ASTM G71 การดำเนินการและการประเมินผลการทดสอบการกัดกร่อนแบบกัลวานิกในอิเล็กโทรไลต์

ASTM G71 การดำเนินการและการประเมินผลการทดสอบการกัดกร่อนแบบกัลวานิกในอิเล็กโทรไลต์

มาตรฐาน ASTM G71 แนวทางปฏิบัติสำหรับการดำเนินการและการประเมินผลการทดสอบการกัดกร่อนแบบกัลวานิกในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งพัฒนาโดยสมาคมการทดสอบและวัสดุแห่งอเมริกา (ASTM) ครอบคลุมการดำเนินการและการประเมินผลการทดสอบการกัดกร่อนแบบกัลวานิกเพื่อกำหนดลักษณะพฤติกรรมของโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันซึ่งสัมผัสกันทางไฟฟ้าภายในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ภายใต้สภาวะการไหลต่ำ มาตรฐานนี้สามารถปรับใช้ได้กับโลหะขึ้นรูปหรือโลหะหล่อ และโลหะผสม

ASTM G71 การดำเนินการและการประเมินผลการทดสอบการกัดกร่อนแบบกัลวานิกในอิเล็กโทรไลต์

คู่มือนี้ครอบคลุมถึงการเลือกวัสดุ การเตรียมตัวอย่าง สภาพแวดล้อมในการทดสอบ วิธีการสัมผัส และการประเมินผลลัพธ์เพื่อศึกษาลักษณะการทำงานของคู่กัลวานิกในสารละลายอิเล็กโทรไลต์

คู่มือนี้มีจุดประสงค์เพื่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับปรากฏการณ์การกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าของโลหะที่สัมผัสกันทางไฟฟ้าในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่มีอัตราการไหลไม่สูงพอที่จะทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบสึกกร่อนหรือการเกิดโพรงอากาศ

มาตรฐาน ASTM G71 อธิบายขั้นตอนที่แนะนำสำหรับการออกแบบ การดำเนินการ และการตีความผลการทดสอบในห้องปฏิบัติการและภาคสนามที่ประเมินการกัดกร่อนแบบกัลวานิกส์ระหว่างโลหะต่างชนิดที่สัมผัสกับอิเล็กโทรไลต์นำไฟฟ้า มาตรฐานนี้ช่วยให้วิศวกรเลือกวิธีการทดสอบที่เหมาะสม เตรียมตัวอย่าง ควบคุมสภาพแวดล้อม วัดกระแสไฟฟ้ากัลวานิกส์ และตีความพฤติกรรมการกัดกร่อนที่เกิดขึ้น

มาตรฐาน ASTM G71 มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในภาคส่วนต่างๆ ดังต่อไปนี้:

  • ยานยนต์
  • การบินและอวกาศ
  • วิศวกรรมทางทะเล
  • น้ำมันและก๊าซ
  • กระบวนการทางเคมี
  • การก่อสร้าง
  • อิเล็กทรอนิกส์
  • พลังงานทดแทน

ข้อแนะนำของมาตรฐานนี้มีประโยชน์ในทุกสถานการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการผสมโลหะต่างชนิดกันในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือกัดกร่อน

การกัดกร่อนแบบกัลวานิกเกิดขึ้นในสถานการณ์ต่อไปนี้:

  • เมื่อโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้า
  • เมื่อโลหะทั้งสองชนิดสัมผัสกับอิเล็กโทรไลต์ชนิดเดียวกัน (เช่น น้ำ น้ำทะเล ความชื้น หรือสารละลายเกลือ)
  • เมื่อมีความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างกัน

ภายใต้สถานการณ์เช่นนี้

  • โลหะที่มีคุณค่าต่ำกว่าจะกลายเป็นขั้วบวก
  • โลหะที่มีค่าสถานะสูงกว่าจะกลายเป็นขั้วแคโทด
  • โลหะที่ผ่านกระบวนการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าจะผุกร่อนในอัตราที่เร็วกว่าปกติ

ตัวอย่างเช่น:

