ค ำถำมที่พบบ่อยในกำรใช้งำน ... Sacrificial Anode Th.pdf · 2017-09-14 · ค ำถำมที่พบบ่อยในกำรใช้งำนโลหะกันกร่อน

Thai Marine Protection Co., Ltd. 1

บริษัท ไทยมารีนโพรเทคชั่น จ ากัด

555/8 หมู่ที่ 12 ต.บางภาษี อ.บางเลน จ.นครปฐม 73130

Tel: 02 024 9007, 090 940 6690-1 Fax: 02 024 9008 Website: www.thaimp.co.th Email: [email protected]

ค ำถำมที่พบบ่อยในกำรใช้งำนโลหะกันกร่อน (Sacrificial Anodes)

1. โลหะกันกร่อน (Sacrificial Anodes) คืออะไร ตอบ โลหะกันกร่อนคือโลหะบริสุทธิ์หรือโลหะผสมที่ใช้ติดตั้งเพื่อจ่ายกระแสป้องกันสนิมให้กับโครงสร้างที่ท าจากเหล็กหรือโลหะประเภทต่างๆ โดยโลหะกันกร่อนจะเป็นสนิมแทนจึงเป็นที่มาของชื่อ Sacrificial Anode หรือ แอโนดผู้เสียสละ

2. เรำจะทรำบได้อย่ำงไรว่ำโลหะประเภทใดสำมำรถใช้เป็นโลหะกันกร่อนได้บ้ำง ตอบ สามารถพิจารณาได้จากตารางล าดับชั้นของโลหะในน้ าทะเล ซึ่งทาง TMP ได้ใช้ข้อมูลจาก NACE Corrosion Engineering’s Reference Book, 3rd Edition มาน าเสนอ จากตารางหากเราใช้ Zinc (สังกะสี) ร่วมกับ Silver (เงิน) ในน้ าทะเล Zinc จะเป็นสนิม ข้อควรระวังในการใช้งานคือ ตารางนี้จะเป็นจริงในน้ าทะเลเท่านั้น ส าหรับการใช้งานทั่วไปสามารถอ้างอิงได้แต่อาจจะมีความคลาดเคลื่อนเล็กน้อย

GALVANIC SERIES OF METALS EXPOSED TO SEAWATER

ACTIVE END (Anode) Magnesium

( - ) Magnesium Alloys

↑ Zinc

| Galvanized Steel

| Aluminum 1100

| Aluminum 6053

| Alclad

| Cadmium

| Aluminum 2024 (4.5 Cu, 1.5 Mg, 0.6 Mn)

| Mild Steel

| Wrought Iron

| Cast Iron

| 13% Chromium Stainless Steel

| Type 410 (Active)

| 18-8 Stainless Steel

| Type 304 (Active)

| 18-12-3 Stainless Steel

| Type 316 (Active)

| Lead-Tin Solders

| Lead

| Tin

| Muntz Metal

| Manganese Bronze

| Naval Brass

| Nickel (Active)

| 76 Ni-16 Cr-7 Fe alloy (Active)

| 60 Ni-30 Mo-6 Fe-1 Mn

| Yellow Brass

| Admirality Brass

| Aluminum Brass

| Red Brass

| Copper

| Silicon Bronze

| 70:30 Cupro Nickel

| G-Bronze

| M-Bronze

| Silver Solder

| Nickel (Passive)

| 76 Ni-16 Cr-7 Fe

| Alloy (Passive)

| 67 Ni-33 Cu Alloy (Monel)

| 13% Chromium Stainless Steel

| Type 410 (Passive)

| Titanium

| 18-8 Stainless Steel


| 18-12-3 Stainless Steel


↓ Silver

( + ) Graphite

NOBLE or Gold

PASSIVE END (Cathode) Platinum

http://www.thaimp.co.th/

mailto:[email protected]





3. โลหะกันกร่อน (Sacrificial Anode) ทีใช้งำนเป็นประจ ำมีอยู่ทั้งหมดก่ีชนิด ตอบ โลหะกันกร่อนที่นิยมใช้งานในปัจจุบันมีอยู่ 3 ชนิด ประกอบด้วย สังกะสีกันกร่อน (Zinc Anode) อลูมิเนียมกันกร่อน (Aluminium Anode) และแมกนีเซียมกันกร่อน (Magnesium Anode) แต่ในบางกรณีก็มีการใช้โลหะกันกร่อนที่เปน็เหล็กอยู่บ้าง เช่น การป้องกันสนิมของท่อทองแดง

