Đang tải... (xem toàn văn)
Bảo vệ vỏ tàu biển khỏi ăn mòn điện hóa là một kỹ thuật quan trọng đối với ngành kim loại nói chung và ngành hàng hải nói riêng. Biết được cơ chế ăn mòn và biện pháp chống ăn mòn sẽ giúp chúng ta tiết kiệm chi phí bảo dưỡng tàu thuyền trên biển. Đề tài được nhóm lựa chọn và giải quyết sau khi học xong môn học nên mọi vấn đề khoa học thiếu xót mong được bỏ qua. Xin trân thành cảm ơn đọc giả.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC & THỰC PHẨM MƠN HỌC: CƠNG NGHỆ ĐIỆN HĨA BÁO CÁO BẢO VỆ VÀ CHỐNG ĂN MỊN ĐIỆN HĨA VỎ TÀU BIỂN BẰNG THÉP GVHD: TS Nguyễn Trường Sơn SVTH: Nguyễn Thanh Phú - 19128060 Đào Vũ Nhật Hạ - 19128029 Nguyễn Thị Tú Linh - 19128044 Trịnh Bảo Tín - 19128084 Phạm Thành Trung - 19128095 Vũ Minh Triết - 19128088 Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng năm 2021 DANH SÁCH NHÓM VIẾT BÁO CÁO MƠN CƠNG NGHỆ ĐIỆN HĨA HỌC KỲ I NĂM HỌC 2021-2022 Mã lớp môn học: ELET323203_21_1_01 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Trường Sơn Tên đề tài: Bảo vệ chống ăn mòn vỏ tàu biển thép Danh sách nhóm viết báo cáo: STT HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN MSSV Tỉ lệ tham gia % Nguyễn Thanh Phú 19128060 100% Đào Vũ Nhật Hạ 19128029 100% Nguyễn Thị Tú Linh 19128044 100% Trịnh Bảo Tín 19128084 100% Phạm Thành Trung 19128095 100% Vũ Minh Triết 19128088 100% Kí tên -Tỷ lệ % = 100% -Trưởng Nhóm: Nguyễn Thanh Phú Nhận xét giáo viên ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………… Tháng 09 năm 2021 Giảng viên chấm điểm DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Ăn mịn điện hóa hợp kim sắt Hình 2.1 Cấu trúc hóa học TETA 11 Hình 2.2 Một số hình ảnh sơn Epoxy 11 Hình 2.3a Đường phân cực hệ sắt bị ăn mòn mơi trường axit lỗng khơng chứa oxi 13 Hình 2.3b Đồ thị Pourbaix Fe 25C 13 Hình 2.4 Sơ đồ bảo vệ anot hy sinh đường cong phân cực tương ứng 15 Hình 2.5a Sơ đồ bảo vệ catot dịng ngồi 16 Hình 2.5b Đường cong phân cực bảo vệ catot dòng điện ngồi 16 Hình 2.6 Sơ đồ điện đường cong phân cực bảo vệ anot 19 DANH MỤC BẢNG Bảng Tiêu chuẩn cấp thép Bảng Thành phần chế độ mã kẽm dung dịch kẽm sunfat Bảng Các vật liệu protecto phổ biến 16 Bảng So sánh phương pháp anot hy sinh bảo vệ catot dịng ngồi 19 MỤC LỤC MỞ ĐẦU NỘI DUNG .3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THÉP VÀ ĂN MỊN ĐIỆN HĨA 1.1 Thép vỏ tàu biển thực trạng ăn mòn .3 1.1.1 Thép – vật liệu quan trọng cơng nghệ đóng tàu 1.1.2 Nguyên nhân dẫn đến ăn mòn vỏ tàu biển 1.2 Ăn mòn điện hóa vỏ tàu biển thép 1.2.1 Ăn mịn điện hóa 1.2.2 Điều kiện ăn mịn điện hóa 1.3 Cơ chế ăn mịn điện hóa 1.3.1 Quá trình anot 1.3.2 Quá trình catot .6 CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ VỎ TÀU .7 2.1 Phương pháp bảo vệ bề mặt .7 2.1.1 Nguyên liệu phủ vỏ .7 2.1.2 Sơn phủ bề mặt 2.1.2.1 Lớp phủ kim loại 2.1.2.3 Lớp phủ hợp chất hóa