ĂN MÒN TRONG MÔI TRƯỜNG KHÁC

http://www.ebook.edu.vn 72 CHƯƠNG 5 ĂN MÒN TRONG MÔI TRƯỜNG KHÁC 5.1. Nước và dung dịch nước 5.1.1. Ảnh hưởng của pH Hình biểu diễn ảnh hưởng của pH đến sự ăn mòn sắt trong nước chứa oxy hòa tan (dùng HCl và NaOH để điều chỉnh pH). Phản ứng anốt Fe → Fe 2+ + 2e (1) có thể diễn ra ở mọi pH nhưng tốc độ ăn mòn sẽ phụ thuộc vào phản ứng khử catốt. Trong khoảng pH = 4 – 10, một lớp kết tủa FeO xốp, không sít chặt sẽ bao phủ bề mặt sắt và giữ pH trong khoảng 9,5 ở phía dưới lớp tủa. Tốc độ ăn mòn khi ấy gần như không đổi và được xác định bởi sự khuếch tán đồng nhất của oxy xuyên qua lớp tủa. Ở bề mặt kim loại, dưới lớp tủa, oxy bị khử catốt theo: O 2 + 2H 2 O + 4e → OH - (2) Trong dung dịch có pH < 4, oxýt bị hòa tan và sự ăn mòn tăng lên do phản ứng khử 2H + + 2e → H 2 (3) Việc không có lớp tủa trên bề mặt cũng làm tăng khả năng xâm nhập của oxy hòa tan, dẫn đến tốc độ ăn mòn tăng hơn nữa. Oxy hòa tan bị khử trong môi trường axít theo O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O (4) Phản ứng (3) và (4) xảy ra đồng thời trong dung dịch axít có oxy hòa tan. Ở pH > 10, tốc độ ăn mòn sẽ thấp do tạo thành màng thụ động Fe 2 O 3 khi có oxy hòa tan. Ở pH > 14 dù không có oxy hòa tan, tốc độ ăn mòn cũng có thể tăng khi tạo ion hòa tan HFeO 2 - . http://www.ebook.edu.vn 73 S khuch tỏn oxy hũa tan s khng ch tc n mũn mt giỏ tr khụng i trong khong pH t 4 n 10, do ú cỏc yu t nh hng n phn ng ant s khụng cú nh hng n tc n mũn. iu ny s khụng xy ra pH < 4, vỡ phn ng (3) xy ra di iu kin khng ch hot húa. Ngoi ra, pha cacbua cng lm gim quỏ th (tc cao hn) phn ng kh H + , do ú thộp cacbon cao s cú tc n mũn trong axớt cao hn thộp thp cacbon. ẹieọn theỏ log I I L O 2 + 2 H 2 O + 4 e 4 OH - M M n+ M M n+ M M n+ (1) (2) (3) Aỷnh hng ca pH n tc n mũn cỏc kim loi khỏc cng tng t nh i vi st: tc n mũn s cao pH thp, tc thp trong mt khong pH do to oxýt bn v s tng tr li khi pH rt kim do to ion hũa tan. 5.1.2. Oxy hũa tan v cỏc khớ hũa tan khỏc 5.1.2.1. Oxy Tc n mũn ca st, thộp trong dung dch trung tớnh hoc kim nhit bỡnh thng ch ỏng k khi cú mt oxy hũa tan. Mng oxýt st t Fe 3 O 4 ch bn khi khụng cú oxy hũa tan. Do ú bt k yu t no nh hng n hũa tan oxy cng s nh hng tng ng n tc n mũn thộp. Khuy trn dung dch lm tng vn chuyn oxy hũa tan v lm tng tc n mũn. Cỏc cht hũa tan cng lm gim tan ca oxy v gim tc n mũn. Nhit tng s lm tng tc n mũn lỳc u nhng sau ú s gim xung vỡ tan ca oxy gim. Khi nhit ln hn 80 oC , tc n mũn s gim trong h h (vỡ oxy thoỏt ra c) nhng vn tip tc tng trong h kớn (oxy b gi li). Do ú phi gim oxy hũa tan n mc ti thiu trỏnh n mũn trong cỏc ni hi kớn, nhit cao. S khỏc nhau v vn chuyn oxy hũa tan cũn dn n s n mũn cc b do chờnh lch nng oxy trờn b mt st, thộp nhit thng. Ngoi ra, khi