4. โลหะกันกร่อนทั้ง 3 ชนิด มีคุณสมบัติแตกต่ำงกันอย่ำงไร ตอบ คุณสมบัติของโลหะกันกร่อนแต่ละชนิดสามารถแสดงไดด้ังตารางต่อไปน้ี

ประเภทโลหะกนักร่อน สังกะสีกันกร่อน (Zn-Al-Cd)

อลูมิเนียมกันกรอ่น (Al-Zn-In)

แมกนีเซียมกันกร่อน (Mg-Al-Zn)

Electrode Potential (-V vs Ag/AgCl/Seawater)

0.95-1.05 1.00-1.15 1.50-1.55

Driving Voltage (V) 0.15-0.25 0.2-0.35 0.7-0.75 Nominal Current Capacity (Ah/kg) 780 2,500 1,100

Consumption Rate (g/Ah) 1.28 0.40 0.91

จากตารางจะเห็นได้ว่าโลหะกันกร่อนมีคุณสมบัติที่ส าคัญคือ Electrode Potential และ Current Capacity Electrode Potential: แสดงถึงศักย์ไฟฟ้าของโลหะหรือโลหะผสมแต่ละชนิด เมื่อเราน าโลหะ 2 ชนิดมาเช่ือมต่อกันทางไฟฟ้าหรือสัมผัสกัน โลหะที่มีศักย์ทางไฟฟ้าต่ ากว่า (Anode) จะเป็นตัวจ่ายกระแสไฟฟ้าเพื่อปกป้องโลหะที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่า (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: แสดงถึงค่าความจุกระแสของโลหะกันกร่อนต่อน้ าหนัก โดยโลหะกันกร่อนที่มีค่าความจุกระแสสูงจะสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าเพื่อป้องกันสนิมได้ยาวนานกว่า หรือหากจ่ายกระแสไฟฟ้าในปริมาณที่เท่ากันโลหะกันกร่อนที่ค่าความจุกระแสสูงกว่าจะใช้น้ าหนักน้อยกว่า ยกตัวอย่าง เช่น อลูมิเนียมกันกร่อนเมื่อน าไปใช้งานจะมีความหมดเปลืองเชิงน้ าหนักน้อยกว่าโลหะกันกร่อนชนิดอื่น ส่วน Consumption Rate คือความหมดเปลืองของโลหะกันกร่อน ซึ่งเป็นส่วนกลับของ Current Capacity

5. ท ำไมเมื่อใช้อลูมิเนียมกันกร่อนแทนสังกะสีกันกร่อนที่มีขนำดเท่ำกันจึงรู้สึกเหมือนอลูมิเนียมกันกร่อนไม่ค่อยกร่อนหรือกร่อนน้อยกว่ำสังกะสีกันกร่อน ตอบ จากตารางในข้อ 4 หากใช้สังกะสีกันกร่อน 1 kg จะมีความจุกระแส 780 Ah โดยถ้าก าหนดให้สังกะสีกันกร่อนมีความหนาแน่น 7.1 g/cm3 และอลูมิเนียมกันกร่อนมีความหนาแน่น 2.7 g/cm3 เมื่อใช้อลูมิเนียมกันกร่อนที่มีขนาดเท่ากันกับสังกะสีกันกร่อนจะได้อลูมิเนียมกันกร่อนที่มีน้ าหนัก 0.38 kg และมีค่าความจุกระแสประมาณ 950 Ah จากข้อมูลข้างต้นจะเห็นได้ว่าอลูมิเนียมกันกร่อนมีค่าความจุกระแสมากกว่าสังกะสีกันกร่อนประมาณ 21.8% ดังนั้นเมื่อเราใช้อลูมิเนียมกันกร่อนมาติดแทนสังกะสีกันกร่อนเพื่อป้องกันการเกิดสนิม จึงท าให้รู้สึกเหมือนว่าอลูมิเนียมกันกร่อนไม่ค่อยกร่อนหรือกร่อนน้อยกว่านั่นเอง







5. สำมำรถติดโลหะกันกร่อนเพื่อใช้งำนในอำกำศได้ไหม เช่น เสำไฟฟ้ำ รั้วบ้ำนที่ท ำจำกเหล็ก ตอบ โลหะกันกร่อนสามารถใช้งานในน้ าจืด น้ ากร่อย น้ าทะเล ใต้ดิน หรือในคอนกรีต แต่ไม่สามารถใช้งานในอากาศได้ เพราะระบบป้องกันสนิมแบบแคโทดิก (Cathodic Protection) ต้องมี 4 องค์ประกอบครบถ้วนคือ Cathode, Anode, Metallic Path และ Electrolyte ดังแสดงในรูปจึงจะสามารถท างานได้ และเนื่องจากอากาศมีความต้านทานทางไฟฟ้าสูงมากเกินไปจึงไม่สามารถนับเป็น Electrolyte ได้ ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือ เสาเหล็กชุบสังกะสีที่ตากแดดตากฝนและเป็นสนิม

