Ăn mòn đường ống bể chứa dầu khí

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU
1


Ăn mòn và hậu quả của nó là một thực tế thường gặp trong cuộc sống hằng ngày
mà đặc biệt là trong công nghiệp với các thiết bị được chế tạo từ các vật liệu làm
việc trong môi trường khắc nghiệt, độc hại. Ở các nước công nghiệp phát triển,
người ta ước tính thiết hại do ăn mòn chiếm khoảng 4,2% tổng sản phẩm quốc dân
GDP. Thiệt hại sẽ còn lớn hơn nếu tính cho cả chi phí bảo dưỡng, thay thế vật liệu
và hậu quả của ăn mòn còn làm ô nhiễm môi trường và mất cân bằng sinh thái.Tại
Việt Nam, do khí hậu nóng, ẩm, tỷ lệ vật liệu kim loại sử dụng còn cao vì vậy thiệt
hại do ăn mòn là rất lớn.Trong công nghệ tổng hợp hữu cơ – lọc hóa dầu, hiện
tượng ăn mòn xuất hiện trên nhiều phương diện trong đó nó được xem là một loại
hư hỏng của hệ thống đường ống, nó chiếm khoảng 20-25% những sai hỏng được
ghi nhận, và thường rất nguy hiểm. Thông thường chi phí cho việc chống ăn mòn
chiếm khoảng 10-20% tổng vốn dự án và 0,3-0,5% chi phí vận hành. Nội dung
“Ăn mòn đường ống bể chứa” đã được đưa vào giảng dạy ở môn học “Đường ống
bể chứa” trong chương trình học của ngành kỹ sư hóa dầu tại trường Đại học Bách
khoa Hà Nội. Đây là một lĩnh vực mới mẻ, hấp dẫn và có tính ứng dụng cao đối
với các sinh viên – những kỹ sư sẽ trực tiếp tham gia vào quá trình sản xuất, công
nghệ chế biến trong tương lai không xa.Tiểu luận môn học “Đường ống bể chứa”
mà nhóm chúng em lựa chọn là “ Ăn mòn đường ống bể chứa” với mong muốn
đưa ra cái nhìn tổng quan nhất và đi sâu hơn về một số vấn đề như khái niệm, phân
loại, cơ chế, tác hại và phương pháp chống ăn mòn. Tuy nhiên do hiểu biết còn hạn
chế nên một số nội dung còn chưa đầy đủ, chính vì vậy nhóm chúng em rất mong
nhận được sự góp ý của thầy, cô giáo để tiểu luận được hoàn thiện hơn.

PHẦN 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ ĂN MÒN
2

I. Khái niệm ăn mòn
Ăn mòn kim loại là sự tự phá huỷ kim loại do tác dụng hoá học và điện hoá học
của nó với môi trường bên ngoài. Hoặc một định nghĩa ăn mòn kim loại là sự phá
huỷ tự phát các kim loại gây ra bởi các quá trình hoá học hoặc điện hoá học xảy ra
trên bề mặt kim loại tiếp xúc với môi trường ngoài (vd. khí quyển, nước biển, môi
trường phản ứng, vv.).
II. Tác hại của ăn mòn.
Ăn mòn kim loại gây tổn hại to lớn cho nền kinh tế, trực tiếp đến 4-5% GDP
hoặc mất đến 10% tổng sản lượng kim loại sản xuất hàng năm, nhưng nếu tính đến
những thiệt hại gián tiếp sẽ còn lớn hơn rất nhiều. Trong môi trường axit, kim loại
bị gây tác động không nhỏ đến quá trình ăn mòn kim loại. Trong thời đại công
nghiệp hóa mạnh mẽ của đất nước, những hoạt động xã hội và sản xuất của chúng
ta lại gây tác động, gây ô nhiễm cho môi trường và đồng thời cũng góp phần làm
tăng tốc độ quá trình ăn mòn kim loại.
Sự ăn mòn kim loại đưa đến những hậu quả nặng nề hơn và làm hao tổn các kim
loại. Nó làm biến đổi những tính chất kĩ thuật quan trọng của các kim loại như
tính ổn định cơ học, độ mềm dẻo và một vài tính chất hóa lí như độ cứng, độ phản
xạ, độ dẫn điện…Do đó, khi đánh giá những mất mát do ăn mòn, ta phải khảo sát
tất cả những hậu quả do ăn mòn gây ra. Những mất mát do ăn mòn có thể chia
thành những mất mát trực tiếp và những mất mát gián tiếp.
Những mất mát trực tiếp bao gồm chi phí thay thế các chi tiết bị ăn mòn (máy
móc, ống dẫn…) phí tổn cho các phương tiện bảo vệ (mạ điện, mạ niken cho thép
hay phủ sơn, sử dụng các chất ức chế…) .Theo các số liệu thống kê gần đây, thiệt
hại do ăn mòn kim loại gây ra ở Mĩ là khoảng 4% tổng sản lượng quốc gia (GNP)
3


(tức là trên 300 tỉ USD/năm) và ở Anh cũng vào khoảng gần 4% GNP(tức là

khoảng 30 tỉ đồng bảng anh/năm). Người ta tính, khoảng một phần ba lượng kim
loại khái thác sẽ không sử dụng được nữa hàng năm do bị ăn mòn phá hủy, nhưng
hai phần ba lượng kim loại bị ăn mòn được phục hồi trong các lò mác tanh, vậy
lượng kim loại bị loại bỏ hoàn toàn không thể sử dụng được nữa bằng khoảng 10%
lượng kim loại khai thác. Ngày nay, tổng sản lượng sắt khai thác trên thế giới
khoảng trên 800 triệu tấn/năm. Mỗi năm lượng sắt không thể sử dụng được do ăn
mòn khoảng 80 triệu tấn. Thêm vào đó ăn mòn gây ra những hậu quả nghiêm trọng
là làm hư hại các thiết bị(thiết bị phân phối nước, các trung tâm nhiệt điện, các nhà
máy, thiết bị giao thông vận tải…), mất mát sản phẩm (nước, hơi, dầu mỏ…), giảm
hiệu suất, làm bẩn các sản phẩm thực phẩm…Vì vậy, sự thiệt hại gián tiếp là
không thể tính được và thường cao hơn sự thiệt hại trực tiếp. Sự ăn mòn có thể gây
ra những tai họa rất to lớn cho các lò phản ứng hạt nhân, các máy bay, tên lửa và
các thiết bị tự động.
Hàng năm trên thế giới mất đi khoảng 15% lượng gang, thép luyện được do kim
loại bị ăn mòn ,và khoảng 25% lượng thép sản xuất ra được dùng để thay thế cho
các thiết bị bằng sắt bị ăn mòn. Cứ mỗi giây trên thế giới khoảng 2 tấn thép đã
biến thành gỉ.
III. Nguyên nhân ăn mòn.
1. Ăn mòn do vật rắn trong đường ống:
Sự hiện diện của những chất rắn trong đường ống, đặc biệt là kim lọai, có tác
động rất lớn. Do nó phá vỡ lớp siderite làm quá trình ăn mòn diễn ra nhanh hơn và
có thể gây ra thủng lỗ trong vài tuần, quá trình ăn mòn này gọi là ăn mòn-xói mòn.
Đối với dòng chảy cho trước, hư hỏng thấy rõ nhất tại những vị trí cong hay những
khu vực có dòng chảy rối cao. Do đó việc kiểm tra mức độ cát trong dòng chảy tại
4


