GIÁO TRÌNH MÔN ĂN MÒN KIM LOẠI CHƯƠNG 7 BẢO VỆ KIM LOẠI TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG

ChChươương 7ng 7
BBảảo vo vệệ kim lokim loạại trong các môi i trong các môi
trtrườườngng
PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ KIM LOẠI TRONG MÔI
TRƯỜNG NƯỚC NGỌT
Nước sông là những dung dịch muối ,vì vậy quá trình ăn
mòn trong nước sông là quá trình khử phân cực oxy.
Các kết cấu công trình thủy lợi bằng kim loại như cửa
cống, thuyền , ca nô, xà lan thường bị ăn mòn rất
mạnh. Vùng kim loại bị thấm ướt theo chu kì thì bị ăn
mòn mạnh hơn vùng ngâm nước hoàn toàn.
• Tăng tốc độ chuyển động của nước thì làm tăng lượng
oxy hòa tan trong nước . Nhưng trong nước sông mà
hàm lượng anion Cl
-
, SO
4
2-
cao thì thực tế hiện tượng
tự thụ động hóa của kim loại rất khó xảy ra. Do đó tăng
tốc độ chuyển động của nước thì làm tăng tốc độ ăn
mòn điện hóa.
• Các kết cấu kim loại làm việc trong nước ,
ngoài tác dụng áp lực của nước còn có thể
chịu tải trọng động như kết cấu cửa đập ,
cửa cống, trục và cánh bơm, cánh tua bin,
cáp thép …trong các trường hợp này kim
loại bị phá hủy do ăn mòn mỏi.
• Hàm lượng ion Cl- trong nước sông càng lớn
thì độ bền mỏi của kim ,loại càng nhỏ.Giới
hạn bền mỏi của thép CT3 và M16 dùng

trong các công trình thủy lợi giảm đi 2 lần,
trong nước biển thì giảm đi 4 lần hoặc lớn
hơn.
BIỆN PHÁP CHỐNG ĂN MÒN
KIM LOẠI TRONG MÔI
TRƯỜNG NƯỚC NGỌT
• Kết cấu hợp lí
• Tránh tạo vùng đọng nước trong các kết cấu , cố
giảm các kết cấu ghép bulong, đinh tán thay bằng
kết cấu hàn . mở rộng việc sử dụng các chi tiết ống
hoặc hình hộp thay cho thép góc.
• Sử dụng thép hợp kim thích hợp
• Để nâng cao khả năng thụ động của thép trong môi
trường chứa hàm lượng ion Cl- cao , người ta pha
vào thép các nguyên tố như : Mo, V hoặc dung các
hợp kim trên cơ sở titan. Ziriconi, tantan,niobi…
• Đối với các kết cấu làm việc lâu dài trong nước của
cửa đập có khẩu độ áp lực lớn , người ta thường
dung thép hợp kim thấp chứa niken, silic, crom…
có độ mòn mỏi cao hơn thép cacbon
• Bao phủ kim loại hoặc phi kim
Bao phủ kim loại thường dùng nhất là
tráng kẽm .
Bao phủ phi kim thường là sơn, người ta
dùng kẽm là chất độn cho sơn chống ăn
mòn. Bột kẽm có tác dụng bảo vệ đồng
thời sản phẩm ăn mòn kẽm ở dạng
Zn(OH)2 ít tan, tạo thành một lớp màng
chống thấm tốt.
Ăn mòn và phương pháp chống ăn mòn

kim loại trong môi trường nước biển
• Nước biển có chứa muối hoà tan (nước
mặn) nên dẫn điện tốt, bởi vậy các
công trình biển bị ăn mòn mạnh do
các dòng điện hoá tăng cường, không
chỉ ở bề mặt kim loại tiếp xúc với nước
biển mà cả ở trong cột bê tông
• Bảo vệ bằng sơn phủ chống ăn mòn:
• Bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn là bao phủ
bằng các lớp kim loại bảo vệ, các lớp bao phủ
kim loại hoặc tạo trên bề mặt kim loại một
lớp hợp chất hoá học có tính chất bảo vệ.
• Sơn chống ăn mòn có hiệu suất cao của hệ
sơn nhựa kẽm và than đá được sử dụng cho
công nghệ chống ăn mòn những giếng khoan
dầu, bệ, bến ngoài khơi và các kết cấu hàng
hải khác trong vùng có thủy triều và bị nước
biển bắn vào (tuổi thọ 20-30 năm),
• Bảo vệ bằng lớp phủ titan:
• Trong kết cấu phần dưới: lớp phủ
titanium (1mmTi + 4mm thép tấm) đã
được sử dụng như là biện pháp chống ăn
mòn có hiệu suất cao trong những vùng
có thủy triều và nước biển bắn vào.
• Khi lớp phủ Titan được kết hợp sử dụng
với sơn thì mật độ chống ăn mòn hiện tại
giảm và hi vọng độ bền là 100 năm.
• Phương pháp bảo vệ catot:
Bảo vệ catốt là phương pháp điện hóa làm
giảm sự ăn mòn thép trong môi trường

