Trong nghiên cứu này, phương pháp bảo vệ catot ICCP sử dụng anot trơ nền titan phủ hỗn hợp ôxit kim loại (MMO) chống ăn mòn cho kim loại thép cacbon trong môi trường đất đã được triển khai. Ảnh hưởng của các môi trường đất khác nhau đến tốc độ ăn mòn của các ống thép cacbon cũng đã được khảo sát. Cuối cùng, hiệu suất bảo vệ catot tại các giá trị điện thế bảo vệ -0,85 V, -0,95 V và -1,05 V (Ag/AgCl) trong các môi trường đất khác nhau đã được nghiên cứu đánh giá.
Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Hiệu suất bảo vệ catot dòng điện ngồi cho cơng trình kim loại ngầm môi trường đất Nguyễn Ngọc Phong, Đỗ Chí Linh*, Phạm Hồng Hạnh, Phạm Thy San, Ngơ Thị Ánh Tuyết Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam Ngày nhận 18/11/2019; ngày chuyển phản biện 22/11/2019; ngày nhận phản biện 25/12/2019; Ngày chấp nhận đăng 31/12/2019 Tóm tắt: Các hệ thống bồn chứa hệ thống ống dẫn đặt ngầm môi trường đất sở hạ tầng thiết yếu kinh tế Dưới ảnh hưởng điều kiện môi trường độ ẩm, pH…, vấn đề ăn mòn cơng trình kim loại ngầm đất gây ảnh hưởng lớn kinh tế kỹ thuật Bảo vệ catot dòng điện ngồi (ICCP) phương pháp hiệu chống ăn mòn cho cơng trình ngầm mơi trường đất quan tâm nghiên cứu nhiều giới Trong nghiên cứu này, phương pháp bảo vệ catot ICCP sử dụng anot trơ titan phủ hỗn hợp ôxit kim loại (MMO) chống ăn mòn cho kim loại thép cacbon môi trường đất triển khai Ảnh hưởng môi trường đất khác đến tốc độ ăn mòn ống thép cacbon khảo sát Cuối cùng, hiệu suất bảo vệ catot giá trị điện bảo vệ -0,85 V, -0,95 V -1,05 V (Ag/AgCl) môi trường đất khác nghiên cứu đánh giá Từ khóa: anot trơ phủ hỗn hợp ơxit kim loại MMO, ăn mòn, bảo vệ catot, điện bảo vệ, mơi trường đất Chỉ số phân loại: 2.5 Mở đầu Các hệ thống đường ống dẫn ngầm môi trường đất bể chứa sở hạ tầng thiết yếu ngành công nghiệp Trong môi trường đất, cơng trình kim loại dễ bị ăn mòn vấn đề nghiêm trọng kỹ thuật kinh tế Theo số khảo sát, khoảng 70% ống kim loại đen bị hư hỏng vấn đề ăn mòn nước Canađa, Anh Úc [1] Có nhiều yếu tố khác mơi trường đất có ảnh hưởng nghiêm trọng đến tốc độ ăn mòn cơng trình kim loại đất, bao gồm pH, độ ẩm, độ dẫn điện, nhiệt độ, độ thấm Các nguyên nhân dẫn đến đa dạng loại hình ăn mòn cơng trình kim loại mơi trường đất ăn mòn đều, ăn mòn lỗ, ăn mòn khe ăn mòn hốc [1, 2] Chống ăn mòn kim loại yêu cầu bắt buộc theo tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế nước thi công xây dựng cơng trình ngầm mơi trường đất Có nhiều phương pháp khác sử dụng chống ăn mòn cho cơng trình kim loại môi trường đất sử dụng sơn phủ, chất ức chế… đó, phương pháp bảo vệ catot dòng điện ICCP hiệu nhất, với thời gian bảo vệ lên tới 30 năm tùy theo mục đích sử dụng Nguyên tắc phương pháp bảo vệ catot ngăn cản hình thành vùng anot bề mặt kim loại cách cung cấp đủ điện tử đến vùng anot để không cho q trình ăn mòn * kim loại xảy Hình sơ đồ nguyên lý phương pháp bảo vệ catot dòng điện ngồi ICCP Trong hệ thống ICCP, cực âm nguồn điện chiều nối với cơng trình cần