเก็นโลหะ เช่น ปะเก็นเทฟล่อน หรือ ปะเก็นอื่น ๆ

การผุกร่อนแบบใต้ผิวเคลือบเป็นการผุกร่อนแบบพิเศษที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลหะที่เคลือบด้วยวัสดุเคลือบเพื่อป้องกันการกัดกร่อนแบบทั่วผิวหน้า เช่น เหล็ก อะลูมิเนียม ที่เคลือบผิวด้วย ดีบุก เงิน ทอง ฟอตเฟต สีน้ำมันหรือแลกเกอร์ เช่น บริเวณที่เคลือบแลกเกอร์บนแผ่นเหล็ก โดยการเกิดขึ้นจะเป็นลักษณะสุ่ม โดยลักษณะของการผุกร่อนจะมีลักษณะเป็นเส้นคล้าย ๆ เส้นด้ายเราจึงอาจเรียกการผุกร่อนแบบนี้ว่า “การผุกร่อนแบบเส้นด้าย (Filiform Corrosion)”

การผุกร่อนแบบนี้โดยส่วนใหญ่แล้วจะไม่ทำอันตรายกับโครงสร้างของโลหะ แต่จะทำให้เกิดความเสียหายแต่เฉพาะสภาพผิวของชิ้นงานเท่านั้น สำหรับงานที่ต้องการผิวชิ้นงานที่ดีจึงต้องระวังปัญหาจากการกัดกร่อนแบบนี้ เช่น กระป๋องอาหาร หรืองานสีรถยนต์ การผุกร่อนที่เกิดขึ้นสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าในลักษณะของเส้นการผุกร่อนที่เกิดขึ้นบนผิวเหล็กหรืออะลูมิเนียมที่เคลือบด้วยตะกั่ว ทอง เงิน ฟอสเฟต ลงยา หรือแล็กเกอร์ในลักษณะการเคลือบที่บาง ๆ ที่มีลักษณะเหมือนกับกระดาษที่เคลือบฟอยล์ของซองบุหรี่

รูปที่ 41 การผุกร่อนแบบใต้ผิวเคลือบบนแผ่นเหล็กที่ถูกเคลือบไว้แบบบาง ๆ

การผุกร่อนจะเกิดขึ้นบริเวณใต้ผิวเคลือบและจะลุกลามเป็นบริเวณ ซึ่งเป็นผลจากการกัดกร่อนภายใต้พื้นที่จำกัดภายใต้ผิวเคลือบ เนื่องจากพื้นที่ส่วนใหญ่จะโดนเคลือบไว้ ทำให้ปฏิกิริยาในการเกิดสนิมการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นวนเวียนอยู่และขยายลุกลามไปยังบริเวณข้างเคียง การผุกร่อนจะเริ่มจากบริเวณที่เป็นจุดเริ่มต้นซึ่งเราเรียกตรงนี้ว่าเป็นส่วนหัว (Active Head) และจากนั้นก็จะลามไปปรากฏเป็นสนิมเหล็กสีน้ำตาลแดงที่ส่วนหาง (Inactive Tail)

การผุกร่อนจะเริ่มเกิดขึ้นเมื่อความชื้นสัมพัทธ์ของพื้นผิวประมาณ 65-90 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งการเคลือบผิวด้วยสีน้ำมันและแล็กเกอร์เป็นรูปแบบที่ยินยอมให้น้ำซึมผ่านได้น้อยและสามารถช่วยลดการเกิดการผุกร่อนแบบใต้ผิวเคลือบได้ดี

การกัดกร่อนแบบนี้เริ่มจากการดูดซึมแบบออสโมซิสโดยเริ่มจากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่งภายใต้ชั้นเคลือบบนผิวโลหะเพราะบริเวณนั้นมีอิออนของเหล็ก (Fe²⁺) เกิดขึ้นมาก่อนด้วยความเข้มข้นสูง น้ำจากภายนอกจึงสามารถซึมเข้ามาตรงจุดดังกล่าวซึ่งเป็นส่วนหัว (จุด Active Head) ได้ แต่ในส่วนหาง (จุด Inactive Tail) จะปรากฏเป็นสนิมเหล็กและมีการซึมผ่านของน้ำออกไป ซึ่งในตอนนี้จะเกิดการซึมผ่านของออกซิเจนได้เกิดขึ้นทั่วทั้งพื้นผิวที่เกิดสนิมและในส่วนหางจะมีสภาพเป็นกรดจากปฏิกิริยาของน้ำกับสนิมและทำให้การลุกลามขยายตัวต่อไป

ข้อมูลอ้างอิง

[1] http://steel.keytometals.com/
[2] George E. Dieter: "Mechanical Metallurgy 3rd edition", McGraw-Hill, 1986.
[3] J. Stokes, “Theory and Application of the High Velocity Oxy-Fuel (HVOF) Thermal Spray Process”, Dublin City University (Surface Engineering and Wear)
[4] http://www.irrigationcraft.com
[5] http://www.corrosion-doctors.org