Ăn mòn đường ống bể chứa dầu khí

MỤC LỤC MỞ ĐẦU Ăn mòn hậu thực tế thường gặp sống ngày mà đặc biệt công nghiệp với thiết bị chế tạo từ vật liệu làm việc môi trường khắc nghiệt, độc hại Ở nước công nghiệp phát triển, người ta ước tính thiết hại ăn mòn chiếm khoảng 4,2% tổng sản phẩm quốc dân GDP Thiệt hại lớn tính cho chi phí bảo dưỡng, thay vật liệu hậu ăn mòn làm ô nhiễm môi trường cân sinh thái.Tại Việt Nam, khí hậu nóng, ẩm, tỷ lệ vật liệu kim loại sử dụng cao thiệt hại ăn mòn lớn.Trong công nghệ tổng hợp hữu – lọc hóa dầu, tượng ăn mòn xuất nhiều phương diện xem loại hư hỏng hệ thống đường ống, chiếm khoảng 20-25% sai hỏng ghi nhận, thường nguy hiểm Thông thường chi phí cho việc chống ăn mòn chiếm khoảng 10-20% tổng vốn dự án 0,3-0,5% chi phí vận hành Nội dung “Ăn mòn đường ống bể chứa” đưa vào giảng dạy môn học “Đường ống bể chứa” chương trình học ngành kỹ sư hóa dầu trường Đại học Bách khoa Hà Nội Đây lĩnh vực mẻ, hấp dẫn có tính ứng dụng cao sinh viên – kỹ sư trực tiếp tham gia vào trình sản xuất, công nghệ chế biến tương lai không xa.Tiểu luận môn học “Đường ống bể chứa” mà nhóm chúng em lựa chọn “ Ăn mòn đường ống bể chứa” với mong muốn đưa nhìn tổng quan sâu số vấn đề khái niệm, phân loại, chế, tác hại phương pháp chống ăn mòn Tuy nhiên hiểu biết hạn chế nên số nội dung chưa đầy đủ, nhóm chúng em mong nhận góp ý thầy, cô giáo để tiểu luận hoàn thiện PHẦN 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ ĂN MÒN I Khái niệm ăn mòn Ăn mòn kim loại tự phá huỷ kim loại tác dụng hoá học điện hoá học với môi trường bên Hoặc định nghĩa ăn mòn kim loại phá huỷ tự phát kim loại gây trình hoá học điện hoá học xảy bề mặt kim loại tiếp xúc với môi trường (vd khí quyển, nước biển, môi trường phản ứng, vv.) II Tác hại ăn mòn Ăn mòn kim loại gây tổn hại to lớn cho kinh tế, trực tiếp đến 4-5% GDP đến 10% tổng sản lượng kim loại sản xuất hàng năm, tính đến thiệt hại gián tiếp lớn nhiều Trong môi trường axit, kim loại bị gây tác động không nhỏ đến trình ăn mòn kim loại Trong thời đại công nghiệp hóa mạnh mẽ đất nước, hoạt động xã hội sản xuất lại gây tác động, gây ô nhiễm cho môi trường đồng thời góp phần làm tăng tốc độ trình ăn mòn kim loại Sự ăn mòn kim loại đưa đến hậu nặng nề làm hao tổn kim loại Nó làm biến đổi tính chất kĩ thuật quan trọng kim loại tính ổn định học, độ mềm dẻo vài tính chất hóa lí độ cứng, độ phản xạ, độ dẫn điện…Do đó, đánh giá mát ăn mòn, ta phải khảo sát tất hậu ăn mòn gây Những mát ăn mòn chia thành mát trực tiếp mát gián tiếp Những mát trực tiếp bao gồm chi phí thay chi tiết bị ăn mòn (máy móc, ống dẫn…) phí tổn cho phương tiện bảo vệ (mạ điện, mạ niken cho thép hay phủ sơn, sử dụng chất ức chế…) Theo số liệu thống kê gần đây, thiệt hại ăn mòn kim loại gây Mĩ khoảng 4% tổng sản lượng quốc gia (GNP) (tức 300 tỉ USD/năm) Anh vào khoảng gần 4% GNP(tức khoảng 30 tỉ đồng bảng anh/năm) Người ta tính, khoảng phần ba lượng kim loại khái thác không sử dụng hàng năm bị ăn mòn phá hủy, hai phần ba lượng kim loại bị ăn mòn phục hồi lò mác tanh, lượng kim loại bị loại bỏ hoàn toàn sử dụng khoảng 10% lượng kim loại khai thác Ngày nay, tổng sản lượng sắt khai thác giới khoảng 800 triệu