Ăn mòn vật liệu kim loại, Nghiên cứu ăn mòn và bảo vệ chống ăn mòn vật liệu kim loại có tầm quan trọng và liên quan đến hầu hết các ngành kinh tế cũng như an ninh quốc phòng. Theo những đánh giá mới nhất, tổn thất do ăn mòn kim loại, hợp kim ước tính khoảng 4% tổng sản phẩm quốc dân (GNP) của các nước công nghiệp phát triển. Ước tính khoảng 30% lượng thép trên thế giới sản xuât chỉ sử dụng để thay thế thép bị ăn mòn. Ăn mòn gây nguy cơ phá hủy vật liệu, thiết bị kim loại và đó là lý do phải nâng cao, thậm chí phải hoàn thiện các phương pháp truyền thống đồng thời xây dựng các phương pháp mới để phát hiện, theo dõi nhằm mục đích kiểm soát ngăn ngừa các sự cố về ăn mòn.
MỞ ĐẦU Ăn mịn, nhiễm mơi trường, rỉ sét điều thường sử dụng để mô tả trình gây hiệu suất vật liệu kỹ thuật Ăn mòn thuật ngữ thường sử dụng để mô tả chất bị cách "lãng phí", xảy kim loại hợp kim phản ứng với môi trường mà tiếp xúc Một nghiên cứu ăn mịn địi hỏi cách tiếp cận đa ngành, liên quan đến lĩnh vực hóa học, vật lý, luyện kim, khí Cơ chế giải thích lý sau 200 năm nghiên cứu, nhận thức vấn đề, cố ăn mòn tiếp tục xảy hàng ngày Nghiên cứu ăn mòn bảo vệ chống ăn mòn vật liệu kim loại có tầm quan trọng liên quan đến hầu hết ngành kinh tế an ninh quốc phòng Theo đánh giá nhất, tổn thất ăn mịn kim loại, hợp kim ước tính khoảng 4% tổng sản phẩm quốc dân (GNP) nước công nghiệp phát triển Ước tính khoảng 30% lượng thép giới sản xuât sử dụng để thay thép bị ăn mòn Ăn mòn gây nguy phá hủy vật liệu, thiết bị kim loại lý phải nâng cao, chí phải hồn thiện phương pháp truyền thống đồng thời xây dựng phương pháp để phát hiện, theo dõi nhằm mục đích kiểm sốt ngăn ngừa cố ăn mòn CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan ăn mòn kim loại 1.1.1 Khái niệm ăn mòn kim loại Ăn mòn kim loại khái niệm dùng để trình tự diễn biến phá huỷ vật liệu kim loại tương tác hóa – lý với mơi trường xung quanh Q trình ăn mịn khơng gây tổn thất kinh tế mà cịn gây nhiễm mơi trường sản phẩm ăn mịn 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 Hình Tác hại trình ăn mòn 1.1.2 Phân loại ăn mòn kim loại Ăn mịn kim loại q trình tương tác hóa – lý phức tạp, xảy với nhiều loại vật liệu kim loại khác môi trường xâm thực đa dạng, thay đổi thường kiểm sốt Vì thế, để dễ nắm bắt giải vấn đề chống ăn mòn kim loại, người ta thường phân loại q trình ăn mịn kim loại góc độ khác nhau, ví dụ phân loại theo chế, theo hình dạng bề mặt bị ăn mịn, theo mơi trường xâm thực… Dưới số phân loại ăn mịn kim loại thơng dụng 1.1.2.1 Phân loại ăn mòn kim loại theo chế a) Ăn mịn hố học Là q trình phá huỷ vật liệu kim loại tác dụng hóa học mơi trường xung quanh Các phản ứng hố học phá huỷ kim loại xảy kim loại nằm môi trường