bảo vệ cực dương nối với điện cực phụ (gang silic, graphit, hợp kim chì, Pt, hỗn hợp ôxit dẫn điện ) nhúng mơi trường điện ly Khi có dòng điện chiều DC áp vào từ điện cực phụ qua môi trường điện ly đến bề mặt kim loại, dòng điện ưu tiên chạy đến vùng catot, điện vùng dịch chuyển phía âm phân cực catot đạt đến điện vùng anot Khi catot phân cực đến điện điện anot pin ăn mòn bị loại trừ Nguồnđiện điện Nguồn DC ++ −− DC Thépcần cầnbảo bảovệ vệ Thép Hình Nguyên lý bảo vệ catot dòng điện ngồi (Pt,MMO…) MMO…) (Pt, Tác giả liên hệ: Email: linhdc@ims.vast.ac.vn 62(3) 3.2020 Điêncực cựcphụ phụ Điên (Anot))Pt Pt (Anot 48 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Efficiency of impressed current cathodic protection for underground metallic structures Ngoc Phong Nguyen, Chi Linh Do*, Hong Hanh Pham, Thy San Pham, Thi Anh Tuyet Ngo Institute of Materials Science, Vietnam Academy of Science and Technology Received 18 November; accepted 31 December 2019 Abstract: All over the world, gas, water and oil pipelines, storage tanks and many other structures buried in the soil have been played an impotant role in the economy Under the soil environmental factors such as moisture, pH, etc the corrosion of metallic structures buried in soil or in contact with soil has caused the serious engineering and economic problems Impressed current cathodic protection ICCP has been the most effective method for corrosion prevention of the underground metallic tructures In this paper, an ICCP system using titanium anode coated with mixed metallic oxides MMO for corrosion prevention of ferrous pipelines was investigated The influence of various soil environment on corrosion rate of ferrous pipelines was also evaluated Finally, the efficiency of ICCP system at protection potentials of -0.85 V, -0.95 V, and -1.05 V (Ag/AgCl) in the various soil environments was studied Keywords: corrosion, impressed current cathodic protection ICCP, mixed metallic oxides MMO, protection potentials, soil Classification number: 2.5 Hiện nay, công nghệ ICCP áp dụng phổ biến chống ăn mòn cho cơng trình ngầm đất Tiêu chuẩn phổ biến áp dụng phương pháp điện bảo vệ cơng trình cần đạt tối thiểu -850 mV (Ag/AgCl) [1, 3] Tuy nhiên, môi trường đất, đồng vật chất khó xảy nên hiệu suất chống ăn mòn áp dụng phương pháp ICCP khác Do đó, nghiên cứu ảnh hưởng thông số môi trường đất, thông số bảo vệ hệ thống ICCP mô môi trường nghiên cứu đánh giá hiệu suất hệ thống bảo vệ ICCP quan tâm nghiên cứu giới [4-6] Tại Việt Nam, việc chống ăn mòn cho cơng trình ngầm quan tâm nghiên cứu trường đại học viện nghiên cứu chuyên ngành Phương pháp ICCP nghiên cứu ứng dụng cho bảo vệ số cơng trình ngầm đất Trường Đại học Bách khoa Hà Nội nghiên cứu bảo vệ tuyến đường ống dẫn xăng dầu Xí nghiệp xăng dầu B12 Quảng Ninh hệ anot gang silic Các tuyến ống dẫn ngầm đất Nhà máy đạm Phú Mỹ, đạm Cà Mau, Nhà máy lọc dầu Bình Sơn (Dung Quất) lắp đặt hệ thống ICCP Tuy nhiên, việc chế tạo lắp đặt hệ thống bảo vệ nhà máy cơng ty nước ngồi thực Từ năm 2006 Viện Khoa học Vật liệu nghiên cứu chế tạo điện cực anot trơ sở titan phủ hỗn hợp ôxit kim loại (MMO) để ứng dụng số lĩnh vực, có lĩnh vực bảo vệ catot chống ăn mòn Hệ anot trơ phủ hỗn hợp ôxit kim loại quý có giá thành đầu tư cao thể nhiều tính vượt trội, nên ngày áp dụng rộng rãi khắp giới Năm 2010 Viện Khoa học Vật liệu thiết kế chế tạo hệ thống bảo vệ catot cho Xí nghiệp xăng dầu Vũng Tàu để bảo vệ tuyến đường ống dẫn xăng dầu chạy biển từ cảng xuất nhập vào đất liền Như vậy, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống ICCP chống ăn mòn cho cơng trình ngầm cần thiết nhằm làm chủ công nghệ cung cấp thiết bị thay thiết bị nhập ngoại Trong nghiên cứu này, công nghệ bảo vệ catot ICCP sử dụng anot trơ titan phủ hỗn hợp ôxit kim loại MMO chống ăn mòn cho kim loại thép cacbon môi trường đất triển khai Ảnh hưởng mơi trường đất khác đến ăn mòn kim loai thép cacbon khảo sát Cuối cùng, hiệu suất bảo vệ catot giá trị điện bảo vệ -0,85 V, -0,95 V -1,05 V (Ag/AgCl) môi trường đất khác nghiên cứu đánh giá Thực nghiệm Chế tạo điện cực anot trơ MMO Anot trơ ti tan phủ hỗn hợp ôxit kim loại MMO chế tạo phương pháp phân hủy nhiệt Dung dịch phủ lên bề mặt titan để tạo lớp phủ ôxit chuẩn bị từ muối kim loại: clorua rutheni RuCl3.xH2O, clorua iridi 62(3) 3.2020 49 Thí nghiệm bảo vệ catot Chín mẫu ống thép (ký hiệu tương ứng O1, O2, O3, O4, O5, O6, O7, O8 O chôn môi trường đất khác M1, M2 M3 Mỗi môi trường đ chôn ba mẫu với điện cực anot MMO mẫu áp bảo vệ tương ứng -0,85 V, -0,95 V -1,05 V đo theo điện cực so sá Ag/AgCl trị điện đo chỉnh hàng ngày sử dụng Thực nghiệmIrCl4.xH2O clorua titan TiCl3 Ngồi dùng Các mẫu Các thépgiáđược nghiên cứu đánh giáđiều phương thống biến trở Các giá trị dòng điện qua mẫu đo ampe kế ghi pháp chụp ảnh phương pháp tổn hao khối lượng Trong hoácực chất khác Chế tạosốđiện anot trơ MMOquá trình chế tạo anot butanol, giá trị theo thời gian Thời gian thử nghiệm thực 100 ngày Ngoài phương pháp tổn hao khối lượng, mẫu xác định HCl dungôxit dịch quyđược trìnhchế tạotạo lớpbằng phủphương Anot trơ tiThành tan phủphần hỗn hợp kimphủ loạivà MMO mẫu thép không bảo vệ catot chôn với điều kiện để làm đ khốichứng lượng trước sau thử nghiệm bảo vệ catot Khối pháp phân hủy nhiệt dịch[7, phủ ôxit theoDung tài liệu 8].lên bề mặt titan để tạo lớp phủ ôxit chuẩn Thựckim nghiệm lượng Các mẫu mẫuthép thépđược đo cân giá có độ xác tớichụp ảnh phươ bị từ muối loại: clorua rutheni RuCl3.xH2O, clorua iridi IrCl4.xH2O clorua nghiên cứu đánh phương pháp Chuẩn bị mơi trường đất nghiệm Chế cựcmột anot trơhố MMO titan TiCl3 Ngồi tạo cònđiện dùng số chấttrong khác thí trình chế tạo anot 0,01pháp g Từ kết tínhpháp tổn hao khối lượng Trong phương tổntổn hao hao khối khối lượng, mẫu x ThựcThành nghiệm Anot trơ tidung tan phủ hỗnphủ hợpvà ơxit kimtrình loại MMO tạo theo phương butanol, HCl phần dịch quy tạo đến lớp phủchếôxit tài liệu địnhcủa khối lượng thử nghiệm catot.Thêm Khối lượng mẫu th