Ăn mòn kim loại trong môi trường khí quyển (amospheric corrosion sau đây gọi tắt là ăn mòn khí quyển ) là sự suy giảm các tính năng hoặc sự phá hủy vật liệu kim loại dưới tác động của các yếu tố môi trường khí quyển như nhiệt độ, độ ẩm, tạp chất khí quyển, các điều kiện khí hậu… Ăn mòn khí quyển là một quá trình tự nhiên, xảy ra do sự hình thành các vi pin ăn mòn trên bề mặt kim loại giữa vùng anot (có trạng thái năng lượng cao hơn) và vùng catot (có trạng thái năng lượng thấp hơn), vì vậy nó mang bản chất điện hóa. Quá trình ăn mòn khí quyển xảy ra trên bề mặt kim loại dưới một lớp màng ẩm hấp phụ hoặc dung dịch mỏng, không chỉ có quá trình chuyển khối trong phản ứng hóa học mà còn bao gồm cả quá trình trao đổi của các hạt mang điện (electron và ion) ở bề mặt phân chia kim loại dung dịch điện li. Thép là vật liệu kim loại được sử dụng phổ biến nhất trong các kết cấu ngoài trời, được sử dụng để chế tạo nhiều loại thiết bị và kết cấu kim loại do giá thành rẻ và độ bền cơ học tốt. Phần lớn thép được sản xuất phải tiếp xúc với điều kiện ngoài trời, thường là trong môi trường ô nhiễm cao, nơi ăn mòn nghiêm trọng hơn nhiều so với môi trường nông thôn sạch sẽ. Ăn mòn trong khí quyển của thép cacbon là một chủ đề sâu rộng đã được nhiều nhà nghiên cứu. Kể từ những năm 1920, nhiều thời gian và nỗ lực đã được dành cho việc nghiên cứu sự ăn mòn của kim loại trong khí quyển tự nhiên. Do đó, tầm quan trọng của các thông số khí tượng và ô nhiễm khác nhau đối với sự ăn mòn kim loại ngày nay đã được biết đến khá nhiều.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HĨA HỌC - - ĂN MỊN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU TRONG MƠI TRƯỜNG KHÍ QUYỂN ĐỀ TÀI: ĂN MỊN THÉP CACBON TRONG MƠI TRƯỜNG KHÍ QUYỂN BIỂN GVHD : PGS TS Hồng Thị Bích Thủy SVTH : Phạm Thị Hồng Nhung 20175045 Nguyễn Trọng Đạo 20174508 Đỗ Thị Ngọc 20175009 Hà Nội, 1/2022 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH .2 DANH MỤC BẢNG BIỂU .3 LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Giới thiệu chung ăn mịn mơi trường khí 1.1.1.Khái niệm 1.1.2.Phân loại [3] .6 1.1.3.Các giai đoạn trình ăn mịn thép mơi trường khí [3] .9 1.2.Ăn mịn thép mơi trường khí biển 12 1.3.Các sản phẩm ăn mịn khí biển thép [3] 13 CHƯƠNG 2: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĂN MÒN THÉP CACBON 15 2.1 Chế độ nhiệt ẩm 15 2.1.1 Vai trò màng ẩm [3] 15 2.1.2 Thời gian lưu ẩm độ ẩm khơng khí [3] 15 2.2 Ion Cl- [1] .16 2.3 Nồng độ SO2 17 2.4 Độ mặn 18 CHƯƠNG 3: CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ 21 3.1.Phương pháp sơn phủ 21 3.1.1.