chất không điện li dạng lỏng khí khơ Sản phẩm ăn mịn nằm bề mặt tiếp xúc kim loại môi trường, khơng xuất dịng điện Ăn mịn hóa học thường xảy phận thiế bị lò đốt thiết bị thường xuyên tiếp xúc với nước oxi nhiệt độ cao Ví dụ: 3Fe = H2O → Fe3O4 + 4H2 Chỉ xảy phản ứng hóa học đơn giản Khơng phát sinh dịng điện Nhiệt độ mơi trường cao tốc độ ăn mịn hóa học lớn b) Ăn mịn điện hố Là q trình phá huỷ vật liệu kim loại tương tác chúng với môi trường điện li xung quanh Còn dạng ăn mòn vi sinh xảy tác động của chất thải vi sinh vật tiết thường coi dạng đặc biệt ăn mịn điện hóa Sự khác chế ăn mịn hố học ăn mịn điện hố phản ứng ăn mịn hố học, phản ứng tổng qt xảy nơi giai đoạn; đó, ăn mịn điện hố, phản ứng tổng qt xảy hai khu vực khác nhiều giai đoạn Ăn mịn điện hóa nhìn nhận đơn giản ăn mòn kim loại xảy kèm với trao đổi điện tử, với xuất dòng điện gọi với tên khoa học dòng ăn mịn Ăn mịn điện hóa xảy đa dạng, phụ thuộc nhiều vào điều kiện như: chất vật liệu kim loại chất môi trường ăn mòn… Giá trị tổn thất ăn mòn thực tế thống kê từ ngành cơng nghiệp phát triển với biến đổi môi trường điều kiện vận hành Các mơi trường nhúng ngập dẫn đến nhiều dạng ăn mòn nguy hiểm khác Kim loại môi trường mà chúng tiếp xúc tạo thành hệ điện hóa (pin điện hóa) Quá trình chuyển điện tích kim loại mơi trường bao gồm hai phản ứng, phản ứng oxi hóa xảy cực âm phản ứng khử xảy cực dương Kết lượng kim loại bị tan vào môi trường M → Mn+ + ne Hình Ví dụ ăn mịn điện hóa a- Hệ gồm VLKT khác nhau; b-Hệ VLKT A-anode, C-cathode, MP-dây dẫn, ionic flow-dòng ion, E-chất điện li * Điều kiện xảy ăn mòn điện hóa − ĐK 1: Các điện cực phải khác chất: hai kim loại khác nhau, kim loại - phi kim, kim loại - hợp chất hoá học, kim loại điện cực chuẩn nhỏ cực âm ⇒ Như kim loại ngun chất khó bị ăn mịn điện hố học − ĐK 2: Các điện cực phải tiếp xúc với − ĐK 3: Các điện cực tiếp xúc với dung dịch chất điện li Thiếu điều kiện khơng xảy ăn mịn điện hố Trong thực tế, q trình ăn mịn kim loại diễn phức tạp, bao gồm ăn mịn hố học ăn mịn điện hố Nhưng ăn mịn điện hố thường đóng vai trị chủ yếu 1.1.2.2 Phân loại ăn mòn kim loại theo hình dạng bề mặt ăn mịn Theo hình dạng bề mặt bị ăn mòn, ăn mòn kim loại chia thành hai loại chính: ăn mịn ăn mịn cục a) Ăn mòn [Uniform Corrosion] Là trình ăn mịn xảy tồn bề mặt dự đốn định lượng tốc độ ăn mòn Trong ăn mòn đều, vật liệu kim loại bị ăn mịn tồn bề mặt kim loại Để xảy ăn mịn đều, mơi trường ăn mòn phải tác động hầu hết bề mặt, thân kim loại phải đồng cấu trúc thành phần Trong thực tế, yếu tố thường khó thỏa mãn, nên người ta chấp nhận không đồng mức độ Thí dụ ăn mịn thép khí quyển, thép mơi trường axít, ơxy hố nhiệt độ cao, v.v thường coi ăn mòn đồng Theo quan điểm