การเลือก Zinc Anode สำหรับท่าเรือและโครงสร้างใต้น้ำในทะเลไทย — คู่มือฉบับวิศวกร

โครงสร้างเหล็กใต้น้ำในทะเลไทยกัดกร่อนเร็วกว่าที่คิด

อ่าวไทยมีอุณหภูมิน้ำเฉลี่ย 28–32°C ตลอดปี — สูงกว่าทะเลเหนือยุโรปถึง 10–15°C อัตราการกัดกร่อนของเหล็กในทะเลร้อนเขตนี้อยู่ที่ 0.1–0.3 mm/ปี ซึ่ง 2–3 เท่าของในน่านน้ำหนาว

ท่อเหล็กและเสาเข็มท่าเรือที่ไม่มีระบบ Cathodic Protection มักเริ่มมีปัญหาภายใน 5–8 ปี แทนที่จะเป็น 20–30 ปีตามอายุออกแบบ

Cathodic Protection ทำงานอย่างไรในสภาพทะเล

ในน้ำทะเล เหล็กทำตัวเป็น anode (กัดกร่อน) ตามธรรมชาติ Cathodic Protection เปลี่ยนให้เหล็กเป็น cathode โดยการต่อ anode ที่ active กว่าเข้ากับโครงสร้าง

เกณฑ์ป้องกัน (ISO 12473 / DNV-RP-B401):

• Potential ≤ −850 mV vs Cu/CuSO₄ reference electrode
• หรือ ≤ −800 mV vs Ag/AgCl/seawater ในน้ำทะเล

เลือกวัสดุ Anode: Zinc vs Aluminum vs Magnesium

การเลือกสำหรับโครงสร้างในไทย

น้ำทะเลอ่าวไทย / ทะเลอันดามัน:

• ใช้ Zinc หรือ Aluminum — ทั้งสองให้ driving potential เพียงพอในน้ำทะเล
• Aluminum ให้ความจุต่อ kg สูงกว่า → ใช้ anode น้อยกว่า หรือ design life ยาวกว่า
• Zinc → มาตรฐาน ASTM B418 Type I (naval brass core) หรือ Type II (mild steel core)

น้ำกร่อยบริเวณปากแม่น้ำ (เช่น แม่น้ำเจ้าพระยา ท่าเรือกรุงเทพ):

• Zinc หรือ Aluminum ยังใช้ได้ แต่ efficiency อาจลดลงเมื่อ salinity ต่ำกว่า 1%
• ตรวจ resistivity ก่อน — ถ้าสูงกว่า 200 Ω·m พิจารณา Magnesium

ห้ามใช้ Magnesium ในน้ำทะเล — driving potential สูงเกินไป ทำให้ current density สูงผิดปกติ และอาจเกิด hydrogen embrittlement ในเหล็กที่มีความแข็งสูง

การคำนวณจำนวน Anode เบื้องต้น (DNV-RP-B401)

สูตรพื้นฐาน:

จำนวน Anode = (พื้นที่ผิว × Current density) / (ความจุ Anode × Utilization factor)

ค่า Current density อ้างอิงสำหรับอ่าวไทย:

• น้ำทะเลลึก: 30–50 mA/m²
• บริเวณ tidal zone: 50–80 mA/m² (ออกซิเจนสูง)
• ใต้ดินในดินโคลนชายฝั่ง: 15–25 mA/m²

ตัวอย่าง: เสาเข็มเหล็กท่าเรือ

• เสาเข็มกลมเส้นผ่าศูนย์กลาง 400 mm ยาว 8 เมตร (ส่วนใต้น้ำ)
• พื้นที่ผิว = π × 0.4 × 8 = 10.05 m²
• Current density = 40 mA/m² (น้ำทะเลอ่าวไทย average)
• Current ที่ต้องการ = 10.05 × 0.040 = 0.40 A
• ใช้ Zinc Anode 5 kg (ความจุ 780 Ah/kg, utilization 0.85): → Anode capacity = 5 × 780 × 0.85 = 3,315 Ah → Design life = 3,315 / (0.40 × 8,760 hr/yr) ≈ 0.94 ปี → ต้องใช้ anode ขนาดใหญ่ขึ้นหรือเพิ่มจำนวน

สำหรับ design life 10 ปี ต้องใช้ Zinc Anode ~10 kg/เสาเข็ม หรือเพิ่มจำนวน anode

ตำแหน่งติดตั้ง Anode ที่ถูกต้อง

ท่าเรือ / Jetty piles:

• ติดตั้งที่ทุก 1–2 เมตรตลอดความยาวส่วนใต้น้ำ
• เพิ่มความหนาแน่นที่ splash zone (ระหว่างน้ำขึ้น-ลง) — corrosion สูงสุดบริเวณนี้
• ตรวจสอบ potential ทุก 6 เดือน–1 ปี โดยใช้ reference electrode

ท่อใต้น้ำ:

• ติดตั้ง bracelet anode รอบท่อทุก 30–50 เมตร
• เพิ่ม anode ใกล้ field joint ที่ coating อาจบกพร่อง
• ใช้ impressed current (ICCP) สำหรับท่อยาว >1 km

สัญญาณที่ต้องตรวจสอบ Anode

• Anode หายไปมากกว่า 50% ของขนาดเดิม → เปลี่ยน
• Potential วัดได้สูงกว่า −750 mV (ป้องกันได้ไม่เพียงพอ)
• มีรอยสนิมเป็นจุดบนโครงสร้าง ทั้งที่มี anode อยู่ → anode ใหม่ผิดตำแหน่งหรือขาดการเชื่อมต่อ

ปรึกษาวิศวกรด้านระบบ Cathodic Protection: 02-096-2118 | 061-541-6939 สหวัฒนกิจ (1988) จำกัด — นนทบุรี ขอใบเสนอราคาระบบป้องกันสนิม →