Đặc điểm chung .21 3.1.2.Các thành phần sơn vai trò chúng 22 3.1.3.Hệ thống sơn nhiều lớp 23 3.2.Phương pháp phun phủ nhiệt [2] 25 3.2.1.Nguyên lý phun phủ: .25 3.2.2.Một số phương pháp phun phủ nhiệt .25 3.2.3.Thành phần độ dày lớp phủ 26 3.3 Duplex Coatings ( Lớp Phủ Kép) 27 KẾT LUẬN 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 DANH MỤC HÌNH Ả Hình 1 - Ảnh bề mặt mặt cắt ngang kim loại bị ăn mòn Hình - Ăn mòn lỗ bề mặt lư hương lớp mạ khơng hồn thiện (có nhiều lỗ châm kim) tạo nênchênh lệch điện lớp mạ vàng đồng .6 Hình - Ăn mịn lựa chọn hợp kim Cu-Zn (a) tiết graphit từ gang xám (b) Hình - Ăn mòn tiếp xúc Tượng Nữ Thần Tự Hình - Ăn mòn khe Hình - Mặt cắt ngang thép không gỉ 316 L bị ăn mịn ứng lực, vết nứt hình nhánh lan truyền theo biên hạt Hình - Sơ đồ q trình ăn mịn kim loại mơi trường khí Hình - Sự hấp phụ ẩm phản ứng điện hóa q trình ăn mịn kim loại khí 10 Hình - Giai đoạn trung gian - hòa tan 10 Hình 10 - Giai đoạn tích tụ phát triển sản 11Y Hình - Quan hệ T – RH - TOW 16 Hình 2 - Giãn đồ biển diễn tổ sunfat 17 Hình - Sự thay đổi độ mặn khí với khoảng cách từ bờ [1] 19 Hình - Sự biến đổi tốc độ ăn mòn thép cacbon theo khoảng cách [1] Hình - Các thành phần sơn chức chúng 23 Hình - Sơ đồ hệ thống sơn .23 Hình 3 - Hệ thống sơn nhiều lớp 24 Hình - Cơng nghệ sơn phủ .27 Hình - Hình ảnh tàu Ronja Polares [2] 29 Hình - Hình ảnh tua pin điện gió 30 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 - Các sản phẩm ăn mòn sắt theo Cornell Schwertmann [1] 13 Bảng - Các sản phẩm ăn mòn thép chứa clorua [1] 14 Bảng - Các hệ thống sơn điển hình sử dụng ứng dụng khơi vùng tiếp xúc khác nhau, với thuộc tính mong muốn loại ăn mịn yêu cầu (ISO 12944) 24 LỜI MỞ ĐẦU Vật liệu kim loại loại vật liệu dễ bị phá hủy tượng ăn mòn Ăn mòn kim loại suy giảm dẫn đến phá hủy vật liệu trình tự nhiên, xảy tất môi trường Quá trình ăn mịn khơng gây tổn thất kinh tế mà cịn cịn gây nhiễm mơi trường sản phẩm ăn mòn vật liệu bảo vệ bị phá hủy rửa trôi theo mưa, bị hòa tan ngấm vào đất, nước…, gây tác hại đến môi trường sinh thái sức khỏe người Khơng vậy, ăn mịn hay suy giảm vật liệu cịn dẫn đến hỏng hóc, nứt gẫy chi tiết thiết bị, nhẹ làm cho sản xuất phải ngừng trệ để sửa chữa, thay thế; trầm trọng gây nên cố, tai nạn thảm khốc, gây tổn hao người Sự ăn mòn khí thép cacbon chủ đề sâu rộng nhiều nhà nghiên cứu nhiều năm Tuy nhiên, tương đối gần đây, đáng ngạc nhiên ý đến hoạt động clorua biển Ăn mòn vùng ven biển vấn đề đặc biệt liên quan tầm quan trọng xã hội lồi người Khoảng nửa dân số giới sống vùng ven biển q trình cơng nghiệp hóa nước phát triển có xu hướng tập trung nhà máy sản xuất sát biển Vì vậy, tiểu luận nàu chúng em lựa chọn đề tài: “ ĂN MỊN THÉP CACBON TRONG MƠI TRƯỜNG KHÍ QUYỂN BIỂN” Cảm ơn PGS TS Hồng Thị Bích Thủy hướng dẫn tận tình để em hồn thành tiểu luận cách tốt Tuy nhiên q trình tìm hiểu khơng tránh sai sót chưa hiểu rõ, mong thầy góp ý để chúng em rút kinh nghiệm hồn thiện đồ án cách hoàn chỉnh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Giới thiệu chung ăn mịn mơi trường khí 1.1.1.Khái niệm