ภาพประกอบจากหนังสือ Principles of Corrosion Engineering and Corrosion Control

6. เรำจะมีวิธทีรำบได้อย่ำงไรบ้ำงว่ำโลหะกันกร่อนก ำลังป้องกันไม่ให้เหล็กเป็นสนิม ตอบ เราสามารทราบได้ 2 วิธีด้วยกันคือ 6.1 โดยกำรวัดศักย์ไฟฟ้ำของเหล็กเทียบกับ Reference Electrode: หลักการท างานของโลหะกันกร่อนคือเมื่อน าไปติดตั้งกับเหล็กแล้ว จะมีผลท าให้ศักย์ไฟฟ้าของเหล็กลดต่ าลงจนเปลี่ยนสภาพจากสภาวะการเกิดสนิม (Corrosion) เป็นสภาวะที่มีภูมิต้านทานต่อการเกิดสนิม (Immunity) ดังนั้นหากเราวัดค่าศักย์ไฟฟ้าของเหล็กเทียบกับ Reference Electrode แล้ว มีค่าลดลงเป็นไปตามที่มาตรฐานก าหนดก็สามารถสรุปได้ว่าเหล็กเกิด Cathodic Protection แล้ว

Pourbaix diagram for the iron–water system at 25◦C

(ภาพประกอบจากหนังสือ Principles of Corrosion Engineering and Corrosion Control)







6.2 โดยกำรสังเกต: หากโลหะกันกร่อนท างานได้เป็นอย่างดี บริเวณที่อยู่ในรัศมีป้องกันของโลหะกันกร่อนไม่ควรจะตรวจพบสนิม

โลหะกันกร่อนไม่ท างาน โลหะกันกร่อนท างานปกติ

7. ค่ำศักย์ไฟฟ้ำของเหล็กเมื่อเทียบกับ Reference Electrode ที่แสดงว่ำเกิดกำรป้องกันสนิมแบบ แคโทดิก (Cathodic Protection) คือเท่ำไหร่ ตอบ ตัวอย่างค่าศักย์ไฟฟ้าของเหล็กเมื่อเทียบกับ Reference Electrode ที่แสดงว่าเกิดการป้องกันสนิมแบบแคโทดิก (Cathodic Protection) จากหนังสือ NACE Corrosion Engineering's Reference Book, 3rd Edition มีดังน้ี 7.1 -850 mV to a Saturated Copper–Copper Sulfate Reference Electrode (CSE) ส าหรับการวัดค่าศักย์ไฟฟ้าของเหล็กในน้ าทะเลและใต้ดิน 7.2 -800 mV to Ag/AgCl/Seawater ส าหรับการวัดค่าศักย์ไฟฟ้าของเหล็กในน้ าทะเล 7.3 เกิด Cathodic Polarization ระหว่างเหล็กกับ Stable Reference Electrode ไม่น้อยกว่า 100 mV ส าหรับการวัดค่าศักย์ไฟฟ้าของเหล็กในน้ าทะเล ใต้ดิน และในคอนกรีต

8. โลหะกันกร่อน (Sacrificial Anode) ที่ไม่ท ำงำนหรือท ำงำนได้ไม่ดีเกิดจำกอะไรได้บ้ำง ตอบ 8.1 มีส่วนประกอบทางเคมี (Chemical Composition) ไม่ถูกต้อง 8.2 ใช้งานโลหะกันกร่อนไม่เหมาะสม

