Vấn đề ăn mòn kim loại có liên quan đến hầu hết các ngành kinh tế (theo ước tính chi phí cho lĩnh vực ăn mòn chiếm khoảng 4% tổng thu nhập quốc dân đối với các nước công nghiệp phát triển) Chi phí cho lĩnh vực ăn mòn có thể bao gồm: Chi phí mất mát trực tiếp: tiền chi phí cho việc thay thế các vật liệu bị ăn mòn và những thiết bị xuống cấp do ăn mòn; Chi phí mất mát gián tiếp: Chi phí sữa chữa số lượng sản phẩm giảm chất lượng trong quá trình sản xuất hoặc mất mát do hiện tượng ăn mòn kim loại gây ra. Chi phí cho các biện pháp phòng ngừa, các biện pháp để bảo vệ chống hiện tượng ăn mòn kim loại. Chi phí trực tiếp ít hơn rất nhiều so với chi phí gián tiếp
CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ CHỐNG ĂN MÒN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ GVHD : TS. HUỲNH QUYỀN HVTH : PHÙNG THỊ CẨM VÂN : HOÀNG MẠNH HÙNG HCM , 05/2011 HCM , 05/2011 NỘI DUNG TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN 1 1 PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN 2 2 2 Ăn mòn kim loại là sự tự phá hủy kim loại do tác dụng hóa học và điện hóa giữa kim loại với môi trường bên ngoài. Ăn mòn kim loại gây ra những thiệt hại vô cùng nghiêm trọng vì vậy nghiên cứu về ăn mòn và chống ăn mòn kim loại là công việc hết sức quan trọng trong tất cả các lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác nhau. 3 1. Tổng quan về ăn mòn Vấn đề ăn mòn kim loại có liên quan đến hầu hết các ngành kinh tế (theo ước tính chi phí cho lĩnh vực ăn mòn chiếm khoảng 4% tổng thu nhập quốc dân đối với các nước công nghiệp phát triển) Chi phí cho lĩnh vực ăn mòn có thể bao gồm: Chi phí mất mát trực tiếp: tiền chi phí cho việc thay thế các vật liệu bị ăn mòn và những thiết bị xuống cấp do ăn mòn; Chi phí mất mát gián tiếp: Chi phí sữa chữa số lượng sản phẩm giảm chất lượng trong quá trình sản xuất hoặc mất mát do hiện tượng ăn mòn kim loại gây ra. Chi phí cho các biện pháp phòng ngừa, các biện pháp để bảo vệ chống hiện tượng ăn mòn kim loại. Chi phí trực tiếp ít hơn rất nhiều so với chi phí gián tiếp 4 1. Tổng quan về ăn mòn Theo cơ chế của quá trình ăn mòn: Ăn mòn điện hóa Ăn mòn hóa học Theo điều kiện của quá trình ăn mòn: Ăn mòn khí quyển Ăn mòn trong chất điện ly Ăn mòn trong đất; Ăn mòn do dòng điện ngoài Ăn mòn do ứng suất; Ăn mòn do sinh vật 5 1. Tổng quan về ăn mòn Xác định tốc độ ăn mòn theo thiệt hại về khối lượng: Q : Tốc độ ăn mòn, g/m 2 .giờ ∆m : Thiệt hại khối lượng, g m 1 : Khối lượng trước khi thí nghiệm, g m 2 : Khối lượng sau khi thí nghiệm, g S : Diện tích bề mặt, m 2 t : Thời gian thí nghiệm, giờ 6 1. Tổng quan về ăn mòn 1 2 m -m Δm Q= = S.t S.t Xác định tốc độ ăn mòn theo chỉ số độ sâu ăn mòn P : Chỉ số độ sâu ăn mòn, mm/năm Q : Tốc độ ăn mòn, g/m 2 .giờ d : Khối lượng riêng của kim loại, g/m 2 7 1. Tổng quan về ăn mòn Q P=8,76 d Xác định tốc độ ăn mòn theo chỉ số độ sâu ăn mòn 8 1. Tổng quan về ăn mòn Nhóm ổn định Chỉ số độ bền (P, mm/năm) Bậc Siêu bền 0,001 1 Độ bền cao 0,001-0,005 2 0,005-0,01 3 Độ bền trung bình 0,01-0,05 4 0,05-0,1 5 Độ bền thấp 0,1-0,5 6 0,5-1,0 7 Độ bền rất thấp 1,0-5,0 8 5,0-10,0 9 Hoàn toàn không bền > 10,0 10 NỘI DUNG TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN 1 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN 2 2 9 2.1. Xử lý môi trường 2.2. Bảo vệ bằng cấu tạo thiết bị hợp lý 2.3. Thụ động hóa kim loại 2.4. Bảo vệ điện hóa 2.5. Lớp phủ bảo vệ 2.6. Phương pháp kết hợp NỘI DUNG TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN 1 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN 2 2 10 2.1. Xử lý môi trường 2.2. Bảo vệ bằng cấu tạo thiết bị hợp lý 2.3. Thụ động hóa kim loại 2.4. Bảo vệ điện hóa 2.5. Lớp phủ bảo vệ 2.6. Phương pháp kết hợp [...]