Ăn mịn kim loại mơi trường khí (amospheric corrosion - sau gọi tắt ăn mịn khí ) suy giảm tính phá hủy vật liệu kim loại tác động yếu tố môi trường khí nhiệt độ, độ ẩm, tạp chất khí quyển, điều kiện khí hậu…[3] Ăn mịn khí trình tự nhiên, xảy hình thành vi pin ăn mịn bề mặt kim loại vùng anot (có trạng thái lượng cao hơn) vùng catot (có trạng thái lượng thấp hơn), mang chất điện hóa Q trình ăn mịn khí xảy bề mặt kim loại lớp màng ẩm hấp phụ dung dịch mỏng, khơng có q trình chuyển khối phản ứng hóa học mà cịn bao gồm trình trao đổi hạt mang điện (electron ion) bề mặt phân chia kim loại dung dịch điện li.[3] Thép vật liệu kim loại sử dụng phổ biến kết cấu trời, sử dụng để chế tạo nhiều loại thiết bị kết cấu kim loại giá thành rẻ độ bền học tốt Phần lớn thép sản xuất phải tiếp xúc với điều kiện trời, thường môi trường ô nhiễm cao, nơi ăn mịn nghiêm trọng nhiều so với mơi trường nơng thơn Ăn mịn khí thép cacbon chủ đề sâu rộng nhiều nhà nghiên cứu Kể từ năm 1920, nhiều thời gian nỗ lực dành cho việc nghiên cứu ăn mịn kim loại khí tự nhiên Do đó, tầm quan trọng thơng số khí tượng nhiễm khác ăn mòn kim loại ngày biết đến nhiều [1] 1.1.2.Phân loại [3] Có hai dạng ăn mịn chủ yếu xảy mơi trường khí quyển: ăn mịn (uniformcorrosion) ăn mịn khơng đồng (un-uniform corrosion) hay cịn gọi ăn mòn cục (localized corrosion) v Ăn mòn : Ăn mịn có tốc độ tương tự khắp bề mặt kim loại, dạng ăn mòn điển hình thép đồng khí Tốc độ ăn mòn xác định phương pháp tổn hao khối lượng, tính g/m2 µm Hình 1 - Ảnh bề mặt mặt cắt ngang kim loại bị ăn mòn v Ăn mòn cục bộ: Ăn mòn cục xảy vị trí đặc biệt diện tích nhỏ, q trình ăn mịn gia tốc Ăn mòn cục thường hay gặp chi tiết thiết bị, kết cấu, cơng trình cơng nghiệp dân dụng Có thể kể đến dạng ăn mịn cục điển hình sau · Ăn mịn lỗ: dạng ăn mịn cục điển hình nhất, thường gặp kim loại có khả thụ động nhôm/hợp kim nhôm, thép không gỉ, niken, … Q trình ăn mịn lỗ xảy màng thụ động bị phá hủy lí (do môi trường xâm thực phá hủy học, vùng bề mặt kim loại tươi (có điện âm so với vùng kim loại bị thụ động xung quanh) anot bị ăn mịn, diện tích vùng anot nhỏ so với vùng catot nên mật độ dòng anot (tốc độ hòa tan kim loại) trở nên lớn kim loại bị kht sâu Hình - Ăn mịn lỗ bề mặt lư hương lớp mạ không hồn thiện (có nhiều lỗ châm kim) tạo nênchênh lệch điện lớp mạ vàng đồng · Ăn mòn lựa chọn: Hai dạng ăn mòn lựa chọn điển hình nhất, làm suy giảm hư hỏng vật liệu ăn mòn “khử kẽm” (dezincification) ăn mòn “graphit” (graphitization corrosion) Hình - Ăn mịn lựa chọn hợp kim Cu-Zn (a) tiết graphit từ gang xám (b) · Ăn mòn tiếp xúc: Tốc độ ăn mòn tăng lên gây ăn mòn cục hai kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau, dạng gọi ăn mòn tiếp xúc, kim loại âm điện bị ăn mịn Một ví dụ lí thú bảo dưỡng định kì Tượng Nữ Thần Tự Do vào năm 1980 phát ăn mòn tiếp xúc