Nghiên cứu tác động ăn mòn của Khladon114B2.VN đến vật liệu thép không gỉ Inoxsus 304

Bài viết tập trung nghiên cứu, khảo sát tác động của chất dập lửa Khladon114B2.VN (1,2-dibromo tetrafluoroethane) đến vật liệu thép không gỉ - Vật liệu chủ yếu để chế tạo hệ thống dập lửa chữa cháy trên các máy bay quân sự.

Nghiên cứu khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĂN MỊN CỦA KHLADON-114B2.VN ĐẾN VẬT LIỆU THÉP KHƠNG GỈ INOXSUS 304 Hoàng Anh Tuấn1*, Đinh Thế Dũng1, Nguyễn Thu Hương1, Nguyễn Viết Thắng2 Tóm tắt: Bài báo tập trung nghiên cứu, khảo sát tác động chất dập lửa Khladon114B2.VN (1,2-dibromo tetrafluoroethane) đến vật liệu thép không gỉ - Vật liệu chủ yếu để chế tạo hệ thống dập lửa chữa cháy máy bay quân Kết nghiên cứu, khảo sát khẳng định chất Khladon-114B2.VN nhóm nghiên cứu chế tạo khơng gây tác động ăn mòn đến vật liệu hệ thống dập lửa máy bay Kết khảo sát cho thấy, chất Khladon-114B2.VN khơng gây ăn mịn đến vật liệu thép inox, tốc độ ăn mịn inox chất Khladon-114B2.VN tính tốn theo phương pháp Taflen khoảng 0,0042mm/năm Từ khóa: Ăn mịn; chất dập lửa Khladon; Điện hóa I MỞ ĐẦU Chất Khladon-114B2.VN với danh pháp khoa học 1,2-dibromo tetrafluoroethane (C2Br2F4) dẫn xuất hợp chất fluoro, biết đến tên mã R-114B2 Halon 2402, danh pháp Nga Хладон-114В2 1,2-Dibromo tetrafluoroethane chất lỏng không màu, tỷ trọng 2,180 g/cm3 20°C, không tan nước, nhiệt độ sôi 47,2 °C R-114B2 sử dụng hệ thống chữa cháy dễ bay khả dập lửa với hiệu cao Chất Khladon-114B2.VN tổng hợp giống Хладон-114В2 Nga sản xuất, sử dụng làm chất dập lửa máy bay quân Nga sản xuất Chất Halon 2402 nạp vào hệ thống dập lửa máy bay, có chức bảo vệ, dập tắt đám cháy khoang động máy bay làm việc [1, 2] Vật liệu chế tạo hệ thống chữa cháy chủ yếu thép không gỉ [3] Các tài liệu không thấy nói tính ăn mịn R-114B2 tinh khiết Hợp chất Khladon-114B2.VN chất không tan nước Tuy nhiên, thành phần Khladon-114B2.VN có lượng vết axit HBr, HF tác nhân gây ăn mòn Do nguyên nhân trên, trình nghiên cứu khảo sát đánh giá ăn mòn vật liệu kim loại tiến hành phương pháp khảo sát khả ăn mòn dung dịch nước chiết chất Khladon-114B2.VN [ 5-7] Qua đó, cần đánh giá mức độ xâm thực gây ăn kim loại ngấm ẩm Trong báo này, nhóm tác giả tập trung nghiên cứu khảo sát tác động chất Khladon114B2.VN (1,2-dibromo tetrafluoroethane) đến vật liệu thép không gỉ (inox) sử dụng hệ thống dập lửa máy bay quân II THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Chuẩn bị dung dịch nghiên cứu Dung dịch cho nghiên cứu ăn mòn chuẩn bị sau: Cho 100 ml nước cất vào cốc thủy tinh 500 ml; Cho tiếp 300 ml 1,2-Dibromotetrafluoroethane, đậy kín Khuấy từ với tốc độ 500 vòng/phút giờ; Cho hỗn hợp vào bình chiết, tách lấy phần nước, lọc qua giấy lọc băng xanh, thu dung dịch, gọi dung dịch nghiên cứu, chia thành phần sử dụng cho nghiên cứu ăn mòn 2.2 Điện cực nghiên cứu Điện cực làm việc sử dụng phép đo ăn mịn điện hóa chế tạo vật liệu thép không