tấn/năm Mỗi năm lượng sắt sử dụng ăn mòn khoảng 80 triệu Thêm vào ăn mòn gây hậu nghiêm trọng làm hư hại thiết bị(thiết bị phân phối nước, trung tâm nhiệt điện, nhà máy, thiết bị giao thông vận tải…), mát sản phẩm (nước, hơi, dầu mỏ…), giảm hiệu suất, làm bẩn sản phẩm thực phẩm…Vì vậy, thiệt hại gián tiếp tính thường cao thiệt hại trực tiếp Sự ăn mòn gây tai họa to lớn cho lò phản ứng hạt nhân, máy bay, tên lửa thiết bị tự động Hàng năm giới khoảng 15% lượng gang, thép luyện kim loại bị ăn mòn ,và khoảng 25% lượng thép sản xuất dùng để thay cho thiết bị sắt bị ăn mòn Cứ giây giới khoảng thép biến thành gỉ III Nguyên nhân ăn mòn Ăn mòn vật rắn đường ống: Sự diện chất rắn đường ống, đặc biệt kim lọai, có tác động lớn Do phá vỡ lớp siderite làm trình ăn mòn diễn nhanh gây thủng lỗ vài tuần, trình ăn mòn gọi ăn mòn-xói mòn Đối với dòng chảy cho trước, hư hỏng thấy rõ vị trí cong hay khu vực có dòng chảy rối cao Do việc kiểm tra mức độ cát dòng chảy tốc độ khác cần thiết Một lượng nhỏ cát khoảng 3-5lb /1000lbs bỏ qua, lượng cát lớn mức độ cần phải có biện pháp giảm thiểu Đối với đường ống dẫn khí, có mặt cát gây tốc độ ăn mòn tăng cao tính toán tương tự Ăn mòn chua: Ăn mòn chua xuất đường ống lưu chất chứa hydrogen sulphide, mức độ sulphide để đánh giá chua không định nghĩa xác thường chấp nhận áp suất riêng phần 0,05psi (0,34Kpa) Ăn mòn sulphide gây có dạng sau: + Ăn mòn lỗ từ lắng đọng cathod acid rắn + Ăn mòn lỗ vị trí lớp filmsulphide bị phá vỡ + Nứt gãy ứng suất ăn mòn sulphide + Nứt gãy - tạo bọt áp suất hydro Ăn mòn điểm Sulphide rắn hình thành từ phản ứng lưu chất với sắt trình ăn mòn hay phản ứng với kim loại nặng lưu chất, chủ yếu sắt sulphide, magan sulphide (MnS) kẽm sulphide, sulphide rắn trở thành cực dương so với sắt hình thành trình ăn mòn điện hoá bám bề mặt Mỗi phân tử sắt sulphide có tính chất phá huỷ khối lượng định kim loại, sau hết số chúng trở nên hoạt động Điều giải thích phần dựa hấp thụ H vào mạng tinh thể sulphide, phần dựa hình thành hydroxyt bọc lớp sulphide Trong lưu chất chua có nồng độ kim loại nặng thấp, hydrogen sulphide phản ứng với kim loại bề mặt hình thành lớp sulphide Lớp film có tác dụng ngăn chặn ăn mòn tiếp tục kim loại bên trong, nhiên lớp film bị tróc để lộ kim loại, hình thành pin galvanic với cực âm phần kim loại bị lộ ra, cực dương toàn phần lớp film sulphide, làm tốc độ ăn mòn diễn nhanh, lớp film khả tạo thành Ăn mòn nước đường ống Nước thường bơm vào mỏ dầu để bảo đảm áp suất, đồng thời hỗ trợ việc hướng dầu đến mỏ sản xuất Thành phần ăn mòn nước biển oxy, sử dụng nước ngầm oxy, nhiên có CO H2S dẫn đến ăn mòn hay ăn mòn chua phần Sản phẩm từ trình ăn mòn thép thường nhiều bịt kín phần bơm nước vào mỏ, oxy loại bỏ khỏi nước nhằm giảm thiểu trình ăn mòn Nếu mỏ có dư khí loại bỏ khí phương pháp tách khí (gas stripping) loại bỏ khí phương pháp học Đối với trình dùng khí tách khí, nước khí cho chảy ngược chiều Phương pháp có hiệu cao việc loại bỏ oxy dẫn đến việc acid hoá nước carbondioxyt bị hấp phụ nhiều Trong biện pháp loại khí học, nước bơm vào áp suất chân không, trình hiệu so với phương pháp tách khí đòi hỏi hỗ trợ xử lý hoá học (những chất tách oxy amonium