hi nc ngng t tip xỳc vi khụng khớ s hp thu oxy v gõy n mũn b cha, ng ng do to pin cú mc thụng giú khỏc nhau nhit > 50 o C. http://www.ebook.edu.vn 74 Oxy hòa tan có thể loại bỏ bằng cơ học hoặc hóa học. Đuổi khí cơ học bao gồm gia nhiệt đến nhiệt độ gần nhiệt độ sôi của nước để giảm độ tan oxy hoặc cho một khí khác lội ngược dòng để đẩy oxy ra khỏi nước. Đuổi khí bằng hóa học được thực hiện nhờ phản ứng của natri sunphit hoặc hydrazin với oxy Na 2 SO 3 + ½O 2 → Na 2 SO 4 (5) N 2 H 4 + O 2 → N 2 + 2H 2 O (6) Phản ứng của hydrazin chỉ tạo các chất bay hơi, không gây tích tụ trong hệ thống, tuy nhiên phản ứng chỉ xảy ra với tốc độ đáng kể khi nhiệt độ lớn hơn 300 oC . 5.1.2.2. Clo Clo có thể hòa tan trong nước một cách có chủ đích như trong nước diệt khuẩn. Clo ít có ảnh hưởng đến ăn mòn thép khi pH > 7 do ngăn chặn sự tạo thành sản phẩm HClO Cl 2 + H 2 O → HClO + HCl Tuy nhiên, Clo sẽ tấn công hợp kim đồng, ngay cả ở pH cao, do phản ứng với lớp màng Cu 2 O trên bề mặt. 5.1.2.3. NH 3 Amôniac NH 3 sẽ tạo thành khi dùng NH 4 OH như một chất trung hòa axít, khi phân rã mùn hữu cơ, khi phân hủy nhiệt các chất ức chế có chứa Nitơ hoặc phân hủy thuốc uốn tóc. NH 3 ít ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn sắt thép nhưng ảnh hưởng mạnh đến tốc độ ăn mòn hợp kim đồng do tạo phức với đồng. 5.1.2.4. CO 2 CO 2 từ không khí có ảnh hưởng đáng kể đến pH và tạo các vảy không tan trên bề mặt. H 2 CO 3 tạo thành từ sự hòa tan CO 2 là một chất ăn mòn trung bình nhưng sản phẩm ăn mòn FeCO 3 thường là chất bảo vệ bề mặt. Các axít có thể hòa tan CaCO 3 trong các giếng dầu, chất này sau đó có thể kết tủa trở lại trên thành ống dẫn. CO 2 hòa tan ở nhiệt độ cao cũng phải được khống chế để tránh ăn mòn trong các nồi hơi. http://www.ebook.edu.vn 75 5.1.3. cng Nc cng cú cha Ca 2+ v Mg 2+ ớt n mũn vỡ to lp mng cacbonat bo v trờn b mt. CO 2 hũa tan trong nc to thnh H 2 CO 3 v gim pH do phõn ly H + v ion bicacbonat HCO 3 - CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 - (7) pH gim cú th lm tng n mũn trong cỏc h thng ngng t hi, cho nờn trong thc t thng thờm cỏc amin R-NH 2 vo nc v hi ngng t. Cỏc amin ny khi thy phõn s to OH - v trung hũa axớt sinh ra bi CO 2 R-NH 2 + H 2 O R-NH 3 + + OH - Ngoi ra cõn bng trong (7) s to thờm bicacbonat HCO 3 - khi pH tng. Ion bicacbonat s to mng cacbonat canxi CaCO 3 khụng tan trờn b mt trong dung dch kim Ca 2+ + 2HCO 3 - Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O (8) Khuynh hng kt ta cacbonat canxi CaCO 3 v tng bn n mũn trong mụi trng nc ngt c o bng ch s bo hũa SI (saturation index) SI = pH - pHs trong ú pH c o t thc nghim v pHs l giỏ tr m ti ú nc cõn bng vi CaCO 3 rn. SI dng ch ra nc cú kim kt ta CaCO 3 v gim n mũn. pHs tớnh theo toồng) kiem lg(ủoọ += ++= ++ + )Calg()]CO)(Calg[( )HCO( )CO)(H( lgpH pAlkpCa)pKpK(pH 22 3 2 3 2 3 s ' s ' 2s kim tng c tớnh theo nng axớt (mol/l) cn thit trung hũa ion kim hũa tan trong phộp chun kim tng = tng (H + ) = 2(CO 3 2- ) + (HCO 3 - ) + (OH - ) Giỏ tr SI trong h thng nc trong gia ỡnh c gi giỏ tr dng gim thiu n mũn bng cỏch thờm sa vụi Ca(OH) 2 hoc sụa Na 2 CO 3 gim pCa v pAlk. SI l mt i lng nhit ng ch cho bit khuynh hng ca quỏ trỡnh ch khụng cho bit tc . Do ú SI khụng gii thớch c s quỏ bo hũa ca CaCO 3 v khụng d oỏn c thi gian cn thit kt ta mng bo v. Ngoi ra, cỏc ion hũa tan khỏc cú th ng kt ta v nh hng n kh nng cng nh l tc ca s kt ta CaCO 3 . Giỏ tr SI õm thỡ thớch hp cho cỏc thit b ngng t hoc thit b trao i nhit vỡ s kt ta CaCO 3 s lm chm quỏ trỡnh truyn nhit. Do ú ngi ta thng thờm cỏc cht c ch nh polyphotphat hoc polyme hu c lm chm s kt ta hoc tỏc ng nh cỏc cht phõn tỏn dng keo khng ch quỏ trỡnh kt ta CaCO 3 . 5.1.4. Nhit cao trong ni hi khng ch n mũn trong cỏc ni hi, lỳc ban u ngi ta dựng NaOH iu chnh pH v mụi trng kim, khi ú thộp s b th ng. Tuy nhiờn http://www.ebook.edu.vn 76 trong nồi hơi, các chất tan sẽ bị cô đặc lại trên các bề mặt truyền nhiệt, và NaOH đậm đặc sẽ gây ăn mòn cao hơn rất nhiều so với khi ở nhiệt độ thấp hơn. Hình biểu diễn sự ăn mòn thép cacbon ở nhiệt độ 310 oC trong nồi hơi theo lượng NaOH hoặc HCl thêm vào ở nhiệt độ phòng. Các photphat như Na 3 PO 4 thường được thêm vào để tạo dung dịch đệm khống chế pH. Tuy nhiên trong các hốc, độ pH có thể vượt quá khả năng đệm làm độ kiềm tăng cao dẫn đến thép bị ăn mòn. 5.1.5. Muối NaCl và nước biển Các muối như NaCl khi hòa tan vào nước sẽ không ảnh hưởng đến pH. NaCl có nhiều trong nước biển, nước mặn và nước từ các quá trình hóa học. Hình biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến tốc độ ăn mòn sắt trong dung dịch thông khí ở nhiệt độ phòng Sự tăng tốc độ ban đầu là do tăng độ dẫn dung dịch. Độ dẫn thấp chỉ cho phép ăn mòn xảy ra giữa các anốt và catốt đặt rất gần nhau, khi đó sản phẩm http://www.ebook.edu.vn 77 phản ứng anốt có khuynh hướng hạn chế phản ứng khử catốt của oxy. Độ dẫn cao hơn cho phép độ phân cực thấp hơn và dòng ăn mòn giữa anốt và catốt sẽ cao hơn. Tuy nhiên khi 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 kim loại kiềm khác như KCl, LiCl, Na 2 SO 4 , KI, NaBr… đều có ảnh hưởng tương tự như NaCl. Dung dịch NaCl 3,5 % thường được sử dụng để mô phỏng nước biển trong phòng thí nghiệm, tuy nhiên các dung dịch này thường xâm thực mạnh hơn nước biển tự nhiên nhất là đối với thép cacbon. Điều này là do trong nước biển tự nhiên có chứa một lượng đáng kể Ca 2+ và Mg 2+ . Phản ứng khử catốt của oxy hòa tan sẽ tạo môi trường hơi kiềm trên bề mặt, dẫn đến kết tủa CaCO 3 và Mg(OH) 2 theo Ca 2+ + HCO 