kĩ thuật, ăn mòn đồng thường chấp nhận sử dụng cho việc tính tốn thiết kế Hình Ảnh bề mặt mặt cắt ngang kim loại bị ăn mòn b) Ăn mòn cục [Localized Corrosion] Là kiểu ăn mòn khác tập trung hay số diện tích nhỏ tồn bề mặt kim loại tiếp xúc với mơi trường gây ăn mịn Đặc trưng ăn mòn cục phát triển chúng khó nhận biết Hình Một số dạng ăn mòn vật liệu kim loại 1.1.2.3 Phân loại ăn mịn kim loại theo mơi trường ăn mòn Theo phân loại này, ăn mòn kim loại thường phân thành ăn mịn mơi trường tự nhiên (khí quyển, nước biển đất) mơi trường cơng nghiệp a) Ăn mịn mơi trường tự nhiên * Ăn mịn khí Ăn mịn mơi trường khí dạng ăn mịn phổ biến Có khoảng 80% máy móc, thiết bị kết cấu kim loại làm việc mơi trường khí quyển, có nhiều cơng trình nghiên cứu ăn mịn vật liệu kim loại mơi trường khí tiến hành giới Việt Nam Những yếu tố định chế tốc độ ăn mịn kim loại mơi trường khí mức độ ẩm bề mặt kim loại tiếp xúc với khơng khí hàm lượng chất xâm thực Có thể chia làm loại ăn mịn mơi trường khí quyển: - Ăn mịn khơng khí ướt: dạng ăn mịn xảy có lớp màng nước mỏng bao phủ bề mặt kim loại trơng thấy mắt thường Q trình xảy bề mặt kim loại bị nước mưa rơi trực tiếp hay nước ngưng tụ bề mặt kim loại độ ẩm tương đối khơng khí đến 100% Ăn mòn dạng tuân theo chế ăn mịn điện hố - Ăn mịn khơng khí ẩm: dạng ăn mịn xảy có màng nước mỏng không trông thấy mắt thường bao phủ bề mặt kim loại Quá trình xảy ngưng tụ hấp phụ ngưng tụ hoá học độ ẩm tương đối khơng khí nhỏ 100% Ăn mòn dạng tuân theo chế điện hố - Ăn mịn khơng khí khơ: ăn mịn dạng tuân theo chế hoá học Sự phân loại dạng ăn mịn nói chung quy ước, thực tế dạng ăn mịn chuyển thành dạng ăn mịn khác tuỳ theo điều kiện môi trường Đối với nghiên cứu ăn mịn khí quyển, người ta thường quan tâm đến yếu tố nhiệt độ, độ ẩm tương đối, thời gian lưu ẩm hay thời gian thấm ướt bề mặt (TOW – Time of wetness), lượng mưa, tần suất mưa, sương, độ nhiễm bẩn khí Thơng thường, người ta chia mơi trường khí thành vùng khí cơng nghiệp, thành phố, biển, nơng thơn, biển nhiệt đới xây dựng đồ ăn mòn quốc gia, khu vực hay thành phố * Ăn mịn mơi trường nước biển, nước sông, nước hồ Các kết cấu thép công trình thuỷ lợi; thuỷ điện; giao thơng vận tải; xây dựng… vận hành môi trường biển, sông hồ thường bị ăn mòn dẫn đến thiệt hại to lớn cho kinh tế, an ninh quốc phịng Có nhiều cơng trình nghiên cứu ăn mịn vật liệu kim loại môi trường tiến hành giới Việt Nam từ trước đến Ăn mịn mơi trường tn theo chế điện hố Khi nghiên cứu ăn mịn môi trường nước, nhà nhiên cứu quan tâm đến yếu tố như: thành phần muối khống hồ tan nước (Cl-, SO42-, CO32-, Br-… cation Na+, K+, Mg2+, Ca2+…); chu kỳ thấm ướt kim loại; phân bố ơxy nước; tốc độ dịng chảy nhiệt độ nước; tác dụng