Đề cương của khoa Hóa lý Học viện kỹ thuật quân sự. Nhóm High level của lớp CNHH12. Lưu hành nội bộ được upload và chia sẻ trên 123do. Mong mọi người download nhiều để tham khảo................................................................................................................
Trang 1Mục lục Chương 1+2: Mở đầu Nhiệt động học và động học của phản
ứng ăn mòn 3
Câu 1: Ý nghĩa giản đồ Pourbaix Vẽ giản đồ của nước và Fe-H2O? 3 Câu 2: Sự khác nhau giữa pin ăn mòn và nguồn điện hóa học? 4
Câu 3: Vẽ hệ pin Daniel – Jacobi và các phương trình xảy ra? 4
Câu 4: Quy ước Stockhom 1968? Ý nghĩa của giá trị thế điện cực chuẩn của kim loại? Nêu phương trình Nersnt và ý nhĩa? 5
Câu 5: Phân biệt ăn mòn hóa học (ĂMHH) và ăn mòn điện hóa (ĂMĐH) ĂMĐH có tạo ra dòng điện không? 6
Câu 6: Vẽ đường cong phân cực mô tả hiện tượng thụ động hóa xảy ra ở anot? 6
Câu 7: Đặc trưng của mật độ dòng điện trao đổi? 7
Chương 3: Cơ chế ăn mòn 8
Câu 1: Yếu tố nhiệt động học quyết định đến sự ăn mòn do sự chênh lệch oxy? Những kim loại, hợp kim nào nhạy cảm với ăn mòn khe? 8
Câu 2: Giải thích yếu tố nhiệt động học quyết định đến ăn mòn tại khu vực đường mớn nước? 8
Câu 3: Định nghĩa ăn mòn điểm? Những kim loại, hợp kim nào và môi trường nào thường xuyên xảy ra ăn mòn điểm? 8
Câu 4: Định nghĩa ăn mòn ứng suất, nêu cơ chế ăn mòn ứng suất? Những kim loại, hợp kim nào thường xảy ra ăn mòn ứng suất? 8
Câu 5: Định nghĩa mật độ dòng trao đổi? Mật độ dòng trao đổi của kim loại đặc trưng cho yếu tố nào, giải thích? 10
Chương 4: Ăn mòn dưới ứng suất 11
Câu 1 Mục đích của các phép thử với ăn mòn? 11
Câu 2: Ý nghĩa hệ số KI ? 11
Câu 3: Tại sao ứng suất kéo gây ra ăn mòn còn ứng suất nén thì không? 11
Câu 4: Trong 3 kiểu nứt dưới ứng suất kiểu nào phổ biến nhất? .11 Câu 5: Ảnh hưởng của điện thế trong ăn mòn ứng suất? 12
Câu 6: Mối quan hệ giữa ăn mòn lỗ và ăn mòn ứng suất? 13
Câu 7: Tái thụ động là gì? 13
Trang 2Câu 8: Sự khác nhau cơ bản giữa ăn mòn ứng suất, ăn mòn mỏi và
giòn do hidro? 13
Chương 5: Ăn mòn trong môi trường khí quyển biển 14
Câu 1: Tại sao ăn mòn trong khí quyển biển mạnh hơn ăn mòn trong đất liền 14
Câu 2: Làm rõ ảnh hưởng của môi trường khí quyển biển đến bê tông 14
Câu 3 Ảnh hưởng của nồng độ Cl- đến mức dộ ăn mòn? 15
Chương 6: Ăn mòn trong mối trường nước 17
Câu 1: Ảnh hưởng của pH trong hệ kín và hệ hở? 17
Câu 2: So sánh ăn mòn yếm khí và ăn mòn háo khí 17
Câu 3: Độ dẫn điện ảnh hưởng thế nào đến sự ăn mòn? 17
Câu 4: Muối NaCl ảnh hưởng thế nào đến độ ăn mòn? 17
Câu 5 : Cl- trong nước ngọt và nước biển khác nhau như thế nào? Cl- trong nước ngọt có phải nguyên nhân gây ăn mòn lỗ không? Ăn mòn trong môi trường nào nghiêm trọng hơn, nước biển hay nước ngọt? 18
Câu 6: Ăn mòn trong nước biển và khí biển khác nhau như nào?.18 Câu 7: Quá thế là gì? Ảnh hưởng của quá thế đối với thoát khí hydro với các kim loại khác trog quá trình ăn mòn? 19
Câu 8: Ảnh hưởng của kim loại đến quá trình ăn mòn? 19
Chương 7: Phương pháp bảo vệ catot 22
Câu 1: Tại sao thường áp dụng phương pháp bảo vệ catot cho thép trong môi trường nhẹ như nước, đất , môi trường biển? 22
