การทดสอบสเปรย์เกลือได้รับการยอมรับในการจัดอันดับระดับประสิทธิภาพของระบบเคลือบผิว อย่างไรก็ตามมีความสัมพันธ์เล็กน้อยระหว่างผลลัพธ์จากการทดสอบสเปรย์เกลือมาตรฐานและประสิทธิภาพการป้องกันการกัดกร่อนในชีวิตจริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะไม่สามารถให้การประเมินที่ถูกต้องสําหรับการเคลือบสังกะสีเพราะความเปียกชื้นอย่างต่อเนื่องในระหว่างการทดสอบสเปรย์เกลือไม่อนุญาตให้ชั้นออกไซด์และคาร์บอเนตแบบพาสซีฟนี้พัฒนาขึ้นและชั้นที่ยึดมั่นนี้จะช่วยปกป้องสังกะสีจากการกัดกร่อนในขณะเดียวกันสังกะสีจะช่วยปกป้องเหล็กพื้นผิวจากการกัดเซาะ เมื่อวัสดุเคลือบได้รับการประเมินโดยการทดสอบสเปรย์เกลือ แต่ไม่มีแสงอัลตราไวโอเลตซึ่งจะทําให้เกิดการเสื่อมสภาพสําหรับสีและไพรเมอร์ ดังนั้นการใช้ผลการทดสอบสเปรย์เกลือเพื่อเป็นแนวทางในการเลือกสารเคลือบป้องกันสําหรับเหล็กจึงเป็นปัญหาร้ายแรงในสาขาวิศวกรรม แม้จะมีข้อ จํากัด ที่เข้าใจกันดีของการทดสอบนักออกแบบโครงการหลายคนใช้ผลการทดสอบสเปรย์เกลือเป็นแนวทางในการเลือกการเคลือบที่พวกเขาชื่นชอบ เป็นเวลาหลายทศวรรษที่การทดสอบนี้ได้สร้างข้อมูลที่ทําให้เข้าใจผิดเกี่ยวกับประสิทธิภาพการเคลือบผิวและผลลัพธ์ยังคงโดดเด่นในสื่อการตลาดของผลิตภัณฑ์ที่ให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าในโลกแห่งการปฏิบัติ บทความนี้มีไว้เพื่อให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับข้อ จํากัด ของการทดสอบแบบเร่งประเภทนี้
การทดสอบสเปรย์เกลือคืออะไร?
การทดสอบสเปรย์เกลือมีสองประเภทในการใช้งานทั่วไปกรดเป็นกลางและกรดอะซิติก แต่สิ่งเหล่านี้ไม่ได้เป็นสิ่งที่เราต้องการในการทดสอบซึ่งก็คือการทําซ้ําธรรมชาติตามเวลาเร่ง เรียกอีกอย่างว่าการทดสอบหมอกเกลือซึ่งเป็นโซลูชันการทดสอบการกัดกร่อนที่ได้มาตรฐานและเป็นที่นิยมและใช้ในการตรวจสอบความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุและการเคลือบพื้นผิว โดยปกติแล้ววัสดุที่จะทดสอบจะเป็นโลหะและเสร็จสิ้นด้วยการเคลือบพื้นผิวซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อให้ระดับการป้องกันการกัดกร่อนกับโลหะพื้นฐาน