  • อะลูมิเนียมเชื่อมติดกับสแตนเลส
  • ตัวยึดเหล็กในโครงสร้างอะลูมิเนียม
  • ท่อทองแดงเชื่อมติดกับเหล็กชุบสังกะสี
  • ส่วนประกอบแมกนีเซียมผสมกับเหล็กกล้า

การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการกัดกร่อนแบบกัลวานิกมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากมักก่อให้เกิดความเสียหายเฉพาะจุดก่อนที่การกัดกร่อนแบบทั่วถึงจะมีความสำคัญอย่างมาก

มาตรฐาน ASTM G71 ช่วยวิศวกรในเรื่องต่อไปนี้:

  • เพื่อประเมินความเข้ากันได้ทางไฟฟ้าของโลหะ
  • การเปรียบเทียบการผสมผสานวัสดุ
  • การวัดกระแสไฟฟ้ากัลวานิก
  • การประเมินความรุนแรงของการกัดกร่อน
  • การตรวจสอบผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
  • การประเมินสารเคลือบและระบบป้องกัน
  • สนับสนุนการคัดเลือกวัสดุระหว่างการพัฒนาผลิตภัณฑ์

มาตรฐาน ASTM G71 ไม่ได้กำหนดเกณฑ์ผ่าน/ไม่ผ่าน แต่ให้วิธีการที่ได้รับการยอมรับทางวิทยาศาสตร์สำหรับการสร้างข้อมูลการกัดกร่อนที่เชื่อถือได้ มาตรฐานนี้ครอบคลุม:

  • การทดสอบการกัดกร่อนแบบกัลวานิกในห้องปฏิบัติการ
  • การทดสอบการสัมผัสภาคสนาม
  • การวัดทางเคมีไฟฟ้า
  • การตรวจสอบกระแสไฟฟ้ากัลวานิก
  • การวัดการลดน้ำหนัก
  • การวัดศักยภาพการกัดกร่อน
  • การจำลองสภาพแวดล้อม
  • การเตรียมตัวอย่างทดสอบ
  • การตีความข้อมูล

มาตรฐาน ASTM G71 ใช้กับสิ่งต่อไปนี้:

  • โลหะ
  • เคลือบโลหะ
  • โลหะที่ผ่านการปรับสภาพพื้นผิว
  • รัด
  • ลิงก์แหล่งที่มา
  • ชิ้นส่วนกลไก

ความรุนแรงของการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการที่เกี่ยวข้องกัน:

  • ความต่างศักย์ของอิเล็กโทรด: โดยทั่วไปแล้ว ความต่างศักย์ที่มากขึ้นจะทำให้กระแสไฟฟ้ากัลวานิกเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น
    • เหล็กแมกนีเซียม: มีความเสี่ยงสูงมาก
    • อะลูมิเนียม-เหล็ก: ความเสี่ยงปานกลาง
    • เหล็กกล้าไร้สนิมผสมไทเทเนียม: ความเสี่ยงต่ำ
  • ค่าการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์: อิเล็กโทรไลต์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงจะเพิ่มการกัดกร่อน ตัวอย่างเช่น
    • น้ำทะเล
    • เกลือสำหรับโรยถนน
    • น้ำหล่อเย็นอุตสาหกรรม

โดยทั่วไปแล้ว สารที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำจะช่วยลดการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี

  • อัตราส่วนพื้นที่: หนึ่งในแนวคิดที่สำคัญที่สุดที่กล่าวถึงในมาตรฐานนี้คือ อัตราส่วนพื้นที่ระหว่างแคโทดและแอโนด:
    • ขั้วแคโทดขนาดใหญ่ + ขั้วแอโนดขนาดเล็ก: การกัดกร่อนรุนแรงมาก
    • ขั้วแคโทดขนาดเล็ก + ขั้วแอโนดขนาดใหญ่: อัตราการกัดกร่อนต่ำกว่ามาก

ยกตัวอย่างเช่น

    • หมุดย้ำเหล็กขนาดเล็กในแผ่นอลูมิเนียม
    • แผ่นสแตนเลสขนาดใหญ่ติดอยู่กับขายึดอะลูมิเนียมขนาดเล็ก