9. ท ำไมส่วนประกอบทำงเคมี (Chemical Composition) จึงมีควำมส ำคัญมำกต่อกำรใช้งำน และเรำจะมีวิธีตรวจสอบอย่ำงไร ตอบ จากตารางด้านล่างเป็นตัวอย่างส่วนประกอบทางเคมีของสังกะสีกันกร่อน (Zinc Anode) และอลูมิเนียมกันกร่อน (Aluminium Anode) ตามมาตรฐานต่างๆ ได้แก่ ASTM Standard, MIL-A-18001K ของกองทัพเรือสหรัฐอเมริกา GL-Zn1 และ GL-Al1 ของ Germanischer Lloyd ประเทศเยอรมัน และ TMP Anode ซึ่งเป็นอลูมิเนียมกันกร่อนที่ทาง TMP ได้ค้นคว้าและพัฒนาขึ้นเอง ซึ่งจากส่วนประกอบทางเคมีของทั้งสังกะสีกันกร่อนและอลูมิเนียมกันกร่อน ทางผู้ผลิตจ าเป็นอย่างยิ่งที่ต้องใช้วัตถุดิบคุณภาพสูง พนักงานต้องมีความเชี่ยวชาญในการผลิต รวมถึงต้องมีเครื่องมือหรืออุปกรณ์ส าหรับตรวจส่วนประกอบทางเคมีเฉพาะอยู่ภายในโรงงาน เพราะหากขาดอย่างใดอย่างหนึ่งจะท าให้โลหะกันกร่อนที่ผลิตได้มีโอกาสไม่ผ่านมาตรฐานสูงมาก โดยสารปนเปื้อนต่างๆ ที่เกินมาตรฐาน เช่น Pb, Fe และ Cu จะท าให้โลหะกันกร่อนไม่ท างานเพราะอาจจะท าให้ศักย์ไฟฟ้าของโลหะเพิ่มขึ้นจนหมดคุณสมบัติในการเป็นโลหะกันกร่อน หรือมีคุณสมบัติต่ ากว่า







มาตรฐาน เช่น มีความจุกระแสน้อยและท าให้โลหะกันกร่อนหมดเร็ว ซึ่งจะท าให้อายุการใช้งานโลหะกันกร่อนสั้นกว่าปกติ ดังนั้นการใช้วัสดุ Recycle หรือการส่งโลหะกันกร่อนตรวจที่ห้องปฏิบัติการกลางภายนอกโรงงานหลังจากท าการผลิตเสร็จแล้วโดยไม่มีเครื่องตรวจเป็นของตนเอง จะท าให้ไม่สามารถควบคุมคุณภาพการผลิตหน้างานได้ดีเพียงพอ

ตารางแสดงส่วนประกอบทางเคมีของสังกะสีกันกร่อน (Zinc Anode) ตามมาตรฐานต่างๆ

Element (wt.%)

ASTM B418 Type I (MIL-A-18001K)

ASTM B418 Type II

GL-Zn1

Pb 0.006 max 0.003 max 0.006

Fe 0.005 max 0.0014 max 0.005

Cd 0.025-0.07 0.003 max 0.025-0.07

Al 0.10-0.50 0.005 max 0.10-0.50

Cu 0.005 max 0.002 max 0.005

Zn remainder remainder 99.22

ตารางแสดงส่วนประกอบทางเคมีของอลูมิเนียมกันกร่อน (Aluminium Anode) ตามมาตรฐานต่างๆ

Element (wt.%) TMP Al Anode GL-Al1 Galvalum III

Zn 4.0-6.0 2.0-6.0 2.0-6.0

In 0.015-0.020 0.01-0.03 0.010-0.020

Fe 0.100 max 0.10 0.130 max

Cu 0.003 max 0.005 0.006 max

Si 0.08-0.20 0.10 0.08-0.20

Other (each) 0.020 max - 0.020 max

Other (total) 0.100 max 0.10 -

Al remainder remainder remainder







เครื่องตรวจส่วนประกอบทางเคมี (Spectrometer) ส าหรับโลหะกันกร่อนของ TMP จ านวน 2 เครื่อง

10. โลหะกันกร่อนทั้ง 3 ชนิด มีควำมเหมำะสมในกำรใช้งำนแตกต่ำงกันอย่ำงไร ตอบ 10.1 สังกะสีกันกร่อนมีค่าศักย์ไฟฟ้าสูงที่สุดในกลุ่ม หรือกล่าวได้ว่ามีค่า Driving Voltage น้อยที่สุด และยังมีค่าความจุกระแสไฟฟ้าต่ า จึงเหมาะส าหรับใช้ป้องกันสนิมในบริเวณที่มีความต้านทานไฟฟ้าไม่สูงมากนัก เช่น น้ าทะเล 10.2 อลูมิเนียมกันกร่อนมีค่าศักย์ไฟฟ้าปานกลาง แต่มีค่าความจุกระแสสูง จึงเหมาะส าหรับใช้ป้องกันการกัดกร่อนในน้ าทะเล และน้ ากร่อย 10.3 แมกนีเซียมกันกร่อนมีค่าศักย์ไฟฟ้าต่ าที่สุด และมีค่าความจุกระแสปานกลาง จึงเหมาะส าหรับใช้ป้องกันการกัดกร่อนในบริเวณที่มีความต้านทานไฟฟ้าสูง เช่น น้ ากร่อยมาก น้ าจืด และใต้ดิน

การใช้งาน Zinc Anode, Aluminium Anode และ Magnesium Anode จาก US Military Standard