ứng suất học hình dạng cấu trúc kết cấu kim loại Trong khí biển/ven biển, ion Cl- tác nhân chủ yếu gây ăn mịn, nguy hư hỏng chi tiết thiết bị cơng trình cao nhiều lần so với đất liền dễ xảy tai nạn rủi ro Ion Cl- tác nhân nguy hiểm vật liệu kim loại, gia tốc AMKL tác nhân gây ăn mòn lỗ Hơn nữa, ion Cl- có khả hút ẩm tốt, góp phần hình thành dung dịch điện ly bề mặt kim loại kéo dài TOW không khí có nhiệt độ cao Ion Cl- làm tăng độ dẫn điện lớp ẩm/dung dịch bề mặt kim loại, phá hủy lớp màng bảo vệ , làm tăng tốc độ ăn mịn Bên cạnh đó, có mặt ion Cl- làm tăng nguy tốc độ ăn mòn ứng lực chi tiết, kết cấu kim loại, đặc biệt kết cấu làm thép không gỉ Sự sa lắng ion Cl- định vị trí địa lý, điều kiện địa hình khoảng cách từ bờ biển, tốc độ hướng gió Các vùng khí nhiệt đới thường có tốc độ ăn mịn ln cao vùng khí biển ơn đới vùng khí thành phố/cơng nghiệp nhiệt đới Bảng Tốc độ ăn mòn thép cacbon số địa điểm Việt Nam + Ăn mòn môi trường đất Các thiết bị, kết cấu kim loại chôn ngầm đất ống dẫn nước, dẫn dầu… bị ăn mịn mạnh Nhiều cơng trình nghiên cứu ăn mịn mơi trường đất tiến hành từ lâu Q trình ăn mịn kim loại đất chất trình ăn mịn điện hố, mơi trường đất mơi trường điện li Khi nghiên cứu ăn mịn môi trường đất, người ta quan tâm đến điện trở suất, nhiệt độ, độ ẩm đất, độ pH thành phần muối hòa tan đất + Ăn mòn mơi trường cơng nghiệp Ăn mịn mơi trường cơng nghiệp đa dạng phức tạp, phá huỷ từ sản phẩm theo thời gian vận hành thời gian nghỉ, từ ơtơ, máy móc tới cơng trình thiết bị cơng nghiệp đường ống dẫn dầu, dẫn khí, dẫn nước, dây chuyền sản xuất nhà máy hoá chất, nhà máy điện… Nó bao gồm dạng ăn mịn chế ăn mịn (hố học, điện hố, ứng suất, mài mòn…) 1.1.2 Các dạng ăn mòn cục kim loại Trong đề mục này, ăn mòn cục kim loại nhìn góc độ ăn mịn điện hoá giới thiệu cách tổng quát * Ăn mòn lỗ(pitting corrosion): Ăn mòn lỗ dạng ăn mịn cục điển hình nhất, phần lớn bề mặt khơng bị ăn mịn, lỗ ăn mịn bé hình thành Các lỗ xuyên sâu vào kim loại phá hủy độ bền thiết bị máy móc Ngồi dạng ăn mịn thơng thường vật liệu kim loại, ăn mịn lỗ ẩm ướt cục vết (điểm) sai hỏng thép cacbon thấp hay lớp phủ bảo vệ Các sản phẩm ăn mòn thường hút ẩm chất gây ăn mịn khác tăng cường cơng Ăn mịn lỗ thường xuất kim loại có màng thụ động Một kim loại thụ động trình hình thành tự nhiên (hay nhân tạo) lớp bảo vệ gọi màng thụ động (như thép không gỉ, nhơm/hợp kim nhơm, niken ) Sự có mặt ion Cl- thường gây ăn mòn lỗ màng thụ động Một lỗ hình thành màng thụ động bị phá vỡ cục hay khuyết tật màng thụ động môi trường xâm thực phá hủy học Dạng ăn mịn lỗ nguy hiểm lượng tổn hao kim loại không đáng kể lỗ ăn sâu lòng vật liệu dẫn đến nứt gãy chi tiết cách đột ngột, không lường trước Hình Phản ứng