những tốc độ khác nhau là cần thiết. Một lượng nhỏ cát khoảng 3-5lb /1000lbs có
thể bỏ qua, khi lượng cát lớn hơn mức độ đó cần phải có biện pháp giảm thiểu.
Đối với đường ống dẫn khí, sự có mặt của cát cũng gây tốc độ ăn mòn tăng cao

và được tính toán tương tự.
2. Ăn mòn chua:
Ăn mòn chua xuất hiện trong đường ống khi lưu chất chứa hydrogen sulphide,
mức độ của sulphide để đánh giá là chua không được định nghĩa chính xác nhưng
thường được chấp nhận khi áp suất riêng phần của nó là 0,05psi (0,34Kpa). Ăn
mòn do sulphide gây ra có những dạng sau:
+ Ăn mòn lỗ từ sự lắng đọng của cathod acid rắn
+ Ăn mòn lỗ tại những vị trí lớp filmsulphide bị phá vỡ
+ Nứt gãy do ứng suất ăn mòn sulphide
+ Nứt gãy - tạo bọt do áp suất hydro
3. Ăn mòn điểm.
Sulphide rắn hình thành từ phản ứng của lưu chất với sắt trong quá trình ăn mòn
hay phản ứng với những kim loại nặng trong lưu chất, chủ yếu là sắt sulphide, một
ít magan sulphide (MnS) và kẽm sulphide, các sulphide rắn này trở thành cực
dương so với sắt và hình thành quá trình ăn mòn điện hoá khi cùng bám trên bề
mặt. Mỗi phân tử sắt sulphide chỉ có tính chất phá huỷ đối với một khối lượng nhất
định kim loại, sau khi hết số đó chúng trở nên hoạt động. Điều này được giải thích
một phần dựa trên sự hấp thụ H 2 vào mạng tinh thể sulphide, và một phần dựa trên
sự hình thành hydroxyt bọc lớp sulphide.
Trong lưu chất chua có nồng độ kim loại nặng thấp, hydrogen sulphide phản ứng
với kim loại trên bề mặt hình thành lớp màn sulphide. Lớp film này có tác dụng
5


ngăn chặn được sự ăn mòn tiếp tục đối với các kim loại bên trong, tuy nhiên nếu
lớp film bị tróc và để lộ kim loại, tại đó sẽ hình thành một pin galvanic với cực âm
là phần kim loại bị lộ ra, cực dương là toàn bộ phần lớp film sulphide, làm tốc độ
ăn mòn diễn ra rất nhanh, lớp film mới không có khả năng tạo thành.
4. Ăn mòn do nước trong đường ống.
Nước thường được bơm vào mỏ dầu để bảo đảm áp suất, đồng thời hỗ trợ trong

việc hướng dầu đến mỏ sản xuất. Thành phần ăn mòn chính trong nước biển là
oxy, nếu sử dụng nước ngầm thì không có oxy, tuy nhiên có thể có CO 2 hoặc H2S
và có thể dẫn đến ăn mòn ngọt hay ăn mòn chua như phần trên.
Sản phẩm từ quá trình ăn mòn thép thường rất nhiều và có thể bịt kín phần bơm
nước vào mỏ, oxy được loại bỏ khỏi nước nhằm giảm thiểu quá trình ăn mòn. Nếu
mỏ có dư khí có thể loại bỏ khí bằng phương pháp tách khí (gas stripping) hoặc có
thể loại bỏ khí bằng phương pháp cơ học. Đối với quá trình dùng khí tách khí,
nước và khí cho chảy ngược chiều nhau. Phương pháp này có hiệu quả cao trong
việc loại bỏ oxy nhưng có thể dẫn đến việc acid hoá nước nếu carbondioxyt bị hấp
phụ nhiều. Trong các biện pháp loại khí bằng cơ học, nước được bơm vào áp suất
chân không, quá trình này ít hiệu quả hơn so với phương pháp tách khí và đòi hỏi
sự hỗ trợ xử lý hoá học (những chất tách oxy như amonium bisulphide NH4HS).
Nước biển thường được tách khí để giảm thiểu oxy, nồng độ mong muốn từ 510ppb, tuy nhiên ở một mức thấp như vậy tốc độ ăn mòn vẫn diễn ra rất nhanh.
5. Ăn mòn do vi sinh vật.
Đường ống dẫn dầu và nước có thể chịu sự ăn mòn từ quá trình phát triển của vi
khuẩn khử sulphate (SRB). Loại vi khuẩn này phát triển cùng với nhiều loại vi
khuẩn khác. SRB là một loại vi khuẩn yếm khí, nó tận dụng nguồn acid béo có
trong nước và sử dụng oxy có trong gốc sulphate để oxi hoá các acid béo. Những
6


vi khuẩn này kích thích hoạt động của gốc sulphide và làm tăng cường quá trình ăn
mòn sulphide.
Trong quá trình phát triển của vi khuẩn, pH môi trường tăng cao do
sulphide kết hợp với nước tạo thành hydrogen sulphide, acid này di chuyển và tạo
ra môi trường acid ở nơi khác. Do đó mặc dù vi khuẩn phát triển ở một nơi nhưng
có thể gây ra những vấn đề ở nơi khác.
6. Ăn mòn điện hoá.
Ăn mòn điện hóa là một hiện tượng hoá học có liên quan chặt chẽ đến kim loại,
quá trình ăn mòn xảy ra trong môi trường điện ly, tức là có sự hiện diện của nước

như nhũ tương dầu, nước muối… Ăn mòn điện hoá chỉ xảy ra chủ yếu tại bề mặt
bên ngoài của đường ống.
Tại khu anot, kim loại sắt (Fe) nhường electron và tan vào trong môi trường điện
ly. Electron này chuyển đến khu vực cathod, tại đây nó kết hợp với một tác nhân
nào đó, ví dụ như oxy, carbonic, hydrosulphide, acid hữu cơ.…
Phản ứng ở anod:

Phản ứng ở cathod:

Fe – 2e → Fe2+

O2 + 2H2O +2e → 4OH-

7


PHẦN 2: PHÂN LOẠI ĂN MÒN
1. Ăn mòn điện hóa:
- Ăn mòn điện hoá: Là sự ăn mòn kim loại trong môi trường điện ly, trong đó sự
oxy hóa kim loại và sự khử các chất oxy hóa không chỉ xảy ra trong một phản ứng
trực tiếp mà nhờ sự dẫn điện, quá trình oxy hóa khử còn xảy ra trong phạm vi
rộng, phức tạp hơn. Điển hình là các dạng ăn mòn galvanic. Trong các đường ống,
bể chứa trong tổng hợp hữu cơ – lọc hóa dầu, ăn mòn điện hóa xảy ra nhiều do
được môi trường có liên quan chặt chẽ đến kim loại, môi trường điện ly, tức là có
sự hiện diện của nước như nhũ tương dầu, nước muối… Ăn mòn điện hoá chỉ xảy
ra chủ yếu tại bề mặt bên ngoài của đường ống.
- Ăn mòn galvanic: Là dạng ăn mòn xảy ra khi có sự chênh lệch điện tích tạo nên
một pin ăn mòn. Ăn mòn galvanic xuất hiện khi có hai hoặc nhiều kim loại có điện
thế điện cực khác nhau được lắp ghép trên cùng một kết cấu, do đó chúng có thể
tiếp xúc dẫn điện nhau và cùng nằm trong môi trường ăn mòn vì thế tạo nên một

pin ăn mòn.
Ví dụ: Khi chế tạo tàu thủy, phần lớn các chi tiết được làm bằng thép như vỏ tàu,
bánh lái…. Nhưng chân vịt được làm bằng hợp kim đồng. Ngoài ra còn có các
protector (lớp bảo vệ) bằng hợp kim kem hoặc nhôm, tất cả đều được lắp ghép trên
một còn tàu.
- Ăn mòn galvanic còn xuất hiện trong các hợp kim đa pha. Các pha trong hợp
kim này có điện thế điện cực khác nhau, sự chênh lệch điện thế điện cực cũng gây
ăn mòn galvanic giống như khi lắp ghép các vật liệu khác nhau trên cùng một kết
cấu.

8


2. Ăn mòn hóa học:
+Ăn mòn hóa học: Là sự ăn mòn kim loại trong môi trường khí, do đó còn gọi là
ăn mòn khô, xảy ra do phản ứng hóa học của kim loại với môi trường khí xung
quanh có chứa các chất xâm thực như O2, S, Cl2….
Ăn mòn chua (S)
+Ăn mòn chua: Ăn mòn chua xuất hiện trong đường ống khi lưu chất chứa
hydrogen sulphide, mức độ của sulphide để đánh giá là chua không được định
nghĩa chính xác nhưng thường được chấp nhận khi áp suất riêng phần của nó là
0,05psi (0,34Kpa). Quá trình này có thể gây ra hỏng hóc rất nhanh do làm nứt lớp
thép của đường ống.
+Ăn mòn ngọt ( CO2)
+Ăn mòn ngọt: Lý do chính cần phải đánh giá về ăn mòn trong hệ nhiều pha
chính là việc vận chuyển khí chưa xử lý, khí ẩm, khí-lỏng với hệ thống ống ngoài
khơi. Đặc biệt với việc phát triển hệ thống mỏ vệ tinh, các loại khí không được xử
lý ngay mà được vận chuyển đến một trung tâm xử lý riêng, có thể trên bờ hoặc
ngoài khơi. Do vậy yếu tố cần xem xét ở đây là đường ống có thể làm với loại thép
carbon thường hay phải thiết kế với loại vật liệu chống ăn mòn đắt hơn rất nhiều.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ăn mòn ngọt:
- Lượng nước hiện diện trong dầu, khí
- Diện tích kim loại tiếp xúc với nước
- Hiện diện của H2S
- Hàm lượng muối chlorite
+Ăn mòn do nước trong đường ống
Ăn mòn do nước trong đường ống: Nước thường được bơm vào mỏ dầu để bảo
đảm áp suất, đồng thời hỗ trợ trong việc hướng dầu đến mỏ sản xuất. Thành phần
ăn mòn chính trong nước biển là oxy, nếu sử dụng nước ngầm thì không có oxy,
tuy nhiên có thể có CO2 hoặc H2S và có thể dẫn đến ăn mòn ngọt hay ăn mòn
9


chua như phần trên.
Nước biển thường được tách khí để giảm thiểu oxy, nồng độ mong muốn từ 510ppb, tuy nhiên ở một mức thấp như vậy tốc độ ăn mòn vẫn diễn ra rất nhanh.
3. Ăn mòn do vi sinh vật
- Ăn mòn do vi sinh vật: Đường ống dẫn dầu và nước có thể chịu sự ăn mòn từ quá
trình phát triển của vi khuẩn khử sulphate (SRB: sulphate reducing bacteria). Loại
vi khuẩn này phát triển cùng với nhiều loại vi khuẩn khác. SRB là một loại vi
khuẩn yếm khí, nó tận dụng nguồn acid béo có trong nước và sử dụng oxy có trong
gốc sulphate để oxi hoá các acid béo. Những vi khuẩn này kích thích hoạt động
của gốc sulphide và làm tăng cường quá trình ăn mòn sulphide.
Trong quá trình phát triển của vi khuẩn, pH môi trường tăng cao do
sulphide kết hợp với nước tạo thành hydrogen sulphide, acid này di chuyển và tạo
ra môi trường acid ở nơi khác. Do đó mặc dù vi khuẩn phát triển ở một nơi nhưng
có thể gây ra những vấn đề ở nơi khác.
4. Ăn mòn liên quan đến tác động cơ học:
+ Ăn mòn do ứng suất
Kết cấu được thiết kế để phục vụ cho một mục đích nhất định, do đó trong quá
trình làm việc, vật liệu kết cấu vừa phải chịu ăn mòn vừa phải chịu ứng suất. Đây

là trường hợp thường gặp nhất trong thực tiễn, tổn thất gây nên lên tới 28% tổng
thiệt hại do ăn mòn. Ở đây hai tác nhân cùng phối hợp làm phá hủy vật liệu là úng
suất và ăn mòn được xem xét trong điều kiện chung nhất là: môi trường ăn mòn có
hoạt tính trung bình, không đổi và ứng suất kéo hoặc uốn nằm trong vùng đàn hồi.
Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn ứng suất là ứng suất, thời gian, môi trường nhạy
cảm với ăn mòn ứng suất và thành phần hóa học của vật liệu.
+ Ăn mòn mài mòn
10


- Ăn mòn do mài mòn là hiện tượng tăng tốc độ ăn mòn do chuyển động tương đối
giữa môi trường ăn mòn và bề mặt vật liệu hoặc giữa các bề mặt vật liệu với nhau.
Khi tăng tốc độ chuyển động tương đối thì tốc độ ăn mòn tăng. Quá trình xói mòn
làm phá hủy dần bề mặt, ban đầu tạo ra các đường rạch, các chỗ trũng, sau đến các
hõm, các lỗ sâu trên bề mặt và cuối cùng là phá hủy từng mảng bề mặt. Sự phá hủy
này phát triển mạnh theo chiều chuyển động của chất lỏng. Sơ với môi trường ăn
mòn tĩnh, môi trường ăn mòn động làm tăng tốc độ ăn mòn chủ yếu do tác dụng
xói mòn làm phá hủy màng thụ động hình thành trên bề mặt vật liệu. Đặc biệt khi
trong môi trường ăn mòn có chứa các hạt rắn thì tác dụng xói mòn càng mãnh liệt.
Sự chà xát giữa các bề mặt rắn làm tăng tốc độ ăn mòn .
- Sự phá hủy vật liệu do ằn mòn kết hợp với ứng suất thay đổi gọi là hiện tượng
mòn mỏi. Cùng với ứng suất thay đổi (thường theo chu kỳ), hiện tượng ăn mòn
làm cho giới hạn mỏi của vật liệu giảm đi nhiều.

