Giới thiệu chung về ăn mòn bề mặt, phương pháp chống ăn mòn

Chương ăn mịn Mục tiêu Khi mơ-đun hồn thành, việc đào tạo ứng viên có kiến thức hiểu biết về: • Ăn mịn • Các loại ăn mịn • Ảnh hưởng ăn mịn • Kiểm sốt ăn mịn • Chương trình kiểm sốt ăn mịn Các điều khoản thương mại • Ăn mịn • Thụ động • Tế bào ăn mịn • Cực dương • Cathode • Đường dẫn trở lại • Chất điện ly • Mill scale • Dịng Galvanic • Ăn mịn tổng qt • Ăn mịn cục • Ăn mịn rỗ • Đường nứt ăn mịn • Chất ức chế ăn mịn • Bảo vệ catốt 2.1 Ăn mòn Điều khiển ăn mòn 2.1.1 Ăn mòn Ăn mịn thường mơ tả kết Các thuật ngữ quen thuộc bao gồm rỉ sét, đóng cặn, đổi màu, oxy hóa, rỗ, v.v thuật ngữ mơ tả tập trung vào đặc điểm quan sát ăn mòn sản phẩm - kết q trình ăn mịn Q trình ăn mịn thực tế đáng ý khơng đặc trưng xác đầu kỷ 20 Nghiên cứu tiến hành để tăng cường hiểu biết cánh tay đắc lực tốt trận chiến để kiểm sốt ăn mịn Kiến thức q trình ăn mịn cần thiết để xác định đối phó với tác động bên ngồi Q trình ăn mịn tác động lên thiết kế vật liệu, thường kim loại Vật liệu kỹ thuật sản xuất để phục vụ thành phần sở hạ tầng xã hội Cho mục đích thảo luận này, thép phổ biến vật liệu sử dụng xây dựng thép cấu tạo chủ yếu từ sắt (Fe) Thép chứa khoảng 95% sắt Hầu hết ăn mòn đáng kể mặt kinh tế ngành công nghiệp kết việc sắt bị hư hỏng Trong thép chứa nguyên tố khác sắt, số tác động đáng kể đến chống ăn mòn, điều bỏ qua thảo luận điều 2.1.2 Định nghĩa Q trình ăn mịn liên quan đến hư hỏng chất, thường kim loại, đặc tính phản ứng với mơi trường Định nghĩa rộng thừa nhận vật liệu khác thép, chẳng hạn gỗ, bê tông nhựa, mục tiêu ăn mịn Bởi q trình ăn mòn phi kim loại khác với ăn mịn kim loại, mục đích rõ ràng, chúng khơng giải khóa học Về chất, q trình ăn mịn làm thay đổi sắt thép thành chất khác khơng cịn đặc tính mong muốn (tức sức mạnh, độ dẻo dai) Sản phẩm phổ biến ăn mòn oxit sắt (“gỉ” oxit sắt) hình thành cách bổ sung oxy Oxit sắt có số đặc tính mong muốn để sử dụng làm vật liệu chế tạo Ơxít sắt sinh q trình ăn mịn làm tiêu hao kim loại Các khối lượng kim loại (và độ dày nó) cuối bị giảm đến mức mà thành phần cấu trúc làm thép thực chức mà thiết kế Ăn mịn q trình ngược lại trình sản xuất thép (Hình 2.2) Thép tạo nhà máy luyện thép loại quặng (thường ơxít sắt) phải chịu lượng lớn lượng để tách sắt khỏi quặng Sản phẩm tạo thành tự nhiên khơng ổn định, xảy điều kiện thích hợp, sắt chuyển đổi trở lại oxit sắt ổn định Xác định kiểm sốt q trình ăn mịn (kiểm sốt ăn mịn) dễ dàng nhiều hiểu: • Kim loại bị ăn mòn • Chúng ăn mịn nhanh • Các yếu tố có xu hướng làm tăng giảm tốc độ ăn mịn Hình 2.1 Núi lượng cho sắt Hình 2.2 Vịng đời sắt thép Thép khơng phải kim loại thiết kế sử dụng xây dựng; kim loại khác thường sử dụng bao gồm: • Đồng • Đồng thau • Kẽm (tức là, làm lớp phủ thép mạ kẽm) • Nhơm • Niken • Chromium (là ngun tố thép “khơng gỉ”) Sự ăn mịn kim loại tuân theo nguyên tắc tương tự mô tả phần tiếp theo; nhiên, ăn mòn xảy tốc độ chậm Tốc độ ăn mòn chậm kim loại thường việc tạo lớp bề mặt kết