... tiếp giữa các kim loại cùng nằm trong môi trường điện ly; Loại bỏ ứng suất; Cấu tạo ống thoát không đọng môi trường ăn mòn; Tránh ăn mòn cục bộ do chất lỏng chảy dọc thành thiết bị; Giảm các khe hẹp trong các mối nối các chi tiết nằm trong dung dịch chất điện ly; Tránh các góc chết gây nên tính không đồng nhất chất điện ly 13 NỘI DUNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN 2.1... động trong môi trường làm việc, ăn mòn đều, hiệu suất cao 24 NỘI DUNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN 2.1 Xử lý môi trường 2.2 Bảo vệ bằng cấu tạo thiết bị hợp lý 2.3 Thụ động hóa kim loại 2.4 Bảo vệ điện hóa 2.5 Lớp phủ bảo vệ 2.6 Phương pháp kết hợp 25 2.3 Lớp phủ bảo vệ Lớp phủ bảo vệ là một trong các phương pháp phổ biến nhất hiện nay để chống ăn mòn kim loại Có 3 loại lớp... DUNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN 2.1 Xử lý môi trường 2.2 Bảo vệ bằng cấu tạo thiết bị hợp lý 2.3 Thụ động hóa kim loại 2.4 Bảo vệ điện hóa 2.5 Lớp phủ bảo vệ 2.6 Phương pháp kết hợp 12 2.2 Bảo vệ bằng cấu tạo thiết bị hợp lý Đặc điểm cấu tạo của thiết bị ảnh hưởng lớn đến quá trình ăn mòn, cấu tạo thiết bị không hợp lý là nguyên nhân làm tăng tốc độ ăn mòn Cấu tạo thiết... lớn 18 2.3 Thụ động hóa kim loại PHÂN CỰC ANOD Khó khăn Bảo vệ anod không thực hiện được ở phần kim loại không tiếp xúc với dung dịch; Dòng điện ban đầu cho sự thụ động anod lớn nên cần phải có dụng cụ khống chế điện thế và duy trì dòng điện; Rất khó khăn cho các đường ống dẫn dài; 19 NỘI DUNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN 2.1 Xử lý môi trường 2.2 Bảo vệ bằng cấu tạo thiết... chất hòa tan trong dung môi dễ bay hơi Vai trò của lớp sơn Chống gỉ Trang trí Cách điện, chịu nhiệt, chịu hà, chịu axit, chịu kiềm, xăng dầu Yêu cầu của màng sơn: Bám chắc vào kim loại nền Ổn định hóa học Không thấm nước, thấm khí, không bị nước phân hủy Chậm lão hóa 31 NỘI DUNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN 2.1 Xử lý môi trường 2.2 Bảo vệ bằng cấu tạo thiết bị hợp... hòa H+ bằng vôi sống) Khử oxy trong dung dịch nước: Tăng nhiệt độ Xử lý chân không; Sử dụng các hóa chất khử oxy như Na2SO3, SO2, NaS2O4,… Dùng chất làm chậm ăn mòn (Chất ức chế): là các chất khi cho lượng nhỏ chất làm chậm vào môi trường thì tốc độ ăn mòn điện hóa của kim loại và hợp kim giảm đi nhanh chóng Cơ cấu tác dụng của CLC là ngăn cản quá trình anod và catod hay tạo màng Dựa vào cơ... Faraday phát triển thêm vào năm 1840 khi ông nghiên cứu sự ăn mòn Fe trong dung dịch HNO3 Có 2 cách để chuyển kim loại vào trạng thái thụ động: Phân cực anod (Bảo vệ anod bằng dòng ngoài) Nhúng vào dung dịch điện ly có chứa cấu tử thích hợp 16 2.3 Thụ động hóa kim loại PHÂN CỰC ANOD Fe bị phân cực anod trong dung dịch 0,5M H2SO4, bắt đầu phân cực từ điện thế ăn mòn Ecorr 17 2.3 Thụ động hóa kim loại... mỏng có tính chất bảo vệ kim loại/hợp kim trong dung dịch ăn mòn Fe + 2H2O → Fe(OH)2 + 2H+ + 2e Bề dày của lớp màng thụ động có thể từ vài Ao đến vài trăm Ao được hình thành do quá trình oxy hóa Khi kim loại ở trạng thái thụ động thì điện thế điện cực của nó chuyển về phía dương hơn (phân cực anod lớn) và điện trở ăn mòn lớn, nên tốc độ ăn mòn giảm nhanh 15 2.3 Thụ động hóa kim loại Hiện tượng... thế điện cực dương hơn Phương pháp bảo vệ anod chủ yếu dùng để nâng cao độ bền của thép cacbon, thép không gỉ, hay titan trong một số môi trường như xút đặc, H2SO4 nồng độ cao Điều kiện tiến hành bảo vệ anod: Kim loại có khả năng thụ động khi phân cực anod; Dòng điện bé khi duy trì trạng thái thụ động để đảm bảo độ bền ăn mòn cao Lúc đầu cần có mật độ dòng lớn để vượt qua dòng giới hạn đến vùng... chính, anod do đó kim loại phủ đóng vai trò anod của pin ăn mòn VD: Phủ Zn, Sn, Cd,… lên trên nền sắt, thép Lớp phủ catod: Điện thế kim loại phủ dương hơn kim loại catod chính, do đó kim loại phủ đóng vai trò catod và kim loại chính đóng vai trò anod Do đó, muốn bảo vệ kim loại chính thì lớp phủ phải đảm bảo các yêu cầu sau: Bền trong môi trường ăn mòn; Sít chặc, không có lỗ xốp, không có vết nứt; . quan về ăn mòn Theo cơ chế của quá trình ăn mòn: Ăn mòn điện hóa Ăn mòn hóa học Theo điều kiện của quá trình ăn mòn: Ăn mòn khí quyển Ăn mòn trong chất điện ly Ăn mòn trong đất; Ăn. điện; Rất khó khăn cho các đường ống dẫn dài; 19 2.3. Thụ động hóa kim loại NỘI DUNG TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN 1 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN 2 2 20 2.1 hợp NỘI DUNG TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN 1 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN 2 2 10 2.1. Xử lý môi trường 2.2. Bảo vệ bằng cấu tạo thi t bị hợp lý 2.3. Thụ