11. อลูมิเนียมกันกร่อน (Aluminium Anode) สำมำรถใช้ป้องกันกำรกัดกร่อนของเหล็กในน้ ำทะเลแทนสังกะสีกันกร่อน (Zinc Anode) ได้หรือไม่ ตอบ อลูมิเนียมกันกร่อนสามารถใช้ป้องกันสนิมเหล็กในน้ าทะเลได้เป็นอย่างดี ตัวอย่างการใช้งานที่พบเห็นได้ทั่วไปได้แก่ แท่นขุดเจาะ ท่อส่งน้ ามัน ท่าเทียบเรือ และเรือเดินสมุทรประเภทต่างๆ

12. ข้อจ ำกัดของกำรใช้อลูมิเนียมกันกร่อนคืออะไร ตอบ อลูมิเนียมกันกร่อนไม่เหมาะสมที่จะใช้งานในน้ ากร่อยมาก น้ าจืด หรือใต้ดิน เพราะคุณสมบัติในการเกิดออกไซด์ฟิล์มที่ผิวของอลูมิเนียม (Passivation) จะขัดขวางการจ่ายกระแสของอลูมิเนียมกันกร่อนไปยังโลหะที่ต้องการจะป้องกัน

13. ข้อจ ำกัดของกำรใช้สังกะสีกันกร่อนคืออะไร ตอบ สังกะสีกันกร่อนไม่เหมาะกับการใช้งานในพื้นที่น้ ากร่อย เพราะมักเกิดชั้นออกไซด์ฟิล์มหนาปกคลุมผิวซึ่งขัดขวางการจ่ายกระแสของสังกะสีกันกร่อน

14. จะสามารถเลือกใช้งานโลหะกันกร่อนเพื่อป้องกันตัวเรือที่ท าจากเหล็กให้เหมาะสมกับแหล่งน้ าต่างๆ ได้อย่างไร ตอบ การเลือกใช้โลหะกันกร่อนเพื่อป้องกันตัวเรือเหล็กสามารถพิจารณาได้จากต าบลที่จอดเรือประจ า หรือประเภทของน้ าที่ตัวเรือเหล็กมีโอกาสสัมผัสบ่อยที่สุด คือ น้ าทะเล น้ ากร่อย หรือน้ าจืด







เมื่อพิจารณาจากตารางคุณสมบัติของโลหะกันกร่อนในค าตอบข้อ 4 ข้อแนะน าการใช้งานสังกะสีกันก่อน อลูมิเนียมกันกร่อน และแมกนีเซียมกันกร่อน จาก US Military Standard ในข้อ 10 และรูปผลการทดลองติดตั้งก้อนสังกะสีกันกร่อนและก้อนอลูมิเนียมกันกร่อนเข้ากับแผ่นเหล็กไม่ทาสีความยาว 6 เมตร และจุ่มแช่ในน้ าทะเลบริเวณ อ.สัตหีบ จ.ชลบุรี และในน้ ากร่อยบริเวณปากแม่น้ าเจ้าพระยา อ.พระสมุทรเจดีย์ จ.สมุทรปราการ ท าให้สามารถสรุปการเลือกใช้โลหะกันกรอ่นกับตัวเรือเหล็กได้ดังตารางต่อไปน้ี

ชนิดของโลหะกันกร่อน สังกะสีกันกร่อน อลูมิเนียมกันกร่อน แมกนีเซียมกันกร่อน

ความเหมาะสม น้ าทะเล น้ าทะเลหรือน้ ากร่อย น้ าจืด

15. โลหะกันกร่อนชนิดใดที่เหมาะสมส าหรับป้องกันสนิมของเรือที่ท าจากอลูมิเนียม ตอบ ปกติแล้วสังกะสีกันกร่อนมีความเหมาะสมกับเรืออลูมิเนียมมากที่สุด ในบางกรณีก็มีความจ าเป็นต้องใช้อลูมิเนียมกันกร่อนแทน แต่เนื่องด้วยโลหะวิทยาของอลูมิเนียมในน้ าค่อนข้างมีความซับซ้อน การเลือกใช้งานโลหะกันกร่อนที่ไม่ถูกต้องอาจจะท าให้เรืออลูมิเนียมเกิดสนิมรุนแรงได้ ดังนั้นหากมีข้อสงสัยหรือไม่มั่นใจควรปรึกษาผู้เชี่ยวชาญก่อนเลือกโลหะกันกร่อนเพื่อใช้งาน



Documents

ค ำถำมที่พบบ่อยในกำรใช้งำน ... Sacrificial Anode Th.pdf · 2017-09-14 · ค ำถำมที่พบบ่อยในกำรใช้งำนโลหะกันกร่อน