gỉ lấy máy bay Mẫu kim loại phân tích thành phần, kết phân tích giới thiệu phần sau Diện tích làm việc cm2 Điện cực mài nhẵn bề mặt loại giấy nhám số từ 400, 800, 1000, 1500 2000 Sau rửa nước cất Điện cực đối Pt, điện cực so sánh calomen bão hịa (SCE) Có cầu điện ly hạn chế khơng Tạp chí Nghiên cứu KH&CN qn sự, Số 72, 04 - 2021 89 Hóa học & Mơi trường cho ion Cl- khuếch tán vào bình đo 2.3 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp đo điện ăn mòn theo thời gian: Điện cực ngâm dung dịch nghiên cứu, đo biến đổi điện ăn mịn theo thời gian; Phương pháp tổng trở điện hóa: Tần số từ 100 kHz đến 10 mHz, điện ăn mòn, biên độ 15 mV; Phương pháp phân cực gần: Vận tốc 0,1 mV/s, khoảng quét ± 15 mV quanh điện ăn mòn Các phép đo điện hóa thực thiết bị Máy đo điện hóa biologic đa kênh VSP300, hãng Biologic, Pháp; Phương pháp phân tích thành phần kim loại: Phân tích nhanh thành phần kim loại phương pháp EDX hệ thiết bị đầu dò tán xạ lượng tia X (EDX) X-Act hãng Oxford Mỹ, kết hợp hiển vi điện tử quét JSM-6510LV Hãng Jeol - Nhật Bản; Phương pháp chụp ảnh SEM: Ảnh bề mặt mẫu trước sau ăn mòn quan sát hiển vi điện tử quét JSM-6510LV Hãng Jeol - Nhật Bản III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Phân tích mẫu thép khơng gỉ hệ thống dập lửa máy bay Hình Phổ EDX mẫu thép không gỉ Mẫu vật liệu thép hệ thống dập lửa máy bay phân tích nhanh phổ EDX Kết phân tích nhanh phương pháp EDX ghi bảng Bảng Thành phần kim loại mẫu thép không gỉ Nguyên tố Cr Fe Ni C Si O Al Total 90 Line Type L series L series L series K series K series K series K series Thành phần khối lượng (Wt %) 23,44 66,18 8,96 0,071 0,19 0,25 0,04 99,131 Thành phần nguyên tử (At %) 23,90 65,68 8,09 0,357 0,48 1,05 0,08 99,637 H A Tuấn, …, N V Thắng, “Nghiên cứu tác động ăn mịn … thép khơng gỉ Inoxsus 304.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Thành phần mẫu hợp kim thép khơng gỉ sắt, crom, niken, ngồi cịn có mặt số tạp chất Si, C, O Giá trị trung bình thành phần nguyên tố mẫu thể bảng Kết phân tích nhanh mác thép hệ thống dập lửa máy bay phổ EDX cho kết tương đương mác thép inox sus304 3.2 Ăn mịn thép khơng gỉ dung dịch nước chiết Khladon-114B2.VN 3.2.1 Điện ăn mòn Biến thiên điện ăn mịn mẫu thép khơng gỉ theo thời gian ngâm dung dịch nghiên cứu thể hình 15 Có thể nhận thấy, điện ăn mịn mẫu, sau ổn đinh, nằm khoảng xấp xỉ 0,2 V/SCE Cho thấy, vật liệu không bị ăn mịn kể có mặt xy hịa tan dung dịch Hình Biến thiên điện ăn mịn mẫu thép khơng gỉ theo thời gian ngâm dung dịch nghiên cứu 3.2.2 Phổ tổng trở điện hóa Hình Phổ tổng trở điện hóa mẫu thép không gỉ ngâm dung dịch thời điểm khác Phổ tổng trở điện hóa mẫu thép không gỉ treo thời gian ngâm dung dịch nghiên cứu thể hình Ở thời điểm phổ tổng trở xuất bán cung đặc trưng cho q trình ăn mịn, vùng tần số thấp có đóng góp yếu tố khuếch tán Điện tích lớp kép có giá trị 7,71.10-5 F, Rct = 9313 Ω Từ thời điểm ngày ngâm trở giá trị phần thực phần