dính chặt chẽ hình thành từ sản phẩm ăn mòn (oxit, cacbonat, clorua, sunfat hợp chất khác) Sự hình thành lớp bề mặt này, tương đối mỏng, tạo thành rào cản hiệu chống lại công tiếp theo, làm chậm tốc độ q trình ăn mịn Hiện tượng gọi thụ động Thật không may, mơi trường ngồi khơi, riêng sắt khơng tạo thành rào cản 2.1.3 Ăn mòn q trình điện hóa Tất ăn mịn sắt điều kiện mơi trường bình thường q trình điện hóa Nói cách đơn giản, điều có nghĩa ion electron chuyển qua bề mặt có nghĩa tạo dòng điện (ăn mòn tại) Cả electron (qua vật dẫn kim loại) ion (qua chất điện phân) mang dòng điện ăn mòn Ăn mòn thiết lập mạch điện chiều (DC) Mạch điện chiều xác định mối quan hệ gọi Định luật Ơm: E = IR • Trong “E” điện áp truyền động mạch điện • “I” cường độ • “R” điện trở mạch Dòng điện chạy mạch ăn mòn lớn tổn thất kim loại lớn 2.1.4 Tế bào ăn mịn Hình 2.3 minh họa q trình ăn mịn cách so sánh với pin khơ thơng thường, q trình phụ thuộc vào ăn mòn điện tạo lượng điện Lưu ý bốn yếu tố liệt kê có pin: • Chất điện phân (amoni clorua ẩm clorua kẽm) • Điện cực âm (vỏ kẽm), tương ứng với cực dương tế bào ăn mịn • Điện cực dương (cacbon, tức than chì), tương ứng với cực âm tế bào ăn mịn • Dây dẫn điện, tương ứng với đường dẫn kim loại tế bào ăn mòn Bốn yếu tố giống thể Hình 2.4 ăn mịn Để xảy ăn mịn, cần phải có số điều kiện yếu tố định Chúng gọi chung tế bào ăn mịn bao gồm: • Cực dương • Cực âm • Đường dẫn kim loại (hoặc dây dẫn bên ngồi) • Chất điện giải 2.1.4.1 Anot Cực dương phần kim loại bị ăn mòn (tức tan chất điện phân) Kim loại hòa tan dạng ion mang điện tích dương Các điện tử tạo dẫn đến cực âm Sự suy giảm kim loại xảy cực dương Nó phần tế bào nơi sắt kim loại lần chuyển đổi thành chất khác Cực dương thể vị trí bề mặt kim loại, nơi xảy q trình oxy hóa Kim loại biến đổi thành ion (cation) mang điện tích dương Trong trình oxy hóa, điện tử dư thừa tạo Q trình oxy hóa cần phản ứng bổ sung cực âm 2.1.4.2 Cathode Cực âm vùng cao điện cực (bề mặt kim loại, tương tự pin, cacbon), nơi điện tử tiêu thụ Phản ứng điện tiếp tục xảy cực âm cho cực dương, ngược lại với cực dương Phản ứng thường ion hóa chất điện phân để tạo thành ion hydro (được giải phóng dạng khí) hydroxyl Chúng thường kết hợp với kim loại hòa tan để tạo thành hợp chất, chẳng hạn hydroxit đen (trong trường hợp sắt thép), sau phản ứng xa để trở thành oxit sắt gỉ Trong q trình oxy hóa xảy cực dương, khử xảy cực âm Các điện tử dư thừa tạo cực dương tiêu thụ cực âm Quá trình oxi hóa - khử ln xảy - khơng thể có q trình oxi hóa có khử Cực dương cực âm có điện khác nhau, tạo khác biệt “hiệu điện thế” chúng Tiềm hàm trạng thái hóa học vật lý Sự khác biệt tiềm tàng động lực cho trình ăn mịn 2.1.4.3 Đường trở lại (Đường dẫn kim loại) Đường trở lại kết nối cực dương cực âm cho phép electron qua, tạo cực dương, đến cực âm Khi ăn mịn xảy bề mặt kim loại ln có đường kim loại nối từ cực dương (hoặc vùng anốt) đến cực âm (hoặc khu vực catốt) Nếu khơng có đường kim loại phản ứng ăn mịn khơng thể diễn 2.1.4.4 