LEAN DUPLEX STAINLESS STEELS—THE ROLE OF MOLYBDENUM IN PITTING CORROSION OF CONCRETE REINFORCEMENT STUDIED WITH INDUSTRIAL AND LABORATORY CASTINGS

LEAN DUPLEX STAINLESS STEELS—THE ROLE OF MOLYBDENUM IN
PITTING CORROSION OF CONCRETE REINFORCEMENT STUDIED WITH
INDUSTRIAL AND LABORATORY CASTINGS
Ảnh hưởng của Mo ngoài khả năng chịu ăn mòn rỗ của lean duplex stainless steels vẫn
chưa được hiểu rõ ràng trong điều kiện clorua kiềm dù thành phần này được công nhận
rộng rãi để tăng độ kháng ăn mòn trong môi trường axit và trung tính. Công việc này
nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của Mo trên ăn mòn rỗ lean duplex stainless steels trong
các giải pháp lỗ bê tông tổng hợp mô phỏng bê tông bị suy thoái. kết quả được thảo luận
liên quan đến ảnh hưởng của Mo trên tiềm năng rỗ cho hai hợp kim công nghiệp trong
clorua với giải pháp phong phú và có ga mô phỏng môi trường lỗ bê tông. Thiết lập các
hiệu ứng thực sự của Mo, Ngoài ra trên ăn mòn song nạc và tính thụ động, hai phòng thí
nghiệm hợp kim song nạc cụ thể, mà sự khác biệt duy nhất là thành phần Mo, cũng được
nghiên cứu. Mo cho thấy một ảnh hưởng tích cực mạnh mẽ đến việc chống ăn mòn rỗ của
công nghiệp và phòng thí nghiệm nạc thép không gỉ song trong tất cả các nghiên cứu
clorua giàu các giải pháp, nhưng hiệu ứng của nó là chưa rõ ràng khi tăng độ pH. Trong
sự hiện diện của Mo, sự bắt đầu và phát triển ăn mòn rỗ chuyển sẽ ưu tiên trong giai đoạn
Austenit ở nhiệt độ cao.
Giới thiệu:
Nhờ các nhân tố tích cực là các đặc tính gây ăn mòn thấp trong xi măng và các thành
phần betông, cacbon đơn giản hoặc thép mềm thường xuyên được sử dụng để gia cố bê
tông cốt thép chủ yếu là do tính chất cơ học và giá thành rẻ của chúng, thực vậy, giá trị
pH cao (lên đến 12) quan sát được trong các cấu trúc bê tông mới hoặc không bị ăn mòn
bảo vệ sự thụ động của bề mặt kim loại trong hầu hết các điều kiện làm việc mà các cấu
trúc này tiếp xúc. Tuy nhiên, nó thường được biết đến rằng các chất bẩn ngoại sinh có thể
khuếch tán vào trong khối bê tông và cốt thép. Các đặc tính hóa học tại ranh giới của kim
loại – bê tông có thể bị thay đổi, cuối cùng là tạo ra các điều kiện cần thiết làm cho lớp
thụ động bị phá hủy (chủ yếu là dưới hoạt động của các ion Cl
-
) hoặc thậm chí có thể
được lọc ra (do CO2 gây ra hiệu ứng trung hòa kiềm, được gọi là bê tông cacbonat).
Những quá trình thoái biến được sự quan tâm lớn. Trên thực tế, trong những thập niên