เป็นการทดสอบการกัดกร่อนแบบเร่งความเร็วซึ่งก่อให้เกิดการโจมตีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนต่อตัวอย่างที่เคลือบเพื่อประเมินประสิทธิภาพของการเคลือบป้องกัน การปรากฏตัวของการกัดกร่อนจะได้รับการประเมินหลังจากระยะเวลาหนึ่งและระยะเวลาการทดสอบขึ้นอยู่กับความต้านทานการกัดกร่อนของการเคลือบ โดยทั่วไปยิ่งทนต่อการกัดกร่อนมากขึ้นการเคลือบคือระยะเวลาในการทดสอบนานขึ้นก่อนที่จะมีการกัดกร่อนหรือสนิม การทดสอบสเปรย์เกลือเป็นหนึ่งในการทดสอบการกัดกร่อนที่แพร่หลายและยาวนานที่สุดและ ASTM B117 เป็นมาตรฐานที่ได้รับการยอมรับในระดับสากลซึ่งตีพิมพ์ในปี 1939 มาตรฐานอื่น ๆ ที่สําคัญที่เกี่ยวข้องคือ ISO 9227, JIS Z 2371 และ ASTM G85
ลองมาดูกระบวนการทดสอบก่อน ขั้นตอนการฉีดพ่นเกลือเกี่ยวข้องกับการฉีดพ่นสารละลายเกลือด้วยเกลือ 5% (โซเดียมคลอไรด์) ลงบนตัวอย่างและการทดสอบจะทําภายในห้องควบคุมอุณหภูมิ อุณหภูมิภายในห้องจะถูกรักษาไว้ที่ระดับคงที่และตัวอย่างอยู่ภายใต้สเปรย์น้ําเค็มอย่างต่อเนื่องและขั้นตอนการทดสอบของ ASTM B117 มีระบุไว้ด้านล่าง:
√ การวางไม้ในห้อง
√วางตัวอย่างบนชั้นวางไม้ที่มุมเอียงขนาดเล็ก
√5%naclในน้ําประปาสูบจากอ่างเก็บน้ําเพื่อหัวฉีดสเปรย์
√สารละลายผสมกับอากาศอัดชื้นที่หัวฉีด
√อากาศอัดทําให้สารละลาย NaCl เป็นละอองลงในหมอกที่หัวฉีด
√เครื่องทําความร้อนรักษาอุณหภูมิตู้ 95 ° F
√ระยะเวลาการทดสอบสามารถจาก 24 ชั่วโมงถึง 1,000 ชั่วโมงและตัวอย่างจะถูกหมุนบ่อยๆเพื่อให้ตัวอย่างทั้งหมดสัมผัสกับหมอกสเปรย์เกลืออย่างสม่ําเสมอที่สุด
เมื่อการทดสอบสเปรย์เกลือใช้สําหรับการทดสอบแผ่นเหล็กเคลือบโลหะประสิทธิภาพการกัดกร่อนจะได้รับการจัดอันดับด้วยวิธีต่อไปนี้:
√Nrของชั่วโมงจนกว่าสนิมของเหล็กจะเห็นได้ชัดครั้งแรก
√Nrของชั่วโมงจนถึง5%ของพื้นที่ผิวเป็นสนิม
√Nrของชั่วโมงจน10%ของพื้นที่ผิวเป็นสนิม
การประเมินประสิทธิภาพของการปรับสีไพรเมอร์สีหรือเสื้อโค้ทวัดตามเกณฑ์ต่อไปนี้:
√การวัดความกว้างของการตัดสีทั้งตามเส้นขีดเขียนผ่านสีหรือที่ขอบตัดหลังจาก 250, 500, 750 ชั่วโมงของการสัมผัสในห้องทดสอบ
√การวัดปริมาณของตุ่มสีที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของแผงเหล็กทาสีใน 250, 500, 750 ชั่วโมง
ทําไมการทดสอบสเปรย์เกลือจึงทําให้เข้าใจผิด?