xâm thực như nước biển, bùn biển và môi
trường gần biển. Phương pháp này đã
được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi ở
các nước phát triển, ở nước ta cũng áp
dụng phương pháp này ở một số công
trình nhưng vẫn còn hạn chế.
• Trong thực tế điều kiện trên vẫn là chưa đủ vì
ăn mòn thép trong nước và trong đất phát triển
theo ba loại chính: ăn mòn đều, ăn mòn theo
vùng và ăn mòn điểm.
• Với độ dư ăn mòn, chúng ta khống chế được
hình thức đầu, còn hai hình thức rất nguy hiểm
và thường là nguyên nhân gây ra sự cố thì
chưa được khắc phục đầy đủ.
• Phương pháp duy nhất để khống chế hiện
tượng ăn mòn này trong môi trường nước và
bùn biển là bảo vệ catốt.
• Bảo vệ bằng anốt hy sinh.
• Trong quá trình làm việc, kim loại đó hoạt
động như một anốt, bị hòa tan vào môi trường
để bảo vệ cho công trình khỏi bị ăn mòn - từ đó
có tên gọi "anốt hy sinh", hay protectơ.
• Khi sử dụng phương pháp bảo vệ protectơ thì
kết cấu kim loại có thể hoàn toàn được bảo vệ
hoặc tốc độ ăn mòn giảm đi nhiều. Độ dẫn điện
của chất điện li ảnh hưởng đến phạm vi tác
dụng protectơ.
• Phương pháp bảo vệ protectơ rất thích hợp và
kinh tế để bảo vệ kim loại trong nước biển và
trong nhiều môi trường điện li khác.

• b) Bảo vệ bằng dòng ngoài:
• Bảo vệ bằng dòng ngoài là phương pháp bảo vệ
kim loại bằng dòng điện một chiều thực hiện
bằng cách nối kim loại cần bảo vệ với cực âm
của nguồn còn cực dương nối với điện cực phụ.
• Trong bảo vệ bằng dòng ngoài thì công trình
(kim loại cần bảo vệ) vẫn đóng vai trò ca tốt.
Hai điểm khác so với bảo vệ bằng anốt hy sinh
là:
• - Dùng dòng điện bên ngoài để phân cực, khác
với dòng điện tự hy sinh trong sơ đổ bảo vệ
bằng anốt hy sinh.
• - Vật liệu anốt không nhất thiết phải là vật liệu
hy sinh.
• Dòng điện ngoài lấy từ điện lưới, qua hạ thế và
chỉnh lưu để trở thành nguồn một chiều.
Nguồn điện bên ngoài có nhiệm vụ cung cấp
dòng định mức bảo vệ không đổi trong suốt
thời gian vận hành đến tất cả các điện tích cần
bảo vệ.
Hiệu quả rõ rệt của phương pháp bảo vệ catốt
trong việc nâng cao tuổi thọ các kết cấu thép
của công trình, đặc biệt là các công trình nằm
trong vùng có môi trường khắc nghiệt. Đối với
các công trình cần tuổi thọ lâu dài (công trình
vĩnh cửu) cần áp dụng phương pháp bảo vệ
catốt cho các kết cấu thép ngập trong nước và
trong bùn để tránh các sự cố nguy hiểm có thể
xảy ra.
Biện pháp phòng tránh ăn mòn

trong đất
• Rất nhiều thiết bị và dụng cụ chôn ngầm
trong đất: ống dẫn nước, khí, dầu, cáp điện
và cáp điện thoại…nên hàng năm phải
sửa chữa và thay thế một lượng lớn thiết
bị trên. Làm thiệt hại lớn về kinh tế, cản
trở giao thông…
• Đặc điểm ăn mòn trong đất: quá trình ăn
mòn kim loại trong đất cũng là một quá
trình ăn mòn điện hóa. Môi trường ăn
mòn là đất có các đặc điểm sau.
• Đất là một môi trường điện li: Muối
khoáng trong đất ở dạng hòa tan trong
nước là một môi trường điện li của đất.
• Đất là môi trường không đồng
nhất:tính chất cơ lí và hoạt tính ăn
mòn của đất thay đổi trong phạm vi
rất rộng tùy theo thành phần cấu
tao, cấu trúc và độ tơi xốp của nó.
• Biện pháp phòng tránh ăn mòn trong
đất.
Có hai phương pháp chính:
Phương bảo vệ kim loại bằng phương
pháp điện hóa.
• Phương pháp sơn, phủ, bịt bọc kim loại
bằng cách lớp phủ bitum hoặc polyme.
• Thông thường người ta thường kết hợp
các phương pháp trên với nhau thì việc
bảo vệ kim loại có hiệu quả cao hơn.
Bảo vệ kim loại bằng phưong pháp điện hóa.