gần đây, sự ăn mòn cốt thép gây ra bởi ion xâm nhập vào bê tông, là nguyên nhân chính
dẫn đến sự hư hại nhanh chóng, làm mất khả năng hoạt động và tính an toàn của cấu trúc
bê tông cốt thép. Để giảm nhẹ ảnh hưởng của các quá trình ăn mòn trên thời gian làm
việc và giảm nguy cơ của sự sụp đổ hoặc sự gãy vụn bất ngờ, sắt không gỉ được tăng
cường sử dụng cho cấu trúc bê tông cốt thép tại Mỹ, Canada, Úc và một số nước châu Âu
trong một phạm vi rộng lớn các ứng dụng như đường cao tốc, cầu, lan can tường chắn,
hầm và các tòa nhà với những kết quả rất tốt. Trong hoàn cảnh này, sự phát triển gần đây
của thép không gỉ hợp kim thấp low alloy duplex stainless steels (DSS) thường được gọi
như thép lean duplex steel, làm tăng thêm tính đa dạng của thép được sử dụng như thanh
gia cố bê tông. Những loại DSS với thành phần Ni và Mo thấp, và do đó tác động kinh tế
thấp hơn trên cấu trúc bê tông, là đặc tính riêng bởi sức bền cơ học tương đương và tính
dai có thể so sánh với những loại duplex thông thường, nhưng sức bền thấp đối với ăn
mòn cục bộ, mặc dù khả năng chống ăn mòn của chúng có thể so sánh với thép austenitic
như những loại thường được sử dụng rộng rãi 304 và 316.
Khả năng chống ăn mòn cục bộ của thép không gỉ thường là hỗn hợp các nguyên tố Cr,
Mo và N, trong khi Ni đóng vai trò chính trong việc ổn định pha austenite. Biểu thức
thường được sử dụng nhất trong chống ăn mòn lỗ được gọi là số tương đương (PREn).
Như đã đề cập từ trước, PREn có quan hệ đến thành phần các nguyên tố đóng vai trò
chính trong việc kháng ăn mòn cục bộ, Cr, Mo và N, khối lượng của mỗi thành phần của
chúng ảnh hưởng trên ăn mòn lỗ, được tính theo công thức:
PREn = %Cr + 3,3x% Mo + 16x%N (1)
Ngay cả khi nó được thành lập chắc chắn rằng các yếu tố hợp kim hiệu quả đóng một vai
trò cực kỳ quan trọng trong sự kháng ăn mòn rỗ của DSS, người ta phải xem xét rằng
PREn là một biểu hiện theo kinh nghiệm được đề xuất từ một danh mục các kết quả thực
nghiệm thu được trong một điều kiện cụ thể nhất định, chủ yếu là trong các giải pháp
clorua sắt với nồng độ clorua cố định. Phải lưu ý rằng việc ngoại suy phải được thực hiện
một cách cẩn thận, đặc biệt khi nói đến môi trường kiềm, chẳng hạn như môi trường liên
quan đến cấu trúc xi măng hoặc bê tông. Ví dụ, một số bài báo gần đây đã chỉ ra một số
kết quả bất ngờ trong đó, trong điều kiện kiềm, việc bổ sung Mo đã không cải thiện sự
chống ăn mòn cục bộ của lớp Austenit, mặc dù thực tế là các PREn dự đoán một hiệu

suất tốt hơn của các lớp có chứa Mo. Điều này cho thấy sự thiếu hiểu biết về cơ chế mà
qua đó Mo ảnh hưởng đến năng chống ăn mòn của số lượng lớn vật liệu.
Bên cạnh pH, PREn còn bỏ qua ảnh hưởng của vi cấu trúc, đơn vị bề mặt, nhiệt độ, số
lượng của chất kết tủa và thể vùi (có thể hiểu như một loại vi khuẩn) trong vi cấu trúc của
kim loại, tất cả chúng chắc chắn đều ảnh hưởng đến vai trò có lợi của yếu tố hợp kim
trong việc chống ăn mòn rỗ. Những biện pháp phòng ngừa thường bị lãng quên khi làm
việc với PREn đặc biệt là trong trường hợp của DSS, như những phần tử không xuất hiện
trong sự phân bố giữa hai pha hoặc nhiều hơn, nếu xử lý nhiệt không tối ưu hoặc gây ra
sự lắng của các pha độc hại như sigma. Ngoại lệ, ảnh hưởng của Mo thêm vào trong cơ
chế ăn mòn rỗ và ăn mòn nứt của DSS trong môi trường kiềm không được xem xét đúng
mức trong các tài liệu so với những nghiên cứu rộng rãi trong các điều kiện trung tính và
axit cloric. Ví dụ, Pardo và các đồng sự đã khảo sát ảnh hưởng đồng thời của Mn và Mo
thêm vào trên hoạt động ăn mòn rỗ. Kết quả là họ xác nhận ảnh hưởng có lợi của Mo
thêm vào trên thép không gỉ austenitirc trong môi trường trung tính có 3,5% khối lượng
là Cl
-
. Ảnh hưởng chủ động được qui cho sự hiện diện của kiểu Mo
6+
trong màng thụ
động, làm cho màng thụ động này ổn định hơn trong vùng bị ảnh hưởng bởi sự tấn công
của Cl
-
, cũng như Mo dựa trên các hợp chất không tan giúp cho quá trình tái thụ động
trong môi trường ăn mòn trong các điểm ăn mòn rỗ. trong nhiều bài báo gần đây, Alvarez
và các đồng sự đã nghiên cứu về các hoạt động ăn mòn hai loại tôn sóng lean duplex
stainless steels (SAF 2001 và 2304)
2. Thử nghiệm
2.1 Vật liệu
Bốn DSS nạc khác nhau với hai nồng độ khác nhau Mo đã được nghiên cứu (x. Bảng 1):
mẫu A và C đã được chuẩn bị từ thanh song công nghiệp thông thường (1,4362 và