3 - + OH - → H 2 O + CaCO 3 Mg 2+ + 2OH - → Mg(OH) 2 Các kết tủa này sẽ ức chế hơn nữa phản ứng khử catốt và sự ăn mòn. Tuy nhiên, sự khác nhau về nhiệt độ, hàm lượng oxy hòa tan, cường độ dòng, các sinh vật và chất ô nhiễm có thể làm tăng tốc độ ăn mòn trong nước biển. Hoạt động sinh học trong nước biển cũng ảnh hưởng đến sự ăn mòn do tạo hốc, axít, và sunphua. Do đó, nước biển là một hệ hóa học phức tạp bị ảnh hưởng bởi nồng độ và mức độ xâm nhập của oxy, độ mặn, nồng độ các ion có mặt, hoạt động sinh học và chất ô nhiễm. Các yếu tố này lại bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ sâu, và các dòng hải lưu. Việc lấy mẫu nước biển hoặc dùng nước biển tổng hợp sẽ không cho phép đánh giá một cách định lượng sự ăn mòn tại một vùng biển riêng biệt nào đó. Hình sau biểu diễn tốc độ ăn mòn thép cacbon theo khoảng cách từ mặt nước biển. Tốc độ ăn mòn sẽ là cao nhất ở vùng mớm nước, ở đó oxy dễ xâm nhập và clo có thể bị cô đặc lại do sự sấy khô lớp màng ẩm hình thành từ bụi và ngưng tụ nước biển. Ăn mòn thường thấp nhất ở vùng dưới bùn, tại đó oxy xâm nhập ít nhất. Tuy nhiên các vi khuẩn khử sunphat thường có mặt trong bùn ven biển lại có thể làm tăng tốc độ ăn mòn. http://www.ebook.edu.vn 78 5.1.6. Các muối hòa tan khác Các muối tạo thành từ axít mạnh và bazơ yếu như AlCl 3 , NiSO 4 , MnCl 2 , FeCl 3 … khi hòa tan vào nước sẽ bị thủy phân và tạo axít mạnh, có độ phân ly cao. Do đó sự ăn mòn hầu hết kim loại đều tăng tương ứng với axít tạo thành. Ví dụ phản ứng thủy phân AlCl 3 AlCl 3 + 3H 2 O → Al(OH) 3 + 3HCl Một số muối khác như FeCl 3 , CuCl 2 và HgCl 2 , ngoài việc tạo axít còn tạo thành cặp oxy hóa khử (ví dụ Fe 3+ +e → Fe 2+ ) làm tăng tốc độ ăn mòn hơn nữa do cung cấp thêm khả năng oxy hóa. Muối amôn (như NH 4 Cl) cũng tạo môi trường axít nhưng tốc độ ăn mòn thép và hợp kim đồng lại cao hơn nhiều. Đó là do NH 4 + tạo phức amôniac với Fe và Cu, làm giảm đáng kể hoạt độ của sản phẩm ăn mòn Fe 2+ và Cu 2+ , dẫn đến giảm phân cực anốt và tăng tốc độ hòa tan anốt. Muối nitrat tác động như một chất oxy hóa trong môi trường axít theo HNO 3 + 3H + + 3e → NO + 2H 2 O Do đó axít nitric là một axít có tính oxy hóa mạnh, có khả năng ăn mòn mạnh hơn các axít mạnh như HCl và H 2 SO 4 . Ở nồng độ tương đối cao, HNO 3 có đủ khả năng oxy hóa để thụ động sắt nguyên chất. Muối NH 4 NO 3 có mặt trong nhiều loại phân bón, khi thủy phân sẽ tạo axít nitric loãng và do đó sẽ ăn mòn mạnh hơn NH 4 Cl hoặc (NH 4 ) 2 SO 4 . Các muối thủy phân tạo môi trường kiềm mạnh (NaOH) như Na 3 PO 4 , Na 2 B 2 O 7 , Na 2 SiO 3 , Na 2 CO 3 … tác động như chất ức chế trên thép. Ngoài việc thụ động thép nhờ NaOH trong môi trường có thông khí, các muối này còn tạo các màng bề mặt (như phosphat, silicat…) là các rào cản khuếch tán hiệu quả hơn là các màng oxýt thông thường. 