Câu 2: Giải thích cơ chế bảo vệ catot sử dụng dòng điện ngoài? 22 Câu 3: Giải thích đường cong phân cực của bảo vệ catot trong các môi trường? 23
Câu 4: Dung lượng anot hy sinh là gì? 24
Câu 5: Tại sao bảo vệ catot với điện thế khống chế lại được áp dụng trong môi trường dòng thay đổi? 24
Câu 6: Trong trường hợp môi trường có tính ăn mòn mạnh, có hướng gì đề bảo vệ catot khỏi ăn mòn? 24
Câu 7: So sánh 2 phương pháp sử dụng ăn mòn điện thế khống chế và dòng điện ngoài 24
Trang 3Câu 8: Tại sao trong môi trường axit, việc sử dụng phương phápdòng điện ngoài lại không kinh tế? 25Câu 9: Sự phân cực catot ảnh hưởng đến vận tốc ăn mòn như thếnào? 25Câu 10: Nguyên lý của phương pháp bảo vệ catot : 25Câu 11: So sánh phương pháp bảo vệ catot và bảo vệ anot 26Câu 12: Mô tả quá trình bảo vệ catot bằng dòng điện ngoài trênđường cong phân cực? 27Câu 13: Mô tả quá trình bảo vệ catot bằng anot hy sinh trên đườngcong phân cực? 29Câu 14: Tại sao người ta không sử dụng phương pháp bảo vệ catotnói chung trong môi trường có tính ăn mòn mạnh? 29
Chương 8: Chất ức chế ăn mòn 30
Câu 1: Ảnh hưởng của ion Cl- đến quá trình sử dụng chất ức chế ănmòn? 30Câu 2: Ức chế anot và ức chế catot, ức chế nào hiệu quả hơn? 30Câu 3: Thiếu nồng độ chất ức chế ăn mòn sẽ gây ra ăn mòn gì? 30Câu 4: Sự khác nhau giữa chất ức chế ăn mòn oxy hóa và chất ứcchế ăn mòn không oxy hóa trong phần ức chế anot? 30Câu 5: Giải thích sự thay đổi độ dốc phân cực catốt trong đườngcong phân cực khi thêm chất ức chế catốt? 31Câu 6: Tại sao trong công nghiệp dầu khí thường sử dụng các hợpchất hữu cơ chứa nitơ làm chất ức chế ăn mòn 32Câu 7: Trong ức chế hỗn hợp, ảnh hưởng của hiệu ứng hút e vàđẩy e như thế nào? 32Câu 8: Tại sao khả năng ức chế ăn mòn của các dẫn xuất thiourelại phụ thuộc vào khối lượng phân tử của chúng? 32Câu 9: Tại sao sử dụng oxy hòa tan trong chất ức chế ăn mònkhông oxy hóa? 33Câu 10: Tại sao sử dụng hidrazin làm chất loại trừ tác nhân anmòn là oxy hòa tan trong khi phản ứng sinh ra H+? 33Câu 11: Có thể sử dụng chất oxy hóa khác ngoài Cromat, nitri,nitrat làm chất ức chế ăn mòn anot được không? 33Câu 12: Biện pháp ngăn ngừa sự phồng rộp khí hydro trong quátrình ức chế catot? 33
Trang 4Câu 13: Ảnh hưởng của nồng độ chất ức chế đến quá trình ức chế
ăn mòn? Biện pháp xác định nồng độ chất ức chế sao cho lượngchất ức chế phù hợp? 34Câu 14: Trong ức chế catot, tại sao thường sử dụng kết tủacanxicacbonat và magiehydroxit? 34Câu 15: Có thể kết hợp phương pháp loại trừ tác nhân ăn mòn vàphương pháp sử dụng chất oxy hóa ức chế anốt được không?Vìsao? 34Câu 16: So sánh phương pháp bảo vệ anot , catot với phương phápdùng chất ức chế ăn mòn 34Câu 17: Điều kiện áp suất hơi trong sử dụng chất ức chế pha hơi34Câu 18: Ảnh hưởng của cấu trúc chất ức chế hỗn hợp đến quátrinh ức chế ăn mòn? 35Câu 19: Ảnh hưởng của pH đến tạo kết tủa trong phần ức chếcatot và cách đều chỉnh pH hiệu quả? 35Câu 20: Tại sao sử dụng các hợp chất hữu cơ có chứa nguyên tử O,
N, S… làm chất ức chế ăn mòn? 35
Đề cương Ăn mòn và bảo vệ vật liệu
Chương 1+2: Mở đầu Nhiệt động học và động học của phản ứng ăn mòn
Câu 1: Ý nghĩa giản đồ Pourbaix Vẽ giản đồ của nước và H2O?
