Đề cương ăn mòn và bảo vệ vật liệu

HIGH LEVEL 201
7
Mục lục
Chương 1+2: Mở đầu. Nhiệt động học và động học của phản
ứng ăn mòn.......................................................................3
Câu 1: Ý nghĩa giản đồ Pourbaix. Vẽ giản đồ của nước và Fe-H 2O?.3
Câu 2: Sự khác nhau giữa pin ăn mòn và nguồn điện hóa học?.....4
Câu 3: Vẽ hệ pin Daniel – Jacobi và các phương trình xảy ra?........4
Câu 4: Quy ước Stockhom 1968? Ý nghĩa của giá trị thế điện cực
chuẩn của kim loại? Nêu phương trình Nersnt và ý nhĩa?...............5
Câu 5: Phân biệt ăn mòn hóa học (ĂMHH) và ăn mòn điện hóa
(ĂMĐH). ĂMĐH có tạo ra dòng điện không?....................................6
Câu 6: Vẽ đường cong phân cực mô tả hiện tượng thụ động hóa
xảy ra ở anot?..................................................................................6
Câu 7: Đặc trưng của mật độ dòng điện trao đổi?..........................7
Chương 3: Cơ chế ăn mòn...................................................8
Câu 1: Yếu tố nhiệt động học quyết định đến sự ăn mòn do sự
chênh lệch oxy? Những kim loại, hợp kim nào nhạy cảm với ăn
mòn khe?.........................................................................................8
Câu 2: Giải thích yếu tố nhiệt động học quyết định đến ăn mòn tại
khu vực đường mớn nước?..............................................................8
Câu 3: Định nghĩa ăn mòn điểm? Những kim loại, hợp kim nào và
môi trường nào thường xuyên xảy ra ăn mòn điểm?......................8
Câu 4: Định nghĩa ăn mòn ứng suất, nêu cơ chế ăn mòn ứng suất?
Những kim loại, hợp kim nào thường xảy ra ăn mòn ứng suất?......8
Câu 5: Định nghĩa mật độ dòng trao đổi? Mật độ dòng trao đổi của
kim loại đặc trưng cho yếu tố nào, giải thích?..............................10
Chương 4: Ăn mòn dưới ứng suất......................................11
Câu 1. Mục đích của các phép thử với ăn mòn?............................11
Câu 2: Ý nghĩa hệ số KI ?...............................................................11
Câu 3: Tại sao ứng suất kéo gây ra ăn mòn còn ứng suất nén thì

không?...........................................................................................11
Câu 4: Trong 3 kiểu nứt dưới ứng suất kiểu nào phổ biến nhất?...11
Câu 5: Ảnh hưởng của điện thế trong ăn mòn ứng suất?..............12
Câu 6: Mối quan hệ giữa ăn mòn lỗ và ăn mòn ứng suất?............13
Câu 7: Tái thụ động là gì?..............................................................13


HIGH LEVEL 201
7
Câu 8: Sự khác nhau cơ bản giữa ăn mòn ứng suất, ăn mòn mỏi và
giòn do hidro?................................................................................13
Chương 5: Ăn mòn trong môi trường khí quyển biển..........14
Câu 1: Tại sao ăn mòn trong khí quyển biển mạnh hơn ăn mòn
trong đất liền.................................................................................14
Câu 2: Làm rõ ảnh hưởng của môi trường khí quyển biển đến bê
tông...............................................................................................14
Câu 3. Ảnh hưởng của nồng độ Cl- đến mức dộ ăn mòn?..............15
Chương 6: Ăn mòn trong mối trường nước.........................17
Câu 1: Ảnh hưởng của pH trong hệ kín và hệ hở?.........................17
Câu 2: So sánh ăn mòn yếm khí và ăn mòn háo khí.....................17
Câu 3: Độ dẫn điện ảnh hưởng thế nào đến sự ăn mòn?..............17
Câu 4: Muối NaCl ảnh hưởng thế nào đến độ ăn mòn?.................17
Câu 5 : Cl- trong nước ngọt và nước biển khác nhau như thế nào?
Cl- trong nước ngọt có phải nguyên nhân gây ăn mòn lỗ không? Ăn
mòn trong môi trường nào nghiêm trọng hơn, nước biển hay nước
ngọt?.............................................................................................18
Câu 6: Ăn mòn trong nước biển và khí biển khác nhau như nào?. 18
Câu 7: Quá thế là gì? Ảnh hưởng của quá thế đối với thoát khí
hydro với các kim loại khác trog quá trình ăn mòn?.....................19
Câu 8: Ảnh hưởng của kim loại đến quá trình ăn mòn?................19

Chương 7: Phương pháp bảo vệ catot................................22
Câu 1: Tại sao thường áp dụng phương pháp bảo vệ catot cho thép
trong môi trường nhẹ như nước, đất , môi trường biển?...............22
Câu 2: Giải thích cơ chế bảo vệ catot sử dụng dòng điện ngoài?. 22
Câu 3: Giải thích đường cong phân cực của bảo vệ catot trong các
môi trường?...................................................................................23
Câu 4: Dung lượng anot hy sinh là gì?...........................................24
Câu 5: Tại sao bảo vệ catot với điện thế khống chế lại được áp
dụng trong môi trường dòng thay đổi?..........................................24
Câu 6: Trong trường hợp môi trường có tính ăn mòn mạnh, có
hướng gì đề bảo vệ catot khỏi ăn mòn?........................................24
Câu 7: So sánh 2 phương pháp sử dụng ăn mòn điện thế khống
chế và dòng điện ngoài.................................................................24