bisulphide NH4HS) Nước biển thường tách khí để giảm thiểu oxy, nồng độ mong muốn từ 510ppb, nhiên mức thấp tốc độ ăn mòn diễn nhanh Ăn mòn vi sinh vật Đường ống dẫn dầu nước chịu ăn mòn từ trình phát triển vi khuẩn khử sulphate (SRB) Loại vi khuẩn phát triển với nhiều loại vi khuẩn khác SRB loại vi khuẩn yếm khí, tận dụng nguồn acid béo có nước sử dụng oxy có gốc sulphate để oxi hoá acid béo Những vi khuẩn kích thích hoạt động gốc sulphide làm tăng cường trình ăn mòn sulphide Trong trình phát triển vi khuẩn, pH môi trường tăng cao sulphide kết hợp với nước tạo thành hydrogen sulphide, acid di chuyển tạo môi trường acid nơi khác Do vi khuẩn phát triển nơi gây vấn đề nơi khác Ăn mòn điện hoá Ăn mòn điện hóa tượng hoá học có liên quan chặt chẽ đến kim loại, trình ăn mòn xảy môi trường điện ly, tức có diện nước nhũ tương dầu, nước muối… Ăn mòn điện hoá xảy chủ yếu bề mặt bên đường ống Tại khu anot, kim loại sắt (Fe) nhường electron tan vào môi trường điện ly Electron chuyển đến khu vực cathod, kết hợp với tác nhân đó, ví dụ oxy, carbonic, hydrosulphide, acid hữu cơ.… Phản ứng anod: Phản ứng cathod: Fe – 2e → Fe2+ O2 + 2H2O +2e → 4OH- PHẦN 2: PHÂN LOẠI ĂN MÒN Ăn mòn điện hóa: - Ăn mòn điện hoá: Là ăn mòn kim loại môi trường điện ly, oxy hóa kim loại khử chất oxy hóa không xảy phản ứng trực tiếp mà nhờ dẫn điện, trình oxy hóa khử xảy phạm vi rộng, phức tạp Điển hình dạng ăn mòn galvanic Trong đường ống, bể chứa tổng hợp hữu – lọc hóa dầu, ăn mòn điện hóa xảy nhiều môi trường có liên quan chặt chẽ đến kim loại, môi trường điện ly, tức có diện nước nhũ tương dầu, nước muối… Ăn mòn điện hoá xảy chủ yếu bề mặt bên đường ống - Ăn mòn galvanic: Là dạng ăn mòn xảy có chênh lệch điện tích tạo nên pin ăn mòn Ăn mòn galvanic xuất có hai nhiều kim loại có điện điện cực khác lắp ghép kết cấu, chúng tiếp xúc dẫn điện nằm môi trường ăn mòn tạo nên pin ăn mòn Ví dụ: Khi chế tạo tàu thủy, phần lớn chi tiết làm thép vỏ tàu, bánh lái… Nhưng chân vịt làm hợp kim đồng Ngoài có protector (lớp bảo vệ) hợp kim kem nhôm, tất lắp ghép tàu - Ăn mòn galvanic xuất hợp kim đa pha Các pha hợp kim có điện điện cực khác nhau, chênh lệch điện điện cực gây ăn mòn galvanic giống lắp ghép vật liệu khác kết cấu Ăn mòn hóa học: +Ăn mòn hóa học: Là ăn mòn kim loại môi trường khí, gọi ăn mòn khô, xảy phản ứng hóa học kim loại với môi trường khí xung quanh có chứa chất xâm thực O2, S, Cl2… Ăn mòn chua (S) +Ăn mòn chua: Ăn mòn chua xuất đường ống lưu chất chứa hydrogen sulphide, mức độ sulphide để đánh giá chua không định nghĩa xác thường chấp nhận áp suất riêng phần 0,05psi (0,34Kpa) Quá trình gây hỏng hóc nhanh làm nứt lớp thép đường ống +Ăn mòn ( CO2) +Ăn mòn ngọt: Lý cần phải đánh giá ăn mòn hệ nhiều pha việc vận chuyển khí chưa xử lý, khí ẩm, khí-lỏng với hệ thống ống khơi Đặc biệt với việc phát triển hệ thống mỏ vệ tinh, loại khí không xử lý mà vận chuyển đến trung tâm xử lý riêng, bờ khơi Do yếu tố cần xem xét đường ống làm với loại thép carbon thường hay phải thiết kế với loại vật liệu chống ăn mòn đắt nhiều Các yếu tố ảnh hưởng đến trình ăn mòn ngọt: - Lượng nước diện dầu, khí - Diện tích kim loại tiếp xúc với nước - Hiện diện H2S - Hàm lượng muối chlorite +Ăn mòn nước đường ống Ăn mòn nước đường ống: Nước thường bơm vào mỏ dầu để bảo đảm áp suất, đồng thời hỗ trợ việc hướng dầu đến mỏ sản xuất Thành phần ăn mòn nước biển oxy, sử dụng nước ngầm oxy, nhiên có CO2 H2S dẫn đến ăn mòn hay ăn mòn chua phần Nước biển thường tách khí để giảm thiểu oxy, nồng độ mong muốn từ 510ppb, nhiên mức thấp tốc độ ăn mòn diễn nhanh Ăn mòn vi sinh vật - Ăn mòn vi sinh vật: Đường ống dẫn dầu nước chịu ăn mòn từ trình phát triển vi khuẩn khử sulphate (SRB: sulphate reducing bacteria) Loại vi khuẩn phát triển với nhiều loại vi khuẩn khác SRB loại vi khuẩn yếm khí, tận dụng nguồn acid béo có nước sử dụng oxy có gốc sulphate để oxi hoá acid béo Những vi khuẩn kích thích hoạt động gốc sulphide làm tăng cường trình ăn mòn sulphide Trong trình phát triển vi khuẩn, pH môi trường tăng cao sulphide kết hợp với nước tạo thành hydrogen sulphide, acid di chuyển tạo môi trường acid nơi khác Do vi khuẩn phát triển nơi gây vấn đề nơi khác Ăn mòn liên quan đến tác động học: + Ăn mòn ứng suất Kết cấu thiết kế để phục vụ cho mục đích định, trình làm việc, vật liệu kết cấu vừa phải chịu ăn mòn vừa phải chịu ứng suất Đây trường hợp thường gặp thực tiễn, tổn thất gây nên lên tới 28% tổng thiệt hại ăn mòn Ở hai tác nhân phối hợp làm phá hủy vật liệu úng suất ăn mòn xem xét điều kiện chung là: môi trường ăn mòn có hoạt tính trung bình, không đổi ứng suất kéo uốn nằm vùng đàn hồi Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn ứng suất ứng suất, thời gian, môi trường nhạy cảm với ăn mòn ứng suất thành phần hóa học vật liệu + Ăn mòn mài mòn 10 Quá trình ăn mòn thép cacbon kết cấu nước biển chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố khác: nước có ô nhiễm hay không, nhiệt độ môi trường, độ chênh mức thủy triều lên xuống Một điều dễ nhận thấy vùng bắn tóe nước vùng mím nước có tốc độ ăn mòn lớn Vùng ăn mòn vùng thủy triều vùng đen Vùng bị ăn mòn vùng thủy triều vùng đen Vùng bị ăn mòn mãnh liệt nằm mức thủy triều hạ khaongr 0,6 m (vùng mím nước) cần bảo vệ catôt để chống ăn mòn 6.4 Ăn mòn thép hợp kim nước biển Thép HSLA bền ăn mòn khí tốt thép cacbon, nước biển loại vật liệu bền ăn mòn ? Thực tế cho thấy thép HSLA (đặc biệt loại có chứa Ni, Cu P) bền ăn mòn vùng khí vùng bắn tóe nước tốt thép cacbon Trong vùng thủy triều, vùng mím nước vùng đen độ bền ăn mòn hai loại thép tương đương Kết thử nghiệm sau năm, thép HSLA có 0,5Ni- 0,5Cu- 0,1P bền vùng hở khỏi nước biển, vùng ngập nước biển tốc độ ăn mòn 115 µm/năm 30 PHẦN 4: XÁC ĐỊNH VÀ KIỂM TRA ĂN MÒN ĐƯỜNG ỐNG 1.Mẫu thử Phương pháp thông thường để xác định kiểm tra ăn mòn mẫu thử, mẫu kim loại tương tự kim loại làm đường ống đặt vùng ăn mòn sau đem phân tích Trong kỹ thuật bao gồm việc sử dụng spool thiết bị đặc biệt dò ăn mòn Coupon Rất nhiều hệ thống đường ống vận chuyển nhà máy kiểm tra độ ăn mòn phương pháp Coupon Một Coupon mẫu kim loại đưa vào phép đo ăn mòn Những Coupon làm cẩn thận đưa vào hệ thống Từ chênh lệch khối lượng, người ta xác định tốc độ ăn mòn mm/năm Coupon có nhiều hình dạng kích thước khác phận cách điện hoàn toàn với phần kim loại lại Khớp nối kiểm tra trục quấn Những khớp nối trục