ảo phổ tổng trở vùng tần số trung bình tần số thấp tăng lên mạnh (từ đến lần so với thời điểm ban đầu), Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 72, 04 - 2021 91 Hóa học & Mơi trường phổ tổng trở khơng thể rõ ăn mịn từ thời điểm ngâm 03 ngày trở 3.2.3 Nghiên cứu ăn mòn phương pháp phân cực Đường cong phân cực mẫu thép không gỉ thời điểm ngâm khác dung dịch nghiên cứu thể hình Hình Đường cong phân cực mẫu thép không gỉ theo thời gian ngâm dung dịch nghiên cứu Tại thời điểm ban đầu ngâm mẫu, đường cong phân cực thể rõ vùng phân cực anot catot, xử lý thu thơng số ăn mịn thể bảng Khi thời gian ngâm mẫu tăng lên đến ngày, dòng điện đo nhỏ, khoảng 0,02 µA, dao động xung quanh giá trị không Đường cong thu dạng nhiễu điện hóa đặc trưng màng thụ động ô xit, xác định tốc độ ăn mòn (rất nhỏ, gần 0) [4-9 ] Khơng có tượng ăn mịn cục Bảng Các thơng số ăn mịn xử lý từ đường cong phân cực Thông số Giá trị Ecor (V/SCE) Icor (μA) βa (mV) βc (mV) Rp (Ω) Tốc độ ăn mịn (mm/năm) -0,192 0,34 87 78,2 39169 0,0042 Hình ảnh bề mặt mẫu trước sau ngâm Ảnh SEM bề mặt mẫu thép không gỉ trước sau ngâm 18 ngày dung dịch nghiên cứu thể hình Có thể nhận thấy, bề mặt mẫu không thay đổi trước sau 18 ngày ngâm dung dịch nghiên cứu Điều cho thấy, mẫu khơng bị ăn mịn Từ kết khảo sát ăn mòn dung dịch nước chiết Khladon-114B2.VN cho thấy, có hành vi ăn mòn yếu thời điểm ban đầu Ngay sau đó, hình thành màng thụ động ngăn cản hồn tồn ăn mịn, tượng xác định qua phương pháp tổng trở, sau ngâm 18 ngày có xuất điện tích lớp kép điện trở giá trị phần thực phần ảo phổ tổng trở vùng tần số trung bình tần số thấp tăng lần so với ban đầu Sau 18 ngày ngâm mẫu dung dịch nghiên cứu, hình thái bề mặt vật liệu khơng có biến đổi Điều thể phương pháp đo tổng trở dòng phân cực Taflen Sau 18 ngày ngâm, tốc độ ăn mịn trung bình tính tốn theo dịng ăn mịn Taflen 0,0042 mm/năm [4] Khơng có tượng ăn mịn cục 92 H A Tuấn, …, N V Thắng, “Nghiên cứu tác động ăn mịn … thép khơng gỉ Inoxsus 304.” Nghiên cứu khoa học công nghệ (a) Trước ngâm (b) Sau ngâm 18 ngày Hình Ảnh SEM bề mặt mẫu thép không gỉ trước sau 18 ngày ngâm dung dịch nghiên cứu IV KẾT LUẬN Vật liệu thép sử dụng hệ thống dập lửa máy bay mác thép không gỉ inox sus304; Chất Khladon-114B2.VN khơng có tác động ăn mịn đến vật liệu thép inox máy bay quân Tốc độ ăn mòn chất Khladon-114B2.VN đến inox 304 tính xấp xỉ 0,0042 mm/năm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ГОСТ 15899-93 “1,1,2,2-тетрафтордибромэтан (хладон 114В2)” Технические условия [2] Nicola Rainaldi, Montecatini-Edison, Italy “An Appraisal of Halogenated Fire Extinguishing Agents” Pag 86 -90, Natioval Academy of Sciences Washington, D.C, 1972 [3] The Aviation Maintenance Technician Handbook -Airframe (FAA-H-8083-31) Chap 17, Vol 2-FAA (2012) [4] R Winston Revie and Herbert H Uhlig “Corrosion and Corrosion Control”, 4th Ed Chapter 5, Page 53 ÷82, Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Inc [5] Phan Trong Hieu, Uong Van Vy, Pham Thi Phuong, Bui Tien Trinh, Vu An, Cu Viet Cuong, Le Xuan th Que, “Steel Corrosion Phenomenon of a Domestic Biodiese”, Proceesings (CD) of the 14 AsianPacific Corrosion Control Conference, October 21 to 24, 2006, Shanghai, China, code P-04-22 [6] Bui Tien Trinh, Phan Trong Hieu, Cu Viet Cuong, Le Xuan Que, “Metal Corrosion in Some Fuels th Mixed with Alcohol”, Proceesings (CD) of the 14 Asian-Pacific Corrosion Control Conference, October 21 to 24, 2006, Shanghai, China, code P-04-21 [7] Phan Trọng Hiếu, Bùi Tiến Trịnh, Lê Xuân Quế, “Nghiên cứu ăn mòn gang nước chiết nhiên liệu pha cồn (gasohol)”, Tuyển tập cơng trình khoa học Hội nghị tồn quốc lần thứ ‘Ăn mòn bảo vệ kim loại với hội nhập Kinh tế’, Đà Nẵng, 7-8 tháng năm 2007, tr 36-40 Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 72, 04 - 2021 93 Hóa học & Môi trường [8] Le Xuan Que, Vu Quang Kinh, “Pitting Corrosion Study using Galvanodynamic Polarisation Mehod”, HN Pháp Việt ‘Corrosion et Protection des Materials’ CPM’92, 4-1992 Hà Nội, tr A207-A212 [9] J Kraiem, Le Xuan Que, Vu Quang Kinh, “Correlation between incubation process an pitting parameters derived from current control technique” TC Corrosion Science, Vol 33, pp 997-999, (1992 ABSTRACT METAL CORROSION EFFECT OF 1,2-DIBROMO-TETRAFLUOROETHANE IN AQUEOUS SOLUTION – STAINLESS STEEL INOXSUS 304 CORROSION Report on research center, surveying the impact of Khladon-114B2.VN (1,2-dibromo tetrafluoroethane) on unchanged materials - Mainly materials for manufacturing military aircraft fire suppression systems the Research results, check quality format Khladon114B2.VN Research group are not give up the amation to the system of the fire system Survey results show that, Khladon-114B2.VN does not cause corrosion for stainless steel materials, stainless steel corrosion rate of Khladon-114B2.VN calculated by Taflen method is about 0.0042mm / year Keyword: Corrosion; Electrochemitry Nhận ngày 10 tháng 11 năm 2020 Hoàn thiện ngày 05 tháng 01 năm 2021 Chấp nhận đăng ngày 12 tháng năm 2021 Địa chỉ: 1Viện Hóa học - Vật liệu/Viện KH-CN quân sự; Viện Độ bền nhiệt đới/Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga * Email: hganhtuanvkt@gmail.com 94 H A Tuấn, …, N V Thắng, “Nghiên cứu tác động ăn mịn … thép khơng gỉ Inoxsus 304.” ... ăn mòn trung bình tính tốn theo dịng ăn mịn Taflen 0,0042 mm/năm [4] Khơng có tượng ăn mòn cục 92 H A Tuấn, …, N V Thắng, ? ?Nghiên cứu tác động ăn mòn … thép không gỉ Inoxsus 304. ” Nghiên cứu. .. 0,08 99,637 H A Tuấn, …, N V Thắng, ? ?Nghiên cứu tác động ăn mòn … thép không gỉ Inoxsus 304. ” Nghiên cứu khoa học cơng nghệ Thành phần mẫu hợp kim thép khơng gỉ sắt, crom, niken, ngồi cịn có mặt... mẫu thép khơng gỉ trước sau 18 ngày ngâm dung dịch nghiên cứu IV KẾT LUẬN Vật liệu thép sử dụng hệ thống dập lửa máy bay mác thép không gỉ inox sus304; Chất Khladon-114B2.VN khơng có tác động ăn