5.2. Dung dịch chứa hợp chất lưu huỳnh Lưu huỳnh tồn tại ở các dạng oxy hóa từ -2 đến +6 trong dung dịch điện ly và phân bố rộng rãi trong các vật liệu vô vơ, hữu cơ và sinh học. Do đó các dạng hóa học của lưu huỳnh rất quan trọng trong ăn mòn vì khả năng phản ứng đa dạng của chúng. Hơn nữa, lưu huỳnh còn là sản phẩm thường gặp trong quá trình phân rã sinh học, trong các giếng nước và trong các nhà máy lọc hóa dầu. Bảng liệt kê các dạng anion lưu huỳnh thường gặp, cấu trúc và số oxy hóa Công thức Tên Cấu trúc Số oxy hóa H 2 S hoặc S 2- Sunphua -2 H 2 S 2 hoặc S 2 2- Polysunphua SS 2- -1 H 2 S 3 hoặc S 3 2- SSS 2- -2/3 H 2 Sn SS . 2- -2/n http://www.ebook.edu.vn 79 S Lưu huỳnh Các vòng S 8 0 S 2 O 3 2- Thiosunphat OSS O O 2- +2 S 4 O 6 2- Tetrathionat OSS S S O O O O O 2- +2,5 SO 3 2- (H 2 SO 3 ) Sunphit (Axít sunphuarơ) OSO O 2- +4 SO 2 Sunphua dioxyt Khí +4 S 2 O 6 2- Dithionat OSS O O O O O 2- +5 SO 4 2- Sunphat OSO O O 2- +6 Sunphat SO 4 2- , bisunphat HSO 4 - , lưu huỳnh nguyên tố S, sunphua S 2- , hydrosunphua HS - và sunphua hydrô H 2 S là các chất bền. Các dạng lưu huỳnh khử có số oxy hóa từ +2 đến +5 không ổn định nhưng là nguyên nhân gây ra các hư hỏng ăn mòn nghiêm trọng. Sunphua hydrô, H 2 S, là một trong những chất xâm thực mạnh nhất. Mặc dù không được xếp loại axít mạnh, trong dung dịch bảo hòa, H 2 S phân ly tạo ra pH ≈ 4. Anion sunphua tác động như một chất đầu độc, làm chậm quá trình tái kết hợp các nguyên tử hydrô mới sinh trên bề mặt bị ăn mòn, gia tăng thời gian lưu của hydrô mới sinh, tăng khả năng xâm nhập của hydrô vào mạng tinh thể kim loại. Do đó tất cả các dạng hư hỏng do hydrô sẽ được tăng tốc khi có mặt H 2 S. Dung dịch của SO 2 trong NaOH, Ca(OH) 2 , Mg(OH) 2 , hoặc NH 4 OH thường được dùng để chuyển vụn gỗ thành bột giấy trong công nghiệp giấy. Dung dịch này gồm hổn hợp bisunphit (HSO 3 - ) và sunphit (SO 3 2- ) cùng với SO 2 hòa tan. Các muối bisunphit và sunphit nói chung không ăn mòn thép không gỉ austenit (là vật liệu thường dùng trong công đoạn làm bột giấy). SO 2 tác động như một chất oxy hóa sẽ giúp duy trì tính thụ động của thép không gỉ, tuy nhiên SO 2 có thể bị phân hủy một phần tạo H 2 SO 4 gây ra ăn mòn. Thiosunphat (S 2 O 3 2- ) sinh ra http://www.ebook.edu.vn 80 trong dung dịch sunphit, bị khử thành một lớp lưu huỳnh trên bề mặt, làm tăng tốc quá trình anốt hòa tan cục bộ kim loại, dẫn đến ăn mòn điểm. Axít polythionit dưới dạng H 2 SnO 6 được tạo thành khi oxy và nước phản ứng với sunphit Fe-Cr. Đây là dạng sunphit hình thành trên bề mặt thép không gỉ của lò nung, thiết bị trao đổi nhiệt và các ống đặt trong khí sunphit ở nhiệt độ cao trong công nghiệp hóa dầu. Khi ngưng làm việc, sunphit