Chất điện phân Chất điện phân mơi trường dẫn dịng điện ion (chứ điện tử) Phần lớn chất điện giải dựa nước thực tế, chất điện phân chứa ion, hạt vật chất mang điện tích dương âm Để cho phản ứng oxy hóa khử để tiến hành, đường yêu cầu để vận chuyển ion (các loại mang điện tích âm dương gọi anion cation) anot catot Chất điện phân phải có mặt để "đóng vịng lặp" tế bào ăn mòn Dòng điện ăn mòn thực vận chuyển ion qua chất điện phân Các anion bị hút vào cực dương cation đến cực âm, nơi chúng kết hợp với sản phẩm q trình oxy hóa khử Tóm lược Tất bốn thành phần (cực dương, cực âm, đường trở lại chất điện phân) phải có mặt để xảy ăn mòn Loại bỏ nhiều số chúng ngăn cản ăn mòn xảy Như bạn tưởng tượng, khơng phải lúc thực tế để loại bỏ nỗ lực loại bỏ chúng gọi kiểm sốt ăn mịn Trên hầu hết cấu trúc, cực dương cực âm vị trí khác nhau, thân cấu trúc đường hồi lưu nước đóng vai trị chất điện phân 2.1.5 Ăn mòn kết cấu thép Khi kết cấu thép bị ăn mòn, tất bốn yếu tố tế bào ăn mịn có mặt Thép dẫn dịng điện cung cấp đường kim loại, tạo nhiều khu vực anốt catốt khác biệt điện (điện) sau bị ăn mịn tiếp xúc với chất điện phân Các muối hóa học hịa tan chất điện phân làm tăng hiệu suất (tốc độ) phản ứng ăn mòn Thép dẫn điện cung cấp đường kim loại riêng khu vực anốt catốt bề mặt Vì thép khơng phải kim loại hoàn toàn đồng đồng nhất, thép có nhiều vùng cực dương cực âm nhỏ bề mặt hình 2.5 Các khu vực anốt catốt hình thành từ khu vực bề mặt khác (có lẽ chút) với điện chúng Vì vậy, thép có sẵn ba bốn nguyên tố cần thiết để tạo tế bào ăn mòn Điều kiện giống tồn hầu hết kim loại khác Khi thép trần bị ướt sương mưa, nước hoạt động chất điện phân Nếu thép tiếp xúc với khơng khí, hóa chất khí bề mặt có khả kết hợp với nước để tạo thành chất điện phân hiệu bề mặt Nước tinh khiết chất điện ly kém, có muối hóa học (ví dụ, natri clorua mơi trường biển) chúng có sẵn để hịa tan nước, tạo chất điện phân trở nên hiệu nồng độ hóa chất hịa tan tăng lên Muối (natri clorua) có mơi trường biển, nước sản xuất trình sản xuất lọc dầu khí, loại muối làm đường sử dụng nhiều đường cao tốc Bắc bán cầu Các muối hóa học thơng thường khác bao gồm muối sunfat nitrat, thường có nguồn gốc từ sản phẩm đốt công nghiệp phân bón Tế bào ăn mịn Phản ứng ăn mịn (Hình 2.6) xảy khu vực nhỏ điểm ghim Bề mặt thép có nhiều ăn mịn trơng giống bị rỉ sét đồng toàn bề mặt Nếu cực dương cực âm vị trí khoảng thời gian, ăn mòn cục xảy xảy tượng ăn mòn rỗ xảy Khi hố hình thành, tế bào ăn mịn trở nên cục cố định hố, làm tăng tốc độ ăn mịn điểm cụ thể Kết thường xâm nhập khu vực rỗ qua kim loại 2.1.6 Mill scale Sự ăn mịn khuyến khích bề mặt thép diện cáu cặn Mill scale (Hình 2.7) nhìn thấy bề mặt sắt thép dạng lớp ơxít sắt màu xanh đen, số lớp cứng kim loại mẹ Mill scale có điện tích dương so với sắt thép, cực âm kim loại mẹ Một tế bào ăn mịn thiết lập có ẩm, cực âm Mill scale thúc đẩy ăn mòn khu vực thép trần anốt mill scale là: • Lớp sắt / ơxít sắt màu xanh đen • Cathode so với chất • Thường loại bỏ trước sơn Đây lý quan trọng để loại bỏ mill scale khỏi bề mặt thép trước sơn phủ Khơng muốn khuyến khích ăn mòn bề mặt, để che phủ tế bào ăn mòn hoạt động màng phủ 2.1.7 Dịng Galvanic Dịng galvanic (Hình 2.8) danh sách vật liệu theo thứ tự độ ăn mòn chúng kim loại, với loại dễ bị ăn mòn hoạt động mạnh, dễ bị ăn mòn nhất, hoạt động nhất, Theo quy ước, người ta nói kim loại hoạt động có điện ăn mịn âm, thường gọi anốt kim loại hoạt động thường gọi cathode đá quý Các quy tắc chung ăn mòn galvanic (kim loại khác nhau) liệt kê đây: • Khi kim loại khác kết nối, kim loại hoạt động (hoặc anốt) ăn mòn nhanh hơn, kim loại quý (ít hoạt động catốt) bảo vệ tốt ăn mịn nhanh • Khi hiệu điện hai kim loại khác tăng lên, tốc độ ăn mòn mạ tăng lên Nếu, ví dụ, kẽm, chất hoạt động, kết nối điện với bạch kim, hoạt động, với có mặt chất điện phân thích hợp, kẽm bị công nặng Một số kim loại, chẳng hạn vàng bạch kim, ăn mòn chậm hồn tồn khơng ăn mịn, việc lựa chọn vật liệu chống ăn mịn giúp giảm tốc độ ăn mòn Tuy nhiên, thay đổi điều kiện mơi trường xung quanh nhiệt độ ảnh hưởng đến thứ tự dòng điện 2.1.7.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn Tốc độ ăn mòn xác định nhiều yếu tố, số yếu tố phức tạp Tuy nhiên, năm yếu tố đóng vai trị quan trọng việc xác định tốc độ ăn mòn Những yếu tố là: Oxy: Hàm lượng oxy ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn Hạn chế oxy cách thực tế để giảm tốc độ ăn mịn Việc bổ sung khí trơ, nitơ, vào bể bình, để giảm mức ơxy, làm giảm tốc độ ăn mịn bể bình Ngồi ra, việc hạn chế oxy cách khử sục khí sử dụng với nồi để giảm tốc độ cơng ăn mịn Tuy nhiên, tế bào nồng độ oxy tồn làm tăng tốc độ ăn mịn Điều xảy có khác biệt nồng độ oxy hai điểm khác kim loại Điều thường thấy điều kiện ngâm, chất điện phân điểm kim loại có nồng độ oxy cao chất điện phân điểm khác kim loại Khu vực có nồng độ oxy cao sau cực âm, khu vực có nồng độ oxy thấp trở thành cực dương Khu vực anốt bị ăn mòn nhanh Nồng độ oxy tế bào thường tìm thấy điều kiện ngâm nước, gây kẽ hở, khớp nối chặt có mảnh vụn chất bẩn tích tụ 2 Nhiệt độ: Phản ứng ăn mịn có chất điện hóa thường tăng tốc nhiệt độ tăng; đó, ăn mịn diễn nhanh mơi trường ấm so với mơi trường lạnh Muối hóa học: Muối hóa học làm tăng tốc độ ăn mịn cách tăng hiệu suất (độ dẫn điện) chất điện phân Muối hóa học phổ biến natri clorua, nguyên tố nước biển Natri clorua lắng đọng bề mặt tiếp xúc với khí hoạt động vật liệu hút ẩm (tức hút ẩm từ khơng khí), sau làm tăng ăn mịn khu vực khơng ngâm nước Độ ẩm (hay Độ ẩm): Độ ẩm thời gian ẩm ướt đóng vai trị lớn việc thúc đẩy tăng tốc độ ăn mòn Thời gian ẩm ướt khoảng thời gian bề mặt tiếp xúc với khí có đủ độ ẩm để hỗ trợ q trình ăn mịn Mơi trường ẩm ướt dễ xảy tượng ăn mịn Ngành công nghiệp hàng không tận dụng lợi họ cất máy bay sa mạc mà không cần đặt chúng tịa nhà có điều hịa nhiệt độ Ngay nhiệt độ cao, có chất điện phân có sẵn để tế bào ăn mịn Ăn mịn xảy mà khơng nhìn thấy nước, tỷ lệ giảm đáng kể độ ẩm tương đối 60% (đối với sắt) Chất ô nhiễm khí axit: Mưa axit (một sản phẩm phụ hóa học từ nhà máy sản xuất chế biến), clorua (ở vùng ven biển) thúc đẩy ăn mịn Khí axit, chẳng hạn carbon dioxide, hịa tan lớp màng ẩm tiếp xúc với kim loại Ngoài ảnh hưởng trực tiếp cơng hóa học, vật liệu làm giảm điện trở chất điện phân Giảm điện trở tế bào ăn mòn cho phép dòng ăn mịn cao hơn, tốc độ ăn mịn tăng lên Để nhắc lại, ăn mòn xuống cấp vật liệu chế tạo tiếp xúc với mơi trường ăn mịn Mơi trường ăn mịn thường xác định đặc tính chất điện phân Mơi trường (1) ngâm chất lỏng (nước), (2) khí Những điều thảo luận phần 2.1.8 loại Mơi trường ăn mịn Tỷ lệ ăn mịn bị ảnh hưởng ảnh hưởng môi trường Một số thuật ngữ môi trường thường sử dụng cơng nhận ăn mịn chun gia kiểm sốt Mơi trường bao gồm: • Hóa chất / hàng hải • Hóa chất có độ ẩm cao • hàng hải có độ ẩm cao • Hóa chất có độ ẩm thấp • Nơng thơn với độ ẩm thấp • Nơng thơn 2.1.8.1 Hóa chất / Mơi trường biển Đây môi trường khắc nghiệt gây rỉ sét nhanh (Hình 2.9) Các muối khơng khí chất nhiễm hóa học kích thích ăn mịn Độ ẩm nước biển cung cấp chất điện ly, điều đẩy nhanh trình 2.1.8.2 Hóa chất có mơi trường độ ẩm cao Mơi trường có tính ăn mịn cao, khí, hóa chất độ ẩm cao, tất kích thích ăn mịn 2.1.8.3 hàng hải với mơi trường có độ ẩm cao Mơi trường cung cấp chất điện phân hoạt động diện ẩm hạt muối Khu vực vùng nước dao động (thường định nghĩa mực nước trung bình đến 12 ft mực nước triều cao) biết bị ăn mịn đặc biệt cao (Hình 2.11) 2.1.8.5 Mơi trường nơng thơn Đây mơi trường ăn mịn số năm mơi trường khơng khí khơng cung cấp chất gây nhiễm khơng khí khơng có ẩm để phục vụ chất điện ly (Hình 2.13) Ví dụ mơi trường nơng thơn có độ ẩm thấp vùng nông thôn Arizona, Wyoming Tây Texas Các ví dụ khác bao gồm sở khai thác dầu sa mạc Kuwait, Ả Rập Xê Út khu vực khô hạn không công nghiệp hóa khác 2.2 Các loại ăn mịn Có hai phân loại ăn mòn rộng rãi: tổng quát cục 2.2.1 Ăn mịn chung Ăn mịn nói chung dẫn đến (1) vật liệu tương đối đồng tồn bề mặt (Hình 2.14) (2) làm mỏng bề mặt bị ảnh hưởng nói chung Ăn mịn nói chung tương đối dễ dàng để kiểm tra khơng gây hỏng hóc nghiêm trọng 2.2.2 Ăn mòn cục Ăn mòn cục xảy vị trí rời rạc bề mặt kim loại Các khu vực liền kề với ăn mòn cục bình thường bị ăn mịn mức độ thấp , có Ăn mịn cục thường xảy nơi khó kiểm tra Dạng ăn mịn phổ biến tiếp xúc với khí tiếp xúc với nước ngâm bắn nước / phun; số yếu tố đặc biệt có liên quan, chẳng hạn tiếp xúc lâu với nước lỏng, chất ô nhiễm / tế bào mạ Tế bào Galvanic tạo loại kim loại khác tiếp xúc điện chất điện phân chung Hoạt động ăn mòn vị trí ăn mịn cục thay đổi theo thay đổi như: • Các khiếm khuyết lớp phủ • Thay đổi chất gây nhiễm chất gây nhiễm • Thay đổi chất điện giải Các dạng ăn mịn cục chủ yếu tìm thấy cơng trình ngồi khơi ăn mịn rỗ đường nứt 2.2.2.1 Ăn mòn rỗ Ăn mòn khơng diễn đồng ăn mịn rỗ, chủ yếu xảy điểm riêng biệt nơi tạo hố sâu (Hình 2.15) Đáy hố cực dương tế bào ăn mòn cục bộ, nhỏ, thường trầm trọng tỷ lệ diện tích catốt tới anode lớn Rỗ bắt đầu bề mặt hở, tiếp xúc tự chỗ khơng hồn hảo lớp phủ Các hố sâu, chí xun thấu hồn tồn, phát triển với lượng kim loại thất tương đối nhỏ Rỗ bị lập nhóm lỗ kết hợp lại với tạo thành vùng thiệt hại lớn Rỗ đặc biệt phổ biến kim loại tạo thành lớp oxit bảo vệ mơi trường có nhiều clorua ô nhiễm (nơi clorua thúc đẩy phân hủy lớp oxit) 2.2.2.2 Ăn mòn đường nứt Ăn mòn đường nứt xảy bề mặt kim loại che chắn khơng tiếp xúc hồn tồn với mơi trường gần vật liệu khác tạo thành khe hẹp chúng (Hình 2.16) Sự khác biệt nồng độ loại ăn mòn oxy mơi trường bên bên ngồi khe nứt tạo động lực cho tế bào ăn mòn, đặc biệt khu vực hoạt động bẫy nước Các đường nứt thường gặp tình tiếp xúc kim loại với kim loại, chẳng hạn dây đai đỡ đường ống Cánh dầm Ngồi ra, cặn bẩn sản phẩm ăn mịn (còn gọi ăn mòn bột) tạo đường nứt 2.2.3 Tầm quan trọng ăn mòn Trong hai phân loại ăn mòn, ăn mòn cục đáng kể nhu cầu bảo dưỡng ngồi kế hoạch Ăn mịn cục thường che giấu (nghĩa là, kẽ hở nhiều lớp sơn bảo dưỡng) để mức độ thực thiệt hại ẩn Do nguy thấm nhanh vào bề mặt nền, ăn mịn cục dẫn đến hậu nghiêm trọng không phát xử lý kịp thời Sự ăn mòn cục tạo đặc điểm sắc nét đặc trưng, coi “tác nhân gây căng thẳng” Những yếu tố làm tăng ứng suất dẫn đến điều kiện làm tăng mức độ ứng suất mép hàng đầu hố đường nứt, đóng vai trị điểm khởi đầu cho khiếm khuyết 2.3 Ảnh hưởng ăn mòn Ảnh hưởng ăn mòn bao gồm an tồn, chi phí hình thức 2.3.1 Ảnh hưởng ăn mịn - An tồn Các cấu trúc bị ăn mịn khơng an tồn theo nhiều cách khác (Hình 2.17) Những cầu tịa nhà phải chịu sức nặng tải trọng cực lớn ví dụ rõ ràng Khơng phép ăn mịn thực phẩm ngành công nghiệp đồ uống, nơi ăn mịn kim loại sản phẩm làm nhiễm sản phẩm Lớp phủ lớp lót thường sử dụng để bảo vệ bình chế biến hộp đựng thực phẩm kim loại 2.3.2 Ảnh hưởng ăn mịn - Chi phí Trong giai đoạn từ 1999 đến 2001, nghiên cứu NACE International tài trợ thực thỏa thuận hợp tác với Cục Quản lý Đường cao tốc Liên bang (FHWA) Từ nghiên cứu đó, chi phí ăn mịn Hoa Kỳ ước tính 276 tỷ la năm 6,9 tỷ đô la năm ngành tiện ích điện Theo Cục Điều tra Dân số Bộ Thương mại Hoa Kỳ, tổng lượng vật liệu phủ hữu bán Hoa Kỳ vào năm 1997 5,56 tỷ lít (1,47 tỷ gallon) với giá trị tương đương 16,56 tỷ USD Tổng doanh số chia nhỏ thành kiến trúc sơn phủ, sơn phủ nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM), sơn phủ mục đích đặc biệt sản phẩm sơn khác Một phần số phân loại lớp phủ chống ăn mịn với tổng giá trị ước tính 6,7 tỷ USD Điều quan trọng cần lưu ý chi phí ngun liệu thơ phần tổng số dự án ứng dụng lớp phủ nào, dao động từ đến 20 phần trăm tổng chi phí ứng dụng Khi áp dụng tỷ lệ phần trăm vào chi phí nguyên liệu, tổng chi phí hàng năm cho việc sơn phủ nằm khoảng từ 33,5 tỷ đến 167,5 tỷ USD (trung bình 100,5 tỷ USD) Người ta ước tính có hội để tiết kiệm từ 25 đến 30% chi phí cách sử dụng “các phương pháp kiểm sốt ăn mịn tối ưu” Chi phí tương tự tương tự thấy hầu hết quốc gia cơng nghiệp khác Chi phí sơn lại sửa chữa thép gỉ thường cao nhiều so với chi phí ban đầu bảo vệ bề mặt chống ăn mịn Chi phí ăn mịn Mỹ năm 1994 ước tính 300 tỷ đô la năm, tức xấp xỉ 4,5% tổng sản phẩm quốc dân (GNP) Các quốc gia phát triển khác ước tính ăn mịn tỷ lệ phần trăm tương tự GNP họ 2.3.3 Ảnh hưởng ăn mịn – hình thức Bề ngồi Lớp sơn bị bong tróc thép rỉ sét điểm chướng mắt môi trường Đối với nhiều kỹ sư chủ sở hữu sở, ngoại hình lý để phủ cấu trúc chúng (Hình 2.18) Vì tất lý đó, phịng chống ăn mịn vơ quan trọng 2.4 Kiểm sốt ăn mịn Mặc dù phải đối mặt với thách thức khó khăn, kỹ sư ăn mịn sở hữu nhiều cơng cụ để kiểm sốt ăn mịn, bao gồm: • Thiết kế • Chất ức chế • Lựa chọn vật liệu • Bảo vệ catốt • Các lớp bảo vệ • Hệ thống vùng nước dao động • Thay đổi mơi trường 2.4.1 Thiết kế Cấu trúc thiết kế ảnh hưởng đến khả chống ăn mịn Nói chung, thiết kế kiểm sốt ăn mịn: • Loại bỏ khả bám nước, muối hóa học chất khác thúc đẩy “điểm nóng” ăn mịn Điểm nóng khu vực đặc biệt có lợi cho ăn mịn nhanh chóng, thường gọi "khu vực quan trọng" • Loại bỏ hình dạng phức tạp (ví dụ, góc quay ngược lại) hướng phần tử dùng làm "bẫy" • Cung cấp quyền truy cập cho hoạt động bảo trì cho phép người vận hành triển khai hệ thống kiểm soát ăn mịn • Loại bỏ cạnh sắc, đường nứt yếu tố khó bảo vệ khác Các yếu tố thiết kế đề cập sau phần khóa học 2.4.2 Chất ức chế Chất ức chế ăn mòn chất thêm vào môi trường làm giảm tốc độ ăn mòn Chất ức chế ăn mòn thường thêm lượng nhỏ vào chất điện phân, phổ biến hệ thống kín đường ống Chúng sử dụng dạng chất ức chế pha (VPI) chất ức chế ăn mòn di chuyển (MCI) 2.4.3 Lựa chọn vật liệu Có lựa chọn thay cho vật liệu xây dựng khơng bị ăn mịn nhanh thép Việc chọn vật liệu chống ăn mịn (CRM) yêu cầu ứng dụng định kết cấu cần bảo vệ Như đề cập trước chương này, chuỗi galvanize danh sách vật liệu theo thứ tự tiềm ăn mòn chúng Loại dễ bị ăn mòn (hoạt động mạnh nhất) đứng đầu danh sách loại dễ bị ăn mịn (ít hoạt động nhất) 2.4.4 Hệ thống bảo vệ catốt Bảo vệ catốt (được thảo luận chi tiết CIP Mức 2) sử dụng cực dương hy sinh làm kim loại hoạt động nhôm, kẽm magiê Khi kết nối với kết cấu thép ngâm bảo vệ, cực dương sau bị ăn mòn, ưu tiên cho kết cấu thép Khi cực dương cạn hồn tồn phải thay Kiểm sốt ăn mịn cách bảo vệ catốt ngành cơng nghiệp ngồi khơi ln ln sử dụng mà khơng có lớp phủ bảo vệ Một dạng bảo vệ catốt thay thế, dòng điện ấn tượng, cung cấp dịng điện bên ngồi để bù đắp dịng điện tế bào ăn mòn Dòng điện ấn tượng thảo luận chi tiết CIP Cấp độ 2.4.5 Hệ thống sơn bảo vệ Lớp phủ bảo vệ đại diện cho hệ thống chống ăn mòn phổ biến sử dụng rộng rãi cho công trình ngồi khơi Các chế bảo vệ khác tùy thuộc vào vật liệu cụ thể sử dụng Cơ chế chọn cách ly chất bảo vệ khỏi môi trường (tức chất điện phân) Điều thường gọi bảo vệ hàng rào Sự bảo vệ tạo lớp phủ bảo vệ bị ảnh hưởng nhiều bởi: • Vỡ màng phủ bảo vệ (tức khơng liên tục) • Loại hệ thống sơn bảo vệ • Độ dày hệ sơn bảo vệ • Bản chất chất điện phân • Sự diện mill scale loại gỉ khác 2.4.6 Thay đổi môi trường Mơi trường, thường cấu trúc đỉnh ngồi khơi, sửa đổi để làm cho bị ăn mịn Điều chủ yếu có nghĩa hút ẩm (Hình 2.19), khám phá CIP Cấp Mặc dù thực tế phổ biến cho ứng dụng nội thất ngăn lắp đặt tạm thời, khơng đóng vai trị việc kiểm sốt ăn mịn diễn 2.5 Các chương trình kiểm sốt ăn mịn Chủ sở hữu tài sản cơng nghiệp đối phó với ăn mòn cách thiết lập trì chương trình kiểm sốt ăn mịn Các chương trình cá nhân khác chi tiết, nói chung giải hầu hết tất yếu tố danh sách sau: • Chất lượng đặc điểm kỹ thuật vật liệu sử dụng hệ thống chống ăn mịn • Đặc điểm kỹ thuật mức độ chuẩn bị bề mặt • Lựa chọn hệ thống chống ăn mịn thích hợp cho phần tử cụ thể kết cấu • Năng lực lựa chọn nhà thầu ứng dụng • Thiết lập đảm bảo kiểm sốt chất lượng • Trình độ lựa chọn cơng ty kiểm tra q trình • Trình độ lựa chọn cơng ty giám định chỗ • Lên lịch khảo sát • Quản lý liệu thu từ khảo sát • Lập kế hoạch thiết kế hành động bảo trì • Thực hành động bảo trì • Đánh giá hiệu chương trình kiểm sốt ăn mịn tổng thể Các định nghĩa điều khoản Cực dương: Điện cực pin điện hóa xảy q trình oxi hóa Các êlectron khỏi cực dương mạch ngồi Sự ăn mịn thường xảy ion kim loại vào dung dịch cực dương Catốt: Điện cực tế bào điện hóa mà phản ứng khử phản ứng Dịng êlectron hướng vào catốt mạch ngồi Bảo vệ catốt: Một kỹ thuật để giảm ăn mòn bề mặt kim loại cách làm cho bề mặt trở thành cực âm tế bào điện hóa Ăn mịn: Sự hư hỏng vật liệu, thường kim loại, kết phản ứng với mơi trường Tế bào ăn mịn: Để xảy ăn mịn, cần phải có số điều kiện yếu tố định Đây kết hợp cực dương, cực âm, đường trở lại chất điện phân Chất ức chế ăn mòn: Một chất hóa học kết hợp chất, có mặt mơi trường, ngăn chặn làm giảm ăn mòn Ăn mòn khe nứt: Ăn mòn cục bề mặt kim loại tại, cạnh khu vực che chắn để khơng tiếp xúc hồn tồn với mơi trường kim loại gần với bề mặt vật liệu khác Chất điện phân: Một chất hóa học chứa ion di chuyển điện trường Dòng Galvanic: Một danh sách kim loại hợp kim xếp theo khả ăn mòn chúng mơi trường định Ăn mịn tổng qt: Ăn mịn phân bố nhiều bề mặt vật liệu Ăn mòn cục bộ: Điều xảy vị trí rời rạc bề mặt kim loại Mill scale : Lớp oxit hình thành q trình chế tạo nóng nhiệt luyện kim loại Sự thụ động hóa: Sự giảm tốc độ phản ứng anốt điện cực tham gia vào trình ăn mòn Ăn mòn rỗ: Ăn mòn cục bề mặt kim loại giới hạn khu vực nhỏ có dạng hốc gọi rỗ Đường dẫn trở lại (Metallic Pathway): Đường kết nối cực dương cực âm, cho phép chuyển electron, tạo cực dương, đến cực âm  ... loại ăn mịn Có hai phân loại ăn mòn rộng rãi: tổng quát cục 2.2.1 Ăn mịn chung Ăn mịn nói chung dẫn đến (1) vật liệu tương đối đồng toàn bề mặt (Hình 2.14) (2) làm mỏng bề mặt bị ảnh hưởng nói chung. .. Giảm điện trở tế bào ăn mòn cho phép dòng ăn mòn cao hơn, tốc độ ăn mịn tăng lên Để nhắc lại, ăn mòn xuống cấp vật liệu chế tạo tiếp xúc với môi trường ăn mịn Mơi trường ăn mịn thường xác định... khích ăn mịn bề mặt, để che phủ tế bào ăn mòn hoạt động màng phủ 2.1.7 Dòng Galvanic Dòng galvanic (Hình 2.8) danh sách vật liệu theo thứ tự độ ăn mòn chúng kim loại, với loại dễ bị ăn mòn hoạt