การกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้าเร่สร้างความเสียหายต่อโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญได้อย่างไร

เบื้องล่างความวุ่นวายและการตะโกนของผู้ขับแท็กซี่ในนิวยอร์ก ให้นอนพักผ่อน 7,400 ไมล์ของท่อระบายน้ำ ท่อส่งต่างๆ ในเมืองใหญ่อย่างนิวยอร์กมีระบบโครงสร้างพื้นฐานนับไม่ถ้วน เช่น แทงก์เก็บน้ำ ระบบขนส่งเครือข่ายสาธารณูปโภค และโรงงานอุตสาหกรรม ในทุกกรณีเหล่านี้ ความเสี่ยงจากการกัดกร่อนมักจะไม่มีใครสังเกตเห็น เมื่อความชื้น การสัมผัสออกซิเจน เคมีในดิน และวัสดุที่เสื่อมสภาพผสมกัน กระแสไฟฟ้าก็มักจะไหลไปยังที่ที่ไม่ควรไป.

เมื่อใดก็ตามที่เกิดการกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้าจร สภาพโครงสร้างพื้นฐานจะได้รับความเสียหาย การกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้าจรทำให้โลหะสึกกร่อนเร็วกว่าการกัดกร่อนแบบปกติหลายสิบปี นั่นคือเหตุผลที่ระบบบางอย่างอาจล้มเหลวเร็วกว่ากำหนด แม้ว่าจะดูเหมือนได้รับการบำรุงรักษาอย่างดีก็ตาม.

สำหรับใครก็ตามที่ต้องรับมือกับปัญหาดังกล่าว เช่น เทศบาลหรือผู้ให้บริการสาธารณูปโภค การลดความรับผิดและยืดอายุการใช้งานของท่อส่งผ่านการป้องกันด้วยแคโทดเป็นสิ่งสำคัญ มิฉะนั้นกระแสไฟฟ้าเร่เหล่านี้อาจสร้างความเสียหายได้มากกว่าเพียงแค่ท่อนเหล็กส่วนเล็กๆ.

การกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้ารั่วคืออะไร?

การกัดกร่อนมักเกิดขึ้นเมื่อโลหะสูญเสียเนื้อวัสดุไปเนื่องจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้ากับสิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นเรื่องปกติและอาจใช้เวลาหลายสิบปีในการเกิดขึ้น ขึ้นอยู่กับวัสดุที่เป็นฐาน มาตรการป้องกัน และสภาพแวดล้อมในท้องถิ่น.

การกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้าจรนั้นแตกต่างออกไปเล็กน้อย เมื่อกระแสไฟฟ้าที่ไม่ได้ตั้งใจไหลออกจากเส้นทางหนึ่งและผ่านระบบโลหะที่อยู่ใกล้เคียง มันจะทำให้โลหะหลุดลอกออกไป สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าออกจากโครงสร้างโลหะหนึ่งและกลับเข้าสู่สภาพแวดล้อมโดยรอบ ผลลัพธ์คือ หลายร้อยถึงหลายพันเท่า สร้างความเสียหายต่อระบบมากกว่าการกัดกร่อนแบบกัลวานิกหรือการกัดกร่อนจากบรรยากาศตามปกติ.

วิธีหนึ่งในการมองความแตกต่างนี้คือผ่านการกัดกร่อน สถานการณ์แบบดั้งเดิมมักส่งผลกระทบต่อโครงสร้างพื้นฐานในวงกว้างมากขึ้นอย่างสม่ำเสมอ สามารถติดตามและวัดผลได้ง่ายเนื่องจากความสม่ำเสมอนั้น การกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้าเร่มีความเข้มข้นมากกว่า ส่งผลให้เกิดการเป็นหลุมและการสูญเสียโลหะที่รุนแรง ซึ่งล้มเหลวเร็วขึ้นและวัดผลได้ยากขึ้น.

ทำไมการกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้าลัดวงจรจึงเริ่มแพร่หลายมากขึ้น

เมื่อห้าสิบปีที่แล้ว หรือมากกว่านั้น การกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้าจรยังไม่เป็นปัญหาใหญ่เท่าปัจจุบัน มีระบบที่เชื่อมต่อถึงกันและขนานกันจำนวนมากรอบๆ โรงงานอุตสาหกรรม การติดตั้งพลังงานหมุนเวียน การกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า และท่อสาธารณูปโภค ทำให้กระแสไฟมักจะ “กระโดด” ไปยังอีกที่หนึ่งได้ง่ายหากไม่มีการต่อลงดินหรือการป้องกันที่เหมาะสม.

ระบบไฟฟ้าสามารถอยู่ร่วมกับท่อส่ง ถังเก็บน้ำ ระบบน้ำ และโครงสร้างพื้นฐานที่ถูกฝังอยู่ใต้ดินมานานแล้ว การมีเส้นทางไฟฟ้าที่ไม่ได้ควบคุมใดๆ จะทำให้กระแสไฟฟ้าหาเส้นทางอื่น โลหะทั้งหมดนั้นเป็นตัวกลางที่สมบูรณ์แบบ เนื่องจากมีความเหนี่ยวนำที่ดีและนำไฟฟ้าได้ ซึ่งจะนำไปสู่ความเสียหายจากการกัดกร่อน.

ตัวอย่างในโลกแห่งความเป็นจริง: ระบบขนส่งมวลชนและความเสียหายของท่อส่ง

ตัวอย่างที่ดีที่แสดงให้เห็นว่าทำไม การวิเคราะห์การกัดเซาะและการเสื่อมโทรมของดิน จำเป็นสำหรับการตรวจจับการกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้าชั่ว (stray current corrosion) ที่อาจเกิดขึ้น ระบบรางที่มีไฟฟ้า เช่น SEPTA ในฟิลาเดลเฟีย, Caltrain ในซานฟรานซิสโก หรือ CTA ในชิคาโก ล้วนเป็นตัวอย่างที่ดี.

ระบบรถไฟฟ้าระบบไฟฟ้ากระแสตรงเหล่านี้ต้องอาศัยกระแสไหลกลับ เมื่อเส้นทางไหลกลับไม่มีประสิทธิภาพ กระแสไฟฟ้าจะรั่วไหลไปยังดินโดยรอบและโครงสร้างพื้นฐานที่ฝังอยู่จากการพัฒนาและการก่อสร้างอาคารมานานหลายทศวรรษ เป็นธรรมดาที่แผนงานจะ “สูญหาย” หรือไม่เป็นไปตามข้อกำหนดอย่างสมบูรณ์เมื่อยื่นต่อเทศบาล.

การดำเนินการของท่อส่งที่อยู่ใกล้ทางรถไฟ เช่น เมืองเหล่านั้น มีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนเร่งขึ้นจากกระแสไฟฟ้าจรจัด นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมองค์กรต่างๆ เช่น สมาคมวิศวกรป้องกันการกัดกร่อนแห่งชาติ (ปัจจุบัน AMPP) จัดทำคู่มือ งานวิจัย และกระบวนการเพื่อบรรเทาความเสี่ยงจากการกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้าเร่ได้อย่างเหมาะสม.

แม้ว่าระบบเหล่านี้จะได้รับการดูแลอย่างดีและอัปเดตบ่อยครั้ง แต่ความเสี่ยงก็ยังคงมีอยู่ชัดเจน โครงสร้างพื้นฐานที่อยู่ใกล้เคียงเป็นช่องทางที่น่าดึงดูดอย่างยิ่งสำหรับกระแสไฟฟ้าลัดวงจร.

ความสัมพันธ์ระหว่างการป้องกันด้วยแคโทดและการกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้าจร

วิธีหนึ่งที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการลดความเสี่ยงของการกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้ารั่วไหลคือการป้องกันแคโทดิก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ใช้ในการปกป้องท่อส่งและทรัพย์สินโลหะอื่นๆ ทำให้กระแสไฟฟ้ารั่วไหลมีเส้นทางที่ดีกว่าในการเดินทาง.

