สนิม เกิดขึ้นได้อย่างไร มีกี่ชนิด และมีวิธีป้องกันอย่างไรไม่ให้เหล็กเป็นสนิม

สนิม (rust) เป็นปัญหาที่พบได้กับชิ้นส่วนเหล็กหรือโลหะทุกชนิด ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาที่เหล็กทำกับน้ำและความชื้นในอากาศ ทำให้เหล็กค่อย ๆ แปรสภาพกลายเป็นออกไซด์ และปรากฎร่องรอยของไฮเดรตเฟอริกออกไซด์ หรือ สนิมเหล็กที่ทำให้เหล็กเกิดอาการผุกร่อน มีความแข็งแรงลดลง เกิดเป็นคราบแดง ที่อาจเริ่มจากบริเวณหนึ่งแล้วค่อย ๆ ลุกลามไปจนทั่วอาณาบริเวณของแผ่นเหล็กได้อย่างรวดเร็ว กระบวนการกัดกร่อนของสนิมเหล็กนั้นสามารถเกิดขึ้นในทุกสภาพแวดล้อม แต่สภาวะที่เป็นปัจจัยเร่งเร้าให้เหล็กเป็นสนิมเร็วขึ้นมักจะเกิดขึ้นในบริเวณที่มีภาวะความเป็นกรดสูง โดยเฉพาะในท้องทะเลที่มีความเข้มข้นของไอเกลือสูง จึงมักเห็นเรือหรือสะพานเหล็กตามท้องทะเลถูกสนิมกัดกร่อนจนทั่วทั้งพื้นที่

สนิมเหล็ก เกิดขึ้นได้อย่างไร

1. สิ่งแวดล้อม

ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมนับว่ามีความสำคัญต่อการเกิดสนิมเหล็กเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะหากเหล็กถูกเก็บรักษาไว้ในบริเวณที่มีความชื้นในอากาศสูง หรือมีมลภาวะความปนเปื้อนในอากาศสูง ตลอดจนบริเวณที่มีไอเกลือเข้มข้นอย่างในทะเลหรือตามชายฝั่งที่ได้รับลมทะเล ย่อมกระตุ้นให้เหล็กแปรสภาพเป็นไฮเดรตเฟอริกออกไซด์เร็วมากยิ่งขึ้น เพราะฉะนั้น การป้องกันมิให้เหล็กกลายเป็นสนิมคือการเก็บรักษาไว้ในสภาพแวดล้อมที่แห้ง ปิดมิดชิด ไม่ให้ความชื้นผ่านเข้าไปได้ จึงจะช่วยรักษาสภาพของเนื้อเหล็กไว้ได้นาน

2. กระบวนการผลิต

นอกจากสภาพแวดล้อมแล้ว กระบวนการผลิตเหล็กก็นับว่าเป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อการเกิดสนิมได้เช่นกัน โดยเฉพาะกระบวนการผลิตที่เหล็กต้องผ่านอุณหภูมิแตกต่างกัน รวมทั้งวัสดุอุปกรณ์ที่ใช้ในการตัดโลหะ การบรรจุ และกระบวนการเก็บรักษาเพื่อส่งเหล็กไปยังที่ต่าง ๆ ซึ่งทำให้ระหว่างกระบวนดังกล่าว เหล็กอาจได้รับความชื้นที่นำไปสู่ภาวะการเกิดสนิมได้ ดังนั้น โรงงานผลิตเหล็กจึงจำเป็นต้องให้ความสำคัญกับการเก็บรักษาคุณภาพของเหล็กให้ดี เพราะเมื่อเกิดสนิมก็เท่ากับว่าเหล็กมีประสิทธิภาพน้อยลงนั่นเอง

3. บรรจุภัณฑ์

การจัดเก็บโลหะและเหล็กนั้นนับว่าส่งผลต่อการเกิดสนิมเหล็กเช่นเดียวกัน โดยเฉพาะหากบรรจุภัณฑ์ที่ช่องโหว่ที่เปิดให้อากาศและความชื้นเข้าไปสู่เหล็กได้เป็นเวลานาน ดังนั้น โรงงานผลิตเหล็กจึงควรใช้บรรจุภัณฑ์ที่มีความเหมาะสมกับการเก็บรักษาเหล็ก ไม่ควรใช้กล่องกระดาษลูกฟูกเพื่อประหยัดต้นทุน เนื่องจากเป็นตัวเก็บความชื้นที่ทำให้เหล็กเป็นสนิมได้ แม้ว่าปัจจุบันจะมีหลากหลายวิธีผลิตเหล็กที่สามารถป้องกันการเกิดสนิมได้ แต่การเลือกบรรจุภัณฑ์ที่มีคุณภาพ ลดความเสี่ยงก็แสดงออกถึงมาตรฐานและความใส่ใจได้ดีเช่นกัน

ชนิดของสนิมเหล็ก

สนิมเหล็กที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างเหล็ก อากาศ และความชื้นนั้นมีอยู่หลายประเภทด้วยกัน โดยอาจแบ่งตามสีของสนิมเหล็กได้ดังนี้