trên bề mặt phản ứng với oxy và nước hoặc hơi nước tạo thành axít polythionit, gây ra ăn mòn dưới ứng suất trên biên giới hạt ở các vùng gần mối hàn. 5.3. Ăn mòn do ảnh hưởng sinh học Các sinh vật đã được biết đến từ lâu là có tham gia vào quá trình ăn mòn, nhưng chỉ được nhận thức rộng rãi trong thời gian gần đây. Ăn mòn do ảnh hưởng của vi sinh vật (microbiologically influenced corrosion, MIC) thì đặc biệt nguy hiểm khi nước gần trung tính, pH từ 4 đến 9, nhiệt độ từ 10 o đến 50 o C, tiếp xúc lâu (nhất là nước tù đọng) với thép cacbon, thép không gỉ, hợp kim đồng và hợp kim nhôm. Dấu hiệu đầu tiên của MIC là sự ăn mòn nghiêm trọng, không mong đợi của các kim loại nói ở trên, trong nước trung tính ở nhiệt độ thường hoặc các dung dịch loãng mà tốc độ ăn mòn trong các môi trường đó thường là thấp. MIC thường tạo các kết tủa lớn hơn bình thường hoặc tạo các mấu lòi ra. Bẻ gảy lớp kết tủa cho thấy có bùn sinh học với oxýt sắt từ màu đen và tủa sunphit sắt có mùi trứng thúi của H 2 S. Xử lý kết tủa với HCl loãng cũng tạo ra mùi trứng thúi H 2 S. Đất cũng có khả năng sinh ra MIC nhất là ở các vùng ngập nước và có nhiều đất sét, biểu hiện bằng việc tạo ra một lớp bùn kết tủa mềm, màu đen trên bề mặt kim loại và vùng đất xung quanh có mùi H 2 S. Để ngăn ngừa MIC, cần phải làm sạch bề mặt và xử lý với chất diệt khuẩn. Hợp kim đồng thường bền ăn mòn vi sinh vật do các sản phẩm ăn mòn có tính diệt khuẩn. 5.3.1. Ảnh hưởng của vi khuẩn yếm khí Sắt và thép cacbon thường có tốc độ ăn mòn rất thấp trong nước trung tính đã đuổi khí và các dung dịch muối loãng vì chỉ có phản ứng catốt sau có thể xảy ra với tốc độ rất thấp 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH - Tuy nhiên trong đất ướt và nước làm nguội đã khử khí, tốc độ ăn mòn có thể cao do có mặt các vi khuẩn yếm khí. Loại này chủ yếu là các vi khuẩn khử sunphat (sulfate-reducing bacteria, RSB) sẽ khử sunphat tạo H 2 S và H 2 O. SO 4 2- → S 2- + 4O Mặc dù RSB đòi hỏi điều kiện yếm khí để phát triển, nhưng nhiều chủng loại có thể sống một thời gian dài trong điều kiện thoáng khí, sẵn sàng hoạt động trở lại khi điều kiện thuận lợi. http://www.ebook.edu.vn 81 5.3.2. Ảnh hưởng của các vi khuẩn háo khí Trên quan điểm ăn mòn, vi khuẩn háo khí tiêu thụ oxy có thể là nguyên nhân của việc tạo bùn, oxy hóa sunphua, oxy hóa sắt và tạo các sản phẩm phụ có tính axít. Bùn là các polyme do vi sinh vật thải ra để tăng cường môi trường phát triển và bám dính bề mặt. Lớp bùn bẩn sinh học hydrat hóa sẽ che phủ bề mặt, tạo các pin có mức độ thông gió khác nhau và cuối cùng tạo môi trường cho vi khuẩn yếm khí phát triển. Vi khuẩn oxyhóa sunphua sẽ tạo axít sunphuaric ăn mòn, tuy nhiên khi có mặt sunphat, các vi khuẩn này có thể tạo bùn cung cấp môi