เคล็ดลับคือการสร้างหลักประกันว่าระบบป้องกันแคโทดได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสม บำรุงรักษาอย่างดี และได้รับการตรวจสอบอย่างเพียงพอ การทำงานร่วมกับทีมที่มีประสบการณ์เช่น Dreiym Engineering คือวิธีที่จะทำให้คุณมั่นใจได้ รวมถึงการตรวจสอบบำรุงรักษาตามปกติและการตรวจสอบระยะไกลเพื่อลดความเสี่ยงให้ดียิ่งขึ้น.

นอกเหนือจากการออกแบบที่กำหนดเอง แผนการป้องกันการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้า, วิศวกรนิติวิทยาศาสตร์ผู้มีประสบการณ์เหมาะสมก็สามารถดำเนินการวิเคราะห์การกัดกร่อนและการเสื่อมสภาพของดินได้เช่นกัน นั่นคือวิธีที่ดีที่สุดในการคาดการณ์การเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าผ่านดินที่แตกต่างกัน โดยอาศัย:

• ความต้านทานของดิน
• ปริมาณความชื้น
• องค์ประกอบทางเคมี
• ความเข้มข้นของคลอไรด์
• ระดับซัลเฟต
• การเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมตามฤดูกาล

ยิ่งคุณเข้าใจปัจจัยต่างๆ ในสภาพแวดล้อมการทำงานของคุณมากเท่าไหร่ คุณก็จะยิ่งสามารถป้องกันการกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้ารั่วไหลได้ดียิ่งขึ้นเท่านั้น.

วิศวกรตรวจสอบการกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้ารั่วไหลได้อย่างไร

เมื่อเกิดรูปแบบการกัดกร่อนที่น่าสงสัย แม้ว่าระบบป้องกันการกัดกร่อนด้วยแคโทด (cathodic protection) สองระบบจะอยู่ใกล้กันเกินไป การสอบสวนการกัดกร่อนอย่างเป็นทางการจะเกิดขึ้น ทีมงานของเราที่ Dreiym Engineering มักถูกเรียกเข้ามาเพื่อทำการสอบสวนหลังเกิดเหตุการณ์ดังกล่าว.

บทบาทของเราคือการพิจารณาว่าความเสียหายเกิดขึ้นได้อย่างไร ระบบยังคงมีความเสี่ยงหรือไม่ และใครคือผู้รับผิดชอบ เราจะพิจารณาระบบและปัจจัยเฉพาะหลายประการ รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียง:

• การวัดศักย์ไฟฟ้า
• การวิเคราะห์การไหลของกระแส
• การทดสอบดิน
• การประเมินการเคลือบ
• การสำรวจท่อส่ง
• การประเมินระบบสายดิน
• การทบทวนระบบป้องกันการกัดกร่อนด้วยแคโทด
• การวิเคราะห์ข้อมูลการดำเนินงานในอดีต

เป้าหมายคือการระบุเส้นทางปัจจุบัน ระบุจุดแทรกแซง และพิจารณาว่าปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมจะยังคงส่งผลให้เกิดการเสื่อมสภาพต่อไปหรือไม่ ผลการตรวจสอบดังกล่าวจะนำไปใช้ในการกำหนดความกังวลเกี่ยวกับการบำรุงรักษาและการอัปเกรดในอนาคต ไปจนถึงกระบวนการทางกฎหมายที่เกี่ยวข้องกับความรับผิดชอบของเทศบาลและการจ่ายเงินของบริษัทประกันสำหรับความเสียหายใดๆ.

