สนิมสร้างความเสียหายนับแสนล้านดอลลาร์ทุกปี ผู้คนจัดการกับมันอย่างไร?

สนิมไม่เพียงแต่ทำให้พื้นผิวโลหะสูญเสียความเงางามเท่านั้น แต่ยังทำให้โครงสร้างอ่อนแอลงอย่างเงียบๆ อีกด้วย โดยก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมากตั้งแต่จักรยานในสนามไปจนถึงสะพานเก่าแก่หลายสิบปี

คุณเคยทิ้งจักรยานโลหะไว้ข้างนอกท่ามกลางสายฝนสักสองสามวันไหม แล้วหลังจากนั้นไม่นาน พื้นผิวที่มันวาวก็กลายเป็นสีน้ำตาลแดง ลอก และหยาบกร้าน? นั่นคือสนิม "ศัตรูเงียบ" ของโลหะ - ภาพ: AI

สนิมสามารถเกิดขึ้นได้ทุกที่รอบตัวเรา ไม่ว่าจะเป็นจักรยานหรือรถยนต์ ฝนและลมที่ตกหนักเป็นเวลานานจะกัดกร่อนโครงและตัวถัง ท่อน้ำเก่ามักถูกกัดกร่อนจากภายใน ทำให้น้ำไหลออกมาเป็นสีน้ำตาลแดง แม้แต่ในห้องครัว น้ำขังรอบอ่างล้างจานหรือก๊อกน้ำก็ยังสามารถทิ้งคราบเหลืองส้มที่กำจัดออกได้ยาก...

ในระดับที่ใหญ่กว่านี้ สนิมจะโจมตีเรือและสะพานเหล็กและอาจทำให้เกิดการรั่วไหล ซึ่งอาจนำไปสู่อุบัติเหตุร้ายแรงและการสูญเสีย ทางเศรษฐกิจ จำนวนมหาศาล

สนิม เกิดขึ้นได้อย่างไร?

สนิมเกิดจากปฏิกิริยาเคมีที่เรียกว่าออกซิเดชัน เมื่อพื้นผิวเหล็กหรือเหล็กกล้าสัมผัสกับน้ำ (หรือความชื้น) และออกซิเจนในอากาศ อะตอมของเหล็กจะเริ่มสูญเสียอิเล็กตรอน ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือ “การสูญเสียพลังงาน” ในขณะที่ออกซิเจน “จับ” อิเล็กตรอนเหล่านั้นไว้ การรวมกันของเหล็ก ออกซิเจน และน้ำ ก่อให้เกิดเหล็กออกไซด์ (Fe₂O₃) ซึ่งเป็นคราบสีน้ำตาลแดงที่คุ้นเคย

ชั้นสนิมนี้มีโครงสร้างเป็นรูพรุนและสามารถลอกออกได้ง่าย ทำให้น้ำและออกซิเจนสามารถซึมลึกเข้าไปข้างในได้อย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างต่อเนื่อง นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมจุดสนิมเล็กๆ บนโครงรถหรือราวบันไดจึงสามารถแพร่กระจายได้อย่างรวดเร็วหากไม่ได้รับการจัดการอย่างทันท่วงที

นอกจากนี้ สภาพแวดล้อมที่มีความเค็ม เช่น พื้นที่ชายฝั่งหรือพื้นที่ที่ใช้เกลือโรยบนถนนเพื่อละลายน้ำแข็ง จะทำให้ปฏิกิริยาออกซิเดชันเกิดขึ้นเร็วขึ้นหลายเท่า เนื่องจากเกลือจะเพิ่มสภาพนำไฟฟ้าของน้ำ ช่วยให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้นในระหว่างกระบวนการกัดกร่อน

สูญเสียเงินนับร้อยพันล้านดอลลาร์ต่อปี

สนิมไม่เพียงแต่เป็นปัญหาด้านสุนทรียศาสตร์หรือด้านเทคนิคเท่านั้น แต่ยังเป็นภาระทางเศรษฐกิจอันใหญ่หลวงอีกด้วย ค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซม บำรุงรักษา และเปลี่ยนอุปกรณ์ ยานพาหนะ และโครงสร้างที่สึกกร่อนทั่วโลก ประเมินว่ามีมูลค่าหลายแสนล้านดอลลาร์ต่อปี

ในอุตสาหกรรมการขนส่ง สนิมจะสร้างความเสียหายให้กับตัวถังรถยนต์ เฟรมจักรยาน และรางรถไฟ ส่งผลให้เกิดสภาวะไม่ปลอดภัยและอายุการใช้งานของรถสั้นลง

ในภาคอุตสาหกรรม ท่อหรือถังน้ำมันและน้ำที่ถูกกัดกร่อนอาจรั่วไหล ส่งผลให้การผลิตหยุดชะงักและเกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อม