11


PHẦN 3.ĂN MÒN TRONG MỘT SỐ MÔI TRƯỜNG

1.Ăn mòn trong môi trường khí quyển.

1.1 Ảnh hưởng của độ ẩm.
Trong không khí luôn có một độ ẩm xác định tùy thuộc vào nhiệt độ và điều kiện
tự nhiên của từng vùng. Hàm lượng oxy và độ ẩm trong không khí được đặc trưng
bằng áp suất riêng phần của oxy và hơi nước. Các giá trị áp suất riêng phần của hơi
nước thay đổi theo thời gian và địa điểm, do đó người ta phải đánh giá qua độ ẩm
tương đối.
Độ ẩm tương đối là tỷ sô giữa lượng ẩm chứa trong 1m 3 khí điều kiện khảo sát và
lượng ẩm trong 1m3 không khí bão hòa hơi nước (cùng áp suất và nhiệt độ). Ở các
nước Châu Âu, độ ẩm tương đối vào khoảng 70%, ở Việt Nam có độ ẩm cao hơn:
mùa hè vào khoảng 80% đến 90%, có ngày lên tới 95% ở khu vực Hà Nội. Ở Việt
Nam, do nóng, ẩm lại nhiễm nhiều nên gây ăn mòn khí quyển rât quan trọng.
1.2. Vai trò của các chất ô nhiễm.
Trong môi trường khí quyển có thể có các chất ô nhiễm thể khí như: SO 2, SO3,
Cl2, H2S… Nguy hiểm nhất là SO2. Khi có mặt của SO2 giá trị của Pth giảm. Phân
tích sản phẩm ăn mòn thấy có mặt là các muối sunfat kim loại như sunfat sắt,
sunfat kẽm, bị hydrat hóa.
Tra chỉ thấy riêng hơi nước ko có chất ô nhiễm SO 2, cũng như chỉ riêng SO2 mà
không có hơi nước thì đều không nguy hiểm vì tốc độ ăn mòn nhỏ.
Khí H2S khô là chất có hoạt tính ăn mòn thấp, nó hầu như không phản ứng với
Mg, Al, Zn nhưng có hoạt tính khá mạnh với Ag, Cu và đồng thau ( hợp kim
CuZn)

12


Độ ẩm ≤ 4g/m3 không khí không gây ăn mòn đối với Zn, Fe, Al, Ag nhưng lại ăn
mòn với Pb, Cr, Sn đồng thời là môi trường ăn mòn mạnh đối với Cu, đồng thau Ni
và Mg. Trong trường hợp đó, để chống ăn mòn các chi tiết phủ Zn, Al. Nếu trong
môi trường có CO2, tuy CO2 không oxy hóa trực tiếp Zn nhưng lại có khả năng
ZNCO3 và các sản phẩm ăn mòn khác thông qua quá trình hấp thụ H2O, CO2 và

SO2.
+ Bụi cacbon: Do việc sử dụng các loại nhiên liệu, khi cháy không hoàn toàn
chúng theo ống khói đi vào khí quyển, dần dần ngưng tụ thành lớp bị dày trên các
công trình. Các bụi cacbon là nơi thu hút khí SO2 do đó đẩy nhanh tốc độ ăn mòn.
+ Bụi Silic: Các hạt SiO2 nhỏ, có cạnh sắc chúng như các hạt mài làm phá hủy lớp
oxit bảo vệ trên bề mặt do đó đẩy nhanh tốc độ ăn mòn.
+ Axetic: Phản ứng các kim loại tạo thành các muối axetat kim loại có áp suất phân
li nhỏ, hấp thụ nhiều nước chúng cũng là tác nhân để thúc đẩy quá trình ăn mòn.
1.3. Cấu trúc của lớp ăn mòn ẩm trên thép
Ăn mòn dạng chân chim (gỉ giun) là dạng ăn mòn hình thành bên dưới lớp sơn,
vécni hoặc lớp phủ kim loại phát triển theo đường hẹp và lan theo xung quanh.
Trong quá trình phát triển các đường gỉ từ các điểm khác nhau có thể gặp nhau
tại một điểm. Tốc độ phát triển của các đường ăn mòn khoảng 30 đến 60µm/ngày.
Các quá trình trong môi trường ẩm khô được khuếch đại lên khi lượng ẩm tăng.
Vai trò của nước ngưng tụ chỉ tập chung vào hai tác động cơ bản:
+ Nước làm phá hủy lớp bảo vệ là sản phẩm ăn mòn hoặc được tạo thành từ các
công nghệ xử lý bề mặt.
+ Nước làm hòa tan và chuyển SO2 và SO3 thành axit sunfuro và sunfuric.
Các thí nghiệm cho thấy cứ 1g H2SO4 được tạo nên trên 1m2 (pH ̴ 2) khi đó sẽ ăn
mòn kẽm. Nếu có mặt cả anion Cl- thì tác hại ăn mòn sẽ tăng lên.
1.4.Ăn mòn khí quyển một số vật liệu.
a. Nhôm và hợp kim nhôm.
13


Nhôm là nguyên tố bền ăn mòn trong môi trường khí quyển ngay cả khi có mặt
của SO2, Nhôm vẫn không bị ăn mòn do trên bề mặt có lớp oxit Al 2O3 bảo vệ.
Nhưng khi có mặt của NaCl, lớp oxit sẽ bị đánh thủng và mất tính năng bảo vệ.
b. Đồng và hợp kim của đồng.
Đồng cũng là một nguyên tố bị ăn mòn trong môi trường khí quyển. Tốc độ bị ăn

mòn của đồng rất chậm, và tạo thành các khoáng (các hợp chất) tùy thuộc vào môi
trường do quá trình ăn mòn khác nhau.
c. Thép và hợp kim thép.
Trong môi trường khí quyển chỉ sau 4 năm, các loại thép cacbon bị ăn mòn
mạnh. Điều kiện thời tiết địa hình gây nên ăn mòn là: lúc khô, lúc ẩm và có chất ô
nhiễm.
Người ta hợp kim hóa thép để tăng tính bền ăn mòn trong môi trường khí quyển.
Chủ yêu là hợp kim hóa với Cu và P. Các nguyên tố này khi phản ứng với môi
trường sẽ tạo hợp chất bền vững, ngăn cản quá trình ăn mòn tiếp theo và giúp cho
thép bám dính sơn tốt hơn.
2.Ăn mòn trong môi trường đất.
2.1. Cấu trúc và đặc điểm của môi trường đất.
Đất là một môi trường điện ly có thể gây nên các dạng ăn mòn kim loại. Để thấy
quá trình ăn mòn trong môi trường đất, ta cần xét cấu trúc và ảnh hưởng của cấu
trúc đất đến quá trình ăn mòn kim loại. Cấu trúc của đất bao gồm các lớp địa tầng,
mỗi lợp được xem như cấu tạo từ các hạt chất rắn khác nhau. Khoảng trống giữa
các hạt rắn có thể là môi trường khí, có thể được điền đầy nước có hòa tan các loại
khoáng chất khác nhau. Khảo sát cấu trúc của đất vùng lân cận bề mặt kim loại, ta
thấy, sát bề mặt chi tiết kim loại nắm trong đất, kể cả vùng đất khô, cũng luôn tồn
tại một màng mỏng nước được ngưng tụ.

14


Bản chất lý hóa của môi tường phụ thuộc vòa độ xít chặn của đất, vào độ ẩm, vào
các muối khoáng và lượng oxy hòa tan. Môi trường điện ly trong lòng đất hầu như
không có các chuyển động đối lưu, không có sự khuấy động.
2.2. Cơ chế quá trình ăn mòn trong đất.
Cơ chế ăn mòn trong đất có thể mô tả bằng các phản ứng (viết cho Fe) sau đây:
Phản ứng anot:

Fe → Fe2+ + 2e-

Phản ứng catot:
2H2O + O2 + 4e → 4OH-

có oxy

(1)

2H2O + 2e → H2 + 2OH-

không có oxy

(2)

2CO2 + 2H2O + 2e → H2 + 2 HCO-3
H2S + 2e → H2 + S2-

có CO2 hòa tan
H2S do vi khuẩn sunfua

(3)
(4)

Tốc độ ăn mòn do phản ứng catot quyết định. Trong các phản ứng canot trên thì
phản ứng (1) là quan trọng nhất. Ở nhiệt độ thường phản ứng (2) xảy ra rất chậm,
có thể bỏ qua. Tuy nhiên khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng này cũng trở nên đáng
kể. Quá trình ăn mòn Fe trong đất do đó có thể mô tả bằng các hệ phương trình chủ
yếu sau:

Fe2+ + 2 OH- → Fe(OH)2
Fe(OH)2 + ½ O2 + H2O → 2Fe(OH)3
Fe2+ + S2- → FeS
2.3

. Pin và ăn mòn địa tầng.

Vùng cát xốp giàu oxy hơn giữ vai trò catôt. Vùng đất thịt nghèo oxy giữ vai trò
anôt Ecatôt = -0,4V , Eanôt = -0,68V gây nên ăn mòn do chênh lệch nồng độ oxy như
đã nêu ở chương 1. Kim loại không thụ động sẽ bị ăn mòn ở khu vực đất cát, vùng
giàu oxy hơn. Khi kim loại có thụ động, trái lại ở vùng đất cát kim loại bị thụ động,
tốc độ ăn mòn nhỏ hơn. Thường các công trình ngầm: đường ống, khung chống,
hầm lò,… được chế tạo bằng thép, kim loại có thụ động, do đó biện pháp chống ăn
15


mòn hữu hiệu là đổ cát xung quanh kết cấu để tạo ra sự đồng nhất về nồng độ O 2
nhằm tránh tạo pin ăn mòn. Mặt khác, cần phơi khô thông nước, không có nước
quá trình ăn mòn chậm lại. Cũng có thể chủ động đưa thêm oxy vào tất cả các vùng
để tạo thụ động cũng là biện pháp giảm được ăn mòn.
2.4. Pin ăn mòn do chênh lệch nhiệt độ.
Vẫn xét đường ống dẫn dầu ngầm trong đất, dọc theo đường ống, nhiệt độ có thể
thay đổi trong phạm vi rộng. Ví dụ, xét nhiệt độ ống khi qua sông. Vùng ống qua
sông nhiệt độ thay đổi rất nhanh theo nhiệt độ môi trường, còn phần đường ống
nằm trong đất lại thay đổi rất chậm. Theo định luật Nernst thì:
Vì lna+Me < 0, do đó khi tăng nhiệt độ giá trị của E ngày càng nhỏ đi. Vùng nóng
do đó anôt bị ăn mòn, còn vùng có nhiệt độ thấp hơn là catôt. Do vậy:
+ Về mùa hè:

T2 > T1 vùng sông bị ăn mòn.

+ Về mùa đông: T1 > T2 vùng đất bị ăn mòn.
Ở nước ta nhiệt độ ít chênh lệch giữa hè và đông nhưng chênh lệch nhiệt độ tại
đoạn ống ngầm và đoạn ống hở lại thể hiện rất rõ.
3. Hoạt động của vi khuẩn và ăn mòn do vi khuẩn.
a. Hoạt động của vi khuẩn.
Hoạt động của vi khuẩn gây nhiều tác động đối với quá trình ăn mòn:
+ Các chuyển hóa trong quá trình hoạt động của vi khuẩn tạo ra các chất ăn mòn
kim loại.
+ Hình thành các cặp pin ăn mòn do chênh lệch nồng độ oxy ở vùng hoạt động của
vi khuẩn kỵ khí thì nghèo oxy là anôt.
+ Phá hủy lớp bảo vệ trên bề mặt kim loại.
- Tạo các chất ăn mòn.
Do hoạt động của vi khuẩn tạo nên các axit hữu cơ giả đơn tử như axit dodecan
(C12H26), các kết cấu thép trong hầm chứa máy bay chỉ có tuổi thọ khoảng hai năm,
16


nguyên nhân tuổi thọ ngắn là do bị ăn mòn bởi vi khuẩn.Vi khuẩn tạo ra axit
sunfuric (vi khuẩn sunfuric hóa (sunfobacterie) ), chúng oxy hóa S thành SO 4 2- rồi
thành axit sunfuric H2SO4 . Ở một số nơi hoạt động của vi khuẩn loại này tạo ra
môi trường axit có pH=2.Vi khuẩn khử sunfat thành sunfua và sunfuric. Từ các
muối sunfat sẵn có trong môi trường, vi khuẩn đã đồng hóa và tạo thành sunfat và
axit sunfuric.
- Tạo pin ăn mòn.
Sơ đồ tạo pin ăn mòn do hoạt động của vi khuẩn trình bày. Đây là trường hợplà
trường hợp rất hay gặp trong thực tế. Ban đầu các vi khuẩn định cư trên bề mặt
thép nơi có độ ẩm và nhiệt độ ổn định, thích hợp với chúng. Ở đây thường gặp và
các vi khuẩn kị khí. Khi vi khuẩn này càng phát triển thì phần bè mặt thép nơi có vi
khuẩn định cư ngày càng nghèo oxy trở thành anot và bị ăn mòn.

- Phá hủy lớp bảo vệ.
Một số loại vi khuẩn thích ăn các loại giấy bọc tẩm hắc ín, có các loại thích các
lớp bọc trên cơ sở hữu cơ.Một dạng phá hủy khác có thể xem như vi khuẩn là rễ
cây. Rễ cây ban đâu cuốn quanh đường ống, khi phát triển thì phá hủy lớp bảo vệ
và tiết ra các chất gây ăn mòn kim loại.Ngoài ra, các vi khuẩn sunfuric hóa còn làm
tăng thể diện cực catot, đây nhanh tốc độ ăn mòn.
b. Bảo vệ chống ăn mòn do vi khuẩn.
Để chống ăn mòn do vi khuẩn, nếu các dùng các lớp che phủ bảo vệ thì hiệu quả
rất thấp, nhưng dùng các chất ức chế hoạt động của vi khuẩn thì hiệu quả lại rất
cao.
Ví dụ: dùng các chất oxy hóa như: Nitrat, Nitril… đưa oxy vào để ức chế hoạt
động của các vi khuẩn yếm khí.
4. Ăn mòn do dòng điện rò trong đất.
Trong đất luôn tồn tại các dòng điện rò và do đó luôn có các quá trình điện hóa
và ăn mòn kim loại. Hiện tượng dò điện có thể do các thiết bị điện một chiều
17


không được cách điện tốt: các loại xe, tàu điện, các trạm điện phân, các thiết bị
hàn… Cường độ dòng điện rò trong đất nhiều trường hợp đo được lên tới vài trăm
Ampe.Thực chất các quá trình bảo vệ catot bằng protector hoạc dòng điện ngoài
cho các đường ống ngầm đều phải lợi dùng dòng điện rò trong đất, do đó cần thiết
lập quan hệ giữa điện thế, cường độ dòng điện, cường độ dòng điện rò dọc theo
đường ống
5. Ăn mòn trong môi trường nước ngọt.
5.1.Ảnh hưởng của các khí hòa tan.
a. Ảnh hưởng của oxy.
Oxy là chất oxy hóa quan trọng nhất có ảnh hưởng nhiều tới tốc độ ăn mòn vật
liệu trong mọi loại nước. Hơn nữa, oxy còn làm tăng hoạt tính của CO 2, H2S và các
chất hòa tan khác, làm đẩy nhanh tốc độ ăn mòn. Tốc độ ăn mòn trong nước do đó

tỉ lệ với nồng độ oxy hòa tan cho tới nồng độ khoảng 25 đến 35 ppm. Ở các nồng
độ oxy cao hơn hiện tượng thụ động đối với một số kim loại làm giảm tốc độ ăn
mòn. Khi có mặt của anion Cl-, thì quá trình thụ động khó xảy ra, do đó các ông
dẫn nước ăn thường không được thụ động vì nước được khử bằng clo. Nồng độ O 2,
CO2 hòa tan phụ thuộc vào áp suất riêng phần của chúng trên bề mặt nước và nhiệt
độ.Ta nhận thấy rằng, khi áp suất riêng phần của oxy tăng, độ hồ tan của oxy trong
nước tăng, trong môi trường khí quyển, áp suất riêng phần của oxy khoảng 0,2at,
nhiệt độ khoảng 250C, độ hòa tan oxy trong nước khoảng 3,5 đến 6,3 ml/l (5 đến 9
ppm). Khi biết nhiệt độ tăng, độ hòa tan của O 2 và CO2 trong nước chỉ còn và trăm
ml/l.
b. Ảnh hưởng của CO2.
Ảnh hưởng của CO2 đến quá trình ăn mòn chỉ bằng một phần mười của oxy. Trong
tự nhiên, CO2 chỉ có tác dụng làm kết tủa cacbonat CaCO 3. Trường hợp khi nước
luôn tiếp xúc với CO2 (trong một số thiết bị hơi nước hoặc trong một số thiết bị hóa
18


chất), CO2 có thể hòa tan và tạo thành axit yếu H 2CO3. Ở nhiệt độ 200C, độ hòa tan
của CO2 trong nước khoảng 900ml/l có thể giảm độ pH của nước tới mức 6. Trong
điều kiên này thép cacbon bị ăn mòn khá mạnh.Trong các thiết bị hơi nước, CO 2
thoát ra từ các muối cacbonat hòa tan vào nước khi ngưng tụ gây nên ăn mòn ở các
bộ phận ngưng, bơm và ống dẫn. Để tránh ăn mòn, người ta trung hòa CO 2 hòa tan
muối amin hữu cơ.
c. Ảnh hưởng của H2S.
Khi không có mặt oxy hòa tan, H 2S có thể ăn mòn thép và gang. Do tồn tại của
H2S gắn liền với hoạt động vi khuẩn hiếm khí. Hoạt động của vi khuẩn hiếm khí,
tạo thành FeS và các cặp pin ăn mòn do chênh lệch nồng độ oxy. Khi nồng độ H 2S
nhỏ hơn 1,5ppm thì tốc độ ăn mòn không đáng kể.
5.2. Ảnh hưởng của độ pH.
Tốc độ ăn mòn thép trong nước có mặt các axit mạnh (HCl) ít thay đổi trong

khoảng pH từ 4.5 đến 9.5. Trái lại, trong môi trường axit ăn mòn bắt đầu tăng vọt
khi độ pH nằm trong khoảng 4.5 đến 5. Khi dung dịch mang tính kiềm thì tốc độ
ăn mòn rất nhỏ, dạng ăn mòn chủ yếu là ăn mòn lỗ. Khi dung dịch mang tính axit
thì tốc độ ăn mòn lớn, dạng ăn mòn chủ yếu là ăn mòn đều. Nếu đưa trong môi
trường kiềm như: Ca(OH)2, Na2CO3, nước thủy tinh… sẽ có tác dụng làm giảm tốc
độ ăn mòn.
5.3. Ảnh hưởng của các muối hòa tan.
a. Ảnh hưởng của bản chất muối.
Ảnh hưởng quan trọng của các muối hòa tan trong nước là làm giảm độ hòa tan
của oxy hà hydroxit dắt trong nước. Hơn nữa, người ta còn thấy rằng, tốc độ ăn
mòn trong dung dịch muối giảm khí nồng độ muối tăng. Một số loại muối hòa tan
làm giảm độ pH của nước do đó làm tăng tốc độ ăn mòn đều. Một số loại muối dế
phân lý, khi hòa tan trong nước làm tăng độ dẫn điện của nước, do đó thúc đẩy

19


dạng ăn mòn gylvanic và ăn mòn lỗ. Kết quả của thực nghiệm cho thấy các ion kim
loại khi hòa tan trong nước sẽ làm giảm tốc độ ăn mòn theo trình tự:
Mg > Cd > Mn > Ca > Sr > Ba > Li > Na > K > NH4 > Cr > Fe3+
Muối amon và muối của các kim loại hóa tri ba như Cr, Fe III làm tăng tốc độ ăn
mòn, bởi vì khi phân hủy chúng tạo ra môi trường axit. Trong điều kiện này các
chất khử phân cực (oxy hóa) như oxy và hydro có vai trò tương đương nhau. Amon
clorua NH4Cl là muối làm tăng tốc độ ăn mòn rất mạnh ngay từ nồng độ trên
10mpp.
b. Ảnh hưởng của các ion có thế điện cực dương hơn sắt.
Một số loại ion (ví dụ Cu) khi hòa tan trong nước có thể thực hiện phản ứng ooxy
hóa khử với Fe. Khi đó Fe bị oxy hóa và hòa tan vào dung dịch, còn các ion Cu bị
khử thành kim loại bám trên bề mặt Fe. Quá trình này chỉ có thể xảy ra khi không
có mặt của oxy hóa khử sẽ kết thúc khi không còn (hoặc đủ nhỏ) các ion Cu hoàn

tan hoặc khi bề mặt Fe được phủ kín bằng Cu. Vấn đè cần quan tâm ở đây không
phải là vẫ đề ăn mòn Fe, vì lượng Fe mất đi đã được bù lại bằng lớp phủ Cu, mà là
ảnh hưởng của lớp phủ Cu đến quá trình ăn mòn tiếp theo. Khi có mặt lớp phủ Cu,
vùng bệ mặt lân cận vì một lý do nào đó không được phủ Cu, sẽ là anot và sẽ bị ăn
mòn. Pin ăn mòn galvanic trong các thiết bị lọc nước còn có thể hình thành khi
thiết bị được chế tạo và lắp ghép bằng các kim loại khác nhau.
c. Ảnh hưởng của các ion kim loại kiềm.
Muối của các kim loại như Li, Na, K + hòa tan trong nước có ảnh hưởng quan
trọng đến quá trình ăn mòn. Khi tăng nồng độ ion kiềm trong nước thì tốc độ ăn
mòn tăng tới giá trị cực đâị rồi giảm xuống. Nguyên nhân là do khi tăng nồng độ
ion kiềm trong nước, khi còn loãng, sẽ làm tăng độ dẫn điện của nước do đó làm
tăng tốc độ ăn mòn. Sau đó nếu nồng độ ion kiềm tiếp tục tăng, vai trò của độ dẫn
điện không còn quan trọng nữa, mà tăng nồng độ ion kiềm lại làm giảm độ hòa tan
của oxy trong nước, do đó làm giảm tốc độ ăn mòn.
20


6. Ăn mòn trong môi trường nước biển.
6.1. Đặc điểm của ăn mòn trong môi trường nước biển
a. Nước biển.
Nước biển là dung dịch tương đối đồng nhất có chưa nhiều loại muối, chủ yếu là
NaCl, MgCl2. Ngoài tác dụng gây ăn mòn của các loại muối NaCl và MgCl 2, trong
nước biển còn có nhiều loại khoáng chất có tác dụng tăng tôc độ ăn mòn tới mức
có thể xem như nước biển chưa tới 0,5N muối NaCl. Các nghiên cứu cho thấy, với
nồng độ 0,5N muối NaCl thì tốc độ ăn mòn trong nước biển đạt giá trị cực đại, bất
kì nồng độ nào cao hơn hoặc thấp hơn thì tốc độ ăn mòn đều nhỏ hơn giá trị cực
đại. Ngoài muối hòa tan, phải kể đến nồng độ oxy hòa tan trong nước biển, các
sinh vật, tốc độ nước và nhiệt độ nước biển… đều ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn
trong nước biển.
b. Tốc độ ăn mòn trong môi trường nước biển.

Tốc độ ăn mòn thép trong môi trường nước biển thường được biểu thị bằng tốc
độ thâm nhập Ptn. Tốc độ thâm nhập thép cacbon trong nước biển khoảng 0,13
mm/năm. Tốc độ này không đổi trong vòng 8 năm. Sau 8 năm, tốc độ ăn mòn giảm
xuống đều mặn mỗi năm khoảng 25µm (bảng 4.1) trong vài năm rồi sau đó ổn
định.
Bảng 2-1. Tốc độ thâm nhập thép trong nước biển thay đổi theo thời gian.
Năm thứ
Ptn, µm/năm

1
130

2
130

3
130

…
130

8
130

9
105

10
80

11
55

…
55

Các kết quả nghiên cứu tốc độ ăn mòn trong nước biển của nhiều loại thép HSLA
trong thời gian năm, mười năm đầu cũng tương đương như thép cacbon, vào
khoảng 130 µm/năm. Có thể nói thép cacbon thong dụng như các loại thép HSLA
có hợp kim hóa thấp bằng Cr và Cu đều không bền ăn mòn trong nước biển. Bảng

21


4.2 cho thấy chỉ có thé Mo là tương đối bền ăn mòn trong nước biển, còn các loại
vật liệu khác đều ăn mòn khá nhanh.
Bảng 2-2. Tốc độ ăn mòn vài vật liệu kim loại trong nước biển.

Vật liệu
Thép cacbon xây dựng
Thép HSLA (corten)
HSLA chứa Mn – 0,75 Ni – 0,45

Tốc độ ăn mòn, µm/năm trong thời
gian
1,5
2,5
4,5
8,5
năm

năm
năm
năm
120
105
85
70
105
110
95
80

Cu
HSLA chứa 1,8Ni – 0, 81 Cu
HSLA chứa 2,6Cr – 0,52 Mo

110

95

75

65

135
35

115
40

90
40

80
33

c. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn của nước biển.
- Lớp vảy oxit trên bề mặt thép.
Tốc độ ăn mòn théo trong nước biển chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Các kết quả
thống kê độ ăn mòn của nhiều nơi trên thế giới cho thấy, tốc độ thâm nhập thép
trong nước biển gần như tương đương nhau trên phạm vi toàn thế giới. Tuy nhiên,
các nhà khoa học lưu ý là chiều sâu thâm nhập lớn nhất quan sát thấy ở thép
cacbon có lớp vảy oxit ( bảng 4.3), còn đối với thép có bề mặt trần thì chiều sâu
thâm nhập khá đều nhau, không có các lỗ sâu như trong thép có vảy oxit. Nguyên
chủ yếu do phía dưới lớp vảy oxit kim loại có thế điện cực ổn định âm hơn là để
thép trần, do đó thép phía dưới lớp vảy oxit là anot, vùng lớp vảy càng bị khoét sâu
hơn.
Bảng 2-3. Tốc độ ăn mòn và chiếu sâu lỗ ăn mòn lớn nhất trong nước biển

22


Nơi xác định

*

Nơi bề mặt không có vảy
Nơi có lớp vảy oxit
oxit
Ptn, µm/năm Sâu nhất mm* Ptn, µm/năm

Sâu nhất mm*

Halifax

120

1,9

110

1,7

New Zealand

75

1,1

85

3,7

Anh

60

1,65

60

4,0

Colombo

90

1,6

100

6,1

Sau 10 năm.

- Ăn mòn lỗ.
Để nghiên cứu ăn mòn lỗ, người ta đã dung thép hợp kim chứ 3% Ni, thép chứ
3%Cr và thép cacbon để so sánh. Kết quả cho thấy cả hai loại thép hợp kim chỉ
bằng nửa tốc độ ăn mòn lỗ của thép cabon. Các nghiên cứu ăn mòn của thép 2% Ni
trong nước biển sau 6 năm cho thấy chiều sâu ăn mòn khoảng 2mm, trong cùng
điều kiện thì thép cacbon bị ăn mòn với lỗ sâu 5mm. Trái lại, thép hợp kim hóa Cr
với hàm lượng trên 3% trong nước biển sẽ thụ động (tốc độ ăn mòn đều nhỏ)
nhưng lại bị ăn mòn lỗ nhanh. Tốc độ ăn mòn lỗ tăng khi hàm lượng Cr trong thép:
3% Cr

:

0,2 mm/năm

13%Cr :

0,9 mm/năm

17%Cr :

1,75 mm/năm

- Vai trò của nồng độ oxy.
Oxy là nguyên tố oxy hóa quan trọng nhất, oxy cũng đồng thời là nhân tố tạo thụ
động quan trọng nhất trên bề mặt thép. Người ta đã nghiên cứu ảnh hưởng độ sâu,
độ mặn, nhiệt độ và độ pH đến tốc độ ăn mòn trong nước biển. Kết quả khẳng định
rằng tốc độ ăn mòn tủy lệ thuận với hàm lượng oxy (bảng 4.1 và bảng 4.4)

23


Bảng 2-4.Tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào hàm lượng oxy hòa tan trong
nước biển.
Hàm lượng oxy, Thời gian ăn Tốc độ ăn mòn,
ppm
mòn, ngày
µm/năm

Chiều sâu, m

Nhiệt độ, 0C

Vùng bề mặt

5 - 30

5 - 10

365

130

715

7

0,6

197

43

1615

2,5

1,8

1604

23

1720

3

1,2

123

50

1720

2

2,1

751

20

2065

3

1,7

403

58

Quan hệ giữa tốc độ ăn màn Ptn (µm/năm) với hàm lượng oxy Co2 (do bằng ml/l)
và nhiệt độ T (0C) được xác định theo công thức:
Ptn = 21,3 + 25,4. Co2 + 0,365. T
Công thức này đúng cho các loại thép cacbon, thép hợp kim hóa thấp bằng Cu và

HSLA nói chung. Các số liệu thống kê ở biển Thái Bình Dương cho thấy, hoàm
lượng oxy hòa tan trong nước biển thay đổi từ 5,3 đến 7,6 ml/l khi nhiệt độ thay
đổi từ 6 đến 250C. Ngoài ra hàm lượng oxy còn phụ thuộc vào hoạt động của tảo,
vi khuẩn, vào quá trình quang hợp của cá loại cây biển chứa clorophin.
- Ảnh hưởng của tốc độ nước.
Nói chung khi tốc độ nước tăng thì tốc độ ăn mòn tăng. Các nghiên cứu đã chỉ ra
rằng, tốc độ ăn mòn thép cacbon và thép hợp kom hóa thấp bằng Cu là như nhau và
bằng khoảng 70 µm/năm (trong điều kiện khảo sát), nhưng khi tốc độ chảy lớn (tốc
độ tương đối giữa nước và kết cấu) thì tốc độ ăn mòn tăng lên đến 380 µm/năm đối
với thép cacbon, còn đối với thép hợp kim hóa thấp bằng Cu thì tốc độ ăn mòn là
120 µm/năm. Điều này chứng tỏ hợp kim hóa thấp bằng Cu có tác dụng chống ăn
mòn trong nước biển chuyển động. Một nghiên cứu hết sức thuyết phục để giải

24


thích vai trò của Cu là nếu cứ lấy đi sản phẩm ăn mòn thì hiệu quả chống ăn mòn
của Cu giảm. Điều đó chứng tỏ rằng tác dụng của Cu chủ yếu nằm trong lớp oxit.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Ở vùng nhiệt đới, nhiệt độ nước biển cao hơn do tốc độ ăn mòn lớn hơn. Các
nghiên cứu thống kê trong cả môi trường nước ngọt và nước biển ở vùng nhiệt đới
(bảng 4.5) đã chỉ ra rằng, trong cả môi trường nước ngọt và nước biển, tốc độ ăn
mòn thép cacbon và thép HSLA đều giảm theo thời gian. Hơn nữa, tốc độ ăn mòn
của thép cacbon và thép hợp kim hóa bằng Cu là xấp xỉ nhau. Tốc độ ăn mòn lỗ
của tất cả các loại thép trong cả nước ngọt và nước biển đều tăng theo thời gian.
Trong nước biển, tốc độ ăn mòn lỗ tăng nhanh hơn trong nước ngọt, riêng thép Ni
tốc độ ăn mòn trong nước biển tăng nhanh nhất. Thép 5% Cr thì tốc độ ăn mòn
trong nước biển chậm hơn thép chứa Ni, song vẫn lớn hơn thép cacbon thường. Có
kết quả cho rằng thép 3% Cr và các loại thép HSLA khác có Ni, Cr, P, Cu và Si thì
tốc độ ăn mòn như nhau.

Cần lưu ý rằng quá trình ăn mòn trong nước biển rất phức tạp, chịu ảnh hưởng
của nhiều yếu tố, do đó việc khảo sát trong thời gian dài, các yếu tố ảnh hưởng sẽ
biến đổi một cách ngẫu nhiên, kết quả nhận được sẽ rất khác nhau.

Bảng 2-5. Tốc độ ăn mòn trong nước biển và trong nước ngọt

Vật liệu

Sau 1 năm
Đều

Trong nước ngọt
µm/năm
Thép cacbon
195
HSLA
chứa
200
0,3Cu
Trong nước biển µm/năm

Sau 8 năm
Lỗ

Đều

Sau 16 năm
Lỗ

Đều

Lỗ

µm/năm
510
560

µm/năm
65
75

µm/năm
1470
1630

µm/năm
45
45

µm/năm
1830
1630

µm/năm

µm/năm

µm/năm

µm/năm

µm/năm

25