học 11 2.1.3 Sử dụng chất ức chế chống ăn mòn .12 2.2 Phương pháp điện hóa 12 2.2.1 Bảo vệ catot 13 CHƯƠNG III: THÀNH TỰU KHI ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN .21 KẾT LUẬN 22 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 MỞ ĐẦU Hằng năm, giới bị khoảng 15% lượng gang thép luyện kim loại bị ăn mòn; giây qua, khoảng thép phạm vi toàn cầu bị phá hủy Sự ăn mòn kim loại đặc biệt ăn mòn điện hóa hàng năm gây tổn thất thật nghiêm trọng cho kinh tế quốc dân, ngành hàng hải phải gánh chịu thiệt hại nặng Với vị quan trọng việc trì chuỗi cung ứng toàn cầu ngành hàng hải ngày xem trọng Trong đó, vận chuyển hàng hóa tàu thuyền lựa chọn ưu tiên quốc gia giới với ưu điểm chi phí thấp, khả vận chuyển tương đối lớn, tiết kiệm nhiên liệu, Từ dịch bệnh Covid 19 xuất hiện, việc vận chuyển tàu thuyền hạn chế tiết xúc người với người nên lựa chọn ưu tiên hàng đầu Vì vậy, năm gần số lượng tàu thuyền sử dụng gia tăng vượt trội.Trước vỏ tàu làm gỗ Nhưng tàu gỗ thường nhỏ, di chuyển gần bờ khơng bền Để có tàu lớn siêu lớn có tải trọng hàng trăm ngàn vỏ tàu phải làm thép Độ kim loại sắt hợp kim vỏ tàu biển nhiều Do biển thường tàu gặp nhiều sóng lớn, gia cố hợp kim cần cho nhiều sắt, thép để vỏ tàu thật chắn chịu đợt sóng lớn Tuy nhiên, tiếp xúc thường xuyên với nước muối làm cho vỏ tàu biển dễ bị gỉ sét nên với phải đối mặt với số lượng lớn tàu thuyền hư hỏng, ảnh hưởng đến kinh tế, tắt nghẽn hệ thống vận tải tốn chi phí bảo dưỡng, sữa chữa Nguyên nhân dẫn đến ăn mòn cấu tạo thân vỏ tàu biển làm thép (thép hợp kim sắt, cacbon số nguyên tố khác), điều làm cho vỏ tàu biển dễ bị gỉ sét sắt có tính oxi hóa hay tiếp xúc cực lớn Việc di chuyển môi trường nước, thân tàu tiếp xúc thường xuyên với nước biển dung dịch chất điện li nên sắt bị ăn mòn, gây hư hỏng Sự ăn mòn diễn nhanh mạnh nước biển, điều kiện mơi trường xảy ăn mịn điện hóa Tàu biển loại phải thường xuyên neo đậu biển, hành trình dài, đại dương nơi có nồng độ mặn muối cao, gấp nhiều lần gần bờ; lí tàu đậu xa bờ thường dễ gỉ sét nhiều so với loại tàu nhỏ chạy gần bờ Ở nước công nghiệp phát triển người ta ước tính thiệt hại ăn mịn chiếm khoảng 3% tổng sản phẩm quốc dân, thiệt hại lớn tính cho chi phí bảo dưỡng, thay vật liệu Mặc khác, trái đất đối mặt với nhiễm nặng nề từ khơng khí, đất, nước, Đặc biệt môi trường nước bị ô nhiễm làm tăng tốc độ ăn mòn phát sinh nhiều chế ăn mòn tàu biển Để giải vấn đề người đặt nhiều nghiên cứu khắc phục tượng tai hại này, tìm cách tối ưu để bảo vệ tàu thuyền bị ăn mịn nước biển, nâng cao tuổi thọ tốn chi phí sửa chữa thân vỏ Do đó, cần phải có biện pháp để thực giữ vững chất lượng vỏ tàu biển Để đảm bảo chống rỉ sét tốt cho vỏ tàu biển cần đến nguyên nhân sâu xa giải pháp tốt Hiện nay, có nhiều phương pháp để bảo vệ tàu thuyền khỏi ăn mòn nước biển tạo lớp vật liệu bền, lớp bảo vệ đặc hiệu, phương pháp điện hóa với “điện cực hi sinh”,…Chúng ta thường thấy hình ảnh tàu phủ lớp sơn để bảo vệ thân tàu nhằm không cho gang thép thân tàu tiếp xúc trực tiếp với nước biển hay thường nghe câu hỏi sở đóng tàu thường gắn miếng kim loại Kẽm (Zn) phía sau tàu để chống ăn mịn kim loại? Để tìm hiểu rõ chế ăn mịn điện hóa bảo vệ tàu thuyền ví dụ nêu nghiên cứu đề tài “Bảo vệ chống ăn mòn điện hóa thân vỏ tàu thuyền gang thép” NỘI DUNG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THÉP VÀ ĂN MÒN ĐIỆN HÓA 1.1 Thép vỏ tàu biển thực trạng ăn mòn 1.1.1 Thép – vật liệu quan trọng cơng nghệ đóng tàu Thép hợp kim với thành phần sắt (Fe), với carbon (C), từ 0,02% đến 2,14% theo trọng lượng, số nguyên tố hóa học khác mangan (Mn), đồng (Cu), niken (Ni)…Đặc tính thép tính dẻo, tính cứng, tính bền, khả chống oxi hóa mơi trường, khả đàn hồi tính hàn Các tính chất thép định thành phần tỉ lệ khác nguyên tố có thép Dựa vào thành phần hóa học mà thép phân thành: Thép hợp kim: thép (với thành phần sắt cacbon) nấu pha trộn với nguyên tố hoá học khác (đồng, mangan, niken, ) với tổng lượng nguyên tố thêm vào nằm khoảng từ 1,0% đến 50% tổng khối lượng hỗn hợp để cải thiện chất lượng thép thành phẩm Tuỳ theo số lượng khác nguyên tố tỷ lệ chúng thép mà thay đổi độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn, sức bền khả chống oxy hóa thép thành phẩm Thép carbon: thép có hai thành phần sắt carbon, nguyên tố khác có mặt thép carbon khơng đáng kể Thành phần phụ trợ thép carbon mangan (tối đa 1,65%), silic (tối đa 0,6%) đồng (tối đa 0,6%) Lượng carbon thép giảm độ dẻo thép carbon cao Hàm lượng carbon thép tăng lên làm cho thép tăng độ cứng, tăng thêm độ bền làm giảm tính dễ uốn giảm tính hàn Hàm lượng carbon thép tăng lên kéo theo làm giảm nhiệt độ nóng chảy thép Tùy vào hàm lượng carbon mà đặc tính thép thành phẩm khác tùy chỉnh theo mục đích sử dụng Thép ứng dụng rộng rãi lĩnh vực xây dựng, sản xuất, dân dụng Nếu lĩnh vực xây dựng thép tạo nên kết cấu vững cơng trình, mang lại đồ bền theo thời gian nên sử dụng phổ kiến xây dựng sở hạ tầng, đường giao thơng,… Thì cơng nghệ đóng tàu, thép vật liệu quan trọng không Nhờ độ bền cao, khả chịu nhiệt, mài mòn tốt lại dễ dát mỏng, người ta thường sử dụng thép để đóng tàu thuyền Đặc biệt phần vỏ tàu nơi sử dụng nhiều thép để tăng thời gian sử dụng tàu Để lựa chọn vật liệu đóng tàu cần đáp ứng u cầu sau: Độ bền cao; Chống ăn mòn hiệu quả; Chịu nhiệt tốt; Độ dày lớn; Nặng Từ đặc điểm thấy thép vật liệu đáp ứng yêu cầu Các loại thép dành cho đóng tàu phổ biến nay: Grade A, AH36, s275,…Các loại thép thép carbon chứa 0.15% - 0.23% cacbon hàm lượng lượng mangan (Mn) cao, hai thành phần gồm lưu huỳnh (S) phốt (P) mức thấp 0.05% có độ bền cao, chịu áp lức tốt chống ăn mòn, sử dụng làm lớp vỏ tàu vững chắc, hạn chế xâm thực mơi trường 1.1.2 