Fe-* Ý nghĩa giản đồ Pourbaix:
- Trình bày sự phụ thuộc của giá trị thế điện cực vào giá trị pH củamôi trường phản ứng
- Xây dựng trên cơ sở các số liệu nhiệt động học và cho phép giảithích trạng thái tồn tại, tính chất của đơn chất và hợp chất cũngnhưu khả năng chuyển hóa giữa các chất có trong hệ khảo sát
- Sự ĂM KL theo cơ chế ĐH trong môi trường nước luôn gắn liền với
Trang 5- Sự ĂM KL theo cơ chế ĐH còn phụ thuộc vào giá trị thế điện cựcanot và catot.
* Giản đồ E-pH của nước * Giản đồ E-pH của Fe-H2O
1: pư oxh-k thuần thúy, không phụthuộc pH: Fe2+ + 2e → Fe(s)
2: pư oxh-k thuần thúy, không phụthuộc pH: Fe3+ + 3e → Fe(s)
3: pư axit – bazo:
2Fe3+ + 3H2O → Fe2O3(s) + 6H+
4: gồm cả 2 loại pư trên:
2Fe2+ + 3H2O → Fe2O3(s) + 6H+
+ 2e5: gồm cả 2 loại pư trên:
2Fe3O4(s) + H2O → 3Fe2O3(s) +2H+ + 2e
Câu 2: Sự khác nhau giữa pin ăn mòn và nguồn điện hóa học?
Pin điện hóa Nguồn điện hóa học
→ sinh ra dòng điện
Trang 6- Sự oxh và sự khử xảy ra trên
cùng 1 bề mặt vật liệu
- Sự oxh và sự khử xảy ra ở 2nơi khác nhau và dòng chuyểndịch e sẽ được cho chạy qua 1dây dẫn
Câu 3: Vẽ hệ pin Daniel – Jacobi và các phương trình xảy ra?
- Nguyên tố Daniell - Jacobi gồm 2 bản đồng và kẽm được dùnglàm điện cực và nhúng vào dung dịch CuSO4 và ZnSO4 tương ứng
có nồng độ xác định, 2 dung dịch được ngăn cách bằng vách ngănxốp để tránh sự pha trộn của chúng
- Sơ đồ nguyên tố điện hóa Daniell - Jacobi được kí hiệu :
Ở catod : Cu 2+ + 2e Cu Phản ứngkhử
Phản ứng xảy ra trong pin là tổng cộng 2 phản ứng ở 2 điệncực :
Trang 7Điện tích trong hệ vẫn cân bằng nhờ sự chuyển sịch của dòng ion ở
“mạch trong” theo sơ đồ:
Câu 4: Quy ước Stockhom 1968? Ý nghĩa của giá trị thế điện cực chuẩn của kim loại? Nêu phương trình Nersnt và ý nhĩa?