สำหรับโครงสร้างพื้นฐานด้านถนนและสะพานและโครงสร้างทางทะเล การกัดกร่อนของเหล็กที่ไม่ได้รับการแก้ไขอย่างทันท่วงทีอาจนำไปสู่การพังทลาย ความล้มเหลว หรือการซ่อมแซมที่มีค่าใช้จ่ายสูง

จากการศึกษามากมาย พบว่าเพียงแค่ใช้มาตรการป้องกันสนิมที่ดีก็สามารถประหยัดต้นทุนการบำรุงรักษาและเปลี่ยนใหม่ประจำปีได้ 15-35% พร้อมทั้งลดความเสี่ยงที่จะเกิดอุบัติเหตุร้ายแรงให้น้อยที่สุด

วิธีป้องกันสนิมอย่างมีประสิทธิภาพ

ด้วยความเข้าใจเกี่ยวกับกลไกทางเคมีของสนิม ผู้คนจึงค้นพบวิธีแก้ปัญหามากมายเพื่อป้องกันหรือชะลอการกัดกร่อน มาตรการทั่วไปบางประการ ได้แก่:

การเคลือบผิว: สีทำหน้าที่เสมือน "เสื้อกันฝน" สำหรับโลหะ ชั้นสีช่วยป้องกันออกซิเจนและความชื้นไม่ให้สัมผัสกับพื้นผิวเหล็กและเหล็กกล้าโดยตรง ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญสองประการที่ทำให้เกิดสนิม ดังนั้น ตั้งแต่กรอบประตูเหล็ก รั้ว ไปจนถึงตัวเรือหรือคานสะพาน การเคลือบผิวเป็นระยะไม่เพียงแต่ช่วยยืดอายุการใช้งาน แต่ยังช่วยรักษาความเงางามและรูปลักษณ์ใหม่ให้คงอยู่

เก็บสิ่งของให้แห้ง: ความชื้นเป็นสาเหตุหลักของสนิม ดังนั้นควรเก็บเครื่องมือโลหะไว้ในที่แห้งและมีอากาศถ่ายเทสะดวก หรือใช้ร่วมกับเครื่องลดความชื้น สำหรับเครื่องจักรกลางแจ้ง การคลุมอุปกรณ์เพื่อป้องกันฝนและลมก็ช่วยลดความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนได้เช่นกัน

การชุบสังกะสี: เทคนิคการชุบสังกะสีจะสร้างชั้นโลหะแบบ “เสียสละ” ไว้ด้านนอกของเหล็ก สังกะสีจะออกซิไดซ์ก่อน ทำให้เกิดชั้นสังกะสีออกไซด์ที่ทนทาน ซึ่งป้องกันไม่ให้ออกซิเจนและน้ำเข้าถึงเหล็กด้านล่าง วิธีการนี้มักพบในเสาไฟฟ้า โครงเหล็ก หรือรั้วกลางแจ้ง

การใช้สเตนเลสสตีล: สเตนเลสสตีลเป็นโลหะผสมระหว่างเหล็กกับโครเมียมและโลหะอื่นๆ เมื่อสัมผัสกับอากาศ โครเมียมจะสร้างชั้นโครเมียมออกไซด์ที่บางมาก บางกว่าเส้นผมหลายแสนเท่า แต่มีความทนทานและโปร่งใสเป็นพิเศษ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ชั้นนี้มีความสามารถในการ "ซ่อมแซมตัวเอง": หากเกิดรอยขีดข่วน โครเมียมจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างชั้นป้องกันขึ้นมาใหม่ ด้วยเหตุนี้ สเตนเลสสตีลจึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย ตั้งแต่มีด อ่างล้างจาน ไปจนถึงอุปกรณ์ ทางการแพทย์

การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านช่วย ให้นักวิทยาศาสตร์ สามารถสังเกตอะตอมโลหะแต่ละอะตอมสูญเสียอิเล็กตรอนและเกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์ได้ ยกตัวอย่างเช่น อะลูมิเนียม เมื่อสัมผัสกับออกซิเจนหรือไอน้ำ จะเกิดชั้นอะลูมิเนียมออกไซด์ที่ทนทานขึ้นทันที ซึ่งจะช่วยหยุดปฏิกิริยาไม่ให้เกิดขึ้น ซึ่งแตกต่างจากเหล็กซึ่งมีชั้นสนิมที่มีรูพรุน ซึ่งทำให้การกัดกร่อนดำเนินต่อไปได้

การวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับกระบวนการนี้อาจช่วยสร้างวัสดุที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นได้ ตั้งแต่สะพานและเซลล์แสงอาทิตย์ไปจนถึงเครื่องบินที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น

มินห์ ไฮ

ที่มา: https://tuoitre.vn/gi-set-gay-ton-hang-tram-ti-usd-moi-nam-con-nguoi-doi-pho-the-nao-20250812163539127.htm