Ngun nhân dẫn đến ăn mịn vỏ tàu biển Dưới tác động môi trường với hàm lượng clorua cao, gây xâm thực mạnh, ảnh hưởng lớn đến bề mặt vỏ tàu biển Quá trình đóng cặn vơ vi sinh vật biển đeo bám, phát triển, dẫn đến nguy gia tăng q trình ăn mịn phá huỷ vật liệu vỏ tàu Cơ chế ăn mịn kim loại mơi trường biển ảnh hưởng lớn đến tốc độ ăn mòn kim loại ngâm nước biển oxy hòa tan, vận tốc nhiệt độ Ăn mòn kim loại gây hư hỏng tác động đến khả chịu lực vỏ tàu, phân quan trọng suốt trình sử dụng cần bảo dưỡng áp dụng biện pháp để hạn chế ảnh hưởng ăn mòn kim loại dẫn đến tăng chi phí vận hành bảo dưỡng, giảm tuổi thọ Ăn mòn kim loại gây ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ cơng trình sử dụng thép nói chung hay việc sản xuất tàu biển nói riêng gián tiếp đến nhà sản xuất cung cấp vật liệu, sản phẩm, dịch vụ phát sinh chi phí chống ăn mịn kim loại Ngồi q trình xảy ăn mịn đưa vào môi trường lượng ion kim loại dẫn đến ô nhiễm nguồn nước biển, gây nguy hiểm cho loài sinh vật kể người 1.2 Ăn mịn điện hóa vỏ tàu biển thép 1.2.1 Ăn mịn điện hóa Ăn mịn điện hóa tượng xảy kim loại tiếp xúc môi trường chất điện li, gắn liền với chuyển kim loại thành ion kim loại đồng thời kèm theo khử thành phần môi trường sinh dòng điện Bản chất ăn mòn điện hóa q trình oxi hóa khử xảy bề mặt giới hạn hai pha kim loại – dung dịch chất điện li Khi kim loại bị hòa tan anot kèm theo phản ứng giải phóng H2 tiêu thụ O2 vùng catot, đồng thời sinh dòng điện chuyển dời electron từ cực âm sang cực dương 1.2.2 Điều kiện ăn mịn điện hóa Sự ăn mịn điện hóa xảy có đủ điều kiện sau: điện cực phải khác chất (có thể hai cặp kim loại khác nhau, kim loại- phi kim hay kim loại- hợp chất; kim loại điện cực chuẩn nhỏ cực âm); điện cực phải tiếp xúc trực tiếp gián tiếp với qua dây dẫn; điện cực tiếp xúc với dung dịch chất điện li Xét điều kiện xảy ăn mịn điện hóa vỏ tàu biển thép: Vỏ tàu biển: làm từ thép (hợp kim Fe – C gồm tinh thể Fe tiếp xúc trực tiếp với tinh thể C) Môi trường biển gồm: không khí ẩm có chứa (H2, CO2, O2,…), nước biển tạo dung dịch chất điện li phủ lên bề mặt vỏ tàu làm xuất vô số cặp pin điện hóa với Fe cực âm C cực dương Ở tự nhiên q trình ăn mịn điện hóa xảy vơ phức tạp, xảy đồng thời q trình ăn mịn điện hóa ăn mịn hóa học Tuy nhiên mơi trường biển q trình ăn mịn điện hóa xảy mãnh liệt tác động lớn đến vật liệu nên xét đến tác nhân gây ăn mòn kim loại 1.3 Cơ chế ăn mòn điện hóa Sự ăn mịn điện hóa hợp kim Fe-C gồm q trình sau : Hình 1.1 Ăn mịn điện hóa hợp kim sắt Chế độ cơng nghệ, Bảng Thành phần chế độ mã kẽm dung dịch kẽm sunfat Thành phần (g/l) chế độ mạ Dung dịch mạ kẽm sunfat ZnSO4.7H2O 200 – 220 200 – 220 - 250 – 300 430 – 500 ZnO 17.5 Al2(SO4)3.18H2O 30 30 Na2SO4.10H2O 30 – 100 70 – 80 60 – 70 50 CH3COONa 20 K2SO4 75 – 80 (NH4)2SO4 20 Phèn nhôm 50 – 60 Dextrin 10 20 Urotropine 0.2 – 0.3 