Bài viết Khảo sát các thông số môi trường và tốc độ ăn mòn kim loại trong môi trường khí quyển tại Phan Thiết trình bày kết quả xác định tốc độ sa lắng clorua, sa lắng SO2, các thông số về nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ ăn mòn thép cacbon, đồng, nhôm, kẽm ở khu vực ngoài trời và trong kho của đơn vị X đóng quân trên địa bàn TP. Phan Thiết.
Hóa học & Mơi trường Khảo sát thơng số mơi trường tốc độ ăn mịn kim loại mơi trường khí Phan Thiết Nguyễn Văn Sơn, Phạm Hồng Thạch, Phạm Thanh Hải, Nguyễn Trọng Cường* Viện Nhiệt đới môi trường * Email: nguyencuongdbnd@gmail.com Nhận bài: 19/9/2022; Hoàn thiện: 25/10/2022; Chấp nhận đăng: 12/12/2022; Xuất bản: 28/12/2022 DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.84.2022.80-85 TĨM TẮT Bài báo trình bày kết xác định tốc độ sa lắng clorua, sa lắng SO2, thông số nhiệt độ, độ ẩm tốc độ ăn mịn thép cacbon, đồng, nhơm, kẽm khu vực trời kho đơn vị X đóng quân địa bàn TP Phan Thiết Kết cho thấy tốc độ sa lắng clorua SO2 khu vực trời kho thấp Tuy nhiên, thời gian lưu ẩm hai vị trí có khác rõ rệt, đồng thời tốc độ ăn mịn kim loại có nhiều khác biệt Trên sở số liệu thu được, phân loại hoạt tính ăn mịn khí Phan Thiết theo tiêu chuẩn ISO 9223:2012 Theo tiêu chuẩn này, môi trường khí Phan Thiết khu vực ngồi trời xếp vào nhóm S1 sa lắng clorua, nhóm P1 sa lắng SO2, nhóm T4 thời gian lưu ẩm Dựa theo tiêu chuẩn 9226:2012 phân loại nhóm C3 tốc độ ăn mịn thép, nhóm C5 tốc độ ăn mịn đồng, nhóm C4 tốc độ ăn mịn nhơm, nhóm C3 tốc độ ăn mịn kẽm Từ khố: Tốc độ sa lắng clorua; Tốc độ sa lắng SO2; Thời gian lưu ẩm; An mịn khí MỞ ĐẦU Ăn mịn kim loại mơi trường khí (gọi ăn mịn khí quyển) suy giảm tính phá hủy vật liệu kim loại tác động yếu tố môi trường khí nhiệt độ, độ ẩm, tạp chất khí quyển, [1] Việt Nam nằm khu vực có khí hậu nhiệt đới, tác động ăn mịn khí lớn Nhiều nghiên cứu cho thấy, tốc độ ăn mòn kim loại nhiều khu vực nước mức trung bình cao [2], đồng thời ảnh hưởng đến công tác bảo quản, bảo dưỡng loại vũ khí trang bị kỹ thuật (VKTBKT) số đơn vị đóng quân ven biển [3, 4] Phan Thiết thành phố ven biển, có nhiều đơn vị quân đội đóng quân, nhiên chưa có nhiều nghiên cứu mơi trường khí địa phương Việc khảo sát thơng số mơi trường khí tốc độ ăn mòn sở để nghiên cứu giải pháp nhiệt đới hóa VKTBKT, nâng cao khả chiến đấu cho đơn vị đóng quân địa bàn PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Địa điểm thực nghiệm Địa điểm thực nghiệm khu vực trời kho đơn vị đóng qn Phan Thiết, cách khu dân cư đơng đúc km, cách bờ biển km 2.2 Phương pháp thu mẫu chuẩn bị mẫu Tốc độ sa lắng clo xác định phương pháp nến ẩm (wet candle) chuẩn bị theo quy trình mơ tả ISO 9225: 2012 [5] chuẩn độ theo Tiêu chuẩn TCVN 6194:1996 Tốc độ sa lắng SO2 xác định phương pháp sử dụng bề mặt có tính kiềm theo tiêu chuẩn ISO 9225:2012 phân tích dung dịch thu phương pháp quang phổ UV-VIS SMEWW 4500 - SO42- E (2017) Nhiệt độ, độ ẩm đo máy Horiba EC220-K, cập nhật 10 phút lần Tốc độ ăn mòn kim loại xác định theo Tiêu chuẩn ISO 9226:2012 [6] với kim loại sau: 80 N V Sơn, …, N T Cường, “Khảo sát thơng số mơi trường … khí Phan