quấn chuẩn bị sẵn đưa vào đường ống Coupon lớn thường có thời gian hoạt động lâu, khoảng vài tháng thường kết hợp với kỹ thuật đo khác Nó thể mức độ ăn mòn cho toàn 31 bề mặt đường ống, đo chiều sâu lỗ ăn mòn cách cắt Đo thiết bị điện tử + Máy dò điện trở Thiết bị đo điện trở corrosionmeter xác định lượng kim loại mát cách đo mức tăng điện trở mẫu kim loại diện tích ngang chúng bị giảm ăn mòn Mẫu thử hay đầu dò làm từ kim loại tương tự kim loại làm đường ống đưa vào qua đường vào đặc biệt Sau giá trị điện trở xác định đầu dò trạng thái cân với môi trường (nhiệt độ tình trạng bề mặt) thời điểm cách Những giá trị nhận chuyển đổi sang tốc độ ăn mòn liệu công thức nhà sản xuất cung cấp Việc phân tích giá trị thu gặp số giới hạn giống việc sử dụng Coupon Ví dụ đầu dò bị số chất bám,ngăn cản tiếp xúc với chất môi trường ăn mòn + Máy đo điện trở phân cực Với máy đo điện trở phân cực, tốc độ ăn mòn tốc độ tức thời Trong phương pháp này, tượng điện hoá gọi điện trở phân cực tuyến tính sử dụng Nếu điện E mẫu kim loại gắn với cường độ dòng điện tương ứng, đường cong phân cực ghi nhận Tại điểm mà cường độ dòng điện 0, tốc độ đường cong phân cực gọi điện trở phân cực + Phương pháp sử dụng có tính định tính việc kiểm tra tốc độ ăn mòn thiết bị: - Nó chủ yếu sử dụng để đo ăn mòn oxygen tan dung dịch gây Ít sử dụng ăn mòn CO2 H2S 32 - Cũng có giới hạn tương tự phương pháp + Máy dò Hydrogen Được cấu tạo ống thép có thành mỏng nối với thiết bị đo áp, chủ yếu sử dụng môi trường chua Trong phản ứng ăn mòn hydrogen sinh khuếch tán qua thành ống thép, kết hợp thành phân tử, lớn khuếch tán ngược trở lại, áp suất phân tử hydrogen đo chuyển thành giá trị tốc độ ăn mòn Thiết bị dùng đo ăn mòn cách định tính hay bán định lượng thường kết hợp với nhiều phương pháp khác Hiện có máy dò phức tạp đo lượng hydro khuếch tán qua thành ống thiết bị Phân tích hóa học - Xác định hàm lượng sắt hòa tan Một phương pháp dự đoán đánh giá ăn mòn có hiệu xác định lượng sắt có lưu chất thông qua mẫu lấy - Phân tích sản phẩm ăn mòn, phân tích hoá học sản phẩm ăn mòn chất bám hệ thống phần quan trọng việc kiểm tra ăn mòn Mẫu lấy từ Coupon, nipple hay trực tiếp từ hệ thống Khi biết thành phần chất có hệ thống giúp đánh giá xác định vấn đề - Phân tích khí: Những khí quan trọng đánh giá ăn mòn CO2, H2S O2 Trong mỏ khí thiết bị dùng khí, xác định khí tương đối đơn giản chúng tập trung lượng lớn Trong mỏ dầu, xác định khí khó khăn Sự có mặt H2S oxygen lượng vết khó xác định quan trọng, lượng vết H2S gây nứt gãy cho ống thép chịu lực cao 33 Hoạt động vi khuẩn Hoạt động vi khuẩn gây nhiều vấn đề khác nhau, đặc biệt đường ống dẫn nước Có số phương pháp xác định hoạt động vi sinh vật Phương pháp quan trọng đếm số vi khuẩn Mẫu có chứa vi khuẩn nuôi cấy môi trường nuôi dưỡng đặc biệt sau đếm phân tích hoạt động để đánh giá mức độ ảnh hưởng chúng trình ăn mòn Thiết bị kiểm tra bề mặt +Kiểm tra siêu âm: Kỹ thuật siêu âm sử dụng lượng siêu âm để đo bề dày vật thể kim loại xác định chỗ rạn nứt kim loại + Thiết bị kiểm tra đường ống điện tử: Thiết bị gắn thoi, trình hoạt động thoi ghi nhận tình trạng thành ống + Sử dụng tia phóng xạ: Trong sản xuất dầu khí, phương