lượng mẫutrước cósau khơng có bảobảo vệ vệ catot Để khảo sátcực ảnh hưởng đất hiệu pháp phân nhiệt Dung phủcủa lên điện bề mặttrở titan để tạo lớp phủsuất ơxit bảo chuẩn đo cân có độ xác tới 0,01 g Từ kết tính t Chế hủy tạo điện anotdịch trơ MMO [7, 8] nữa, từ giá trị tổn hao khối lượng xác bị vệ từ muối kim loại: clorua rutheni RuCl cloruađược iridiđược IrCl xH clorua catot, loại đất cóhỗn thành phần khác chuẩn 3.xH 2O,MMO 2O Anot trơba ti tan phủ hợp ôxit kim loại chế 4tạo phương hao khốihiệu lượng củabảo vệ mẫucatot có vàcác khơng cókiện bảo khác vệ catot Thêm nữa, từ c Chuẩn bị mơi trường đất thí nghiệm định suất điều titan TiCl Ngồi dùng số hố chất khác trình chế tạo anot pháp hủy nhiệt Dung dịch lên bề mặt titan để tạo lớp phủ ôxit chuẩn giá trị tổn hao khối lượng xác định hiệu suất bảo vệ catot bị phân nghiên cứu, baophủ gồm: butanol, HCl Thành phần dung dịch phủ quy trình tạo lớp phủ ơxit theo tài liệu Để khảo điệnrutheni trở đất đến3.xH hiệu catot, loại đất theo công thức: bị từ sát ảnh muốihưởng kim loại: clorua RuCl cloruabảo iridivệIrCl O clorua 2O, suất 4.xH2ba [7, 8].TiCl Ngồi dùng số hố chất khác trình chế tạo anot kiện khác theo cơng thức: titan 3nhauđất có thành phần khác 1được chuẩn cứu,tỷbao - Mẫu (M1): đấtbịthịt trộnnghiên cát sông lệ gồm: 1: khối Hiệu suất bảovệ vệ == Chuẩn môi trường đất suất bảo butanol, HCl bịThành phần dung dịch thí phủnghiệm quy trình tạo lớp phủ ơxit theo tài liệu Hiệu Khoa học Kỹ thuật Công nghệ - Mẫu (M1): đất thịt trộn cát sông tỷ lệ 1: khối lượng lượng [7,đất 8] Để khảo sát ảnh hưởng điện trở đất đến hiệu suất bảo vệ catot, ba loại đất Trong đó:đó: ΔmΔm tổn hao khối lượng mẫu không Trong - Mẫu (M2): đất thịt trộn cát chuẩn sơngthíbị tỷnghiệm lệ 1: nghiên khối lượng cóđất thành phần bị khác Chuẩn môi2 trường đất 1 tổn hao khối lượng mẫu không bảo vệ catot, - Mẫu đất (M2): đấttrong thịt trộn cát sôngcứu, tỷ lệbao1:gồm: khối Δm tổn hao khối lượnglàcủa mẫu có bảo vệ catot, g mẫu bảo vệ catot, g; Δm tổncác hao khối lượng Mẫu đất (M1): đất thịt trộn cát sông tỷ lệ 1: khối lượng khảo sát ảnhthịt hưởng trởtỷ đấtlệđến bảolượng vệ catot, loạithêm đất - Mẫu đất Để (M3): đất trộncủa cátđiện sông 1: hiệu vềsuất khối ba pha lượng Kết thảo luận có thành phần khác chuẩn bị nghiên cứu, bao gồm: Mẫu đất (M2): đất thịt trộn cát sông tỷ lệ 1: khối lượng có bảo vệ catot, g Cl nồng độ 500 ppm đất 13 (M1): đất trộn cát sông tỷtỷlệ lệ 1: 1: khối lượng Mẫu đất (M3): đấtthịt thịt trộn cát sôngcát 3tỷ lượng pha thêm Nghiên cứu ăn mòn mẫu thép môi trường đất Mẫu đất 3pha (M3): đất thịt trộn sông lệkhối 1: khối Các Cl mẫu đất sau trộn đổ vào hộp gỗ có kích thước 300x80x80 nồng độ 500 Kết thảo luận - Mẫu đất ppm (M2): đất thịt trộn cát sông tỷ lệ 1: khối lượng cm chialượng làm bavà khoang HìnhCl ảnh độ hệ thống bảo vệ catotkích thể nồng 500 ppm pha thêm Các mẫu sau đổ vào thướcvà300x80x80 - Mẫu đấtđất (M3): đấtpha thịttrộn trộnđược cát sơng tỷ lệhộp 1: 3gỗvềcókhối lượng pha thêm hình cm độ chia làm