Thiết.” Nghiên cứu khoa học công nghệ + Thép cacbon Q235: với hàm lượng Cu 0,03% - 0,10%, P < 0,07% + Kẽm: hàm lượng ≥ 98,5% + Đồng: hàm lượng ≥ 99,5% + Nhôm: hàm lượng ≥ 99,5% Phương pháp phơi mẫu theo quy định tiêu chuẩn ISO 8565:2011 [7] phương pháp xử lý mẫu theo Tiêu chuẩn ISO 8407:2009 [8] Hình Khung phơi mẫu kim loại dụng cụ thu sa lắng clorua, sa lắng SO2 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Phân mức độ ăn mịn khí theo liệu mơi trường 3.1.1 Tốc độ sa lắng ClKết đo tốc độ sa lắng Cl-, tính trung bình theo tháng trình bày theo bảng Bảng Tốc độ sa lắng clorua đơn vị X Phan Thiết TT Thời điểm Tháng 1,2,3 Tháng Tháng Tháng Tháng Trung bình [Cl-] kho (mg/m2.ngày) 0,68 2,04 3,30 15,22 4,90 5,23 Phân mức S0 S0 S1 S1 S1 S1 [Cl-] trời (mg/m2.ngày) 10,32 6,13 2,20 2,83 3,77 5,05 Phân mức S1 S1 S0 S0 S1 S1 Theo bảng nhận thấy tốc độ sa lắng Cl- khu vực kho ngồi trời thấp, trung bình đạt 5,05 mg/m2.ngày đêm trời 5,23 mg/m2.ngày đêm kho Kết thấp nhiều so với số khu vực ven biển khác Sơn Trà (60 mg/m 2.ngày đêm), Đồ Sơn (17,51 mg/m2.ngày đêm), Nha Trang (15,64 mg/m2.ngày đêm) số nghiên cứu trước [9-10] Trong tháng 5, 6, 7, tốc độ sa lắng Cl- kho cao ngồi trời Điều giải thích: Khoảng cách từ khu vực phơi mẫu đến bờ biển ảnh hưởng nhiều đến tốc độ sa lắng clorua, thông thường khoảng cách từ 200 m trở có giảm rõ rệt Ở đây, đơn vị cách xa bờ biển km, từ bờ biển lên đơn vị đường dốc Do vậy, tốc độ sa lắng thấp Đối với kho, tuần đơn vị mở kho ngày để tiến hành bảo quản trang bị kho, đảm bảo có lưu thơng khơng khí với bên ngồi Sau kết thúc làm việc, lượng Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 84, 12 - 2022 81 Hóa học & Mơi trường clorua khơng khí ổn định Trong đó, khu vực bên ngồi vào tháng 5, 6, mùa mưa chính, thơng thường mưa nhiều làm giảm nhiều sa lắng clorua khơng khí Vì thế, tháng 5, 6, tốc độ sa lắng clorua kho cao trời Tốc độ sa lắng clorua khu vực trời cao đầu năm, giảm dần tới tháng đạt ổn định, nguyên nhân hướng gió khu vực đầu năm chủ yếu hướng Đông nên muối xâm nhập sâu hơn, tháng trở hướng gió chủ yếu hướng Tây Tây Nam nên tốc độ sa lắng clorua giảm 3.1.2 Tốc độ sa lắng SO2 Bảng Tốc độ sa lắng SO2 đơn vị X Phan Thiết TT Thời điểm Tháng 1,2,3 Tháng Tháng Tháng Tháng Trung bình [SO2] kho (mg/m2.ngày) 6,91 17,78 20,74 15,24 24,89 17,11 Phân mức P1 P1 P1 P1 P1 P1 [SO2] trời (mg/m2.ngày) 7,90 11,85 41,48 12,24 Phân mức P1 P1 P2 P0 P0 P1 Theo kết từ bảng nhận thấy tốc độ sa lắng SO2 cao, trung bình đạt 17,11 mg/m2.ngày đêm kho 12,24 mg/m2.ngày đêm trời Giá trị cao khu vực nghiên cứu Lê Thị Hồng Liên [10], thấp khu vực Sơn Trà (18,44 mg/m2.ngày đêm) nghiên cứu Hà Hữu Sơn [9] Tốc độ sa lắng SO2 cao chịu tác động khí thải từ phương tiện giao thơng lại tuyến đường phía trước đơn vị Tuy nhiên, tháng tháng khu vực trời khơng ghi nhận có sa lắng SO2, ngun nhân lượng mưa tháng nhiều, hoạt động phương tiện giao thông lại tuyến đường phía trước đơn vị giảm dẫn tới sụt giảm tốc độ sa lắng SO2 khí Tốc độ sa lắng SO2 kho tháng cao ngồi kho Điều giải thích: tháng kho có số hoạt động phương tiện giao nhận hàng hóa, khí thải từ phương tiện ảnh hưởng, làm gia tăng tốc độ sa lắng SO2 tháng 3.1.3 Nhiệt độ độ ẩm Dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm cập nhật liên tục 10 phút lần máy Horiba EC220-K Tuy nhiên, ảnh hưởng dịch Covid-19 nên tháng không thu liệu Dựa vào bảng nhận thấy nhiệt độ kho trì cao ổn định, nhiệt độ ngồi trời có chênh lệch nhiều ban ngày ban đêm Độ ẩm kho ổn định mức thấp thời gian lưu ẩm TOW (nhiệt độ > °C, độ ẩm > 80%) kho thấp, tháng đầu năm có 17,33 Ngược lại, độ ẩm trời lớn, tháng trở Phan Thiết bước vào mùa mưa, TOW tháng đầu năm đạt 2025,48 Giả sử tháng cuối năm thời gian lưu ẩm tương đồng tháng đầu năm TOW kho đạt 36 giờ/năm thuộc phân loại T2 (10 < TOW ≤ 250), TOW trời 4285 giờ/năm thuộc phân loại T4 (2500 < TOW ≤ 5500) kết tương đồng tính theo cơng thức dựa vào nhiệt độ độ ẩm tác giả Lê Thị Hồng Liên TOW ngồi trời 4528 giờ/năm [10] Theo ISO 9223 dựa vào thơng số mơi trường để phân loại mức độ ăn mòn kim loại bảng Theo đó, với tốc độ sa lắng clo mức S1, tốc độ sa lắng SO mức P1, thời gian lưu ẩm T2 ăn mịn kim loại thép, kẽm, nhôm, đồng khu vực kho mức thấp C1 Khu vực trời với tốc độ sa lắng clo mức S1, tốc độ sa lắng SO mức P1, thời gian lưu ẩm T4 ăn mịn kim loại thép, kẽm, nhơm, đồng khu vực ngồi trời mức trung bình C3 82 N V Sơn, …, N T Cường, “Khảo sát thơng số mơi trường … khí Phan Thiết.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Bảng Nhiệt độ, độ ẩm thời gian lưu ẩm đơn vị X Phan Thiết Vị trí Tháng 7 Trong kho Ngoài trời Nhiệt độ trung bình (°C) 30,66 31,45 32,45 32,03 32,36 31,25 27,73 31,45 28,88 29,03 29,35 28,35 Nhiệt độ thấp (°C) 26,60 28,20 26,30 27,10 26,30 26,70 20,00 28,20 23,00 23,80 22,50 23,20 Nhiệt độ cao (°C) 36,70 34,40 36,50 33,61 36,50 36,00 36,80 34,40 38,10 40,20 42,00 39,00 Độ ẩm thấp (%) Độ ẩm trung bình (%) 42,20 45,70 45,70 53,00 49,00 54,90 31,70 42,70 38,00 42,20 38,60 46,60 54,19 57,19 60,36 66,72 64,04 67,27 69,16 72,51 78,52 84,76 81,34 85,87 Độ ẩm cao (%) 65,10 66,10 87,00 81,20 81,10 82,00 96,50 93,10 99,99 99,99 99,99 99,99 Thời gian lưu ẩm TOW (giờ) 0,00 0,00 0,83 7,16 1,67 7,67 198,66 177,16 331,16 420,83 582,00 315,67 Bảng Phân loại mức độ ăn mòn kim loại dựa thông số môi trường theo ISO 9223 ClSo S1 S2 S3 SO2 TOW = T1 Đồng/ Thép Kẽm Nhôm P1 C1 C1 C1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 P2 P3 C1 C1-2 C1 C1 C1-2 C1-2 C1-2 C2 C1 C1 C1 C1 C1-2 C1 C1-2 C2 C1 C1 C2 C2 C2-3 C2 C2-3 C3 ClSo/S1 S2 S3 SO2 P1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 ClSo S1 S2 S3 SO2 TOW = T2 Đồng/ Thép Kẽm Nhôm P1 C1 C1 C1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 P2 P3 C1-2 C2 C2 C2-3 C3 C3-4 C3-4 C4 C1-2 C2 C1-2 C2 C3 C3 C3 C3-4 C1-2 C3-4 C2-3 C3-4 C4 C4 C4 C4 TOW = T4 Đồng/ Thép Kẽm C3 C3 C4 C3-4 C5 C4-5 C4 C4 C4 C4 C5 C5 C5 C5 Nhôm C3 C3-4 C4-5 C3-4 C4 C5 C5 ClSo/S1 S2 S3 SO2 P1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 ClSo S1 S2 S3 SO2 TOW = T3 Đồng/ Thép Kẽm Nhôm P1 C2-3 C3 C3 P2 P3 P1 P2 P3 P1 P2 P3 C3-4 C4 C3-4 C3-4 C4-5 C4 C4-5 C5 C3 C3 C3 C3-4 C3-4 C3-4 C4 C4 C3 C3-4 C3-4 C4 C4-5 C4 C4-5 C5 TOW = T5 Đồng/ Thép Kẽm C3-4 C3-4 C4-5 C4-5 C5 C5 