xảy lớp “da” đồng cốt sắt đúc Hình - Ăn mịn tiếp xúc Tượng Nữ Thần Tự · Ăn mòn khe: Một dạng ăn mòn cục xảy mãnh liệt khe hẹp cấu tạo hình học kết cấu lắp ráp, ví dụ, mối nối đinh tán rivê bulong, bulong miếng đệm, rãnh đinh vít, v.v Ăn mòn khe xảy chênh lệch nồng độ chất khử phân cực catot /oxy bề mặt kim loại bên khe (nhiều hơn) bên khe (ít hơn) Bề mặt kim loại bên khe anot so với xung quanh bị ăn mòn Hình - Ăn mịn khe · Ăn mòn ứng lực : xảy tác động đồng thời ứng suất kéo mơi trường ăn mịn vật liệu nhạy SCC Ứng lực tồn chi tiết phải chịu tải, ứng suất dư để lại trình chế tạo kết hợp hai dạng Cơ chế ăn mòn ứng lực nứt theo biên hạt xuyên hạt, vết nứt lan truyền theo hình nhánh (hình 16), vật liệu bị yếu nhanh, dẫn đến gẫy, sập đột ngột kết cấu Các loại thép khơng gỉ austenite thường bị ăn mịn ứng lực khí biển tác động ion Cl- Hình - : Mặt cắt ngang thép khơng gỉ 316 L bị ăn mịn ứng lực, vết nứt hình nhánh lan truyền theo biên hạt 1.1.3.Các giai đoạn q trình ăn mịn thép mơi trường khí [3] Có thể hình dung q trình ăn mịn mơi trường khí xảy theo sơ đồ sau : Hình - : Sự thay đổi độ mặn khí với khoảng cách từ bờ[1] Tuy nhiên, khu vực gần bờ biển (~ 400 đến 600 m), cho thấy giảm tốc độ ăn mòn theo khoảng cách từ biển thể rõ ràng mối quan hệ hàm mũ đơn giản: C = C exp (−βX) + A Trong đó: C tốc độ ăn mòn, C0 tốc độ ăn mòn đường bờ β số X khoảng cách đất liền từ đường bờ biển(m) A tốc độ ăn mòn độ mặn khơng 20 Hình - : Sự biến đổi tốc độ ăn mòn thép cacbon theo khoảng cách[1] 21 CHƯƠNG 3: CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ Có lớp phủ bảo vệ kim loại hữu cơ, phương pháp phổ biến khác để ngăn ngừa kiểm sốt ăn mịn bao gồm: hợp kim, chất dẻo polyme chống ăn mòn; chất ức chế ăn mòn; bảo vệ catốt 3.1.Phương pháp sơn phủ 3.1.1.Đặc điểm chung Sơn sử dụng môi trường biển thường cấu tạo nhựa cao phân tử (điển hình epoxy, alkyd polyurethane), dung môi hữu nhiều loại phụ gia hữu vô (như bột màu, chất diệt khuẩn, chất độn, v.v.) Mặt khác, kim loại kẽm, thường sử dụng làm phụ gia chống ăn mòn sơn epoxy, ngăn chặn phóng điện từ lớp thép sang chất điện phân cách gắn điện hóa cực dương thụ động hơn, tức bao phủ sơn thành lớp phủ hy sinh Trong năm gần đây, hệ sơn sử dụng nước làm dung môi xuất Tuy nhiên, hiệu chống ăn mòn chúng so với loại sơn gốc hữu mà chúng định thay Đây vấn đề quan trọng ngành công nghiệp đóng tàu, địi hỏi thơng số kỹ thuật cao môi trường biển khắc nghiệt Mặc dù vậy, kết đầy hứa hẹn báo cáo cho loại sơn nước sinh thái khác có kết hợp phốt phát kẽm làm phụ gia chống ăn mòn khơng gây nhiễm Vì vậy, xâm nhập nước qua lớp phủ tạo màng kẽm ngăn lớp kim loại Tuy nhiên, phụ gia chống ăn mịn hết, sơn hồn tồn tính chất bảo vệ độ xốp cao, gây khó khăn cho việc sử dụng thực tế loại sơn môi trường khắc nghiệt Liên quan đến việc bảo vệ hàng rào, điều bao gồm việc bảo vệ bề mặt kim loại ngăn chặn qua oxy nước Thông thường, khả bảo vệ hiệu ứng rào cản lớp phủ cung cấp đánh giá cách sử dụng thử nghiệm ngâm, 22 thể tích nước oxy vào hệ thống tốc độ xâm nhập đo Các đặc tính bảo vệ sơn bị hồn tồn độ xốp cao gây khó khăn cho việc sử dụng thực tế loại sơn môi trường khắc nghiệt Cấu trúc polyme cần thiết để định mức độ thấm qua Thật vậy, mối quan hệ cấu trúc polyme tính thấm chúng khai thác thành công ứng dụng màng bao bì Tuy nhiên, ứng dụng sơn phủ, diện chất màu phụ gia làm thay đổi độ xốp độ bám dính màng làm thay đổi tác dụng bảo vệ chúng Ví dụ, chất màu làm giảm độ xốp lớp phủ; hạt sắc tố nhỏ độ xốp giảm 3.1.2.Các thành phần sơn vai trò chúng Sơn tạo cách trộn pha trộn ba thành phần chính: (a) Chất kết dính: Chất kết dính thường nhựa dầu hợp chất vơ silicat hịa tan Chất kết dính thành phần tạo màng sơn (b) Dung môi: Dung môi sử dụng để hịa tan chất kết dính để tạo điều kiện cho việc thi công sơn Dung môi thường chất lỏng hữu nước (c) Các chất phụ gia: Bột màu bột vô hữu nghiền mịn để tạo màu sắc, độ suốt, kết dính màng đơi ức chế ăn mịn 23 Hình - Các thành phần sơn chức chúng 3.1.3.Hệ thống sơn nhiều lớp Hình - Sơ đồ hệ thống sơn 24 Hình 3 - Hệ thống sơn nhiều lớp v Sơn lót (primer coat): Có vai trị chống ăn mịn tạo khả bám dính cho lớp sơn Thường phân loại theo chất phụ gia tăng khả chống ăn mịn sử dụng cơng thức chúng, ví dụ sơn lót phốt phát kẽm sơn lót kẽm kim loại, v.v Mỗi chất màu ức chế kết hợp vào loạt loại chất kết dính, ví dụ sơn lót kẽm phốt phát alkyd, sơn lót epoxy kẽm phốt phát, … v Lớp sơn trung gian (intermediate/mid coat): Lớp phủ trung gian áp dụng để tăng tổng độ dày màng sơn Nói chung, lớp phủ dày tuổi thọ cao Các lớp sơn trung gian thiết kế đặc biệt để tăng cường khả bảo vệ tổng thể , làm giảm tính thấm oxy nước Việc kết hợp chất màu thành lớp, chẳng hạn oxit sắt micaceous (MIO), làm giảm trì hỗn xâm nhập ẩm môi trường ẩm ướt cải thiện độ bền kéo v Lớp sơn hoàn thiện (finish/top coat): Lớp phủ hoàn thiện mang lại vẻ khả chống bề mặt cần thiết hệ thống Tùy thuộc vào điều kiện tiếp xúc, phải cung cấp tuyến bảo vệ chống lại thời tiết ánh sáng mặt trời, chống bám bẩn, chống vi sinh vật 25 Việc lựa chọn lớp phủ bảo vệ cho môi trường biển phụ thuộc nhiều vào vùng tiếp xúc phải cung cấp cho hệ thống đặc tính cụ thể để đảm bảo độ bền sở hạ tầng Hệ thống lớp phủ điển hình sử dụng ứng dụng ngồi khơivới đặc tính mong muốn tùy thuộc vào vùng tiếp xúc tổng hợp bảng đây: Bảng - Các hệ thống sơn điển hình sử dụng ứng dụng khơi vùng tiếp xúc khác nhau, với thuộc tính mong muốn loại ăn mòn yêu cầu (ISO 12944) Vùng tiếp xúc Danh mục Hệ thống phủ (ISO 12944) Thuộc tính lớp phủ mong muốn Sơn lót epoxy (60–100 µm) giàu kẽm Khí C5-M Lớp trung gian chống xói mịn, (100–120 µm) chống đóng băng, chống tia Epoxy Lớp phủ Chống