trường yếm khí cục bộ và nuôi dưỡng vi khuẩn khử sunphat. Vi khuẩn oxy hóa sắt sẽ oxy hóa ion tan Fe 2+ thành Fe 3+ ít tan hơn. Hoạt độ Fe 2+ thấp sẽ làm tăng tốc độ phản ứng anốt Fe → Fe 2+ + 2e Các vi khuẩn oxy hóa sắt sẽ chuyển đáng kể Fe 2+ thành Fe 3+ ở anốt. Kết quả là các mấu không tan, gồm Fe(OH) 3 và bùn sinh học tiết ra sẽ phát triển trên bề mặt. Bề mặt bị che phủ dưới lớp oxýt trở thành anốt trong pin có mức độ thông gió khác nhau, còn oxy thì bị khử ở vùng kim loại xung quanh O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH - Nồng độ OH - ở bề mặt tăng sẽ thúc đẩy hơn nữa sự tạo tủa Fe(OH) 3 hoặc Fe 2 (CO 3 ) 3 . Các mấu tạo thành sẽ là nơi chứa chấp các vi khuẩn khử sunphat yếm khí, được nuôi bằng sinh khối phân rã dưới lớp kết tủa và tạo ra H 2 S. Khi có mặt, các ion clorua sẽ di chuyển vào khu vực anốt và thủy phân làm tăng độ axít của khối anốt dưới lớp kết tủa. 5.3.3. Ăn mòn vi sinh vật của thép không gỉ Bùn sinh học có thể tạo các vị trí bắt đầu ăn mòn lỗ trên thép không gỉ trong nước biển hoặc nước ngọt. Các màng sinh học tạo thành trong môi trường háo khí sẽ xúc tác cho phản ứng khử catốt của oxy hòa tan và làm điện thế ăn mòn của thép không gỉ cao hơn điện thế quá thụ động khi có mặt clorua. Vi [...]... là môi trường ăn mòn mạnh nhất, tuy nhiên thành phần đất lại ít có ảnh hưởng đến tính ăn mòn của nó Hầu hết nước mang vào trong đất hoặc độ ẩm thì tương đối không ăn mòn, nhưng thời gian lưu của nước hoặc ẩm trên bề mặt kim loại sẽ khống chế mức độ ăn mòn trong đất Trong thực tế thời gian lưu này rất khó hoặc không thể xác định, do đó phải dùng các thông số dễ đo khác có tương quan với tính ăn mòn. .. liệu, hóa chất và nước Sự ăn mòn trong đất trong thời gian dài sẽ dẫn đến mất mát sản phẩm, nhiễm bẩn môi trường đất và các tai nạn gây thiệt hại về người và tài sản, Sự ăn mòn của hầu hết kim loại, kể cả thép, trong đất bị khống chế bởi sự khuếch tán của oxy hòa tan trong khối nước bị giữ lại trong đất Do đó thành phần thép cacbon ít có ảnh hưởng đến độ bền ăn mòn 5.4.2 Độ ăn mòn của đất Đất có độ ẩm... độ ăn mòn trong những vùng đầm lầy hoặc ngập nước có thể đạt đến hoặc vuợt qua tốc độ đo được khi nhúng mẫu ngập trong nước có thông khí Trong thực tế, đôi khi phát hiện tốc độ ăn mòn cao trong vùng ngập nước hoặc đầm lầy có hàm lượng oxy hòa tan thấp Điều này có thể là do ăn mòn vi sinh vật của loại vi khuẩn khử sunphat thường hiện diện trong các loại đất này Điện thế oxy hóa khử đo được trong môi trường. .. giảm khả năng thoát nước của đất, giữ nước trên bề mặt kim loại dễ dàng hơn nên làm tăng tính ăn mòn của đất Tuy nhiên tính ăn mòn của đất không chỉ quyết định bởi khả năng thoát nước Đất thoát nước tốt nhưng ở trong khí hậu ẩm ướt, mưa nhiều sẽ chứa một lượng