C5 C5 C5 C5 C5 C5 C5 C5 Nhôm C4 C4-5 C5 C5 C5 C5 C5 3.2 Phân loại ăn mòn theo tốc độ ăn mịn kim loại Để đánh giá xác tốc độ ăn mịn, chúng tơi tiến hành nghiên cứu tốc độ ăn mòn kim loại kết cấu theo ISO 9226:2012 Các đối tượng nghiên cứu kim loại kích thước 100 x 150 x mm làm từ: thép Q235, Kẽm: hàm lượng ≥ 98,5%, Đồng: hàm Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 84, 12 - 2022 83 Hóa học & Môi trường lượng ≥ 99,5%, Nhôm: hàm lượng ≥ 99,5% Phương pháp phơi mẫu theo tiêu chuẩn ISO 8565:2011, phương pháp xử lý mẫu sau phơi theo Tiêu chuẩn 8407:2009 Bảng trình bày kết thu sau tháng phơi mẫu Bảng Tốc độ ăn mòn kim loại đơn vị X Phan Thiết Thép Kẽm Nhôm Đồng g/ g/ g/ g/ Địa m2.năm m2.năm m2.năm m2.năm điểm Phân loại Phân loại Phân loại Phân loại (μm/ (μm/ (μm/ (μm/ năm) năm) năm) năm) Trong 61,70/ 1,14/ 1,38/ 0,94/ C2 C2 C3 C2 kho (8,03) (0,15) (0,50) (0,10) Ngoài 324,18/ 12,65/ 2,89/ 29,32/ C3 C3 C4 C5 trời (42,82) (1,76) (1,06) (3,31) Bảng cho thấy, tốc độ ăn mòn khu vực kho thấp nhiều so với khu vực trời Từ kết tốc độ sa lắng clorua, sa lắng SO2, thời gian lưu ẩm cho thấy khơng khí kho tương đối khô, môi trường hạn chế tốc độ ăn mịn kim loại khí Đối với khu vực trời tốc độ ăn mịn thép, kẽm phân loại vào mức trung bình C3, ăn mịn nhơm cao C4 đồng cao C5 Như vậy, so với phương pháp đánh giá ăn mịn dựa thơng số mơi trường ISO 9223, phân loại ăn mòn thép kẽm giống nhau, mức C3, mức độ ăn mịn nhơm đồng cao Điều cho thấy, ISO 9223 cịn có hạn chế đề cập đến yếu tố nhiễm bẩn ion Cl- SO2 mà khơng có tham gia yếu tố nhiễm bẩn khác (NOx, mưa axit, ) lượng mưa, xạ mặt trời, đặc biệt nơi có khí hậu nhiệt đới dẫn tới vượt thang tốc độ ăn mòn ISO 9223 So sánh với khu vực ven biển khác nghiên cứu trước cho thấy kết phân loại ăn mòn tương đồng với Đồ Sơn, Nha Trang [10], thấp Sơn Trà [9] KẾT LUẬN Tốc độ sa lắng clorua khơng khí đơn vị X không đáng kể, sa lắng SO cao khu vực khác nghiên cứu trước thuộc phân loại P1 khơng khí Thời gian lưu ẩm có khác biệt lớn kho khu vực trời Ở kho, độ ẩm khơng khí tương đối thấp dẫn tới TOW thấp Ở khu vực trời, TOW cao tháng mùa mưa Dựa theo ISO 9223:2012, khí đơn vị X đóng quân Phan Thiết phân loại S1 mặt sa lắng clorua, P1 sa lắng SO2, T4 thời gian lưu ẩm Tốc độ ăn mòn kho mức độ thấp, nhiên tốc độ ăn mịn khu vực ngồi trời mức độ trung bình C3 thép, kẽm, mức độ cao C4 nhôm cao C5 đồng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Christofer Leygraf, Thomas Graedel, “Atmospheric corrosion” A John Wiley and Sons, Inc Publication, (2000) [2] Karpov V.A đồng nghiệp, “Xác định tính ăn mịn khí trạm thử nghiệm khí hậu Trung tâm Nhiệt đới Việt – Nga”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ nhiệt đới, số 3, 6-2013: 77-83, (2013) [3] Bùi Bá Xuân đồng nghiệp, “Ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới biển đến trang thiết bị Hải quân nhập từ Liên Bang Nga”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ nhiệt đới, số 9, 12-2015: 95-102, (2015) [4] Đồng Phạm Khôi đồng nghiệp, “Một số kết nhiệt đới hóa tổ hợp tên lửa phịng khơng Petrora C-125-2TM QC PK-KQ”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ nhiệt đới, số 20, 6-2020: 8591, (2020) 84 N V Sơn, …, N T Cường, “Khảo sát thông số mơi trường … khí Phan Thiết.” Nghiên cứu khoa học công nghệ [5] International Standard ISO 9225:1992: Corosion of metals and alloys Corrosivity of atmospheres methods of measurement of pollution, (1992) [6] International Standard ISO 9226:1992: Corrosion of metals and alloys Corrosivity of atmospheres Determination of corrosion rate of standard specimens for the evaluation of corrosivity, (1992) [7] International Standard ISO 8565:2011: Metals and Alloys – Atmospheric Corrosion Test – General Requirements for Field Test, (2011) [8] International Standard ISO 8407:2009: Metals and Alloys – Procedure for removal of corrosion products from corrosion test specimens, (2009) [9] Hà Hữu Sơn đồng nghiệp, “Xác định tính ăn mịn khí số vùng miền Việt Nam”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ nhiệt đới, số 6, 3-2014: 73-81, (2014) [10] Lê Thị Hồng Liên, “Ăn mòn phá hủy vật liệu kim loại mơi trường khí nhiệt đới Việt Nam” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 50 (6): 695-823, (2012) ABSTRACT Investigation of environment parameters and metal corrosion rate n atmospheric enviroment at Phan Thiet The paper presented the results of determining the deposition rate of chloride and sulfur dioxide, the parameters of temperature, humidity and corrosion rate of carbon, copper, aluminum, zinc in the outside area and in the warehouse at X unit where was stationed in the area of Phan Thiet The results showed that the deposition rate of chloride and sulfur dioxide in outdoor and warehouse areas are quite low However, the time of wetness in the two locations is significant difference, and the metal corrosion rate also had many differences.On the basis of the obtained data, it was possible to classify the atmospheric corrosion activity of Phan Thiet according to ISO 9223:2012 According to this Standard, the atmospheric environment of Phan Thiet in the outdoor area was classified into group S1 for chlorine deposition, group P1 for sulfur dioxide deposition, and group T4 for time of wetness According to Standard 9226: 2012 classification of group C3 for steel corrosion rate, group C5 for copper corrosion rate, group C4 for aluminum corrosion rate, group C3 for zinc corrosion rate Keywords: Deposition rate of chloride; Deposition rate of sulfur dioxide; Time of wetness; Amospheric corrosion Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 84, 12 - 2022 85 ... Phân loại ăn mòn theo tốc độ ăn mòn kim loại Để đánh giá xác tốc độ ăn mịn, chúng tơi tiến hành nghiên cứu tốc độ ăn mòn kim loại kết cấu theo ISO 9226:2012 Các đối tượng nghiên cứu kim loại. .. trời Từ kết tốc độ sa lắng clorua, sa lắng SO2, thời gian lưu ẩm cho thấy khơng khí kho tương đối khô, môi trường hạn chế tốc độ ăn mịn kim loại khí Đối với khu vực ngồi trời tốc độ ăn mịn thép,... vào thông số môi trường để phân loại mức độ ăn mòn kim loại bảng Theo đó, với tốc độ sa lắng clo mức S1, tốc độ sa lắng SO mức P1, thời gian lưu ẩm T2 ăn mịn kim loại thép, kẽm, nhôm, đồng khu