ดังที่คุณอาจทราบว่าการทดสอบสเปรย์เกลือ (B117) ไม่เกี่ยวข้องกับการสัมผัสกับแสงอัลตราไวโอเลตการซีดจางของสีและการชอล์ก แม้ว่า G85 จะมีการดัดแปลงหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มกรดและ SO2 แบบวัฏจักร แต่ก็ยังคงไม่สามารถสัมพันธ์กับประสิทธิภาพกลางแจ้งในบรรยากาศคลอไรด์ได้ มีสามเหตุผลที่สําคัญที่สุดสําหรับการทดสอบสเปรย์เกลือไม่สัมพันธ์กับสภาพการสัมผัสในโลกแห่งความเป็นจริงส่วนใหญ่
√พื้นผิวของตัวอย่างทดสอบเปียกอย่างต่อเนื่องซึ่งไม่ได้เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมจริง
√อุณหภูมิห้องคงที่ที่ 95 ° F ซึ่งจะเพิ่มการขนส่งน้ําออกซิเจนและไอออนเมื่อเทียบกับบรรยากาศจริง
√ปริมาณคลอไรด์อยู่ในระดับสูงมาก 5% ป้องกันไม่ให้สังกะสีก่อตัวเป็นฟิล์มพาสซีฟ
แน่นอนว่ามันไม่ยุติธรรมที่จะบอกว่าสเปรย์เกลือไม่มีค่าใด ๆ เพราะมันให้การวิเคราะห์เชิงปริมาณของประสิทธิภาพการป้องกันการกัดกร่อนดังนั้นการทดสอบนี้จึงใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการเคลือบผงและภาพวาดเพื่อตรวจสอบคุณภาพของวัสดุเคลือบผิว ตัวอย่างเช่นหากประสิทธิภาพปกติในการทดสอบสเปรย์เกลือคือ 750 ชั่วโมงก่อนที่จะเริ่มมีการกัดกร่อนเป็นวิธีที่รวดเร็วในการตรวจสอบว่ามีปัญหาการผลิตที่สําคัญใด ๆ ที่มีผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์หรือไม่ การทดสอบอาจไม่ได้ข้อสรุปว่าคุณภาพของผลิตภัณฑ์เป็นที่ยอมรับ แต่ถ้าประสิทธิภาพในการทดสอบนี้ต่ํากว่ามาตรฐานประสิทธิภาพกลางแจ้งอาจไม่ดีเท่าที่ควร ไม่น่าแปลกใจที่ ISO 9227 แนะนําว่าการทดสอบสเปรย์เกลือนั้นเหมาะสมกับการทดสอบการควบคุมคุณภาพเท่านั้น
ในระยะสั้นการทดสอบสเปรย์เกลือไม่ใช่วิธีที่ถูกต้องในการประเมินความต้านทานการกัดกร่อนเป็นหลักเนื่องจากสเปรย์เกลือทําลายกลไกที่ผิวชุบสังกะสีปกป้องเหล็กโดยการให้สิ่งกีดขวางและอุปสรรคนี้ยังเป็นการป้องกันด้วยไฟฟ้าที่สําคัญ ด้วยเหตุนี้ผลการทดสอบอาจนําไปสู่ข้อสรุปที่ผิดพลาดเกี่ยวกับวิธีการทํางานของผิวชุบสังกะสีซึ่งทําให้การทดสอบไม่มีความหมาย ไม่น่าแปลกใจที่การทดสอบนี้ถูกทิ้งร้างส่วนใหญ่แม้ในอุตสาหกรรมยานยนต์
น่าเสียดายที่การทดสอบนี้ยังคงเป็นที่นิยม แม้จะมี ISO 9227 ระบุไว้อย่างชัดเจนว่า "ไม่ค่อยมีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างความต้านทานต่อการกระทําของสเปรย์เกลือและความต้านทานต่อการกัดกร่อนในสื่ออื่น ๆ เนื่องจากปัจจัยหลายประการที่มีอิทธิพลต่อความคืบหน้าของการกัดกร่อนเช่นการก่อตัวของฟิล์มป้องกันแตกต่างกันไปอย่างมากกับเงื่อนไขที่พบ" หากผู้ออกแบบโครงการมีความรู้เกี่ยวกับความหมายของการทดสอบสเปรย์เกลือจริงๆเขาสามารถเข้าใจข้อ จํากัด และใช้ผลลัพธ์ในลักษณะที่ยุติธรรม
อะไรทําให้เกิดการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมจริง?