ăn mịn, (50–80 µm) cực tím polyurethane Bắn tung tóe thủy triều C5-M Im2 Hai ba lớp (Tổng cộng> Sự kết hợp sơn gốc epoxy 1000 µm) đặc tính Lớp phủ (50–80 µm) lớp phủ khí ngập polyurethane nước Ngập nước Im2 Hai ba lớp (Tổng cộng> Chống ăn mịn, sơn gốc epoxy 450 µm) chống rỉ, chống mài mòn 26 3.2.Phương pháp phun phủ nhiệt [2] 3.2.1.Nguyên lý phun phủ: Kim loại lỏng dịng khơng khí nén thổi làm phân tán thành hạt sương mù nhỏ, bắn lên bề mặt vật chuẩn bị sạch, tạo lớp kim loại phủ dày, phân tử kim loại đè lên theo lớp Vật liệu rắn (dạng bột, dây, thanh) vào dịng vật chất có lượng cao (dịng khí cháy dịng plasma) để nung nóng chảy phần hay toàn vật liệu 3.2.2.Một số phương pháp phun phủ nhiệt - Phun phủ lửa khí hàn oxi-axetylen - Phun phủ plasma - Phun phủ phương pháp HVOF - Phun hồ quang điện - Phun nổ - Phun cảm ứng tần số cao tần v Phân loại : + Theo nhiệt độ : gồm phun nóng vào phun nguội + Theo dạng vật liệu phun : gồm phun bột , phun dây phun + Theo nguồn lượng nhiệt : gồm phun lửa khí phun điện + Theo tác nhân phun : · Flame Spray (Phun phủ lửa khí cháy) · Arc Spray (Cơng nghệ phun phủ hồ quang dây ) · Plasma Spray (Phun phủ plasma) · HVOF Spray (Phun phủ HVOF) 27 Hình - Cơng nghệ sơn phủ a) Bằng lửa khí cháy; b) Bằng hồ quang dây 3.2.3.Thành phần độ dày lớp phủ Các lớp phủ kim loại phun kẽm nguyên chất hợp kim kẽm 15% nhôm Các lớp mạ kẽm nguyên chất phun sơn có từ năm 1920 thường áp dụng với độ dày từ 100 micron trở lên Nếu không phủ thêm, lớp mạ kẽm nguyên chất tạo thành lớp màng thụ động, ổn định sản phẩm ăn mòn kẽm với tốc độ thời tiết đốn trước Trong nhiều mơi trường, riêng kẽm phun cung cấp đủ tuổi thọ Lớp mạ kẽm 15% nhôm phun nhiệt giới thiệu vào cuối năm 1970 loại có thành phần nhơm cao kẽm sản xuất cơng nghiệp thành dây Bởi cấu trúc vi mô giọt lớp phủ phun bao gồm pha giàu kẽm giàu nhôm, Kẽm phun nhiệt cách sử dụng hồ quang điện trình đốt cháy Quá trình hồ quang điện, cho phép tốc độ lắng đọng cao với tính kinh tế cải thiện, sử dụng hai điện cực dây kẽm tiêu hao Các dây dẫn mang điện tích trái dấu đưa gần để trì hồ quang điện, làm cho dây dẫn nóng chảy Vật liệu nóng chảy phun lên bề mặt chuẩn bị khí nén Trong q trình đốt cháy, dây kẽm đơn, nguồn bột kẽm, đưa vào lửa oxy-nhiên liệu, đốt cháy kẽm sau nguyên tử hóa ứng dụng khí nén kẽm lớp phủ phun nhiệt 28 hợp kim kẽm dễ dàng kiểm soát nhà điều hành thiết bị để cung cấp độ dày từ 50 - 500 micrômét 3.3 Duplex Coatings ( Lớp Phủ Kép) Tuổi thọ lớp phủ phun nhiệt kéo dài nhiều bảo vệ với hệ thống sơn hiệu suất cao Nhưng quan trọng hơn, tuổi thọ hệ thống sơn mở rộng đáng kể áp dụng lớp phủ kẽm thay thép, kết hợp gọi "lớp phủ hai mặt" Việc kéo dài đáng kể tuổi thọ dự kiến hệ thống phun nhiệt kết hợp lớp phủ kép sơn kẽm so với tổng tuổi thọ dự kiến lớp phủ kẽm hệ thống sơn sử dụng chúng biết đến hiệu ứng