Poliacrilamit – 10 U–2 1.5 – 2.0 DSU 1–2 Dc, A/dm2 1–2 – 1.5 2–3 – 2.5 pH 3.5 – 4.5 3.5 – 4.5 1.9 – 3.5 – 4.2 Nhiệt độ, oC Phòng Phòng Phòng Phịng 18 – 40 Khuất Khơng - - - Khuấy kẽm - Dung dịch dùng để mạ kẽm mờ, dung dịch chủ yếu để mạ quay Dung dịch mạ treo Dung dịch mạ liên tục cho dayam bang tấm…Điện nguồn điện: Mạ tĩnh 6V; Mạ quay 9-12V ZnSO4, ZnO, Zn(BF4)2… Cung cấp ion Zn2+ cho phản ứng catot Nhơm sunfat phèn nhơm thay cho lượng tương đương, chúng làm ổn định pH, đồng thời cho lớp mạ sáng H3BO3, CH3COONa có tác dụng đệm Dextrin, Urotropin, Clucoza, Polyacrilamit, Tioure…Là chất làm mịn sáng lớp mạ Có thể mạ kẽm sunfat dòng điện đổi chiều: Chu kỳ T = tc + ta = 6s; Tỷ lệ tc/ta = 6/1 dung dịch phép tăng mật độ dịng điện lên 2-3 lần; mạ treo mạ quay; hiệu suất dịng điện anot khơng vượt 100% 2.1.2.2 Lớp phủ lớp dẻo Có loại phổ biến sơn tráng men, cơng nghệ đóng tàu sơn dung phổ biến không dụng tráng men Bề mặt tàu biển dù có từ chất liệu phải làm kim loại, sử dụng tàu biển mà khơng có phương pháp bảo vệ vỏ lớp vỏ dễ bị ăn mòn ảnh hưởng đến thời gian sử dụng chi phí sửa chữa Vì sử dụng chất phủ bề mặt hạn chế tình trạng rỉ sét vỏ tàu Và phương pháp sử dụng sơn phủ bề mặt coi phương pháp thuận tiện, tốn chi phí đồng thời tạo nên vẻ đẹp tuổi thọ bền bỉ theo thời gian Trên thị trường chủ yếu sử dụng Epoxy chủ yếu Sơn Epoxy loại sơn thành phần giàu kẽm gốc epoxy có trọng lượng phân tử cao, đóng rắn polyamide từ tạo lớp vỏ ngăn cách bề mặt kim loại với mơi trường bên ngồi Khi bày bán ngồi thị trường, sơn Epoxy chia làm phần: Phần A gồm có nhựa Epoxy (Epoxy resin, thành phần gồm gồm 45% BPA 55% ECH), bột màu, dung môi hữu bột độn Thông thường polyamide sử dụng phần B bao gồm bột kẽm Triethylenetetramine (TETA) Sau pha trộn phần A B dung mơi theo tỉ lệ 4:1:1 sử dụng sau tiếng khơng thể sử dụng Ngồi bổ sung thêm Graphen vào sơn nhằm tăng thêm tính sơn 10 Hình 2.1 Cấu trúc hóa học TETA Về ưu điểm sơn Epoxy có đặc tính vượt trội như: loại sơn thân thiện với môi trường; lớp đóng cứng chắc, khỏe, bền với mơi trường; chống thấm với hóa chất, xăng dầu tảo biển; bám dính bề mặt kể kim loại gỗ; khơng có ro rút sơn mơi trường nước; đơng lại chịu áp lực nước cao, khó bị tẩy rửa; khơng cần u cầu kỹ thuật sơn tân tiến, sử dụng cọ để sơn; cần quét lớp sơn Hình 2.2 Một số hình ảnh sơn Epoxy 2.1.2.3 Lớp phủ hợp chất hóa học Chống ức chế chống ăn mịn hợp chất hóa học thêm vào dung dịch khí gas có khả giảm tốc độ ăn mòn vật thể xuống đặc biệt hiệu dùng cho kim loại hợp kim Độ hiệu chất ức chế chống ăn mòn phụ thuộc vào dung dịch thêm vào Chất ức chế chống ăn mòn phổ biến ngành công nghiệp kể công nghiệp hàng hải Chất ức chế chống ăn mòn thường chia thành loại tùy theo chế hoạt động 11 nó: Chất ức chế dạng Cathodic (Cathodic Inhibitor): cách sử dụng cathode bảo vệ (Cathodic protection Sacrificial