การกัดกร่อนของโลหะที่พบมากที่สุดคือบรรยากาศ หากโลหะเช่นเหล็กทองแดงแมกนีเซียมและอลูมิเนียมสัมผัสกับชั้นบรรยากาศพวกเขาจะทําปฏิกิริยากับอากาศและความชื้นที่ไหลอิสระเพื่อพัฒนาออกไซด์ การกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศขึ้นอยู่กับห้าปัจจัยหลัก:
√อุณหภูมิ
√ความชื้น
√ฝน
√ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ส่วนใหญ่เกิดจากความเข้มข้นของมลพิษในอากาศ
√ความเค็มของอากาศ
ปัจจัยเหล่านี้ไม่สามารถแยกออกเป็นผู้สนับสนุนหลักในการกัดกร่อน การศึกษาอย่างกว้างขวางได้ดําเนินการกับโลหะเหล่านี้และอัตราการเกิดการกัดกร่อนที่คาดการณ์ได้สําหรับแต่ละอย่างเห็นได้ชัด อัตราการกัดกร่อนทั่วไปของเหล็กกล้าคาร์บอนในสภาพแวดล้อมขนาดเล็กต่อไปนี้อาจเกินอัตราการกัดกร่อนเหล่านั้นได้อย่างมาก
√ในดินเหล็กอยู่ภายใต้ช่วงของแรงกัดกร่อนค่อนข้างแตกต่างจากที่มีประสบการณ์ในสภาพการสัมผัสบรรยากาศ มีดินมากกว่า 200 ชนิดที่ระบุในอเมริกาเหนือเพียงอย่างเดียวและอัตราการกัดกร่อนจะถูกตัดสินโดยปัจจัยหลักสี่ประการ: อุณหภูมิของดินปริมาณความชื้นระดับ pH และคลอไรด์ หากสิ่งใดสิ่งหนึ่งเหล่านี้หายไปปฏิกิริยาการกัดกร่อนจะหยุดหรือดําเนินการช้ามาก เหล็กสึกกร่อนอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและช้าหรือไม่เลยเมื่อความเป็นด่างเพิ่มขึ้น อัตราการกัดกร่อนของเหล็กในดินอาจมีตั้งแต่น้อยกว่า 0.2 ไมครอนต่อปีในสภาพที่เอื้ออํานวยต่อ 20 ไมครอนต่อปีหรือมากกว่าในดินที่ก้าวร้าวมาก
√ทะเลหรือน้ําสภาพแวดล้อมที่พบได้น้อยกว่าสําหรับโลหะจะจมอยู่ใต้น้ําหรือสัมผัสกับน้ํา ความชื้นมีฤทธิ์กัดกร่อนสูงต่อโลหะส่วนใหญ่รวมถึงเหล็กอลูมิเนียมและสังกะสี มีน้ําหลายประเภท (น้ําบริสุทธิ์น้ําจืดธรรมชาติน้ําดื่มและน้ําทะเลและแต่ละชนิดมีกลไกที่แตกต่างกันที่กําหนดอัตราการกัดกร่อน พารามิเตอร์ที่มีผลต่อการกัดกร่อนของโลหะในน้ํารวมถึงระดับ pH ปริมาณออกซิเจนอุณหภูมิของน้ําความปั่นป่วนการปรากฏตัวของสารยับยั้งและสภาพน้ําขึ้นน้ําลง พื้นที่บนบกของการกัดกร่อนทางทะเลรวมถึงท่าเรือท่าเรือลานกองทัพเรือที่ซึ่งอาจใช้ขั้วบวกที่เสียสละซึ่งอาจมีการป้องกันแคโทดรวมถึงการเคลือบป้องกันเช่นสีทะเลและการชุบสังกะสี แท่นน้ํามันและก๊าซนอกชายฝั่งสัมผัสกับการกัดกร่อนที่รุนแรงโดยเฉพาะอย่างยิ่งจากสเปรย์เกลือทะเลและการแช่
เหนือพื้นดินมีห้าปัจจัยสําคัญที่จําเป็นต่อการกัดกร่อนในบรรยากาศ: ความชื้น (น้ําค้างและการควบแน่น), อุณหภูมิ, ความชื้น, การสะสมของอนุภาคละอองลอยและมลพิษ ตัวอย่างเช่นการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิทุก 50 ° F (10 ° C) สามารถทํางานการกัดกร่อนได้สองเท่า ปรากฏการณ์ที่น่าสนใจอีกประการหนึ่งคือสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยเกลือและละอองลอยมีแนวโน้มที่จะมีความชื้นในระดับสูง
เพื่อให้เข้าใจถึงการกัดกร่อนในบรรยากาศเป็นสิ่งจําเป็นเนื่องจากความเสียหายประเภทนี้เป็นที่แพร่หลายมากที่สุดในบรรดาความเสียหายจากการกัดกร่อนประเภทต่างๆและมีผลต่อการติดตั้งกลางแจ้งและในร่มเช่นสาธารณูปโภคโครง สร้าง พื้นฐาน,โครงการพลังงานแสงอาทิตย์,โครงการโทรคมนาคม,โครงการการเกษตรรถ ถังการก่อสร้างท่าเรือและโครงสร้างที่อยู่อาศัย