ตัวอย่างที่สองก่อให้เกิดความเสี่ยงทางไฟฟ้าเคมีที่สูงกว่ามาก

  • อุณหภูมิ: โดยทั่วไปแล้ว อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะทำให้สิ่งต่อไปนี้เพิ่มขึ้น:
    • อัตราการเกิดปฏิกิริยา
    • การนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์
    • กระแสกัดกร่อน
  • ปริมาณออกซิเจน: ออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำช่วยสนับสนุนปฏิกิริยาที่ขั้วแคโทด สภาพแวดล้อมที่มีการระบายอากาศไม่ดีอาจทำให้เกิดกลไกการกัดกร่อนที่แตกต่างจากสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนสูง

มาตรฐาน ASTM G71 กล่าวถึงวิธีการทดสอบต่างๆ ดังนี้:

  • การทดสอบการแช่: นำตัวอย่างไปแช่ในสารละลายต่อไปนี้:
    • สารละลายโซเดียมคลอไรด์
    • น้ำทะเลเทียม
    • ของเหลวสำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรม
    • น้ำจืด
    • น้ำหล่อเย็น

โลหะที่ยึดติดกันจะยังคงมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าตลอดระยะเวลาที่ได้รับแสง

  • การวัดทางเคมีไฟฟ้า: มาตรฐานนี้แนะนำให้ทำการวัดดังต่อไปนี้:
    • กระแสไฟฟ้ากัลวานิก
    • ศักย์ไฟฟ้ากัลวานิก
    • ศักย์วงจรเปิด
    • พฤติกรรมการโพลาไรเซชัน

การวัดเหล่านี้ให้ข้อมูลเชิงปริมาณเกี่ยวกับกิจกรรมการกัดกร่อน

  • การทดสอบการลดน้ำหนัก: สามารถกำหนดอัตราการกัดกร่อนได้โดยใช้วิธีการต่อไปนี้:
    • การทำความสะอาดตัวอย่าง
    • วัดมวลก่อนการได้รับแสง
    • การวัดมวลหลังจากได้รับแสง
    • การคำนวณความเสียหายของวัสดุ

การลดน้ำหนักเป็นหนึ่งในวิธีการที่เชื่อถือได้มากที่สุดในการประเมินการกัดกร่อนในระยะยาว

  • การทดสอบภาคสนาม: การทดสอบในห้องปฏิบัติการอาจไม่สามารถแสดงถึงสภาพแวดล้อมการใช้งานจริงได้อย่างแม่นยำ ดังนั้น มาตรฐาน ASTM G71 จึงสนับสนุนให้มีการทดสอบภาคสนามทุกครั้งที่เป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น
    • โครงสร้างทางทะเล
    • แท่นขุดเจาะนอกชายฝั่ง
    • เชื่อมโยงหลายมิติ
    • ส่วนประกอบยานยนต์
    • ชิ้นส่วนเครื่องบิน

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือ จำเป็นต้องมีการเตรียมตัวอย่างที่สม่ำเสมอ ปัจจัยสำคัญที่ควรพิจารณา ได้แก่:

  • การบำบัดพื้นผิว
  • กระบวนการทำความสะอาด
  • ความหยาบผิว
  • มิติ
  • ส่วนประกอบของโลหะ
  • คุณภาพการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า
  • การเตรียมขอบ

การเตรียมตัวอย่างที่ไม่ดีอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลการทดสอบการกัดกร่อน

มาตรฐาน ASTM G71 แนะนำให้ตรวจสอบตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อมดังต่อไปนี้:

  • เคมีของอิเล็กโทรไลต์
  • ความเข้มข้นของเกลือ
  • ค่า pH
  • อุณหภูมิ
  • ออกซิเจนละลาย
  • อัตราการไหล
  • เวลารับสัมผัสเชื้อ
  • ความชื้น (สำหรับการทดสอบในบรรยากาศ)