pháp chụp ảnh tia phóng xạ chủ yếu dùng để kiểm tra mối hàn bề mặt bên đường ống thiết bị 34 PHẦN 5: BẢO VỆ VÀ CHỐNG ĂN MÒN ĐƯỜNG ỐNG Vật liệu chống ăn mòn Vật liệu chống ăn mòn bao gồm vật liệu phi kim hợp kim chống ăn mòn 1.1 Vật liệu phi kim: Vật liệu phi kim sử dụng nhiều hoàn toàn không bị ăn mòn, nhiên ứng dụng hạn chế nhược điểm khoảng nhiệt độ áp suất hoạt động, khả chịu va chạm rung động kém.Một loại vật liệu phi kim trước thường sử dụng là: GRE (Reinforced Epoxy) dạng plastic gia cường sợi thuỷ tinh, làm đường ống bờ với áp suất hoạt động thấp, chủ yếu ứng dụng cấp thoát nước 1.2 Hợp kim chống ăn mòn (CRAs): CRAs sử dụng thép carbon mangan không phù hợp để sử dụng, lý lưu chất vận chuyển ăn mòn thép carbon thường cho dù có biện pháp chống ăn mòn khác sử dụng chất ức chế hay lớp phủ thông thường.Các CRAs sử dụng thay hoàn toàn bao phủ bề mặt ống Các loại CRAs thông dụng gồm có: thép không rỉ duplex (duplex stainsless steel), hợp kim nickel, ống thép carbon mangan phủ thép không rỉ austenic số loại vật liệu khác titan hợp kim Thép không rỉ sản xuất thép carbon cách giảm bớt lượng carbon, thêm vào nguyên tố không rỉ nickel, chromium 1.3 Thép không rỉ martansiric: 35 Được sử dụng chủ yếu ống vận chuyển dầu van, vật liệu sản xuất từ thép carbon mangan thêm 13% chromium, hàm lượng Carbon khoảng 0,15%, khả chống ăn mòn tốt, giá thành gấp lần thép carbon thông thường, độ bền nhiệt độ thấp khó hàn Loại thép thường xử lý nhiệt trước sử dụng để nâng cao tính, Kawasaki cải thiện cách thêm vào lượng nhỏ nickel, mangan molipden, tính chống ăn mòn khả hàn tăng lên rõ rệt 1.4 Thép không rỉ Austenic: Đây loại thép không nhiễm từ sử dụng chủ yếu nhà máy chế biến nhà máy khí, hàm lượng nguyên tố không rỉ cao từ 18%Cr, 8%nickel đến 27%Cr, 30%nickel 3% molipden, khả chống ăn mòn cao, nhiên dễ bị nứt gãy chịu ứng suất ăn mòn có mặt chlorine (nồng độ giới hạn chlorine khoảng 50-100ppm nhiệt độ 60 0C) Nó sử dụng chủ yếu làm lớp phủ bề mặt cho đường ống, bể chứa hay chi tiết nhỏ vật liệu thép carbon Thép không rỉ austenic nhạy cảm với nứt gãy, dễ hư hỏng diện rộng khả chống ăn mòn suy giảm Giá thành gấp lần thép carbon thông thường, dễ hàn Tuy nhiên cần tránh tượng carbin hoá mối hàn vùng xung quanh nhiệt độ cao làm giảm khả chống ăn mòn, tăng cường khả ổn định cách giảm hàm lượng carbon xuống khoảng 0,05% thêm số nguyên tố ổn định titan hay niobi 1.5 Thép không rỉ Duplex: Thành phần C: 0,03-0,05%; Cr:22-25%; Ni:5-6%; Mo:3-6%, giá thành gấp lần thép carbon thông thường, dạng thép gần hỗn hợp ferrite austenic, khả chống gỉ tốt, khả hàn độ bền cao thép austenic 1.6 Thép hợp kim cao nickel: 36 Chi phí loại vật liệu tương đối cao so với loại khác, chủ yếu hàm lượng nguyên tố chống rỉ cao Hàm lượng sau: Ni: 28-56%; Cr: 2122%; Fe: 5-22%; Mo: 3-9%; Cu 2%; Nb 4%; Ti 1% Khả chống ăn mòn tốt, thường thấy sử dụng việc sản xuất acid mạnh Đường ống vận chuyển khơi thường phủ lớp thép hợp kim cao, giá thành giảm tương đối, khoảng từ 7-10% thép carbon thông thường Lớp phủ chống ăn mòn Là phương pháp chống ăn mòn hữu hiệu nay, thông thường sử dụng kết hợp với biện pháp bảo vệ cathod Những đặc tính cần xem xét vật liệu làm lớp