ăn mịn lỗ dạng mặt cắt khác * Ăn mòn khe(crevice corrosion): Đây dạng ăn mòn cục xảy mãnh liệt khe hẹp cấu tạo hình học kết cấu lắp ráp Các vùng khác thành phần cấu tạo dẫn đến điện khác vị trí bề mặt kim loại: ví dụ khác diện tích, mà chênh lệch nồng độ chất khử phân cực cathode/oxy bề mặt kim loại bên khe (nhiều hơn) bên khe (ít hơn) Đặc biệt phần kim loại bị che lấp lót, đệm, vịng nối, đinh tán vùng nhạy cảm với ăn mòn khe Bề mặt kim loại bên khe anode so với xung quanh Hình Ăn mịn khe * Ăn mòn chọn lọc( selective corrosion): Các hợp kim kết hợp nhiều kim loại khác Trong vài hợp kim, hợp phần bị hịa tan rời khỏi hợp phần khác Ví dụ phổ biến kẽm bị ăn mòn chọn lọc tan khỏi hợp kim đồng kẽm – ăn mòn khử Kẽm (dezincification) ăn mòn graphit (graphitization corrosion) Ăn mịn khử kẽm thường gặp đơng thau hợp kim đồng kẽm chứa >15% kẽm, xảy có mặt ẩm oxy Khi đồng kẽm tan vào dung dịch đồng kết tủa lại, kẽm lại dung dịch, vật liệu lại trở nên xốp, giàu đồng, tính giảm chuyển từ màu vằng thau sang đỏ Ăn mòn graphit xảy với gang xám sắt bị tiết lại nguyên vẹn hạt graphit Hư hỏng ăn mòn chọn lọc nguy hiểm làm giảm tính vật liệu, dẫn đến nứt gãy chi tiết, cấu kiện, cơng trình Hình Ăn mịn chọn lọc hợp kim Cu-Zn (a) tiết graphit từ gang xám (b) * Ăn mòn xuyên tinh thể, ăn mòn biên hạt (intergranular corrosion) Kim loại bao gồm nhiều hợp phần hạt kích thước nhỏ phân bố ngẫu nhiên Ăn mịn xun tinh thể xuất có kết dính chặt chẽ thành phần hợp phần Tốc độ ăn mòn thường thấp kết tổn thất thành phần hợp phần làm phân rã kim loại Chúng thường xuất thép trắng đơn giản Đây kiểu ăn mịn chọn lọc crơm gần biên giới hạt Đối với hợp kim nhôm ăn mòn tách lớp (exforliation corrosion) Ăn mòn tinh thể ăn mòn cục theo biên giới hạt, diễn giống ăn mịn lỗ chủ yếu dọc theo đường biên hạt khác nhỏ tính chất luyện kim Ăn mịn biên hạt nguy hiểm khó phát sớm tổn hao vật liệu chưa đáng kể biên hạt bị yếu dần, làm cho tính vật liệu bị suy giảm, dẫn đến sập gãy cơng trình đột ngột Hình Hình ảnh mặt cắt ngang ăn mịn biên hạt Hình Ăn mịn tách lớp hợp kim nhơm * Ăn mòn tiếp xúc (galvanic corrosion) Tốc độ ăn mòn tăng lên gây ăn mòn cục kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau, kim loại âm điện bị ăn mòn Ăn mòn tiếp xúc thường gặp thực tế phá hủy tơn hình lượn sóng thép bị hở, diện tích rộng lớp phủ kẽm bị ăn mịn có điện thấp thép thép bên tiếp tục bị phá hủy * Ăn mòn ứng lực (stress corrosion cracking – SCC) Gãy ăn mòn ứng lực dạng hư hỏng nguy hiểm tương đối phổ biến chi tiết thiết bị công nghiệp, đặc biệt cơng nghiệp hóa chất, chế biến dầu khí, nhiệt điện, lượng hạt nhân,…Dạng hư hỏng nguy hiểm xảy âm ỉ bên làm giảm đáng kể độ bền học kim loại, lượng tổn hao kim