ba khoang Hình ảnh hệ thống bảo vệ catot thể Nghiên cứu ăn mòn mẫu thép mơi trường Cl nồng 500 ppm Các mẫu đất sau pha trộn đổ vào hộp gỗ có kích hình 2.Các đất mẫu đất sau pha trộn đổ vào hộp gỗ có kích thước 300x80x80 300x80x80 cm Hình đượcảnhchia làm ba bảo khoang ảnh cmthước chia làm ba khoang hệ thống vệ catotHình thể hình hệ thống bảo vệ catot thể hình (A) (A) (B)(B) (C) (C) (D) (D) Hình Hình ảnh chuẩn bị thí nghiệm bảo vệ catot cho mẫu thép trongHình mơi Bề mặt mẫu thép trước sau thử nghiệm ăn mòn mơi trường đất Bề Bề mặtmặt mẫu mẫu thép trước sau thử nghiệm ănnghiệm mòn trường đất trường trước sau thử ănmơi mòn Hình đất Hình ảnh chuẩn bị thí nghiệm bảo vệ catot cho mẫu Hình vớiHình thời gian 100 ngày: (A)thép Mẫu trước thửvà nghiệm, (B) Mẫu thử nghiệm trongtrong môi với thời gian 100 ngày: (A) Mẫu trước thử nghiệm, (B) Mẫu thử nghiệm môi trường M1, (C) Mẫu thửthời nghiệm trường(A) đấtMẫu M2, (D) Mẫuthử thửnghiệm, nghiệm môi đất trường đất với gian 100môi ngày: thép mơichuẩn trường Hình Hình ảnh bị đất thí nghiệm bảo vệ catot cho mẫu thép trongtrường môi đất M1, (C) Mẫu thử nghiệm môi trường đất M2,trước (D) Mẫu thử nghiệm trường M3 môi trường đất M1, (C) Mẫu thử nghiệm (B)môi Mẫu thử đất nghiệm trường mơi trường đất M3 Hình ảnhđất chuẩn bị thí nghiệm bảo vệ catot cho mẫu thép trongtrong mơi Hình trường đất Thí nghiệm bảo vệ catot Chín mẫu ống thép (ký hiệu tương ứng O1, O2, O3, O4, O5, O6, O7, O8 O9) chôn môi trường đất khác M1, M2 M3 Mỗi môi trường đất chôn ba mẫu với điện cực anot MMO mẫu áp điện bảo vệ tương ứng -0,85 V, -0,95 V -1,05 V đo theo điện cực so sánh Ag/AgCl Các giá trị điện đo điều chỉnh hàng ngày sử dụng hệ thống biến trở Các giá trị dòng điện qua mẫu đo ampe kế ghi lại giá trị theo thời gian Thời gian thử nghiệm thực 100 ngày Ngoài ra, mẫu thép không bảo vệ catot chôn với điều kiện để làm đối chứng 62(3) 3.2020 Hình hình ảnh bề mặt mẫu thép trước sau thử nghiệm Các mẫu môi3 trường đấtbềM2, nghiệm trường Hình hình ảnh mặt(D) mẫuMẫu thépthử trước sau thửmôi nghiệm Cácđất mẫu trước thử nghiệm có bề mặt bóng Sau thử nghiêm ăn mòn đất với thời trước thử nghiệm có sát bề bề mặtmặt vàcó bóng Sau thử nghiêm ăn bị mòn trongcục đấtbộ vớivàthời M3 gian 100 ngày, quan mẫu thể thấy rõ mẫu ăn mòn gian 100 ngày, quan thấy cácthểmẫu bịtrưng ăn mòn xuất nhiều cácsátlỗbề vàmặt hốc mẫu ăn mòn Điều nàyrõcó đặc mơi cục trường xuất rấtkhơng nhiều lỗđều hốcbề mòn Điều thể độ đặc trưng mơi trường Hình làđồng hình ảnh mặt mẫu thép vàchất sau thử đất cóhiện nên dễăntạo khácnày biệtcóvềtrước nồng gâykhi ăn mòn đất có bề khơng đềumặt nênmẫu dễ tạo ranghiệm kháctrong biệt môi nồng độ đất chấtM3 gâydường ăn mòn tồn mặt đồng mẫu Bề trường nghiệm Các trước thửthửthử nghiệm có bề mơi mặt vàM3 bóng tồn bề mặtmẫu mẫu.vớiBề đất dường bị ăn mòn nhiều sựmặt xuấtmẫu củanghiệm mật độ hốc ăn mòn trường nhiều Ngun bịcóănthể mòn nhiều hơndoăn với mật độ- hốc ăn mòn hơn.