phủ là: Khả bám dính, mềm dẻo, điện trở, khả cách nhiệt, chống chịu tác động học, tính chất vật lý hoá học ổn định, dễ sử dụng bền môi trường 2.1 Lớp phủ cho bề mặt ngoài: Vật liệu làm lớp phủ: Những loại vật liệu quan trọng dùng bao phủ bên như: - Nhựa đường nóng - PE PP - FBE - Bằng plastic - Asphal mastic - Epikote (một loại nhựa xuất phát từ than đá) Giới hạn nhiệt độ sử dụng loại vật liệu theo bảng 5.1: 37 Bảng 5.1 Giới hạn nhiệt độ sử dụng loại vật liệu Loại vật liệu Nhiệt độ tối đa Nhựa đường 60 PE 65 PP * FBE 100** Băng plastic 60 Asphalt mastic 60 Epikote 80 * Nhiệt độ giới hạn chưa shell thiết lập, lấy khoảng 1000C ** Chỉ điều kiện môi trường khô Trong điều kiện ẩm ướt, nhiệt độ nên lấy 750C 2.2 Lớp phủ điểm nối: Trên đường ống thường có điểm rẽ nhánh, chỗ lắp đặt thiết bị chuyên dùng Những vị trí thường bảo vệ kỹ để đảm bảo an toàn cho hệ thống Những loại vật liệu sau thường sử dụng: - PolyEtylen: Loại băng PE có khả co lại bị đốt nóng, chịu nhiệt độ đến khoảng 900C, đàn hồi tốt, bị cứng lão hoá Nó phủ cách quấn xung quanh, sau sử dụng đuốc hơ nóng để co lại bám chắt vào bề mặt cần bao phủ Loại băng thường dùng để che phủ bên lớp FBE bao phủ bột PE - Phủ bột FBE bột PE: Thực cách làm bề mặt bên ngoài, gia nhiệt cho đường ống, sau phun lớp bột FBE, PE sử dụng dung dịch chúng, cuối bọc bên lớp băng PE nói 38 - Băng cold-applied: Chủ yếu sử dụng cho đường ống khơi, quấn quanh mối hàn, sau phủ lên lớp asphalt mastic nóng 2.3 Lớp phủ bề mặt bên đường ống: Lớp phủ bên nhằm mục đích tạo rào ngăn cách lưu chất bề mặt kim loại, chống lại trình ăn mòn sản phẩm có tính ăn mòn Lớp phủ bên thường lớp sơn epoxy, việc bảo vệ chống ăn mòn nhằm mục đích giảm ma sát tạo cho bề mặt bên ống Quá trình sơn phủ bên diễn nhờ thiết bị gắn hai thoi Trước sơn phủ, bề mặt bên ống súc rửa dung dịch acid phù hợp, làm khô Sau thoi di chuyển toàn bề mặt bên sơn phủ Quá trình sơn phủ kiểm tra camera gắn thoi Sử dụng chất ức chế Chất ức chế hoá học sử dụng để giảm tốc độ ăn mòn Nó cho vào lưu chất vận chuyển phụ gia lớp sơn phủ đường ống Chất ức chế chia làm loại: - Chất ức chế chủ động: phản ứng với kim loại, tạo thành lớp film bảo vệ chống ăn mòn - Chất ức chế thụ động: Được hấp phụ vào bề mặt kim loại tạo thành bề mặt ngăn cản tiếp xúc kim loại với tác nhân ăn mòn - Các độ chất sinh học dùng để diệt vi sinh vật loại chất ức chế nhằm làm giảm số lượng vi sinh vật hoạt động đường ống Chất ức chế đưa vào hệ thống theo đợt liên tục Biện pháp sử dụng chất ức chế không đảm bảo việc bảo vệ an toàn đường ống nên phải sử dụng với biện pháp bảo vệ khác 39 3.1 Chất ức chế chủ động: Chất ức chế loại thêm vào hệ thống với nồng độ thấp thường loại chất rắn tan hoàn toàn lưu chất vận chuyển Chúng phản ứng với kim loại tạo thành lờp film bảo vệ kim loại bên không bị ăn mòn Thông thường loại chất chứa gốc nitrite, chromate phosphate Các chất ức chế không sử dụng riêng lẽ mà thường phối hợp nhiều loại với nhau, kết hợp với việc sử dụng chất diệt khuẩn, biện pháp hiệu chỉnh pH làm tăng hiệu chất ức chế Chi phí cho việc sử dụng chất ức chế thường cao 3.2 Chất ức chế thụ động: Chất ức chế loại tạo thành lớp film bao phủ bề mặt kim loại, ngăn