loại SCC 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 chế ăn mòn ứng lực nứt theo biên hạt xuyên hạt, vết nứt lan truyền theo hình nhánh cây, vật liệu bị yếu nhanh, dẫn đến gãy, sập đột ngột kết cấu loại thép k gỉ austenite thường bị ăn mịn ứng lực khí biển tác động ion Cl- Hình Mặt cắt ngang thép khơng gỉ bị ăn mịn ứng lực, vết nứt hình nhánh lan truyền theo biên hạt * Ăn mòn mài mòn tác động va chạm Ăn mòn mài mòn xuất vật liệu kim loại tiếp xúc với chất lỏng có tốc độ chảy cao có chứa vật liệu mài mòn ngăn cản việc tái tạo màng bảo vệ Đặc điểm ăn mòn mài mòn tạo thành rãnh có hướng Các q trình ăn mịn mài mòn thường gặp chân vịt tàu thủy, tua bin hay bơm ly tâm nhà máy thủy điện chúng gây nhiều tổn thất Tốc độ ăn mòn thép dòng chảy nước biển: (mm/y) = 1.17 × 10−2 CO2 U0.9 CO2 = nồng độ oxy, ppb U = tốc độ dòng chảy, cm / s 10 D 0,75 υ D = hệ số khuếch tán, cm2 / s ν = động học độ nhớt, cm2 / s CHƯƠNG CHỐNG ĂN MÒN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 2.1 Giới thiệu chung Ăn mòn kim loại đa dạng chế, môi trường xâm thực hình dạng bề mặt bị ăn mịn (như đề cập trên), với số kim loại bị ăn mòn cục bộ, độ bền ăn mòn chúng không phụ thuộc nhiều vào giá trị tốc độ ăn mịn mà phụ thuộc vào thơng số ăn mòn cục độ sâu, mật độ ăn mòn lỗ Vấn đề đặt làm để theo dõi kiểm sốt ăn mịn môi trường đơn giản, hiệu kinh tế Vì thế, nhu cầu cấp bách đặt xây dựng phương pháp nghiên cứu nghiên cứu chế ăn mòn cục kim loại, đặc biệt phương pháp không phá hủy vật liệu tiến hành trực tiếp trường Cho nên, nghiên cứu ăn mòn kim loại phải đa dạng từ phương pháp luận, trang thiết bị, điều kiện…để cung cấp khái niệm đầy đủ nhất, dễ hiểu xác thực q trình tương tác hóa – lý phức tạp Vấn đề đặt cho nghiên cứu ăn mòn xác định nguyên nhân gây ăn mòn, dạng tốc độ ăn mòn Giá trị tốc độ ăn mòn kim loại cho đánh giá tổng thể độ bền chống ăn mòn loạt vật liệu kim loại, từ đó, cho phép lựa chọn loại vật liệu có độ bền ăn mịn cao nhất, phù hợp rẻ tiền cho mục đích yêu cầu sử dụng (xây lắp, chế tạo, sửa chữa…) 2.2 Phương pháp nghiên cứu ăn mòn kim loại Ăn mòn kim loại, chất chủ yếu q trình điện hóa nghiên cứu phương pháp điện hóa Nhiều kĩ thuật phát triển nhằm nghiên cứu tỉ mỉ nguyên nhân chế q trình ăn mịn, xác định mơi trường ăn mịn đánh giá khả chống ăn mòn vật liệu kim loại So sánh với kĩ thuật khác, kĩ thuật điện hóa có nhiều lợi rõ ràng là: có kết thời gian ngắn; độ xác cao có khả định lượng ăn mịn liên tục Ứng dụng 11 phổ biến chúng để xác định tốc độ ăn mòn kim loại tốc độ ăn mịn kim loại thơng số quan trọng để xác định khả phá hủy môi trường, lựa chọn kĩ thuật bảo vệ chống ăn mòn đánh giá lại ăn mòn vật liệu kim loại Các kĩ thuật điện hóa thơng thường có khả