1.1.4.1.Độ bền nhiệt động của kim loại
Một kim loại bị ăn mòn điện hoá khi nó đóng vai trò điện cực anốt [62] trong cặp nguyên tố ganvanic. Chỉ những kim loại bền về nhiệt động thì mới không bị ăn mòn. Phần lớn kim loại không bền về nhiệt động trong không khí và
trong các dung dịch điện ly.
Ví dụ: trong môi trường điện ly trung tính thì các kim loại như Hg, Pb, Cu, Ag không bị ăn mòn vì quá trình điện hoá không thể xảy ra được. Nhưng khi có ôxi hoà tan trong dung dịch điện ly trung tính thì Hg, Pb, Cu, Ag lại bị ăn mòn khử phân cực ôxi.
Khả năng một kim loại bị ăn mòn trong môi trường điện ly còn phụ thuộc vào tính chất sản phẩm ăn mòn hoặc khả năng thụ động của nó trong môi trường đó.
1.1.4.2. Cấu tạo và tính chất của hợp kim
Độ bền ăn mòn điện hoá của hợp kim phụ thuộc vào thành phần hoá học và cấu trúc của nó. Người ta thường dùng các nguyên tố dễ bị thụ động hoá làm nguyên tố hợp kim để tạo ra các hợp kim chống ăn mòn. Ngoài ra, các nguyên tố hợp kim còn phải có tác dụng tạo nên tính đồng nhất của hợp kim. Ví dụ: cùng là một loại thép có thành phần như nhau nhưng do cách tôi luyện mà chúng có khả năng chống ăn mòn khác nhau. Thép N80, P105, K15 có thành phần cơ bản gần giống nhau nhưng lại có hiệu quả bảo vệ khác nhau.
Đặc tính ứng suất: tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào trạng thái ứng suất (kéo hoặc nén), đặc tính biến đổi của ứng suất (tải trọng động). Ứng suất hoặc biến dạng trong kim loại có thể xuất hiện trong quá trình gia công chưa khử bỏ được hoặc xuất hiện trong quá trình làm việc của thiết bị hoặc chi tiết máy [34].
Trạng thái ứng suất: dưới tác dụng đồng thời của ứng suất và môi trường ăn mòn cũng xảy ra quá trình ăn mòn điện hoá. Do ứng suất nén hoặc kéo làm cho ứng suất trên toàn bộ tấm kim loại không đồng nhất nên khi ăn mòn sẽ tạo ra các nứt nẻ, khe nứt ảnh hưởng mạnh tới độ bền của kim loại.
Tải trọng động: dưới tác động của tải trọng động kim loại bị mỏi, nếu môi trường là môi trường ăn mòn thì quá trình ăn mòn sẽ phát triển mạnh ở các khe nứt nhỏ, rồi từ đó tiếp tục phát triển thành khe nứt lớn hơn gây phá huỷ kim loại.
1.1.4.3. Trạng thái bề mặt của kim loại
Về nguyên tắc khi bề mặt kim loại được gia công tinh (đánh bóng, mài) sẽ nâng cao được độ bền ăn mòn của kim loại do khả năng tạo thành màng thụ động nhanh chóng hơn. Ảnh hưởng của trạng thái bề mặt của kim loại đến tốc độ ăn mòn chủ yếu là ở giai đoạn đầu của quá trình ăn mòn kim loại trong môi trường xâm thực yếu.
1.1.4.4. Độ pH của dung dịch điện ly
Độ pH của môi trường có thể ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến tốc độ ăn mòn kim loại:
- Ảnh hưởng trực tiếp của pH đến tốc độ ăn mòn điện hoá khi ion H+ hoặc OH- trực tiếp tham gia vào quá trình điện cực. Trong trường hợp này, độ pH của môi trường làm thay đổi thế điện cực như quá trình ăn mòn khử phân cực ôxi và khử phân cực hiđrô.