hiệp đồng Nguyên nhân sâu xa cải tiến tuyệt vời dịch vụ tuổi thọ khác biệt khối lượng thấp nhiều sản phẩm ăn mòn kẽm kẽm kim loại so với sản phẩm ăn mòn sắt (gỉ) thép Tại điểm mà môi trường ăn mòn tiếp xúc với kẽm, chẳng hạn khu vực bị hư hỏng bị phong hóa nặng bề mặt sơn, việc nâng sơn nhiều (ăn mòn leo) tiếp giáp với khu vực bị xâm phạm Khi hệ thống sơn áp dụng cho thép trần, hư hỏng lớp phủ hàng rào sơn cho phép ăn mòn bề mặt thép Sự nở sắt sản phẩm ăn mịn sau cho phép cơng thêm qua khu vực sơn bị vi phạm, dẫn đến lan rộng ăn mòn len lỏi lớp sơn Ngược lại, sản phẩm ăn mịn kẽm khơng mở rộng mà cịn có xu hướng bịt kín lỗ rỗng lớp sơn phủ cách di chuyển vào Hiệu ứng tổng hợp xác định hệ số phương trình: Tuổi thọ song cơng = hệ số tổng hợp x (tuổi thọ kẽm + tuổi thọ sơn).Ví dụ, với hệ số tổng hợp 1,5 tuổi thọ lớp kẽm 12 năm tuổi thọ sơn năm cho tuổi thọ tổng cộng dự kiến 25 năm Các yếu tố tổng hợp khác nhau, tùy thuộc vào khí hậu Có thể thấy tác động hiệp lực công nghiệp nghiêm trọng môi trường biển nằm khoảng từ 1,82,0, vùng khí hậu khơng khắc nghiệt, ví dụ, vùng khí hậu bờ chúng dao động từ 2,0-2,7 29 Lý cho sức mạnh tổng hợp kẽm hỗ trợ sơn bắt đầu bị hỏng ngăn ngừa ăn mòn chế hỏng hóc khác sơn từ tiến hành đâu nhanh tốt với thép khơng có bảo vệ lớp mạ kẽm kim loại trung gian Ví dụ thực tế ứng dụng phương pháp phun phủ nhiệt bảo vệ thép cacbon mơi trường khí biển: + Phun phủ nhiệt cho tàu biển Hình - : Hình ảnh tàu Ronja Polares [2] 'Ronja Polares', tàu chở cá Na Uy, phun nhiệt lớp phủ hợp kim kẽm kẽm-nhôm Các khu vực bên kim loại phun bao gồm thân tàu, tất boong bên ngoài, cấu trúc thượng tầng, cầu, cột buồm ống khói Trước phun kim loại, bề mặt phận tàu, bên bên ngoài, phun nổ theo Tiêu chuẩn SA 2.5 để làm chuẩn bị bề mặt + Kết hợp phương pháp phun phủ nhiệt kim loại phương pháp sơn phủ bảo vệ thân tua bin điện gió 30 Hình - Hình ảnh tua pin điện gió Trang trại điện gió khơi giới Vindeby ngừng hoạt động sau 25 năm hoạt động Các lớp phủ kép cực cối xay gió mang lại cho khả bảo vệ chống ăn mòn hiệu tuyệt vời kiểm chứng suốt thời gian tồn kinh tế Hai số trang trại gió lâu đời Đan Mạch, có tuổi đời 15 22 tuổi, gần nhà cung cấp sơn Hempel cho kiểm tra kỹ lưỡng · Trang trại điện gió Horns Rev lắp đặt vào năm 2002, tháp bảo vệ 60 micron kẽm phun nhiệt, hệ thống sơn Hempel phần · Trang trại gió Thunoe Knob lắp đặt vào năm 1995 cách sử dụng 80 micron kẽm, sau hệ thống sơn phần Bề mặt bên bên đánh giá tình trạng tốt Lớp mạ kẽm ngăn chặn lây lan ăn mòn khỏi khu vực bị hư hỏng học Hệ thống Thunoe Knob dự đoán cung cấp 25 năm bảo vệ hoàn toàn với độ bền lại 5-10 năm Hệ thống Horns Rev dự đoán cung cấp khả bảo vệ hoàn toàn 25 năm với độ bền cịn lại 15 năm v Quy trình tạo lớp phủ bảo vệ sử dụng cho tuabin gió: 31 + Bề mặt tháp gió chuẩn bị cách cho nổ hỗn hợp đá mạt thép