วิศวกรรมนิติเวชมีความสำคัญเมื่อโครงสร้างพื้นฐานใดๆ เกิดความเสียหาย โดยจะครอบคลุมถึงการตรวจสอบขั้นพื้นฐานไปจนถึงการวิเคราะห์เพื่อหาสาเหตุที่แท้จริงของความเสียหายหรือความล้มเหลว ในกรณีของการกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้าจร ความเชี่ยวชาญดังกล่าวสามารถบ่งชี้ถึงปัญหาการต่อสายดินที่ไม่เหมาะสม ข้อผิดพลาดในการออกแบบ การทำงานร่วมกันของระบบสาธารณูปโภค หรือแหล่งที่มาของการรบกวนที่ฝังกลบอยู่ใต้ดินซึ่งไม่เคยทราบมาก่อน.

การปกป้องโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญจากความเสียหายในอนาคต

ข่าวดีก็คือ พื้นที่ส่วนใหญ่ในสหรัฐอเมริกาสามารถป้องกันการกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้ารั่วไหลได้ หากตรวจพบตั้งแต่เนิ่นๆ เมื่อแหล่งอุตสาหกรรมและผู้ให้บริการสาธารณูปโภคใช้โปรแกรมการตรวจสอบที่ดีขึ้น การสำรวจทางไฟฟ้า และการประเมินการป้องกันด้วยแคโทด ก็จะช่วยได้ การกำหนดตารางเวลาการประเมินดินเป็นประจำในช่วงเวลาต่างๆ ของปี หรือหลังเหตุการณ์สภาพอากาศที่รุนแรง เช่น น้ำท่วม หรือการละลายของน้ำแข็งที่ลึก ก็สามารถช่วยได้เช่นกัน.

ไม่ว่าในกรณีใดก็ตาม โรงงานที่ใช้ท่อส่งระยะยาว ถังเก็บ หรือโครงสร้างพื้นฐานโลหะอื่นๆ ควรดำเนินการทุกวิถีทางเท่าที่เป็นไปได้เพื่อระบุระบบรางที่อยู่ใกล้เคียง ช่องสาธารณูปโภค โรงงานอุตสาหกรรม หรือระบบไฟฟ้าแรงสูง EIA แสดง การเติบโตของความต้องการใช้ไฟฟ้าในช่วงสี่ปีที่ผ่านมาเป็นช่วงที่แข็งแกร่งที่สุด และคาดว่าจะเพิ่มขึ้น 25% ภายในปี 2030 และ 78% ภายในปี 2050 ความจริงที่เรียบง่ายคือ ความเสี่ยงจากการกัดกร่อนเนื่องจากกระแสไฟฟ้าลัดวงจรจะยิ่งทวีความรุนแรงขึ้นเท่านั้น.

การทำงานร่วมกับทีมงานของเราที่ Dreiym Engineering ช่วยป้องกันความเสียหายดังกล่าวได้เป็นอย่างดี เรามีประสบการณ์กว่า 30 ปี ครอบคลุมทุกอย่างตั้งแต่การวิเคราะห์การกัดกร่อนและการเสื่อมสภาพของดินใกล้กับสิ่งอำนวยความสะดวกริมชายฝั่ง ไปจนถึงการออกแบบระบบป้องกันการกัดกร่อนด้วยแคโทดิกสำหรับระบบท้องถิ่นที่ต้องพึ่งพาท่อส่ง เรามีผู้เชี่ยวชาญที่ได้รับใบอนุญาตและผ่านการรับรองพร้อมให้ความช่วยเหลือคุณในการรับโซลูชัน การจัดการ และข้อมูลป้องกันที่จำเป็นสำหรับความน่าเชื่อถือโดยรวมที่ดียิ่งขึ้น.

ติดต่อ Dreiym Engineering วันนี้, และมาดูท่อส่งและระบบอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับโลหะของคุณอย่างละเอียด เพื่อที่คุณจะได้บรรเทาความเสี่ยงจากการกัดกร่อนจากกระแสไฟฟ้าจรตั้งแต่ตอนนี้และในอนาคต.