1,4462, cho các nhóm không có và giàu hàm lượng Mo, tương ứng). Vì đây là những
mẫu công nghiệp thông thường, thành phần Mo không phải là sự khác biệt duy nhất giữa
các kết cấu như thấy trong bảng 1. Để tránh vấn đề này, các mẫu B và D được gia công từ
hai phòng thí nghiệm nóng, đặc biệt là các sản phẩm được dùng để phát triển nghiên cứu
này. Đối với các loại thép thì thành phần Mo là đúng với sự khác biệt duy giữa hai mẫu
(0 và 3% khối lượng tương ứng như thể hiện ở bảng 1). Những mẫu này là mẫu 1,4362*
(B) và 1,4462* (D). Bảng 1 cũng cho thấy giá trị PREn của tất cả các vật liệu tính bằng
cách sử dụng phương trình (1).
Tất cả các mẫu được cung cấp từ Ugitech trong các hình thức là các thanh kim loại, đầu
tiên được nung nóng và sau đó được làm nguội và cuối cùng là xử lý nhiệt như thường
được thực hiện cho các ứng dụng cốt thép. Trước khi kiểm tra ăn mòn, mẫu vật được
chôn dưới đất đến lớp P1200, sau đó được rửa bằng etanol và được sấy khô bằng khí
nóng, chỉ có bề mặt làm việc là được để trần, những phần bề mặt còn lại được các nhiệt
bởi nhựa epoxi.
Để giải quyết hiệu quả ảnh hưởng của vi cấu trúc, các kết cấu austenite γ và ferrite α
được khảo sát cho 4 loại DSS khác nhau sử dụng sự mô phỏng của một Thermocalc và
một máy dó electron microanalyser (bước sóng phân tán kỹ thuật quang phổ - wavelength
dispersive spectroscopy technique – WDS) như được thảo luận trong phần tiếp theo.
2.2 Các phép đo điện hóa
DC đo điện hóa được thực hiện với apotentiostat/ galvanosat SORLATRON,
Schlumberger mô hình SI 1287 giao diện Potentiostat. Một tế bào ba điện cực thông
thường được sử dụng, các điện cực làm việc được chuẩn bị từ 4 mẫu DSS với một bề mặt
tiếp xúc của 2cm
2
. Điện cực tham khảo là một điện cực calomel bão hòa (SCE) và một
mạng lưới Pt đã được sử dụng như các điện cực đối. Cơ sở điện là dung dịch phản ứng
0.025 M NaHCO3+ 0.025 M Na2CO3·10H2O + 0.6 M NaCl với pH 10.
Trong số các giải pháp tổng hợp khác nhau được đề xuất trong các bài viết để
mô phỏng các giải pháp cụ thể cho sự phân tán các lỗ trong bê tông bị suy
thoái, chất diện phân mô tả trên là một trong những điều kiện gần nhất để

kích thích điều kiện hoạt động nhất định cho các ứng dụng gia cố của thép
Ugitech (CO
2
và các môi trường giàu clorua). Thực sự, đây là đề nigh tốt cho
các giải pháp giàu cacbonat và clorua. Để so sánh với các môi trường trung
tính và axit được nghiên cứu nhiều, các thí nghiệm bổ sung được thực hiện ở
pH 4 và 7, để bổ sung cho các phép đo. Trong những trường hợp độ pH của
pH ban đầu bằng 10 được điều chỉnh bằng cách nhỏ giọt dung dịch HCl. Cần
nhấn mạnh rằng việc bổ sung HCl (ca 10
-4
M L
-1
) không làm thay đổi nồng độ
clorua (21g L
-1
). Các phép đo được thực hiện ở 25
o
C, 50
o
C, và 75
o
C.