ẩm đáng kể và do đó sẽ ăn mòn mạnh hơn Ngược lại, đất thoát nước kém, giàu đất sét, trong khí hậu khô có độ ẩm thấp sẽ không gây ăn mòn Điện... tính ăn mòn trong đất ngập nước có vi khuẩn hoạt động Tính ăn mòn Điện thế < 100 mV Nghiêm trọng 100 – 200 Trung bình 200 – 400 Nhẹ > 400 Không ăn mòn Khả năng thoát nước của đất sẽ thay đổi tùy theo sự phân bố kích thước các hạt trong đất Đất thoát nước kém có kích thước hạt nhỏ, có khe hở giữa các hạt nên giữ nước dễ dàng Đất có thể được phân loại theo kết cấu phản ánh sự phân bố kích thước các hạt trong. .. phía trong và tăng tốc độ ăn mòn anốt hơn nữa trong các lỗ và hốc Ăn mòn vi sinh vật của thép không gỉ thường được quan sát thấy ở các mối hàn Sự ăn mòn có thể xảy ra mạnh hơn trên kim loại hàn hoặc vùng bị ảnh hưởng nhiệt gần mối hàn 5.4 Đất 5.4.1 Đặc điểm Hàng triệu đường ống và bồn chứa được chôn dưới đất trên toàn thế giới để vận chuyển và tồn trữ khí thiên nhiên, nhiên liệu, hóa chất và nước Sự ăn. .. 5.4.3 Ngăn ngừa Việc khống chế ăn mòn trong đất trên vật liệu hoặc môi trường thường bị hạn chế Thép cacbon thường được chọn cho các thiết bị lớn như đường ống, bồn chứa Các loại vật liệu làm tăng mức độ tiếp xúc giữa đất và ống thường mắc tiền (do đường ống dài) và không hiệu quả trong đất ướt và đầm lầy Phương pháp bảo vệ thông thường là bao phủ và bảo vệ catốt Các đường ống cấp nước và thoát nước trong. .. theo 2πaφ ρ= I Điện trở suất của đất thường được dùng để ước lượng tính ăn mòn của đất vì nó dễ đo, nhưng không thể dùng để xác định thời gian lưu của nước trên bề mặt kim loại và do đó không tương thích tốt với tính ăn mòn của đất Tuy nhiên, giá trị điện trở suất của đất thấp sẽ chỉ ra khu vực có xu hướng ăn mòn mạnh Tính ăn mòn của đất Điện trở suất (Ω.cm) Rất thấp > 10.000 Thấp 5.000 – 10.000 Trung... một đại lượng tổng hợp cho biết lượng ẩm trong đất và các chất điện ly hòa tan trong đất Đại lượng này thường được đo theo kỹ thuật 4 cọc Wenner Trong phép đo này, một thiết bị xách tay sẽ áp đặt một dòng xoay chiều, I, giữa hai cọc ngoài tiếp xúc với đất Dòng này sẽ gây ra một điện thế rơi cảm ứng, φ, giữa hai cọc trong cũng tiếp xúc với đất Điện trở suất, ρ, trong khoảng giữa các cọc được tính theo... trong đất ướt và đầm lầy Phương pháp bảo vệ thông thường là bao phủ và bảo vệ catốt Các đường ống cấp nước và thoát nước trong gia đình và dịch vụ công cộng thường được chế tạo từ vật liệu polyme như PVC trong thời gian gần đây . 72 CHƯƠNG 5 ĂN MÒN TRONG MÔI TRƯỜNG KHÁC 5.1. Nước và dung dịch nước 5.1.1. Ảnh hưởng của pH Hình biểu diễn ảnh hưởng của pH đến sự ăn mòn sắt trong nước. phía trong và tăng tốc độ ăn mòn anốt hơn nữa trong các lỗ và hốc. Ăn mòn vi sinh vật của thép không gỉ thường được quan sát thấy ở các mối hàn. Sự ăn mòn