metals) cách sử dụng ion Sulfite bisulfite phản ứng với Oxy khơng khí tạo thành lớp sulphates kèm với ion Niken phối trộn vào Chất ức chế dạng Anodic (Anodic Inhibitor): tạo lớp bảo vệ oxide bề mặt kim loại, biến bề mặt kim loại bị thụ động giúp giảm ăn bề mặt Hỗn hợp chất ức chế: tạo lớp bao bọc bề mặt, ngăn cản phản ứng Cationic Anionic bề mặt kim loại Vapor Corrosion Inhibitor(VCI): chất mang chất chống ăn mòn phủ lên bề mặt kim loại Lớp VCI hình thành vơ hình, khơ khơng ảnh hưởng đến đặc tính vật lý chức kim loại theo cách Kim loại bảo vệ sơn, xử lý sử dụng từ gói mà không cần làm thêm 2.1.3 Sử dụng chất ức chế chống ăn mịn Một số hợp chất thơng dụng LC-105, Beznotriazloe, Hydrazine… Ưu điểm chất chống ăn mòn: chất chống ăn mòn kéo dài thời gian bền kim loại vật liệu lên đến 250%; giảm thiểu chi phí bảo trì việc bị rỉ sét làm hư hỏng thiết bị; giảm thiểu tác động tới môi trường 2.2 Phương pháp điện hóa Nguyên tắc phương pháp điện hố bảo vệ chống ăn mịn kim loại dịch chuyển phía âm nằm miền loại trừ ăn mòn phương pháp phân cực dịng ngồi tự phân cực khép kín pin ăn mòn thay đổi điện khu tới khu vực bền với ăn mịn (miễn dịch/immunity( khu vực thụ động đồ thị) Pourbiax Mặt khác, tạo lớp thụ động mặt kim loại phân cực anot Phương pháp bảo vệ thường dùng bảo vệ phần kim loại tiếp xúc với mơi trường dẫn điện Ví dụ nước biển, nước ven biển nước, đất Dựa vào nguyên tắc có hai phương pháp bảo vệ điện hoá: Trong trường hợp điện ăn mòn Eăm phải thấp điện cân điện cực -dung dịch, ta cần bảo vệ catot; Trong trường hợp thứ hai, điện ăn mòn phải lớn điện cân điện cực 12 dung dịch, ta cần bảo vệ anot Hình 2.3a Đường phân cực hệ sắt bị ăn mịn Hình 2.3b Đồ thị Pourbaix Fe 25C môi trường axit lỗng khơng chứa oxi 2.2.1 Bảo vệ catot Có hai phương pháp bảo vệ catot: phương pháp anot hy sinh dịng ngồi Bảo vệ anot hy sinh (protecto), Nguyên tắc phương pháp: Kim loại cần bảo vệ nối với kim loại khác có điện cực âm (hình 2.3a) Kim loại gọi anot hy sinh protecto Các đường cong phân cực bảo vệ anot hy sinh trình bay hình 2.3b Trước lắp đặt protercto, đường cong phân cực anot B đường cong phân cực catot A cắt 𝑀𝑒+ Tốc độ ăn mòn kim loại chưa bảo vệ iăm Điện kim loại 𝐸𝑎𝑚 (hình 2b) Khi lắp thêm protecto đường cong phân cực catot đường A Nhưng ta có hai đường cơng phân cực anot: đường B đường công phân cực anot kim loại cần bảo vệ, đường C protecto Do ta phải cộng hai đường B C để đường cong phân cực anot tổng D Đường D E… ( điện cân protecto) qua X cắt đường A Y Từ Y giống đường thẳng song song với trục hoành cắt trục ℎ𝑡 ℎ𝑡 tung điện ăn mòn hệ thống 𝐸𝑎𝑚 Đường 𝐸𝑎𝑚 𝑌 cắt đuognừ cong phân cực anot B Z Từ Z kẻ đường thẳng góc với trục logi ta tìm tốc độ ăn mòn i’am kim loại 13 cần bảo vệ Từ hình 2.3b thấy i’am< iam, kim loại bảo vệ, protector bị hòa tan với tốc độ ipr Rõ ràng protector tự hy sinh để bảo