GH25 GH40 sử dụng vòi phun 12,5mm áp suất chín bar Các khu vực cần phun kẽm thổi sạn theo tiêu chuẩn SA3 + Các phần chuẩn bị bề mặt sau chuyển rơto phun tới buồng phun kim loại Lớp mạ kẽm đóng rắn nên phần tháp quay trực tiếp đường kính ngồi Đối với tuabin đất liền, khu vực khác phủ kẽm với lượng kẽm thường 60-120 micron + Sau phun phủ kim loại xong, phần tháp chuyển sang buồng phun sơn chuyên dụng Thông số kỹ thuật sơn điển hình thấy tất khu vực phần tháp, ngoại trừ mặt bích, phun với độ dày màng sơn khô (DFT) khoảng 50 micron lớp sơn lót epoxy thành phần giàu kẽm Các mặt bích khơng sơn, mặt cắt kim loại phun kẽm hỗ trợ độ bền ma sát khớp bắt vít Thời gian bảo dưỡng khoảng hai nhiệt độ 40 đến 50 độ C Lớp phủ giữa, thường epoxy xây dựng cao thành phần, sau phun DFT khoảng 120 micron cho bề mặt bên tháp 150 micron bề mặt bên Cần có thêm hai thời gian bảo dưỡng nhiệt độ 40 đến 50 độ C Lớp phủ cuối thi cơng có độ dày khoảng 50 micron DFT acrylic polyurethane bóng thành phần lên bề mặt bên tháp Giai đoạn cần khoảng bốn để bảo dưỡng, lần 40 đến 50 độ C 32 KẾT LUẬN Qua trình tìm hiểu hồn thành tiểu luận, bọn em hiểu khái niệm trình ăn mịn khí kim loại ảnh hưởng yếu tố khí hậu, mơi trường đến q trình ăn mịn khí nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, thời gian lưu ẩm bề mặt, tạp chất nhiễm bẩn khí (độ muối khí - hàm lượng ion Cl-, hàm lượng khí SO2) Các dạng hư hỏng thường gặp ăn mịn mơi trường khí phần tác hại ăn mịn khí biển đến thép cacbon, chế ăn mịn loại ăn mịn Ngồi ra, bọn em biết số biện pháp bảo vệ thép cacbon khỏi tác nhân ăn mòn vùng khí biển phương pháp sơn phủ, phương pháp phun phủ nhiệt hay kết hợp hai phương pháp 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Marine Atmospheric Corrosion of Carbon Steel: A Review Jenifer Alcántara, Daniel de la Fuente, Belén Chico, Joaquín Simancas, Iván Díaz and Manuel Morcillo [2] Zinc Alloy Thermal Spraying – Developments for Improved Protection and Reduced Maintenance of Ship Superstructures and Hulls Martin Gagné, Frank E Goodwin [3] Ăn mòn phá hủy vật liệu kim loại mơi trường khí nhiệt đới việt nam Lê Thị Hồng Liên Viện Khoa học vật liệu, Viện KHCNVN, 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội 34 ... trình ăn mịn thép mơi trường khí [3] Có thể hình dung q trình ăn mịn mơi trường khí xảy theo sơ đồ sau : Hình - Sơ đồ q trình ăn mịn kim loại mơi trường khí Q trình ăn mịn thép mơi trường khí chia... hàm lượng khí SO2) Các dạng hư hỏng thường gặp ăn mịn mơi trường khí phần tác hại ăn mịn khí biển đến thép cacbon, chế ăn mòn loại ăn mịn Ngồi ra, bọn em biết số biện pháp bảo vệ thép cacbon khỏi... 4e 4OH - (2) Trong vùng ven biển , khí biển, nhiễm khơng khí khí, axit sol khí nước biển, SO2 NaCl chất ăn mịn phổ biến khí Ơxít nitơ (NOx ) nguồn nhiễm khí quan trọng khác Các tạp khí sa lắng