ความสม่ำเสมอของสภาพแวดล้อมช่วยเพิ่มความสามารถในการทำซ้ำและความแม่นยำของผลการทดสอบ

การวัดทั่วไปภายใต้มาตรฐาน ASTM G71 ประกอบด้วยสิ่งต่อไปนี้:

  • กระแสไฟฟ้ากัลวานิก
  • ศักยภาพในการกัดกร่อน
  • การลดน้ำหนัก
  • อัตราการกัดกร่อน
  • ลักษณะพื้นผิว
  • ความลึกของหลุม
  • การกัดกร่อนตามรอยแตก
  • การโจมตีในพื้นที่
  • การก่อตัวของผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อน

มาตรฐาน ASTM G71 เน้นย้ำว่าไม่ควรใช้กระแสไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวในการคาดการณ์อายุการใช้งาน วิศวกรควรประเมินผลลัพธ์ควบคู่ไปกับปัจจัยต่อไปนี้:

  • สภาพแวดล้อม
  • เรขาคณิตของวัสดุ
  • อัตราส่วนพื้นที่
  • สภาพพื้นผิว
  • เวลารับสัมผัสเชื้อ
  • ลักษณะการกัดกร่อน
  • การรับน้ำหนักเชิงกล
  • สารเคลือบป้องกัน

มาตรฐาน ASTM G71 มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ ดังต่อไปนี้:

  • ยานยนต์:
    • แผงตัวถังอะลูมิเนียม
    • ตัวยึดเหล็ก
    • ตัวเรือนแบตเตอรี่
    • ตัวถังรถยนต์ไฟฟ้า
    • ระบบระบายความร้อน
  • การบินและอวกาศ:
    • โลหะผสมอลูมิเนียม
    • โครงสร้างไทเทเนียม
    • การเชื่อมต่อโลหะผสม
    • ชุดล้อลงจอด
  • มารีน:
    • ตัวเรือ
    • ใบพัด
    • แท่นขุดเจาะนอกชายฝั่ง
    • ท่อน้ำทะเล
    • รัด
  • อาคาร:
    • เหล็กโครงสร้าง
    • ระบบหลังคา
    • ผนังม่าน
    • สมอเรือ
    • เชื่อมโยงหลายมิติ
  • น้ำมันและก๊าซ:
    • ท่อ
    • เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
    • วาล์ว
    • ภาชนะรับแรงดัน
    • อุปกรณ์นอกชายฝั่ง

มาตรฐาน ASTM G71 มักใช้ร่วมกับมาตรฐานการกัดกร่อนอื่นๆ ได้แก่:

  • มาตรฐาน ASTM G1 การเตรียม การทำความสะอาด และการประเมินชิ้นงานทดสอบการกัดกร่อน
  • เทคนิคการวัดทางเคมีไฟฟ้า ASTM G3
  • การทดสอบโพเทนชิโอไดนามิกโพลาไรเซชัน ASTM G5
  • การทดสอบการกัดกร่อนแบบแช่ในห้องปฏิบัติการตามมาตรฐาน ASTM G31
  • ASTM G44 การทดสอบการแช่โลหะในสารละลายที่มีคลอไรด์แบบทางเลือก
  • การวัดความต้านทานการโพลาไรซ์ตามมาตรฐาน ASTM G59
  • ASTM G102 การคำนวณอัตราการกัดกร่อนจากการวัดทางเคมีไฟฟ้า

มาตรฐานเหล่านี้รวมกันแล้วเป็นกรอบการทำงานที่ครอบคลุมสำหรับการประเมินการกัดกร่อน

เป็นเวลานานหลายปีที่องค์กรของเรา ด้วยทีมงานที่มีความสามารถและประสบการณ์ ได้เข้าใจถึงความต้องการของลูกค้า ให้บริการทดสอบขั้นสูงที่พวกเขาต้องการ และช่วยเหลือพวกเขาในการจัดตั้ง การนำไปใช้ และการปรับปรุงระบบการจัดการ ภายใต้กรอบนี้ เรายังให้บริการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM G71 อีกด้วย

WhatsApp