• สนิมสีเหลือง สนิมชนิดนี้เกิดจากสภาะที่เหล็กได้รับความชื้นสูงอย่างมาก ส่งผลให้ออกไซด์ที่เกิดขึ้นบนเหล็กมีสีเหลือง สนิมชนิดนี้มักเกิดบนเหล็กออกไซด์ที่สามารถละลายได้ และส่วนใหญ่จะพบในโครงสร้างเหล็กหรืออุปกรณ์ที่ทำจากโลหะหรือเหล็กที่ต้องเผชิญความร้อนจากน้ำเดือดเป็นระยะเวลานาน
• สนิมสีแดง เกิดจากสภาวะที่เหล็กสูญเสียอิเล็กตรอนเมื่อทำปฏิกิริยาทางเคมีกับน้ำ ส่งผลให้อิเล็กตรอนไปรวมตัวเข้ากับออกซิเจน เมื่อนานวันเข้าก็แสดงออกมาในรูปของออกไซด์สีแดงที่เกาะอยู่ตามพื้นผิวของเหล็ก มีพลานุภาพในการกัดกร่อนเนื้อเหล็กได้ค่อนข้างสูง มักพบได้บริเวณที่มีปริมาณออกซิเจนและน้ำมาก เช่น บริเวณชายหาดหรือท้องทะเล อย่างไรก็ตาม สนิมชนิดนี้มีความอ่อนตัว สามารถขัดออกเพื่อทำความสะอาดได้
• สนิมสีดำ เป็นสนิมอีกประเภทหนึ่งที่พบได้ในบริเวณที่มีออกซิเจนสูง แต่สนิมชนิดนี้จะแตกต่างจากประเภทอื่นตรงที่เกิดขึ้นในพื้นที่ความชื้นต่ำ ลักษณะของสนิมมีสีน้ำตาล เกาะอยู่ตามพื้นผิวของโลหะอย่างไม่สม่ำเสมอ ส่วนใหญ่พบว่ากระจายทั่วพื้นผิวของโลหะเป็นหย่อม ๆ ซึ่งอาจเกิดจากการที่เหล็กได้รับการปนเปื้อนของสารเคมีบางอย่างที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการผลิต หรืออาจเกิดจากการเก็บไว้ในบรรจุภัณฑ์ที่ไม่มีคุณภาพ
• สนิมสีน้ำตาล สนิมชนิดนี้มักเกิดขึ้นในบริเวณที่มีน้ำและออกซิเจนสูง แต่มีความชื้นต่ำ มีลักษณะเป็นหย่อม ๆ กระจัดกระจายบนพื้นผิวโลหะ ออกไซด์มีสีน้ำตาลแดง และมีความแห้งมากกว่าสนิมทุกชนิด สนิมชนิดนี้จึงนับว่าต้องใช้ความพยายามพอสมควรในการขัดทำความสะอาดออกจากพื้นผิวของเหล็กและโลหะ

วิธีป้องกันเหล็กไม่ให้เป็นสนิม

1. การเคลือบผิวเหล็ก

วิธีนี้สามารถป้องกันการเกิดสนิมบนผิวเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผ่านการเคลือบเนื้อเหล็กด้วยการทาสี การชุบดีบุกหรือสังกะสี เพื่อป้องกันน้ำและอากาศจากการสัมผัสเนื้อเหล็ก อย่างไรก็ตาม การป้องกันด้วยวิธีนี้จำเป็นที่จะต้องหมั่นเคลือบผิวเหล็กอยู่เสมอ เพราะโลหะที่เคลือบมักจะหลุดลอดเร็ว ไม่ทนทานมากเท่าที่ควร

2. การสร้างเหล็กปลอดสนิม

วิธีนี้เป็นการผสมแร่ธาตุบางอย่างเข้าไปในเหล็กกล้าเพื่อลดปฏิกิริยากับอากาศและความชื้นซึ่งช่วยป้องกันการเกิดสนิม โดยธาตุผสมดังกล่าว อาทิ โครเมียม นิกเกิล คาร์บอน จะช่วยเคลือบผิวเหล็กไว้ตั้งแต่เริ่มการผลิต ไม่ให้สัมผัสกับน้ำและอากาศโดยตรง ช่วยยืดระยะคุณภาพเหล็กให้ใช้งานได้ยาวนานโดยไม่เป็นสนิม

3. ป้องกันสนิมด้วยไฟฟ้า

วิธีการนี้เป็นการใช้กระแสไฟฟ้ากระตุ้นให้เหล็กมีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าบริเวณที่เก็บเหล็ก เพื่อลดการสูญเสียอิเล็กตรอนและเสื่อมสภาพด้วยสภาพอากาศ เป็นวิธีที่เหมาะสำหรับการบำรุงรักษาโครงสร้างเหล็กขนาดใหญ่ที่จำเป็นต้องใช้ติดต่อกันเป็นเวลานานหลายสิบปี อาทิ สะพาน ท่อส่งน้ำมันใต้ทะเล

สนิมนั้นมีอยู่มากมายหลายประเภท และสามารถเกิดขึ้นกับเหล็กได้ในทุกสภาพอากาศและสถานที่ ปัจจุบันมีกรรมวิธีที่สามารถใช้ในการป้องกันสนิมเหล็กอยู่มากมายหลายวิธีด้วยกัน ซึ่งเชื่อว่าผู้อ่านจะสามารถนำเกร็ดความรู้เกี่ยวกับสนิมที่ได้แนะนำไปใช้ประโยชน์ในการบำรุงรักษาเหล็กจากสนิมได้ไม่มากก็น้อย