vệ kim loại cơng trình u cầu protector: Tổng khối lượng tịnh anot phải đủ để đáp ứng nhu cầu dòng điện tổng cộng đời sống; Bề mặt tiếp xúc với bên Anot phải để đủ cung cấp dòng điện yêu cầu đời sống thiết kế Các protector thường chế tạo từ Zn, Al, Mg hay hợp kim chúng Các yêu cầu vật liệu kim loại cho protector là: Có điện điện cực âm vật liệu cần bảo vệ, Đổi với cơng trình thép cacbon thấp ( E=-550…-650 mV), vật liệu protector phải có điện điện cực từ -750 đến -850 mV so với điện cực (Ag/AgCl) bão hòa Người ta phân biệt điện hở mạch điện làm việc ( điện protector lắp mạch bảo vệ với đối tượng môi trường cụ thể); Có dung lượng cao ổn đinh Dung luonjg Q[A.h/kg] điện lượng đơn vị khối lượng protector sản sinh ra, nói lên khả làm việc lâu dài protecror theo thời gian; Có độ phân cực anot nhỏ để đảm bảo xác suất làm việc cao 14 Hình 2.4 Sơ đồ bảo vệ anot hy sinh (a) đường cong phân cực tương ứng (b) – Thiết bị cần bảo vệ; – vỏ bọc hoạt hóa ( thạch cao + betonit + Na2SO4); – anot hy sinh A – Đường cong phân cực catot, B – đường cong phân cực anot kim loại cần bảo vệ, C – đương cong phân cực anot protecto; D- đường cong phân cực anot tổng ( cộng hai đường B,C với nhau) Ngồi ra, chất lượng protector cịn đánh giá hiệu suất điện hóa, tỷ sơ dung lượng thực tế dung lượng lý thuyết hiệu suất nói lên mức độ hữu ích hệ protector Vật liệu protector điển hình dùng để bảo vệ ăn mịn điện hóa cho cơng trình thép Mg, Zn, Al hợp kim chúng Trong bảng nêu đặc trung điện hóa ví dụ ứng dụng số vật liệu protector phổ biến 15 Bảng Các vật liệu protecto phổ biến Vật liệu Điện hở Dung Hiệu mạch mV (1) lượng, suất % Ví dụ vệ mơi trường đối tượng bảo vệ A.h/kg Magie -1400 hợp kim -1600 1100 1230 Dùng môi trường đất, nước nước 50 lợ có điện trở riêng lớn (dến 10000cm) bảo vệ tạm thời (khoảng năm) -1000 780 … … -1050 815 Hợp kim -1000 925 Al-Zn- … … Sn -1050 2500 -1050 2290 … … -1100 2600 vệ dàn khoan cố định (10-20 năm) Hợp kim -1000 2750 Mơi trường có điện trở riêng nhỏ Al-Zn- … … Hg -1050 2840 Kẽm Hợp kim Al-Zn-In 95 Dùng mơi trường có điện trở riêng đến 500cm, bảo vệ vỏ tàu biển, xà lan, Mơi trường có điện trở riêng nhỏ 85 500cm, hiệu suất điện hóa giảm theo thời gian; bảo vệ casu cảng ven biển (5-10 năm) Mơi trường có điện trở riêng nhỏ 90 95 150cm, không tốt nhiệt độ thấp, bảo 150cm, bảo vệ dàn khoan cố định ( 1020 năm) (1) So với điện cực Ag/AgCl bão hóa (điện cực bạc nước biển ) Bảo vệ catot dịng ngồi, Kim loại cần bảo vệ, đường ống dẫn nhiên liệu đất, vỏ tầu biển nối với cực âm nguồn điện chiều, cực dương nguồn điện nối với anot vật liệu tan (xem hình 3b) Sơ đồ bảo vệ catot dịng ngồi đường cong phân cực bảo vệ nêu hình Khi chưa có dịng ngồi điện cực kim loại bị ăn 16 mòn Eam tốc độ ăn mòn tưởng tức iam Nếu nhờ nguồn điện từ bên ta dịch chuyển điện cực tới giá trị E1 (hình b) tốc độ ăn mòn i’am