Ăn mòn và chống ăn mòn trong công nghiệp hóa chất

ĂN MÒN VÀ CHỐNG ĂN MÒN CÔNG TRÌNH KIM LOẠI TRONG CÔNG NGHIỆP HOÁ CHẤT DẦU KHÍ


Ăn mòn kim loại là gì?
Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại do tương tác hoá học và điện hoá của chúng với môi trường xung
quanh.


Tạo ra sản phẩm khác
Phá vỡ cấu trúc kim loại nền
Tổn thất khối lượng kim loại
giảm độ bền cơ học kim loại


Nguyên nhân gây ra ăn mòn công trình kim loại

Do bản chất kim loại đưa vào sử dụng
Do kết cấu thiết bị công trình kim loại
Do thiết kế công trình, chế độ công nghệ chưa hợp lý
Do tác động của môi trường xung quanh gây ra: Môi trường đất, không khí;
nước, môi trường biển,hoá chất, nhiệt độ ...


Các dạng ăn mòn
Ăn mòn hoá học: ăn mòn hoá học xẩy ra trong môi trường không có chất điện
ly
Ăn mòn điện hoá: chỉ xẩy ra trong môi trường có mặt chất điện ly.
Do vật liệu không đều hoặc phân cực nồng độ (nồng độ dung dịch hoặc do
thông khí không đều).
Ăn mòn do dòng điện rò
Các dạng ăn mòn khác

Ăn mòn khe ( khe nứt theo cấu trúc tinh thể kim loại)
Ăn mòn do lắng đọng, ăn mòn nhiều pha
Ăn mòn tinh giới, ăn mòn tiếp xúc
Ăn mòn lựa chọn
Mài mòn
Ăn mòn ứng lực , ăn mòn mỏi
Ăn mòn điểm ( piting)


PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN CÔNG TRÌNH KIM LOẠI TRONG CÔNG NGHIỆP


Các phương pháp chống ăn mòn trong CN
1. Tạo hợp kim bền, lựa chọn vật liệu thiết kế hợp lý máy móc thiết bị

2. Tạo lớp phủ trên bề mặt công trình kim loại
3. Thay đổi, tác động vào môi trường, dùng chất ức chế ăn mòn kim loại

4. Bảo vệ điện hoá

4.1. Phương pháp bảo vệ anốt
4.2. Phương pháp bảo vệ catốt


1. Tạo hợp kim bền, lựa chọn vật liệu thiết kế
hợp lý máy móc thiết bị

Thiết kế hợp lý máy móc thiết bị

Lựa chọn vật liệu chế tạo thiết bị


2. Tạo lớp phủ trên bề mặt công trình kim loại

Màng bảo vệ bằng kim loại: Mạ điện, mạ hoá học, nhúng,tráng phủ bằng
phương pháp nhiệt….
Tạo màng thụ động trên bề mặt kim loại: Màng oxy hoá, màng phốt phát hoá.
Màng phủ cách ly bảo vệ kim loại:
- Lớp sơn phủ cách ly bảo vệ kim loại
- Lớp bọc phủ tăng cường bằng vật liệu compozit
- Lớp tráng men


3. Thay đổi, tác động vào môi trường, dùng chất
ức chế ăn mòn kim loại
Bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn bằng cách thay đổi môi trường, thay đổi pH,
nhiệt độ, dùng chất ức chế ăn mòn.
Chất ức chế ăn mòn kim loại được sử dụng để bảo vệ trong phạm vi môi
trường có thể tích xác định.
Chỉ cần một lượng nhỏ là có thể đủ để giảm đáng kể tốc độ ăn mòn công trình
kim loại.
Có nhiều loại chất ức chế ăn mòn, mỗi loai chỉ thích hợp với một môi trường
nhất định.


Một số loại chất ức chế chống ăn mòn
Chất ức chế trong môi trường axit
Chất ức chế trong môi trường kiềm,
Chất ức chế trong môi trường trung tính

Chất ức chế hữu cơ, vô cơ, chất ức chế hỗn hợp.
Chất ức chế trong môi trường nước, trong không khí, trong dầu mỡ,
Chất ức chế bay hơi


Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của
chất ức chế
Có nhiều yếu tố:
tố:
ảnh hưởng nồng độ chất ức chế
Môi trường: pH, nhiệt độ, tốc độ chuyển động, độ nhớt….
Chế độ công nghệ
Thời gian sử dụng
Bề mặt công trình
Các yếu tố khác …..


4. Bảo vệ điện hoá
Nguyên lý: là phương pháp thay đổi điện thế điện cực của công trình kim loại đến gía trị điện
thế mà tại đó kim loại không bị ăn mòn.
Bảo vệ điện hoá được sử dụng phổ biến để bảo vệ kim loại khỏi phá huỷ trong môi trường
xâm thực. Nó có thể cho phép bảo vệ kim loại hoàn toàn không bị ăn mòn trong suốt thời
gian dài, đặc biệt là bảo vệ điện hoá các công trình ngầm, các công trình trong CN dầu khí.
Phương pháp điện hoá bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn chỉ dùng để bảo vệ phần kết cấu thiết bị
kim loại trong môi trường chất điện ly.
Phân chia phương pháp bảo vệ điện hoá thành hai loại là phương pháp bảo vệ anốt và
phương pháp bảo vệ catốt.