* Quy ước Stockhom 1968: 1 hệ điện hóa bất kỳ nào cũng được quyước như sau:
Điện cực 1 | dd điện cực 1 nhung vào || dd điện cực 2 nhúng vào |điện cực 2
VD: Zn|ZnSO4 || CuSO4|Cu ; Pt(H2)|H+ || Ag+|Ag
* Ý nghĩa của giá trị thế điện cực chuẩn của kim loại:
- Là khả năng cho nhận e của cặp chất oxh - khử trong điều kiệnxác định
- Thế điện cực chuẩn của cặp oxh-k có số trị bằng suất điện độngcủa pin tạo bởi điện cực hidro chuẩn và điện cực của kim loại vớidấu dương hoặc âm là dấu cảu điện cực kim loại đó
- Theo qui ước: Epin = Eđc phải – Eđc trái
* Phương trình Nersnt và ý nghĩa:
Câu 5: Phân biệt ăn mòn hóa học (ĂMHH) và ăn mòn điện hóa (ĂMĐH) ĂMĐH có tạo ra dòng điện không?
Ăn mòn hóa học Ăn mòn điện hóa
Cùng là quá trình oxh – khử
- Các e của KL được chuyển trực
tiếp đến các chất môi trường
- Các e chuyển dời từ cực âmđến cực dương
Trang 8- Thường xảy ra ở những bộ
phận của thiết bị lò đốt hoặc
những thiết bị thường xuyên
tiếp xúc với hơi nước, oxi, clo
- Không phát sinh dòng điện
- Không nghiêm trọng như
ĂMĐH
- Xảy ra khi có đủ 3 điều kiện:+ 2 điện cực phải khác nhau.+ Được nối với nhau bằng dâydẫn
- Đường phân cực anôt cung cấp các thông tin quan trọng như:
+ Khả năng vật liệu bị thụ động trong từng môi trường
+ Vùng thế mà vật liệu nằm ở trạng thái thụ động
+ Tốc độ ăn mòn trong vùng thụ động
Trang 9Đường phân cực anốt của thép không gỉ 430 trong dung dịch
H2SO4 0,05N
Câu 7: Đặc trưng của mật độ dòng điện trao đổi?
- Đặc trưng cho sự trao đổi không ngừng của ion kim loại trên ranhgiới giữa bề mặt kim loại và dung dịch với tốc độ không đổi
- Khi ia = ik =io trạng thái cân bằng sẽ được thiết lập trên mỗi cực
Trang 10Chương 3: Cơ chế ăn mòn
Câu 1: Yếu tố nhiệt động học quyết định đến sự ăn mòn do
sự chênh lệch oxy? Những kim loại, hợp kim nào nhạy cảm với ăn mòn khe?
* Yếu tố nhiệt động học ảnh hưởng đển sự ăn mòn do sự chênh lệchoxy:
- Do sự chênh lệch về điện thế tại nơi oxy khó thâm nhập dẫn đến
sự biến thiên pH (dung dịch) trong khe và hình thành cặp pin ănmòn dạng: khe – bề mặt hở
* Nhữn kim loại, hợp kim nhạy cảm với ăn mòn khe:
- Những kim loại và hợp kim, mà trạng thái thụ động của nó liênquan tới oxy hòa tan hoặc chất gây thụ động trong dung dịch, thìrất nhạy cảm với ăn mòn khe Sự khó thâm nhập các chất trên vàotrong khe làm cho nồng độ của chúng tại đó nhỏ hơn nồng độ tớihạn gây thụ động Do đó, kim loại và hợp kim chuyển từ trạng tháithụ động sang hoạt động và xảy ra ăn mòn khe
- VD: Fe, Zn, hợp kim AL
Câu 2: Giải thích yếu tố nhiệt động học quyết định đến ăn mòn tại khu vực đường mớn nước?
- Do sự biến thiên nồng độ trong pin thông khí không đều sẽ giảithích tại sao có sự tăng cường ăn mòn tại khu vực gần đường mớnnước
- Khu vực dưới đường mớn nước sẽ có nồng độ oxy nghèo hơn khuvực tại đường mớn nước
- Khu vực dưới sẽ trở thành anot và kim loại bị hòa tan:
Trang 11Câu 3: Định nghĩa ăn mòn điểm? Những kim loại, hợp kim nào và môi trường nào thường xuyên xảy ra ăn mòn điểm?
- ĐN: khi trên bề mặt kim loại ở trạng thái thụ động nhưng vẫn xuấthiện 1 phần rất nhỏ bị ăn mòn thì được gọi là ăn mòn điểm
- Những kim loại, hợp kim dễ bị thụ động như sắt, thép, hợp kim Al,hợp kim Ni,… thường xảy ra hiện tượng này
Câu 4: Định nghĩa ăn mòn ứng suất, nêu cơ chế ăn mòn ứng suất? Những kim loại, hợp kim nào thường xảy ra ăn mòn ứng suất?
