เทคโนโลยีการเคลือบผิวของเหล็กคาร์บอนจะสามารถต้านทานการกัดกร่อนทางเคมีได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือไม่?

ในด้านอุตสาหกรรมและการก่อสร้าง คาร์บอนเหล็กจู่โจม เป็นส่วนประกอบแบกโหลดคีย์ซึ่งสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนเป็นเวลานาน การกัดกร่อนทางเคมีเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของความล้มเหลว ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเทคโนโลยีการเคลือบผิวได้ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน แต่เทคโนโลยีนี้สามารถต้านทานการกัดกร่อนทางเคมีได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือไม่?

1. กลไกการป้องกันของเทคโนโลยีการเคลือบ: สิ่งกีดขวางหลายระดับและสารเคมีผ่าน
เทคโนโลยีการเคลือบที่ทนต่อการกัดกร่อนของสลักเกลียวเหล็กคาร์บอนส่วนใหญ่ประกอบด้วยกลไกหลักสองประการ: การป้องกันสิ่งกีดขวางทางกายภาพและการป้องกันทางเคมี
เลเยอร์สิ่งกีดขวางทางกายภาพ: ผ่านการชุบสังกะสีแบบจุ่มน้ำร้อนพ่นพ่นอีพอกซีเรซินหรือการเคลือบฟลูออโรคาร์บอนและกระบวนการอื่น ๆ การเคลือบหนาแน่นจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของพื้นผิวเพื่อแยกความชื้นออกซิเจนและสื่อการกัดกร่อน ตัวอย่างเช่นความพรุนของการเคลือบฟลูออโรคาร์บอนน้อยกว่า 0.5%ซึ่งสามารถลดการซึมผ่านได้อย่างมีนัยสำคัญ
ผลกระทบของสารเคมี: การเคลือบที่ใช้สังกะสี (เช่นการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน) การกัดกร่อนของสารตั้งต้นล่าช้าผ่านการป้องกัน cathodic ของแอโนดเสียสละ; ในขณะที่การเคลือบอีพ็อกซี่ที่มีโครเมตสร้างฟิล์มออกไซด์ที่มีเสถียรภาพ (เช่นCr₂o₃) บนพื้นผิวโลหะผ่านปฏิกิริยา passivation ยับยั้งปฏิกิริยาการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า
2. การตรวจสอบการทดลอง: ข้อมูลเชิงปริมาณของประสิทธิภาพการเคลือบ
การทดสอบการกัดกร่อนแบบเร่งรัดในห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่าการเคลือบผิวสามารถยืดอายุของสลักเกลียวเหล็กคาร์บอนได้อย่างมีนัยสำคัญ:
การทดสอบสเปรย์เกลือ (ASTM B117): สลักเกลียวยึดเหล็กคาร์บอนที่ไม่เคลือบผิวจะพัฒนาสนิมสีแดงภายใน 72 ชั่วโมงในขณะที่ตัวอย่างที่มีระบบการเคลือบสองครั้งของ "อีพ็อกซี่สังกะสีไพรเมอร์ไพรเมอร์โพลียูรีเทน polyurethane" มีเวลาต้านทานสเปรย์เกลือมากกว่า 2,000 ชั่วโมงและอัตราการกัดกร่อนจะลดลงมากกว่า 90%
การทดลองแช่กรดและอัลคาไล: ในสารละลายH₂SO₄ที่มีค่า pH 3 อัตราการสูญเสียน้ำหนักการกัดกร่อนของสลักเกลียวที่เคลือบฟลูออโรคาร์บอนเป็นเพียง 1/15 ของเหล็กเปลือยและการเคลือบไม่ได้แผลพุพองหรือลอกออก
สเปกโทรสโกปีอิมพีแดนซ์อิมพีแดนซ์ (EIS): โมดูลัสอิมพีแดนซ์ของระบบการเคลือบสามารถเข้าถึงได้มากกว่า10⁶Ω·cm²ซึ่งบ่งชี้ว่ามีความต้านทานต่อการเจาะไอออนที่ดีเยี่ยม
3. กรณีแอปพลิเคชันที่ใช้งานได้จริง: การตรวจสอบประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
แอปพลิเคชั่นแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง: โครงการทางทะเลใช้สลักเกลียวอีพ็อกซี่ปิดผนึก Epoxy-DIP หลังจากเสิร์ฟในบรรยากาศทางทะเลที่มีสเปรย์เกลือและความชื้นสูงเป็นเวลา 8 ปีไม่มีการกัดกร่อนที่มองเห็นได้บนพื้นผิวและการยึดเกาะของการเคลือบยังคงสูงกว่า 95% (ทดสอบโดยวิธีการข้าม)
การป้องกันการกัดกร่อนของพืชเคมี: หอคอยปฏิกิริยาของพืชเคมีคงที่ใช้การเคลือบ Polytetrafluoroethylene (PTFE) ภายใต้เงื่อนไขของการสัมผัสกับกรดที่แข็งแรง (ความเข้มข้น 30% HCl) ไม่มีการเคลือบความล้มเหลวหรือการกัดกร่อนของสารตั้งต้นภายใน 5 ปีและต้นทุนการบำรุงรักษาลดลง 70%
4. ทิศทางการเพิ่มประสิทธิภาพทางเทคนิคและคำแนะนำ
แม้ว่าเทคโนโลยีการเคลือบที่มีอยู่จะช่วยปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของสลักเกลียวเหล็กคาร์บอนอย่างมีนัยสำคัญ แต่ปัญหาต่อไปนี้ยังคงต้องให้ความสนใจกับ:
การจับคู่การเคลือบ: เลือกระบบการเคลือบตามประเภทของสื่อการกัดกร่อน (เช่น PTFE เป็นที่ต้องการในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและอีพอกซีเรซินเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมอัลคาไลน์)
การควบคุมกระบวนการก่อสร้าง: ความหนาของการเคลือบ, อุณหภูมิการบ่มและการปรับสภาพพื้นผิว (เช่นการพ่นทรายถึงระดับ SA2.5) ส่งผลโดยตรงต่อผลการป้องกัน
ค่าใช้จ่ายวัฏจักรชีวิต: การลงทุนครั้งแรกของการเคลือบประสิทธิภาพสูง (เช่นฟลูออโรคาร์บอน) สูง แต่สามารถลดค่าใช้จ่ายในการทดแทนและบำรุงรักษาในภายหลังและค่าใช้จ่ายที่ครอบคลุมนั้นเป็นประโยชน์มากขึ้น
จากข้อมูลการทดลองและประสิทธิภาพทางวิศวกรรมจริงเทคโนโลยีการเคลือบผิวของสลักเกลียวเหล็กคาร์บอนสามารถต้านทานการกัดกร่อนทางเคมีได้อย่างมีประสิทธิภาพและผลการป้องกันนั้นขึ้นอยู่กับการเลือกวัสดุเคลือบผิวการควบคุมกระบวนการและการปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อม 3