đã Nguyên Sau thử nghiệm mòn với thời gian ngày, nhân lý giải sựsự cóxuất mặt thêm củađất ion Cl với nồng độ nhiều 500100 ppm làm nhân lý giải tăng cótốcmặt thêm ionmẫu Cl thép nồng độ 500 ppm làm giảm điện trởđược làm ăn thấy mòn quan sát bềđất mặt mẫu có độ thể rõ cácvớimẫu bị ăn mòn giảm điện trở đất làm tăng tốc độ ăn mòn mẫu thép Bảng giá trị điện ăn mòn mẫu thép môi trường cục xuất nhiều lỗ hốc ăn mòn Điều Bảng trước cáckhi giáđược trị điện ănđiện mòn mẫu thép đất khác áp dòng bảo vệ.các Nhìn chung, giácác trị môi điện trường đất khác trước áp dòng điện bảo vệ Nhìn chung, giá trị điện đặc trưng mơi trường đất có khơng đồng mẫu thép âm, chứng tỏ mẫu bị ăn mòn nhiều mẫu thép âm, chứng tỏ mẫu bị ăn mòn nhiều cácđều môi nên trườngdễ đấttạo thử nghiệm khác biệt nồng độ chất gây ăn mòn mơi trường đấtănthử nghiệm Bảng Điện mòn mẫu thép mơi trường đất khác trên1 tồn bộănbềmòn mặtcủamẫu Bềthép mặttrong mẫucácthử Bảng Điện mẫu môinghiệm trường đất khác môi trường bị ăn mòn nhiềuM3hơn với xuất Mơi trường đất đất M3 M1 dường M2 Mơi trường M3 nhân củađất mậtM1 độ hốc ăn mònM2 nhiều Nguyên lý giải có mặt thêm ion Cl- với nồng độ 500 ppm làm giảm điện trở đất làm tăng tốc độ ăn mòn mẫu thép 50 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Bảng giá trị điện ăn mòn mẫu thép mơi trường đất khác trước áp dòng điện bảo vệ Nhìn chung, giá trị điện mẫu thép âm, chứng tỏ mẫu bị ăn mòn nhiều mơi trường đất thử nghiệm Bảng Điện ăn mòn mẫu thép môi trường đất khác Môi trường đất M1 M2 M3 Mẫu O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 O8 O9 Điện ăn mòn (mV; Ag/AgCl) -324 -365 -381 -462 -372 -392 -543 -551 -461 Mơi trường đất M1 Bảng trình bày kết đo tổn hao khối lượng mẫu thép thử nghiệm 100 ngày môi trường đất khác Mẫu thép chôn môi trường M3 có giá trị tổn hao khối lượng lớn (lên tới 9,48 g), giá trị tương ứng với môi trường M1 M2 3,30 6,08 g Điều có nghĩa tốc độ ăn mòn mẫu thép mơi trường đất M3 cao Bảng Tổn hao khối lượng mẫu thép không bảo vệ sau 100 ngày thử nghiệm môi trường đất khác Môi trường đất M1 M2 M3 Tổn hao khối lượng (g) 3,30 6,08 9,48 Môi trường đất M2 Nghiên cứu ảnh hưởng môi trường đất đến hiệu suất bảo vệ catot Sau đấu điện vận hành hệ thống bảo vệ catot, giá trị dòng điện qua mẫu đo theo thời gian thử nghiệm Hình biểu diễn đồ thị thay đổi giá trị dòng điện bảo vệ theo thời gian thử nghiệm điện bảo vệ hệ thống ICCP khác Nhìn chung, thời gian thử nghiệm ban đầu, giá trị dòng điện bảo vệ cần cao Điều giải thích bắt đầu, mẫu cần lượng đủ lớn để dịch chuyển trạng thái bề mặt sang cân Các phản ứng điện hóa xảy bề mặt mẫu giúp dịch chuyển cân q trình ăn mòn kim loại theo hướng giảm tốc độ hòa tan sắt [1, 3, 5] Sau thời gian thử nghiệm, giá trị dòng điện bảo vệ giảm xuống dần ổn định Lúc này, bề mặt mẫu đạt cân hiệu trình bảo vệ catot trở nên đáng kể Và từ thời điểm này, mẫu cần dòng điện khơng lớn đủ để trì cho điện bề mặt đủ cho yêu cầu bảo vệ Trên đồ thị, ổn định giá trị dòng điện bảo vệ catot cho mẫu đảm bảo suốt 100 ngày thử nghiệm Điều chứng tỏ, điện cực anot trơ MMO chế