chặn phản ứng cathod anod, qua ngăn chặn khả ăn mòn Chất ức chế loại thường hợp chất cao phân tử, cấu tạo gồm hai phần: phần đầu mang nhóm hoạt động có khả hấp phụ vào bề mặt kim loại, phần đuôi mang nhóm hữu làm thành lớp ngăn cảng khuyếch tán tác nhân ăn mòn vào bề mặt kim loại.Phần đầu thường gốc amin, alcihol, acid vòng mang N2, sulphide phosphate Phần đuôi thường vòng thơm gốc acid béo Loại chất ức chế thường không hiệu có mặt oxy, nhiên hoạt động ngăn cản CO2 H2S tốt.Chất ức chế thụ động hấp thu vào bề mặt kim loại tạo thành lớp film liên kết với liên kết vật lý, số lượng lớp film đủ dày để thấy được.Khi lựa chọn chất ức chế thụ động, thường quan tâm đến yếu tố sau: - Tương thích với chất hoá học dầu - Không tạo nhũ tương với nước hay dầu - Ổn định nhiệt 40 - Tạo kết tủa bám dính - Không gây ô nhiễm môi trường: tất chất ức chế sau sử dụng điều thảy môi trường, yêu cầu khả phân huỷ nhanh không gây ô nhiễm môi trường cần thiết - Giá khả cung cấp 3.3 Chất diệt vi sinh Chất diệt vi sinh vật sử dụng nhằm hạn chế phát triển vi khuẩn khử sulphate (sulphate reducing - SRB) Chất cho vào đợt sử dụng mức vi khuẩn đường ống khoảng 10 3/ml Chất diệt khuẩn thường kết hợp với chất ức hế tiến hành Phương pháp bảo vệ Cathod Phương pháp bảo vệ cathod sử dụng bảo vệ bề mặt phía đường ống, chủ yếu để đảm bảo ngăn chặn trình ăn mòn điện hoá xảy điểm lớp bọc bị hư hỏng Quá trình bảo vệ thực cách cung cấp dòng điện chiều chạy dọc theo đường ống nối đường ống với kim loại khác tạo thành cặp pin điện 1: Anod 2: Cathod 3: Dây dẫn có bọc cách điện 4: Nguồn điện Hình 5.1 Sơ đồ nguyên tắc bảo vệ ống Cathod 41 * Nguyên lý phương pháp bảo vệ Cathod Khi kim loại nằm môi trường điện ly (nước, đất…) dễ dàng bị ăn mòn theo chế ăn mòn điện hoá Ăn mòn điện hoá xảy phản ứng diễn bề mặt kim loại tác nhân làm di chuyển electron từ kim loại vào môi trường điện ly Ví dụ: O2 + 4e+ H2O → 4OHĐể tạo electron, nguyên tử kim loại tạo thành ion dương tan vào môi trường điện ly 42 KẾT LUẬN Tác hại ăn mòn đường ống vấn đề phức tạp, việc bảo vệ cho hệ thống tránh thiệt hại đáng tiếc xảy cần thiết, để xảy cố gây thiệt hại kinh tế mà ô nhiểm môi trường vô lớn Trong tiểu luận nhóm giới hạn việc tìm nguyên nhân cách chống ăn mòn đặc trưng Rất mong có đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện Trong trình thực tiểu luận, chúng em tích lũy nhiều kiến thức trình ăn mòn phương pháp chống ăn mòn cho hệ thống đường ống nói riêng cho môn học “đường ống, bể chứa” nói chung Không thế, chúng em biết thêm kỹ tìm tài liệu nâng cao khả làm việc nhóm Đây kiến thức kỹ vô quý báu cho trình học tập công tác sau chúng em Tuy hạn chế thời gian kiến thức, nhờ hướng dẫn TS, chúng em hoàn thành tiểu luận Chúng em xin chân thành cảm ơn! 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Nguyễn Văn Tư, Ăn Mòn Bảo Vệ Vật Liệu, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2002 [2] Trịnh Xuân Sén, Ăn mòn bảo vệ kim loại, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2006 [3] Chilton, J.P., Principles of metallic corrosion, nd Edition, the Chemical Soiety, 1973 [4] PGS - TS Nguyễn Văn Tư (2002), Ăn mòn bảo vệ vật liệu, NXB khoa học kĩ thuật 44