- ĐN: ăn mòn ứng suất là sự kết hợp giữa ăn mòn và ứng suất Ứngsuất là tỷ số giữa lực tác động lên vật liệu và diện tích chịu lực
- Giai đoạn khởi đầu:
+ Khi ứng suất thấp hơn độ bền đàn hồi của vật liệu: thì tại cácđiểm ăn mòn và có ứng suất nhưng vẫn chưa xảy ra ăn mòn ứngsuất
+ Khi ứng suất vượt quá độ bề đàn hồn của vật liệu: thì sẽ xảy rabiến dạng về cấu trúc tinh thể, các liên kết nguyên tử bị bẻ gãy dẫnđến sự thay đổi hình dạng Hình thành sự di chuyển lệch mạng và
nó chỉ dừng lại tại bề mặt kim loại hoặc biên giới hạt tinh thể Sựtập trung các lệch mạng tại biên giới hạt sẽ tạo ra phân cực anot dotăng sự bất thường trong cấu trúc Dưới tác dụng của ứng suất kéo,các hư hỏng cục bộ gọi là bậc trượt sẽ xảy ra sự khởi đầu ăn mòn
Trang 12Hiện tượng bậc trượt sẽ làm lộ kim loại trần và chính nó sẽ là anot
và bị ăn mòn Nếu kim loại nhanh chóng bị thụ động thì không nguyhiểm, còn nếu thời gian để thụ động dài thì sẽ có ăn mòn điểm vàkhởi đầu ăn mòn nứt dưới ứng suất
- Giai đoạn phát triển:
+ Cơ chế mạch hoạt tính có sẵn: Sự lan truyền vết nứt chủ yếu theobiên giới các hạt hoạt động giống như trong ăn mòn tinh giới Biêngiới các hạt có thể bị phân cực anot do các nguyên tố hợp kim tách
ra khỏi nhau
+ Cơ chế mạch hoạt tính gây ra bởi biến dạng: Sự đứt gãy màngbảo vệ do biến dạng gây ra sẽ dẫn tới sự hòa tan kim loại ở nơi đứtgãy (phụ thuộc vào tốc độ thụ động kim loại)
+ Cơ chế hấp phụ: 2 dạng
● Sự hấp phụ các phần tử hoạt động:…
● Sự hấp phụ các nguyên tử hydro: sẽ làm liên kết KL-KL ở đầu mútnứt yếu đi Hay nguyên tử hydro kết hợp với kim loại tạo thành cáchydrua KL làm cho vật liệu trở nền giòn hơn
Câu 5: Định nghĩa mật độ dòng trao đổi? Mật độ dòng trao đổi của kim loại đặc trưng cho yếu tố nào, giải thích?
- ĐN: khi năng lượng hoạt hóa đạt tới trạng thái cân bằng thì i a = |i c|,
dòng điện đo được sẽ là i đo được = i a – i c và thực tế là không có dòngđiện đi trong mạch Mặc dù vẫn có dòng điện đi trong mạch nhưngchúng bằng nhau và ngược chiều nên không thể đo được Dòng
điện này gọi là dòng điện trao đổi hoặc mật độ dòng trao đổi i o
Trang 13- Mật độ dòng trao đổi i o sẽ đặc trưng cho chế độ quá thế của kimloại
Trang 14Chương 4: Ăn mòn dưới ứng suất
Câu 1 Mục đích của các phép thử với ăn mòn?
Các phép thử ăn mòn dưới ứng suất thường cung cấp cácthông tin mang tính định tính dùng để phục vụ cho việc nghiên cứu
độ bền của vật liệu với SCC và HE Chúng có thể thực hiện trên máythử kéo hoặc chỉ với các công cụ đơn giản
SCC: Ăn mòn dưới ứng suất
HE: giòn do hydro
Câu 2: Ý nghĩa hệ số KI ?
