Chương 5c ăn mòn KIM LOẠI TRONG đất

ĂN MÒN KIM LOẠITRONG MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN 5.3 ĂN MÒN KIM LOẠI TRONG ĐẤT Nhiều kết cấu kim loại như các đường ống dẫu dầu, dẫn khí, dẫn nước , bồn chứa xăng, giếng khoan, dây cáp điện, vì

Trang 2

Chương V ĂN MÒN KIM LOẠI

TRONG MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN

5.3 ĂN MÒN KIM LOẠI TRONG ĐẤT

Nhiều kết cấu kim loại như các đường ống dẫu dầu, dẫn khí, dẫn nước , bồn chứa xăng, giếng khoan, dây cáp điện, vì turbin metro…được chôn dưới đất, bị ăn mòn mạnh, đặc biệt trong các vùng đất có dòng điện rò

5.3.1 Đất như chất điện ly có tính ăn mòn

Đất là các hệ mao dẫn, thường là hệ keo mà các lỗ của

nó được làm đầy bởi không khí và ẩm có chứa các

chất hóa học khác nhau nên có tính dẫn điện ion Vì thế, các kết cấu kim loại chôn trong đất ẩm bị ăn mòn theo cơ chế điện hóa học

Trang 4

5.3.2 Cơ chế ăn mòn kim loại dưới đất

Trong đa số các trường hợp, trừ đất rất khô, kim loại

chôn dưới đất bị ăn mòn điện hóa học, với sự khử phân cực oxy (chất gây ăn mòn là khí oxy) Sự vận

chuyển oxy trong đất đến bề mặt kim loại được thực hiện bởi dòng chảy định hướng của pha khí hoặc pha lỏng, bởi sự khuấy đối lưu của các pha này, hoặc bởi

sự khuếch tán oxy trong pha khí hoặc pha lỏng

Trong đất rất chua, có thể xảy ra cả sự phân cực

hydro Không loại trừ khả năng kim loại bị ăn mòn do

vi sinh vật có mặt trong đất ẩm

Trang 5

Chương V ĂN MÒN KIM LOẠI TRONG MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN

Các phản ứng ăn mòn thép trong đất ẩm:

* Trong đất pH≥ 7:

Phản ứng anot: Fe  Fe2+ +

2e-Phản ứng catot: O2 + 2H2O + 4e-  4OH-

*Trong đất rất chua (pH << 7):

Phản ứng anot: Fe  Fe2+ +

2e-Phản ứng catot: O2 + 2H2O + 4e-  4OH- (1)

4OH- + 4H+  4H2O (2)

Tổng: O2 + 4H+ + 4e-  2H2O (3)

2H+ + 2e-  H2

Trang 6

5.3.3 Phân loại thành hai loại:

•Ăn mòn kim loại bởi đất có hoạt tính ăn mòn;

• Ăn mòn kim loại bởi dòng điện rò (còn gọi là ăn mòn điện)

5.3.4 Các yếu tố khống chế ăn mòn kim loại trong đất:

* Đa số các trường hợp ăn mòn điện hóa kim loại trong đất ẩm thì khống chế quá trình catot chiếm ưu thế, do sự vận chuyển của oxy đến bề mặt kim loại khó khăn;

•Khống chế quá trình anot trong đất khô và xốp;

• Khống chế hỗn hợp catot – điện trở khi pin macro làm việc trong điều kiện đất thông khí không đều

Trang 7

5.3.5 Ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến sự

ăn mòn kim loại trong đất

a)Độ ẩm Sự phụ thuộc của tốc độ ăn mòn kim loại

vào độ ẩm của đất có dạng đường cong với một cực đại Vì tăng độ ẩm của đất làm dễ dàng cho quá trình anot, làm giảm điện trở của đất; nhưng lại làm khó

khăn cho quá trình catot (làm giảm độ ngậm khí của đất , giảm tốc độ khuếch tán oxy)

b) Độ thấm không khí của đất tăng sẽ gia tốc quá

trình ăn mòn, vì làm dễ dàng cho quá trình catot Độ thấm không khí của đất phụ thuộc vào độ ẩm, vào

thành phần đất và mật độ đất

Trang 8

* Sự ngậm khí không đều trên bề mặt kết cấu kim

loại sẽ tạo thành pin ăn mòn , trong đó kim loại ở

vùng chứa nhiều không khí (như cát) là điện cực catot, còn kim loại ở vùng chứa ít không khí (như đất sét)

là điện cực anot bị ăn mòn

*Tính ăn mòn của đất tăng dần theo mức độ giảm khả năng ngậm khí (đồng nghĩa với giảm khả năng thoát nước của đất) theo dãy sau:

Tính ăn mòn của cát < của bùn < của đất sét

Trang 9

c) Điện trở của đất phụ thuộc vào độ ẩm, thành phần

muối, lượng muối và cấu trúc đất

Điện trở suất của đất (Rđất) càng thấp thì hoạt tính ăn mòn của đất càng cao:

Rđất

(Ω.cm

)Ω.cm

<

1.00 0

1000-2000 2000 -5000 5000 -10000 >10.000

Tính

ăn

mòn

Rất cao Cao Trung bình Thấp Rất thấp

Trang 10

d) Độ axit (độ chua) của đất dao động trong giới hạn

pH từ 9 đến 3, gia tốc ăn mòn do làm tăng độ hòa tan của sản phẩm ăn mòn thứ cấp và do sự khử phân cực catot của ion hydro (ion H+ nhận e- trên điện cực

catot)

e) Tính không đồng nhất của đất về cấu tạo, mật độ,

thành phần, độ ẩm, độ chua , dẫn đến sự xuất hiện pin

ăn mòn macro, tăng cường ăn mòn kim loại trong đất

g) Vi sinh vật có nhiều trong đất, chúng gia tốc ăn

mòn cục bộ các kim loại, đặc biệt là thép Nguy hiểm nhất là các vi khuẩn- khử -sunfat, chúng phát triển

nhanh trong điều kiện rất ít không khí

Trang 11

h) Nhiệt độ đất (T) thường dao động từ -50 đến +

50oC

Tốc độ ăn mòn kim loại trong đất tăng hàm số mũ theo nhiệt độ

[“Tọa độ logK(tốc độ ăn mòn kim loại)- 1/T” là

đường thẳng

Trang 12

5.3.6 Ăn mòn kim loại trong đất bởi dòng điện rò

Trang 13

Dòng điện từ dường ray tải điện một chiều đi vào trong đất Đất ẩm là vật dẫn điện Phụ thuộc vào điện trở của ray và của đất, dòng điện rò đôi khi có cường độ rất lớn, đến hàng chục amper đi trong đât Trên đường đi của mình, nếu gặp kết cấu kim loại chôn trong đất (như ống dẫn nước, dây cáp), dòng điện rò sẽ đi vào và di chuyển trên kết cấu kim loại, sau đó sẽ đi ra khỏi kết cấu kim loại này tại một vị trí thích hợp nào đó Tại chỗ dòng điện rò đi vào, kết cấu kim loại sẽ trở thành vùng catot; tại chỗ dòng điện rò đi ra khỏi kết cấu kim loại sẽ trở thành vùng anot của pin ăn mòn (hình 3).

Trang 15

5.3.7 Các phương pháp chống ăn mòn kim loại

trong đất:

a)Ngăn cách kim loại khỏi môi trường đất bằng các lớp phủ bitum (dày 3-9 mm); bằng lớp phủ

polyvinylclorua (PVC) dày 0,5-0,6 mm, bằng lớp phủ polyetylen (PE) dày 0,3 mm

b)Phương pháp bảo vệ kim loại trong đất bằng lớp phủ phải luôn luôn kết hợp với phương pháp bảo vệ catot (bằng protector, bằng dòng điện 1 chiều ngoài); a) Tạo môi trường nhân tạo xung quanh kết cấu kim loại trong đất bằng lớp đất sét mịn, bằng lớp đất có thành phần đồng nhất…

b) Bằng phương pháp chuyên dụng chống sự ăn mòn bởi dòng điện rò

Định dạng
Số trang	15
Dung lượng	2,9 MB