- Ảnh hưởng gián tiếp của pH đến tốc độ ăn mòn là khi thay đổi độ pH, khả năng tạo màng thụ động hoặc hoà tan sản phẩm ăn mòn cũng thay đổi, làm mất khả năng bảo vệ của màng. Ví dụ, pH ảnh hưởng tới độ bền của lớp màng bảo vệ trên bề mặt thép từ đó ảnh hưởng tới tốc độ ăn mòn.
1.1.4.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường
Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng khá lớn đến tốc độ ăn mòn điện hoá, vì thay đổi nhiệt độ làm thay đổi tốc độ khuếch tán của các chất khử phân cực, thay đổi quá thế của quá trình điện cực, thay đổi khả năng thụ động hoá của kim loại (do thay đổi độ hòa tan của chất ôxi hoá như khí ôxi), thay đổi độ hoà tan của sản phẩm ăn mòn và các chất khử phân cực.
Đối với quá trình ăn mòn kim loại trong môi trường điện ly trung tính do khử phân cực ôxi: khi tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ khuếch tán của ôxi đến điện cực catốt nhưng lại giảm độ hoà tan của ôxi trong dung dịch. Do đó nếu quá trình ăn mòn khử phân cực ôxi mà xảy ra trong bình kín, ôxi không thể thoát ra khi tăng nhiệt độ, thì khi tăng nhiệt độ tốc độ ăn mòn sẽ tăng lên theo nhiệt độ.
Nhưng nếu quá trình ăn mòn xảy ra trong bình hở thì khi tăng nhiệt độ ôxi sẽ thoát ra. Sự phụ thuộc của tốc độ ăn mòn theo nhiệt độ tăng lên đến cực đại ở nhiệt độ nào đó rồi sẽ giảm đi theo quan hệ hàm số mũ phức tạp. Ngoài ra, trong một số trường hợp việc tăng nhiệt độ sẽ làm thay đổi vai trò điện cực của hệ thống ăn mòn.
1.1.4.6. Ảnh hưởng của áp suất
Áp suất ảnh hưởng tới tốc độ ăn mòn điện hoá thông qua các tác động sau :
- Thay đổi áp suất trên bề mặt dung dịch sẽ làm thay đổi độ hoà tan của khí trong dung dịch, do đó có thể ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn.
- Thay đổi áp suất làm thay đổi quá trình thuỷ phân của muối thuỷ phân, do đó làm ảnh hưởng đến độ pH của môi trường.
- Thay đổi áp suất có thể làm tăng ứng suất trong thiết bị đến mức làm tăng nguy cơ nứt nẻ do ăn mòn.
1.1.4.7. Tốc độ chuyển động của dung dịch điện ly
Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động dung dịch điện ly đến tốc độ ăn mòn điện hoá rất phức tạp. Ta xét 2 trường hợp điển hình sau:
- Trong quá trình ăn mòn kim loại do khử phân cực ôxi trong dung dịch điện ly trung tính, như ăn mòn sắt, thép trong môi trường nước sinh hoạt. Ban đầu, khi tăng tốc độ của nước thì sẽ làm tăng tốc độ khuếch tán của ôxi vào nước, nên tốc độ ăn mòn tăng lên, sau một thời gian thì màng thụ động được tạo thành nên tốc độ ăn mòn giảm dần. Nếu tiếp tục tăng tốc độ chuyển động của nước thì màng thụ động bị phá huỷ, nên tốc độ ăn mòn lại tăng lên.
- Trong quá trình ăn mòn kim loại trong môi trường điện ly có các anion hoạt động (Cl-, F-, I-, Br-...) thì màng thụ động không được tạo thành. Do đó khi tăng tốc độ chuyển động của dung dịch điện ly thì sẽ làm tăng tốc ăn mòn do làm giảm trị số phân cực nồng độ. Đến một giá trị tốc độ chuyển động nào đó, tốc độ ăn mòn đạt đến giá trị cực đại, sau đó khi tăng tốc độ của dung dịch, tốc độ ăn
mòn giảm một ít. Ví dụ quá trình ăn mòn thép ít cacbon trong nước biển trong hình 1.2.
Hình 1.2. Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động nước biển đến tốc độ ăn mòn thép ít cacbon [33] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});