- Thành phần σ (theo phương tác dụng lực tính theo :y
- Nếu mẫu tương ứng với một bản có kích thước vô hạn, chứatrên bề mặt một vết nút nhọn có chiều dài a, vuông góc với phươngkéo thì KI (N m. 3/2) tính theo
- Khi không có tác nhân ăn mòn, vết nứt chỉ lan truyền khi hệ
số cường độ ứng suất vượt qua một giá trị giới hạn KIC gọi là độ bềnđứt Giá trị này đặc trưng cho năng lượng đứt của vật liệu Khi KI lớnhơn KIC thì vết nứt bắt đầu lan truyền Tuy nhiên trong môi trường
ăn mòn vết nứt vẫn lan truyền dù KI nhỏ hơn KIC Hệ số cường độứng suất tới hạn cho sự nhạy cảm với ăn mòn dưới ứng suất KISCCtương ứng với giá trị tối thiểu của KI cho phép các vết nứt phát triểntrong một môi trường ăn mòn cho trước
Câu 3: Tại sao ứng suất kéo gây ra ăn mòn còn ứng suất nén thì không?
- Vì ứng suất nén không gây ra các vết nứt ăn sâu vào bêntrong bề mặt kim loại đồng thời quá trình chịu ứng xuất nén môitrường ăn mòn không tiếp xúc được với bề mặt kim loại bên trong
do đó ăn mòn không xảy ra với ứng xuất nén
- Với ứng xuất kéo quá trình hình thành vết nứt làm môitrường ăn mòn tiếp xúc và đi sâu vào bên trong bề mặt kim loại
Trang 15gây ăn mòn Đồng thơi xảy ra sự chênh lệch nồng độ chất giữa bêntrong và bên ngoài bề mặt kim loại làm ăn mòn tăng.
Câu 4: Trong 3 kiểu nứt dưới ứng suất kiểu nào phổ biến nhất?
- Kiểu mở vết nứt I gây hư hỏng nhiều nhất, các mặt nứt tách
ra trực tiếp kiểu này xảy ra khi có ứng suất kéo
- Kiểu trượt cùng mặt phẳng II Các mặt nứt trượt lên nhautheo chiều thẳng góc với cạnh chính của vết nứt
- Kiểu trượt tiếp các mặt nối III hay còn gọi là kiểu xe rách,trong đó các mặt nứt trượt lên nhau theo chiều song song với cạnhchính của vết nứt
Kiểu II và III ít xảy ra hơn so với I Xét kiểu I
Đầu tiên sự tập trung ứng
suất trên vết nứt nhỏ chưa
đủ để tạo nên sự phát triễn
đáng kể vết nứt khi chiều
dài vết nứt tăng thì sự tập
trung ứng suất tại đầu vết
nứt đạt tới ứng suất có hiệu
quả đủ lớn để vết nứt để
vết nứt bắt đầu phát triễn
với tốc độ lớn và phá hủy
Trang 16Câu 5: Ảnh hưởng của điện thế trong ăn mòn ứng suất?
Câu 6: Mối quan hệ giữa ăn mòn lỗ và ăn mòn ứng suất?
Câu 7: Tái thụ động là gì?
Là quá trình bị phá vỡ lớp mạ thụ động sau đó lớp thụ động lạiđược hình thành
Trang 17Câu 8: Sự khác nhau cơ bản giữa ăn mòn ứng suất, ăn mòn mỏi và giòn do hidro?