đánh giá nhanh, liên tục tự động xác định tốc độ ăn mòn Đo tốc độ ăn mòn tương đương thực tế để xác định động học trình ăn mịn Các phương pháp điện hóa phương pháp nghiên cứu ăn mòn trực tiếp Các phương pháp điện hóa sử dụng nghiên cứu ăn mịn dựa tiền đề ăn mịn q trình điện hóa xác định thơng qua phép đo mối liên hệ - dòng điện trở phân cực, thông số đặc trưng cho q trình ăn mịn 2.3 Chống ăn mịn VLKT 2.3.1 Phương pháp bảo vệ bề mặt, cách li kim loại với môi trường Phương pháp bảo vệ bề mặt phủ lên bề mặt kim loại lớp chất bền với môi trường như: sơn, dầu mỡ, chất dẻo, hợp chất polime tráng, mạ kim loại bền như: Cr, Cu, Zn, Sn Nếu lớp bảo vệ bị hỏng, kim loại bị ăn mòn 2.3.2 Giảm tác động môi trường Sử dụng chất chống ăn mòn làm bề mặt kim loại trở nên thụ động mơi trường ăn mịn Ví dụ điển hình bao gồm nitrat cyclohexylamine, natri benzoat, cacbonat dicyclohexylamine Hạ thấp nhiệt độ, giảm độ ẩm tương đối, thay đổi độ pH loại trừ Cl-, lưu huỳnh ôxít nitơ carbon dioxide 2.3.3 Lựa chọn vật liệu phù hợp, làm tốt trình thiết kế kết cấu Tính chất vật lý; ngun vật liệu sẵn có, chi phí; bảo trì; tính chất học; chống ăn mịn; chịu lửa;yêu cầu chế tạo; phù hợp cho biện pháp kiểm sốt ăn mịn; kinh nghiệm thiết kế 2.2.4 Phương pháp bảo vệ cathode, bảo vệ anode Bảo vệ cathode phương pháp quan trọng để tránh ăn mòn, chất bảo vệ cathode làm thay đổi phần tử mạch ăn mòn, tạo phần tử mạch ăn mòn đảm bảo kim loại trở thành phần tử cathode 12 mạch Mạ kẽm nhúng nóng phương pháp đồng thời cung cấp hai phương pháp bảo vệ chống ăn mịn bảo vệ rào chắn bảo vệ cathode Khi kẽm thép tiếp xúc với trong môi trường điện phân, chênh lệch điện gia tăng tế bào điện phân hình thành Như phân tích phần chất ăn mịn, kẽm có khả điện hóa cao thép Do đó, kẽm trở thành Anode để bảo vệ thép bên trong, ngăn hình thành vùng Anode Cathode bề mặt thép Do chênh lệch điện bên tế bào, hạt electron mang điện tích âm (-) dịch chuyển từ kẽm (Anode) sang thép (Cathode), nguyên tử kẽm Anode chuyển thành ion kẽm mang điện tích dương (Zn++) Tại bề mặt Cathode (-), electron mang điện tích âm thu hút tác dụng với ion H+ môi trường điện phân, giải phóng khí H2 Khơng có phản ứng hóa học thép (Cathode) chất điện phân Hiện tượng ngăn cản ăn mòn Cathode, gọi bảo vệ Cathode Những ion kẽm Z++ Anode tác dụng với ion OH- chất điện phân kẽm từ từ bị tiêu thụ, tạo thành lớp bảo vệ hi sinh cho thép 13 Phần lớn ứng dụng bảo vệ anode liên quan đến việc sản xuất, lưu trữ vận chuyển axit sulfuric Các ứng dụng khác bao gồm việc bảo vệ thép nhẹ amoniac, amoni nitrat, phân bón khác Điển hình cho thép tiếp xúc với axít sulfuric 93%, tốc độ ăn mịn hệ thống bảo vệ anode khoảng bốn lần so với hệ thống không bảo vệ anode 14