tạo sử dụng thử nghiệm có tính chất điện tốt, vận hành hiệu đảm bảo trì trình cung cấp dòng điện cho hệ thống bảo vệ catot suốt thời gian thử nghiệm 62(3) 3.2020 Mơi trường đất M3 Hình Đồ thị thay đổi dòng điện mẫu áp điện bảo vệ khác môi trường đất M1, M2 M3 với thời gian thử nghiệm 100 ngày Sau 100 ngày thử nghiệm bảo vệ catot, mẫu ống thép lấy khỏi môi trường đất tiến hành đo đạc, đánh giá hiệu suất bảo vệ catot Hình hình ảnh bề mặt mẫu ống thép bảo vệ catot điện bảo vệ -0,85 V, -0,95 V -1,05 V môi trường đất M1, M2 M3 So với mẫu đối chứng không bảo vệ, bề mặt ống giữ nhẵn mịn xuất lỗ hốc ăn mòn Điều xác nhận hiệu chống ăn mòn phương pháp bảo vệ catot Với mẫu 51 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ thử nghiêm môi trường đất M3, giá trị điện bảo vệ thấp, bề mặt mẫu xuất hốc ăn mòn Hiện tượng chấm dứt hồn toàn sử dụng giá trị điện áp bảo vệ -1,05 V Điều mơi trường đất M3 có điện trở thấp có mặt thêm ion Cl- làm tăng tốc độ ăn mòn nên điều kiện bảo vệ catot cần áp dụng với tiêu chuẩn cao (A) (B) (C) (D) (E) (F) (G) (H) (I) Hình Hình ảnh bề mặt mẫu ống thép bảo vệ catot điện bảo5.vệHình mơi trường đất kháccác nhau: (A)ống Điệnthép bảo vệ -0,85 môi Hình ảnh bề mặt mẫu bảoVvệ catot trường M1; (B) Điện -0,95 V trongđất môikhác trường đất M1; Điệnthế cácđấtđiện bảothế vệbảo vệ môi trường nhau: (A)(C)Điện bảo vệ -1,05 V môi trường đất M1; (D) Điện bảo vệ -0,85 V môi bảo vệđất-0,85 V môibảo trường đấtV M1; V trường M2; (E) Điện vệ -0,95 trong(B) môiĐiện trườngthế đấtbảo M2;vệ (F)-0,95 Điện bảo vệ môi -1,05trường V trongđất môiM1; trường M2; Điện bảoVvệtrong -0,85môi V môi (C) đất Điện thế(G) bảo vệ -1,05 trường trường đất(D) M3;Điện (H) Điện bảo -0,95 trongmôi môitrường trường đất Điện đất M1; bảo vệ vệ -0,85 V Vtrong đấtM3; M2;(I)(E) Điện bảo vệ -0,95 V môi trường đất M2; (F) Điện bảo vệ -1,05 V môi trường đất M2; (G) Điện bảo vệ -0,85 V môi trường đất M3; (H) Điện bảo vệ -0,95 V môi trường đất M3; (I) Điện bảo vệ -1,05 V môi trường đất M3 Các mẫu sau thử nghiệm đánh giá tổn hao khối lượng phương pháp cân mẫu trước sau thử nghiệm Bảng thể kết tổn hao trọng lượng mẫu bảo vệ catot điện bảo vệ -0,85 V, -0,95 V -1,05 V môi trường đất M1, M2 M3 Khi có bảo vệ catot, tốc độ ăn mòn mẫu thép giảm xuống nhiều Tại giá trị điện bảo vệ -1,05 V, mẫu thép có tổn hao trọng lượng nhỏ, nghĩa mẫu không bị ăn mòn 62(3) 3.2020 Bảng Kết đo tổn hao khối lượng mẫu ống thép bảo vệ catot điện bảo vệ -0,85 V, -0,95 V -1,05 V môi trường đất M1, M2 M3 Môi trường đất Điện bảo vệ (V; Ag/AgCl) -0,85 V -0,95 V -1,05 V M1 0,75 g 0,64 g 0,59 g M2 0,47 g 0,27 g 0,19 g M3 2,03 g 1,50 g 0,23 g Bằng cách so sánh tương đối giá trị tổn hao khối lượng mẫu có khơng có bảo vệ catot, giá trị hiệu suất bảo vệ catot cho mẫu tính tốn rút Hình đồ thị biểu diễn hiệu suất bảo vệ catot cho mẫu giá trị điện bảo vệ -0,85 V, -0,95 V -1,05 V môi trường đất M1, M2 M3 Các giá trị hiệu suất bảo vệ tăng tăng giá trị điện bảo vệ Với môi trường đất M3, hiệu suất bảo