giữa ăn mòn và ứng suất kéo tĩnh (do ứng suất áp suất hoặc ứngsuất dư) Loại ứng suất này chỉ xảy ra khi các điều kiện như tínhchất kim loại, ứng suất cơ học và môi trường cùng thỏa mãn
- Ăn mòn mỏi (CF) xuất hiện do tác động liên hợp của môitrường ăn mòn và ứng suất chu kỳ, làm giảm độ bền mỏi của kimloại
hydro hòa tan trong kim loại (đôi khi chỉ cần có hydro cũng đủ gây
hư hỏng kim loại)
Trang 18Chương 5: Ăn mòn trong môi trường khí quyển biển
Câu 1: Tại sao ăn mòn trong khí quyển biển mạnh hơn ăn mòn trong đất liền
- Ăn mòn khí quyển là dạng ăn mòn xảy ra trong môi trườngkhông khí tự nhiên có chưa hơi nước hoặc vùng mớm nước
- Ăn mòn khí quyển là ăn mòn điện hóa trên bề mặt lim loại cómàng nước
(có thể nhìn thấy hoặc không nhìn thấy ) hoặc giọt nước
Do trong khí quyển biển luôn có các giọt nước nhỏ mang bởisương mù , sóng, gió có chứa ion Cl- khi tiếp xúc bề mặt kim loại nótạo thành màng dung dịch chất điên li làm kim loại bị ăn mòn.Theothời gian thì nồng độ ion Cl- tăng dẫn đến tăng tính chất điện li,phát triển độ ổn định của lớp màng ngưng tụ từ khí quyển làm giatăng tốc độ ăn mòn kim loại Chính vì vậy ăn mòn trong môi trườngkhí quyển biển mạnh hơn ăn mòn trong đất liền
Câu 2: Làm rõ ảnh hưởng của môi trường khí quyển biển đến
bê tông
- Trong môi trường khí quyển biển thường chứa nồng độ cao cácchất xâm thực cùng với các điều kiện khô ướt thay đổi do mưa vàgió mùa nhưng ảnh hưởng của môi trường khí quyển biển đến bê
không khí:
tại tự do trong các mao quản, lỗ trống ion Cl– sẽ phá huỷ và ăn mònbêtông cốt thép Quá trình ăn mòn cốt thép bêtông là ăn mòn điệnhoá Khi có ion Cl– xâm nhập vào lớp thụ động của bêtông, lớp thụđộng bị phá vỡ và thép bị ăn mòn, pH giảm:
Fe – 2e → Fe2+
Fe2+ + 2H2O + Cl– → Fe(OH)2 + 2HCl
Khi lớp thụ động bị phá vỡ một phần hoặc hoàn toàn thì thế điệncực của cốt thép dịch chuyển về phía âm hơn, tại đó đóng vai trò làanot và thép bị hoà tan
Trang 19
Tại anot: Fe – 2e → Fe2+
Tai catot: 1/ 2O2 + 2e + H2O → 2OH–
Quá trình ăn mòn chỉ xảy ra khi vùng catot có H2O và O2 Nếu điệntrở của bêtông rất lớn thì tốc độ ăn mòn nhỏ (5 ÷ 7.104 Ω/cm) Khi
lên và nó đóng vai trò khơi mào cho phản ứng thông qua phản ứngphá vỡ màng thụ động với sự hình thành hợp chất phức:
Fe + 3Cl– → FeCl3– + 2e
FeCl3– + 2OH– → Fe(OH)2 + 3Cl–
Mặt khác, với sự có mặt Cl–, xảy ra sự ăn mòn lỗ làm cho tỉ lệ điệntích catot/anot lớn, mật độ dòng sẽ tăng cao
Câu 3 Ảnh hưởng của nồng độ Cl - đến mức dộ ăn mòn?
Hình biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến tốc độ ăn mòn sắttrong dung dịch thông khí ở nhiệt độ phòng
Trang 20Sự tăng tốc độ ban đầu là do tăng độ dẫn dung dịch Độ dẫnthấp chỉ cho phép ăn mòn xảy ra giữa các anốt và catốt đặt rất gầnnhau, khi đó sản phẩm phản ứng anốt có khuynh hướng hạn chếphản ứng khử catốt của oxy Độ dẫn cao hơn cho phép độ phân cựcthấp hơn và dòng ăn mòn giữa anốt và catốt sẽ cao hơn Tuy nhiênkhi muối hòa tan nhiều hơn nữa thì độ tan của oxy giảm và tốc độ
ăn mòn sẽ giảm đều sau khi đạt cực đại ở 3% NaCl Các muối kimloại kiềm khác như KCl, LiCl, Na2SO4, KI, NaBr… đều có ảnh hưởngtương tự như NaCl