• Nguyên lý của phương pháp này là cấp
cho các kết cấu thép một dòng điện đủ để
không xảy ra các phản ứng anốt trên bề
mặt thép.
• Có hai phương pháp bảo vệ catot: sử dụng
dòng điện ngoài và anốt hy sinh(
protecto).
Sơn, phủ, bịt bọc kim loại bằng lớp phủ bitum hoặc
polime (hoặc nhiều lớp):
• Để bảo vệ kim loại trong lòng đất ta có thể dùng
phương pháp sơn phủ. Phương pháp này giúp tăng
độ cứng bề mặt kim loại và chống mài mòn cơ học.
• Lớp phủ kim loại được phủ bằng các phương pháp
khác nhau sau: điện ly – lớp mạ; kim loại hóa – phủ
bằng kim loại nóng chảy; nhúng – phủ nóng; khếch
tán – phủ nhiệt; khếch tán – bọc – hai lớp kim loại.
• Các lớp bao phủ bằng kim loại chống ăn mòn trong
đất chủ yếu là tráng kẽm( ống dẫn nước) hoặc bọc chì(
cáp điện).
• Các lớp bao phủ phi kim để bảo vệ các kết cấu kim
loại trong đất thường là bọc bằng các chất dẻo tổng
hợp, trái lại các loại vữa ngăn nước như xi măng hoặc
trát. Các lớp phủ ngăn nước để bảo vệ kim loại trong
đất thường khá dày.
BẢO VỆ ĂN MÒN KIM LOẠI TRONG
CÁC NHÀ MÁY CÔNG NGHIỆP
• Tổn thất do ăn mòn thiết bị gây ra bao gồm
chi phí trực tiếp cho bảo vệ chống ăn mòn
và tổn thất do dừng máy gây ra gián đoạn
sản xuất. Tổn thất gây ra do dừng máy để

sửa chữa thiết bị thường cao hơn rất nhiều
so với chi phí trực tiếp cho bảo vệ chống ăn
mòn thiết bị.
• Chi phí trực tiếp cho bảo vệ chống ăn mòn
thiết bị bao gồm các chi phí lựa chọn vật
liệu thích hợp để sản xuất thiết bị, chi phí
tạo ra các lớp phủ bảo vệ, và chi phí sử dụng
các phương pháp bảo vệ thích hợp, thay thế
sửa chữa các thiết bị hư hỏng.
Phương pháp bảo vệ ăn mòn kim loại
trong nhà máy
• Xử lý bề mặt kim loại.
• Xử lý bề mặt kim loại bằng phương pháp
điện hóa có thể thực hiện được tất cả những
điều đó. Mạ điện là phương pháp xử lý bề
mặt điện hóa được sử dụng rộng rãi nhất.
Tuy nhiên, còn có các phương pháp xử lý
khác cũng dựa vào kỹ thuật điện hóa. Ví dụ:
các quá trình thụ động hóa, anốt hóa, mạ
hóa học, sơn, đánh bóng điện hóa và đúc
điện.
• Một số hợp kim thế hệ mới
•
+ UNS N08904
: loại hợp kim này có độ bền chịu ăn
mòn rất cao đối với các dạng ăn mòn lỗ, ăn mòn khe
• +
UNS N08028
: Độ bền ăn mòn rất cao trong axit
mạnh, độ bền cao đối với hiện tượng ăn mòn ứng suất

và ăn mòn giữa các tinh thể trong những môi trường
khác nhau, có tính hàn tốt. Loại hợp kim này được sử
dụng cho máy bơm, đường ống, các thiết bị trao đổi
nhiệt, các thiết bị bay hơi và máy khuấy.
•
UNS N08031
: Đây là hợp kim Fe - Ni - Mo vật liệu này
có độ bền chịu ăn mòn rất tốt đối với ăn mòn các dạng
ăn mòn lỗ, ăn mòn khe, dạng xói mòn trong môi trường
axit photphoric.