BẢO VỆ ANÔT

4.1. Phương pháp bảo vệ anốt
Nguyên tắc: phân cực anốt cho kim loại cần bảo vệ bằng dòng điện ngoài hoặc
bằng kim loại có điện thế dương hơn điện thế của kim loại đó. Điện thế điện cực được
chuyển về phía dương hơn so với điện thế ăn mòn cho đến khi kim loại rơi vào vùng thụ
động- khi đó kim loại không bị ăn mòn và được gọi là phương pháp bảo vệ anôt.
Phương pháp này, chỉ dùng đối với các kim loại có khả năng thụ động trong môi trường.
Thường dùng để bảo vệ các thiết bị thép không rỉ, thép bền cao trong một số môi trường
axit hoặc môi trường kiềm...
Phương pháp này có yêu cầu kỹ thuật rất cao, nếu có sơ suất nhỏ, thiếu chuẩn xác thì
công trình bị phá huỷ nhanh gấp rất nhiều lần, bởi vậy phương pháp này người ta dùng với
yêu cầu kiểm soát kỹ thuật chặt chẽ.


BẢO VỆ ANÔT
Phương pháp bảo vệ anốt được dùng để bảo vệ cho các thiết bị trong CN sản xuất hoá
chất, phân bón có diện tích không lớn.
Nguyên tắc: Cực dương của nguồn điện một chiều nối với công trình cần bảo vệ và cực
âm của nguồn điện đựơc nối với cực catốt.
Nguồn điện cung cấp cho hệ thống bảo vệ phải ổn định liên tục.
Trong một khoảng điện thế thụ động, kim loại ở trạng thái ít hoạt động, nó có dòng ăn mòn
rất nhỏ.Vịệc chọn khoảng điện thế cho phép để đưa kim loại về trạng thái thụ động sẽ làm
tăng tuổi thọ của công trình kim loại.



Ứng dụng bảo vệ anốt trong các trường hợp:
Bảo vệ anốt được đưa ra để bảo vệ cho sắt, thép không rỉ trong một số môi trường sau :
Thiết bị truyền nhiệt thép không rỉ xử lý cô đặc axit H 2SO4

Bảo vệ thiết bị bằng gang, thép hợp kim gia nhiệt axit H 2SO4
Thép không gỉ độ bền cao trong môi trường axit acetic
Thép các bon cho các thiết bị sản xuất phân bón có chứa phôtphát
Thép bền cao, thép không gỉ các thiết bị xưởng sản xuất H 3PO4 và các bể chứa ...


Hệ thống bảo vệ anốt gồm
Điện cực catốt: Thép không rỉ, thép Ferosilic, Pb, molipden 99%; Pt…, tuỳ
thuộc môi trường …
Điện cực so sánh
Nguồn điện một chiều: là thiết bị chuyên dụng có yêu cầu kỹ thuật riêng cho
bảo vệ Anốt
Thiết bị đo lường, điều khiển thông số bảo vệ
Hệ thống dây dẫn tiếp điện
Bộ phận phụ kiện khác: Bích cách điện,chịu nhiệt, vòng đệm…..


Sơ đồ nguyên lý bảo vệ anôt thiêt bị





BẢO VỆ CATỐT


4.2. Phương pháp bảo vệ catốt
Bảo vệ catốt là phương pháp phân cực công trình kim loại đến một điện thế nhất định, tại điện thế đó công
trình được bảo vệ. Khi điện thế điện cực kim loại được chuyển về phía âm hơn so với điện thế ăn mòn thì sự hoà
tan kim loại hoàn toàn ngừng hẳn, khi đó kim loại không bị ăn mòn.

Phương pháp này có thể tiến hành bằng cách sử dụng một kim loại có điện thế âm hơn điện thế công trình
( anôt hy sinh – protectơ ) hoặc là sử dụng nguồn điện ngoài (bảo vệ bằng trạm catốt). Phần lớn các công trình
thiết bị công nghiệp đều làm bằng vật liệu thép, để bảo vệ catốt thép thì điện thế bảo vệ tối thiểu của công trình
phải đạt âm 0,85V so với điện cực Cu/CuSO4
Cu/CuSO4 , tuỳ thuộc vào môi trường mà điện thế bảo vệ dịch chuyển về phía
đủ âm để có hiệu quả cao. Nếu điện thể bảo vệ chưa đạt đủ âm thì bảo vệ không hoàn toàn, nếu điện thế quá âm
thì tốn năng lượng, hiệu quả kinh tế không cao.
Bảo vệ catốt là phương pháp dễ dàng thực hiện, nó không gây nguy hiểm cho công trình cho nên phương
pháp này được các nhà kỹ thuật quan tâm sử dụng từ lâu và khá rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là
công nghiệp dầu khí hoá chất.