- Ion Cl- tồn tại dưới dạng các hạt rắn hoặc lỏng nhỏ li ti, lơlửng trong không khí, thường gặp trong khí quyển biển/ven biểnhoặc vùng công nghiệp xung quanh các nhà máy sản xuất axitclohydric hoặc natri hypoclorua
- Trong khí quyển biển/ven biển, ion Cl- là tác nhân chủ yếugây ăn mòn, vì vậy nguy cơ hư hỏng các chi tiết thiết bị và côngtrình cao hơn nhiều lần so với trong đất liền và dễ xảy ra các tai nạnrủi ro
Cơ chế:
Fe + 3Cl– → FeCl3– + 2eFeCl3– + 2OH– → Fe(OH)2 + 3Cl–
- Ion Cl- là một tác nhân nguy hiểm đối với các vật liệu kimloại, nó gia tốc AMKL và là tác nhân gây ăn mòn lỗ
- Hơn nữa, các ion Cl- có khả năng hút ẩm tốt, góp phần hìnhthành dung dịch điện ly trên bề mặt kim loại và kéo dài thời gian lưu
ẩm ngay cả khi không khí có nhiệt độ cao
- Ion Cl- cũng làm tăng độ dẫn điện của lớp ẩm/dung dịch trên
bề mặt kim loại, phá huỷ lớp màng bảo vệ, do đó làm tăng tốc độ
ăn mòn
- Bên cạnh đó, sự có mặt của ion Cl- sẽ làm tăng nguy cơ vàtốc độ ăn mòn ứng lực của các chi tiết, kết cấu kim loại, đặc biệt làcác kết cấu làm bằng thép không gỉ
Trang 21Chương 6: Ăn mòn trong mối trường nước
Câu 1: Ảnh hưởng của pH trong hệ kín và hệ hở?
PH có thể ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến tốc độ ănmòn kim loại
- Ảnh hưởng trực tiếp: độ PH ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ
ăn mòn điện hóa khi ion H+ và OH- tham gia trực tiếp vào quá trìnhđiện cực Nếu tăng nồng độ OH- thì sẽ ngăn cản quá trình khử phâncực của phản ứng Nếu quá trình catot không có sự hấp thụ hay tạothành H+ hay OH-
quá trình catot
- Ảnh hưởng gián tiếp: độ PH có thể chỉ ảnh hưởng 1 cách giántiếp đến tốc độ ăn mòn khi thay đổi PH ảnh hưởng đến khả năng tạomàng thụ động hoặc hòa tan sản phẩm ăn mòn, làm mất khả năngbảo vệ của màng
- Sự phụ thuộc tốc độ ăn mòn điện hóa vào độ PH của môitrường đối với tất cả các kim loại được chia thành 5 nhóm:
+) Các kim loại bền trong cả môi trường axit và môi trườngkiềm (Au, Pt, Ag)
+) Các kim loại không bền trong môi trường axit, kém bềntrong môi trường trung tính nhưng bền trong môi trường kiềm (Mg,
Câu 2: So sánh ăn mòn yếm khí và ăn mòn háo khí.
Câu 3: Độ dẫn điện ảnh hưởng thế nào đến sự ăn mòn?
- Độ dẫn điện tăng làm tăng khả năng di chuyển của điện tích
là tăng tốc độ quá trình ăn mòn điện cực xảy ra
Trang 22- Độ dẫn điện kém làm giảm quá trình trao đổi điện tích làmtốc độ quá trình ăn mòn giảm với môi trường có độ dẫn điện kémthì khoảng các giữa 2 điện cực cần đủ nhỏ để quá trình trao đổi điệntích có thể xảy ra.
Câu 4: Muối NaCl ảnh hưởng thế nào đến độ ăn mòn?
- Trong môi trường nước, NaCl sẽ ở trạng thái ion bao gồm ion
Na+ và ion Cl-
- Một số loại muối hòa tan làm giảm độ pH của nước do đólàm tăng tốc độ ăn mòn đều Một số loại muối dễ phân ly, khi hòatan trong nước làm tăng độ dẫn điện của nước, do đó thúc đẩy dạng
ăn mòn gavanic và ăn mòn lỗ Các ion kim loại khi hòa tan trongnước sẽ làm giảm tốc độ ăn mòn theo trình tự:
do đó làm giảm tốc độ ăn mòn
Câu 5 : Cl - trong nước ngọt và nước biển khác nhau như thế nào? Cl - trong nước ngọt có phải nguyên nhân gây ăn mòn lỗ không? Ăn mòn trong môi trường nào nghiêm trọng hơn, nước biển hay nước ngọt?
- Sự khác nhau của ion clorua trong nước ngọt và nước biển: