302933

Đề tài: Bảo vệ điện hoá bằng cách thay đổi điện thế điện cực.

PHỤ LỤC
I/ Lời mở đầu……………………………...
II/ Nội dung sơ lược………………………..
III/ Nội dung chính:
- Bảo vệ Anod hy sinh.
-Bảo vệ Cathod:
* Bảo vệ Protector (Anod hy sinh)……………...
* Bảo vệ Cathod bằng Anod hy sinh…………….

IV/ Một số công trình thực nghiệm:

Thi công hệ thống bảo vệ Cathod chống ăn mòn cho công trình dầu khí.
GVHD:Lê Thị Kim Huyền. Trang 1
Đề tài: Bảo vệ điện hoá bằng cách thay đổi điện thế điện cực.
I/ Lời mở đầu:
Ăn mòn và bảo vệ kim loại là một ngành khoa học có liên quan đến nhiều lĩnh vực khác nhau:
kim loại học, hóa phân tích, hóa môi trường…Đề tài này giúp mỗi người chúng ta thâu tóm lại một
cách ngắn gọn về bảo vệ điện hóa bằng cách thay đổi điện thế điện cực một cách chính xác và dễ hiểu.
II/ Nội dung sơ lược:
Để chống ăn mòn cho các công trình kim loại có nhiều phương pháp như ngăn cách môi trường ăn mòn
với kim loại bằng sơn phủ, thay đổi môi trường ăn mòn nếu có thể như dùng chất ức chế, và phương pháp
điện hoá như phương pháp bảo vệ catốt.
Bảo vệ catốt là phương pháp rất cần thiết để chống ăn mòn cho các công trình trong môi trường đất, môi
trường nước và đặc biệt là trong nước biển. Trong đó bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh là phương pháp rất có
hiệu quả và được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên hiệu quả chính của phương pháp chỉ đạt được khi có được vật
liệu anốt hy sinh có tính chất điện hoá tốt.
Trước đây, anốt hy sinh phải nhập ngoại, còn anot hy sinh sản xuất trong nước có quy trình chế tạo phức
tạp, sau khi đúc phải qua quá trình nhiệt luyện, điều đó gây tốn kém và khó khăn, nhất là đối với loại anốt có
kích thước lớn. Ngoài ra còn đòi hỏi nguyên liệu ban đầu phải có độ sạch cao, tuy vậy dung lượng điện hoá

của sản phẩm vẫn thấp và chưa đạt được các yêu cầu kỹ thuật khác.
Vật liệu anốt hy sinh mới có tính chất điện hoá tốt, có công nghệ chế tạo đơn giản, không cần nhiệt luyện
sau khi đúc và đặc biệt là không đòi hỏi nguyên liệu ban đầu có độ sạch cao.
Việt nam là nước có bờ biển dài, có nhiều công trình biển, có khai thác dầu khí biển, có giao thông đường
biển, có nhiều cầu cảng biển và khai thác hải sản ngày càng phát triển. Ngoài ra, ở nước ta còn có rất nhiều
công trình thuỷ lợi để giữ ngọt, ngăn mặn, tưới tiêu cho đồng ruộng. Đối với các công trình đó, nhất là các
công trình trong vùng đất chua mặn, ven biển thường bị ăn mòn nhiều thì phương pháp dùng anốt hy sinh để
chống ăn mòn cho các cánh cửa đập là cần thiết và rất có hiệu quả. Chính vì vậy mà khối lượng anốt hy sinh
trong thực tế yêu cầu ngày càng tăng.
Từ những thành công của công trình về nghiên cứu vật liệu anốt hy sinh, chúng tôi đã tiếp tục nghiên cứu
hoàn thiện quy trình công nghệ chế tạo các loại anốt hy sinh và lập trình tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ
catốt bằng anốt hy sinh cho các công trình theo thời gian bảo vệ yêu cầu.
Trải qua thời gian áp dụng công nghệ bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh (từ vật liệu mới do chúng tôi nghiên
cứu) để chống ăn mòn cho các công trình đã cho thấy hiệu quả bảo vệ tốt, được nhiều đơn vị ứng dụng đánh
giá cao. Các công trình đã được chống ăn mòn, đảm bảo an toàn trong sử dụng, giảm thiệt hại về kinh tế. Tuy
nhiên cũng có đơn vị do không nắm về cơ sở khoa học của phương pháp nên khó chấp nhận, hoặc đánh giá
kết quả sai lệch hoàn toàn. Ví dụ: đối với anốt hy sinh (protector) có nhận xét là không hiệu quả vì "protector
không giữ được hình dáng ban đầu, bề mặt bị mủn ra,…" mà đó là những yêu cầu cần phải có đối với những
anốt hy sinh có chất lượng cao - và thực ra những lời phê phán đó lại là những lời khen rất khách quan của
những người không sát chuyên môn.
Vật liệu anốt hy sinh không những dùng chống ăn mòn cho các công trình thép trong môi trường nước
biển, nước lợ, môi trường đất mà còn có thể được sử dụng để chống ăn mòn cho cốt thép trong các công trình
bê tông cốt thép trong các môi trường trên và ngay cả trong môi trường khí quyển. Hiện nay một số nước trên
thế giới đã áp dụng có hiệu quả.
GVHD:Lê Thị Kim Huyền. Trang 2
Đề tài: Bảo vệ điện hoá bằng cách thay đổi điện thế điện cực.
Việc sản xuất anốt hy sinh với chất lượng cao cần được phát triển, mở rộng nhằm đáp ứng nhu cầu anốt
hy sinh ngày càng tăng của các ngành kinh tế, quốc phòng đặc biệt là trong giai đoạn công nghiệp hoá, hiện
đại hoá và đẩy mạnh phát triển kinh tế biển của nước ta.
III/ Nội dung chính:

1/ Khái niệm: Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại do tương tác hóa học hoặc điện hoá của kim
loại với môi trường xung quanh.
- Sự đứt, gãy, sự xâm thực, mài mòn, tương nở cao phân tử không gọi là ăn mòn.
- Sự biến dạng cấu trúc khi thay đổi nhiệt độ không gọi là ăn mòn.
 Ăn mòn điện hoá: là quá trình ăn mòn do tác dụng điện hoá học giữa kim loại với môi trường; phản
ứng điện hóa xảy ra trên 2 vùng khác nhau của bề mặt kim loại: vùng anốt và vùng catốt. Tốc độ ăn
mòn phụ thuộc vào điện thế điện cực của kim loại, môi trường ăn mòn, nhiệt độ …
- Dựa trên đồ thị đường cong phân cực trong điều kiện xác định, ta có thể chuyển điện thế điện cực về
phía dương hay âm so với điện thế ăn mòn thì dòng điện ăn mòn có thể giảm. Như vậy, bảo vệ điện
hóa là phân cực hóa điện cực.
Trong bảo vệ điện hóa bằng cách thay đổi điện thế điện cực thì việc sử dụng các thế điện cực Anod và
Cathod để bảo vệ kim loại tránh những tác nhân ăn mòn từ môi trường là vô cùng quan trọng. Việc
phân cực được chia làm như sau:
- Phân cực Anod:
Chuyển điện thế điện cực về phía dương so với điện thế ăn mòn cho đến khi kim loại rơi vào trạng
thái thụ động. muốn thực hiện điều này ta nối kim loại cần bảo vệ với cực dương của nguồn điện một
chiều hay nối kim loại cần bảo vệ với kim loại có điện thế điện cực dương hơn. Trong cả hai trường
hợp, kim loại cần bảo vệ đóng vai trò là Anod. Cho nên tốc đọ ăn mòn chỉ giảm khi ở môi trường đó
kim loại bị thụ động.
- Phân cực Cathod:
Chuyển diện thế điện cực về phía âm hơn so với điện thế ăn mòn thì hầu như phản ứng hòa tan kim
loại ngừng hẳn. Muốn thực hiện điều này ta nối kim loại cần bảo vệ với cực âm của nguồn điện một
chiều hay nối kim loại cần bảo với kim loại có điện thế điện cực âm hơn. Trong cả hai trường hợp,
kim loại cần bảo vệ đóng vai trò Cathod, nên tốc độ ăn mòn sẽ giảm.
Để chứng minh điều trên ta tiến hành phân loại các cực:
1/ Phân cực Cathod bằng cách nối kim loại cần bảo vệ với cực âm của nguồn một chiều, được gọi là
bảo vệ Cathod điện phân.
2/ Phân cực Anod bằng cách nối kim loại cần bảo vệ với kim loại khác có điện thế điện cực âm hơn,
được gọi là bảo vệ bằng Protector (Anod hy sinh).
 Bảo vệ Protector (Anod hy sinh).

Bảo vệ bằng Protector có thể thực hiện bằng hai cách ( Hình 1.1)

GVHD:Lê Thị Kim Huyền. Trang 3
Đề tài: Bảo vệ điện hoá bằng cách thay đổi điện thế điện cực.
 Bảo vệ Cathod:
GVHD:Lê Thị Kim Huyền. Trang 4
1
2
3
Trực tiếp
4
Gián tiếp
1. Thiết bị cầu bảo vệ 2. Protector Zn 3. Chất bọc Protector 4. Dụng cụ kiểm tra
1
2
Đề tài: Bảo vệ điện hoá bằng cách thay đổi điện thế điện cực.
* Bảo vệ Cathod bằng Anod hy sinh

Vấn đề ăn mòn các kết cấu kim loại nằm trong nước biển, trong đất đă được nghiên cứu nhiều.
Các nước phát triển đã có những đánh giá tương đối đẩy đủ mức độ ăn mòn cho từng vùng và các
biện pháp bảo vệ tương ứng thông qua các tiêu chuẩn, hướng dẫn... Với nước ta, vấn đề này cũng đã
được quan tâm nhưng mới chủ yếu là ở giai đoạn thiết kế. Thông thường các nhà thiết kế đưa ra độ dư
ăn mòn cho các kết cấu thép và coi đó là đủ điểu kiện để tổn tại trong suốt tuổi thọ công trình.
Trên thực tế, điểu kiện này 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 sau rất nguy hiểm và thường là nguyên nhân gây ra sự cố thì
chưa được khấc 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 ca tốt.
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. Vùng ca tốt vẫn xảy ra các phản ứng ca tốt bình thường nhưng với

mức độ lớn hơn. Dòng điện từ bên ngoài có thể tính toán đến giá trị đủ để dòng anốt bị triệt tiêu hoặc
xoay ngược chiều. Khi đó, tại các vùng anốt, sẽ xảy ra các phản ứng ca tốt và không còn sự ăn mòn.
Có hai phương pháp bảo vệ ca tốt: sử dụng anốt hy sinh và dòng điện ngoài.
Bảo vệ bằng anốt hy sinh: Kim loại cần bảo vệ (công trình hoặc thiết bị bằng thép) được nối với một
kim loại khác có điện thế điện cực âm hơn . 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 protectơr.
*Bảo vệ bằng dòng điện ngoài:
Trong sơ đồ bảo vệ bằng dòng điện ngoài (Hình 2) thì công trình (kim loại cần bảo vệ) vẫn đóng
vai trò cathod. Hai điểm khác so với sơ đồ báo 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.
Qua các công trình thực tế áp dụng phương pháp
bảo vệ catốt, chúng tôi luôn quan tâm đến việc đánh
giá hiệu quả bảo vệ sau khi có những khảo sát đánh
giá thực tiễn.
GVHD:Lê Thị Kim Huyền. Trang 5