vệ đạt khoảng 39% áp điện bảo vệ -0,85 V Tại giá trị điện -1,05 V, hiệu suất bảo vệ catot đạt cao, lên tới 98% ba loại mơi trường đất Hình Đồ thị hiệu suất bảo vệ catot cho mẫu giá trị điện bảo vệ -0,85 V, -0,95 V -1,05 V môi trường đất M1, M2 M3 Kết luận 1) Mơi trường đất có ảnh hưởng nhiều đến tốc độ ăn mòn mẫu thép Trong điều kiện thử nghiệm 100 ngày, mẫu thép bị ăn mòn cục với xuất nhiều lỗ hốc ăn mòn Mẫu thép chơn mơi trường M3 bị ăn mòn nhiều nhất, với giá trị tổn hao khối lượng lớn lên tới 9,8 g 2) Hiệu suất chống ăn mòn hệ thống bảo vệ catot ICCP ba loại môi trường đất khác nghiên cứu đánh giá Với điện áp bảo vệ -1,05 V (Ag/AgCl), hiệu suất bảo vệ cao cho mẫu thép chôn đất hệ thống bảo vệ catot ICCP lên tới 98%, nghĩa mẫu thép không bị ăn mòn 52 Khoa học Kỹ thuật Cơng nghệ LỜI CẢM ƠN cathodically Bài báo hoàn thành với hỗ trợ kinh phí đề tài NCVCC 04.07/19-19 Các tác giả xin trân trọng cảm ơn modeling of reaction transport processes in soil”, Corrosion Science, TÀI LIỆU THAM KHẢO Cheng (2018), “Effect of cathodic protection potential fluctuations on [1] L Lazzari, P Pedeferri (2006), Cathodic protection, 1st edision [2] A.E Romer, G.E Bell (2001), Causes of external corrosion on buried water mains, Pipeline Division Specialty Conference protectedunderground installations: Mathematical 120, pp.28-41 [6] Mingjie Dai, Jing Liu, Feng Huang, Yaohua Zhang, Y Frank pitting corrosion of X100 pipeline steel in acidic soil environment”, Corrosion Science, 143, pp.428-437 [7] Nguyễn Ngọc Phong, Đỗ Chí Linh, Phạm Hồng Hạnh, Phạm [3] TCVN 6051:1995, Hệ bảo vệ catot - Yêu cầu thiết kế, lắp đặt kiểm tra Quang Ngân, Phạm Xuân Ngọc (2019), “Nghiên cứu phát triển hệ [4] Muhammad Wasim, Shahrukh Shoaib, N.M Mubarak, Inamuddin, Abdullah M Asiri (2018), “Factors influencing corrosion of metal pipes in soils”, Environmental Chemistry Letters, 16, pp.879961 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Việt Nam series B, 61(3), tr.53-57 [5] Roman Kodym, Dalimil Snita, Vlastimil Fíla, Karel Bouzek, Milan Kouril (2017), “Investigation of processes occurring at 62(3) 3.2020 thống bảo vệ catot dòng điện ngồi chống ăn mòn vỏ tàu biển”, [8] Nguyễn Ngọc Phong, Đỗ Chí Linh, Phạm Hồng Hạnh, Phạm Xuân Ngọc (2017), “Nghiên cứu điện cực anot trơ hỗn hợp oxit kim loại cho bảo vệ catot chống ăn mòn vỏ tàu biển”, Tạp chí Hóa học, 55, tr.388-391 53 ... trong ất môiM1; trường M2; Điện bảoVv trong -0,8 5môi V môi (C) đất Điện thế(G) bảo vệ -1,05 trường trường đất( D) M3 ;Điện (H) Điện bảo -0,95 trongmôi môitrường trường đất Điện đất M1; bảo vệ vệ... trường đất M1; (D) Điện bảo vệ -0,85 V môi bảo vệ ất-0,85 V môibảo trường đấtV M1; V trường M2; (E) Điện vệ -0,95 trong( B) môi iện trườngthế đấtbảo M2 ;vệ (F)-0,95 Điện bảo vệ môi -1,0 5trường V trong ất... -0,85 V Vtrong đấtM3; M2;(I)(E) Điện bảo vệ -0,95 V môi trường đất M2; (F) Điện bảo vệ -1,05 V môi trường đất M2; (G) Điện bảo vệ -0,85 V môi trường đất M3; (H) Điện bảo vệ -0,95 V môi trường đất