HIGH LEVEL 201
7
Câu 8: Tại sao trong môi trường axit, việc sử dụng phương pháp
dòng điện ngoài lại không kinh tế?...............................................25
Câu 9: Sự phân cực catot ảnh hưởng đến vận tốc ăn mòn như thế
nào?...............................................................................................25
Câu 10: Nguyên lý của phương pháp bảo vệ catot :.....................25
Câu 11: So sánh phương pháp bảo vệ catot và bảo vệ anot.........26
Câu 12: Mô tả quá trình bảo vệ catot bằng dòng điện ngoài trên
đường cong phân cực?..................................................................27
Câu 13: Mô tả quá trình bảo vệ catot bằng anot hy sinh trên đường
cong phân cực?.............................................................................29
Câu 14: Tại sao người ta không sử dụng phương pháp bảo vệ catot
nói chung trong môi trường có tính ăn mòn mạnh?......................29
Chương 8: Chất ức chế ăn mòn.........................................30

Câu 1: Ảnh hưởng của ion Cl- đến quá trình sử dụng chất ức chế ăn
mòn?..............................................................................................30
Câu 2: Ức chế anot và ức chế catot, ức chế nào hiệu quả hơn?...30
Câu 3: Thiếu nồng độ chất ức chế ăn mòn sẽ gây ra ăn mòn gì?. 30
Câu 4: Sự khác nhau giữa chất ức chế ăn mòn oxy hóa và chất ức
chế ăn mòn không oxy hóa trong phần ức chế anot?...................30
Câu 5: Giải thích sự thay đổi độ dốc phân cực catốt trong đường
cong phân cực khi thêm chất ức chế catốt?..................................31
Câu 6: Tại sao trong công nghiệp dầu khí thường sử dụng các hợp
chất hữu cơ chứa nitơ làm chất ức chế ăn mòn............................32
Câu 7: Trong ức chế hỗn hợp, ảnh hưởng của hiệu ứng hút e và
đẩy e như thế nào?........................................................................32
Câu 8: Tại sao khả năng ức chế ăn mòn của các dẫn xuất thioure
lại phụ thuộc vào khối lượng phân tử của chúng?.........................32
Câu 9: Tại sao sử dụng oxy hòa tan trong chất ức chế ăn mòn
không oxy hóa?.............................................................................33
Câu 10: Tại sao sử dụng hidrazin làm chất loại trừ tác nhân an
mòn là oxy hòa tan trong khi phản ứng sinh ra H +?......................33
Câu 11: Có thể sử dụng chất oxy hóa khác ngoài Cromat, nitri,
nitrat làm chất ức chế ăn mòn anot được không?.........................33
Câu 12: Biện pháp ngăn ngừa sự phồng rộp khí hydro trong quá
trình ức chế catot?.........................................................................33


HIGH LEVEL 201
7
Câu 13: Ảnh hưởng của nồng độ chất ức chế đến quá trình ức chế
ăn mòn? Biện pháp xác định nồng độ chất ức chế sao cho lượng
chất ức chế phù hợp?....................................................................34
Câu 14: Trong ức chế catot, tại sao thường sử dụng kết tủa

canxicacbonat và magiehydroxit?.................................................34
Câu 15: Có thể kết hợp phương pháp loại trừ tác nhân ăn mòn và
phương pháp sử dụng chất oxy hóa ức chế anốt được không?Vì
sao?...............................................................................................34
Câu 16: So sánh phương pháp bảo vệ anot , catot với phương pháp
dùng chất ức chế ăn mòn..............................................................34
Câu 17: Điều kiện áp suất hơi trong sử dụng chất ức chế pha hơi34
Câu 18: Ảnh hưởng của cấu trúc chất ức chế hỗn hợp đến quá
trinh ức chế ăn mòn?.....................................................................35
Câu 19: Ảnh hưởng của pH đến tạo kết tủa trong phần ức chế
catot và cách đều chỉnh pH hiệu quả?..........................................35
Câu 20: Tại sao sử dụng các hợp chất hữu cơ có chứa nguyên tử O,
N, S… làm chất ức chế ăn mòn?....................................................35
Đề cương Ăn mòn và bảo vệ vật liệu
Chương 1+2:
ứng ăn mòn

Mở đầu. Nhiệt động học và động học của phản

Câu 1: Ý nghĩa giản đồ Pourbaix. Vẽ giản đồ của nước và FeH2O?
* Ý nghĩa giản đồ Pourbaix:
- Trình bày sự phụ thuộc của giá trị thế điện cực vào giá trị pH của
môi trường phản ứng.
- Xây dựng trên cơ sở các số liệu nhiệt động học và cho phép giải
thích trạng thái tồn tại, tính chất của đơn chất và hợp chất cũng
nhưu khả năng chuyển hóa giữa các chất có trong hệ khảo sát.
- Sự ĂM KL theo cơ chế ĐH trong môi trường nước luôn gắn liền với
2 quá trình:
+ Sự OXH KL tại anot.
+ Sự Khử tại catot.

Khử ion H3O+ hoặc khử Oxi hòa tan trong dd hoặc khử nước


HIGH LEVEL 201
7
- Sự ĂM KL theo cơ chế ĐH còn phụ thuộc vào giá trị thế điện cực
anot và catot.
* Giản đồ E-pH của nước * Giản đồ E-pH của Fe-H2O

1: pư oxh-k thuần thúy, không phụ
thuộc pH: Fe2+ + 2e → Fe(s)
2: pư oxh-k thuần thúy, không phụ
thuộc pH: Fe3+ + 3e → Fe(s)
3: pư axit – bazo:
2Fe3+ + 3H2O → Fe2O3(s) + 6H+
4: gồm cả 2 loại pư trên:
2Fe2+ + 3H2O → Fe2O3(s) + 6H+ +
2e
5: gồm cả 2 loại pư trên:
2Fe3O4(s) + H2O → 3Fe2O3(s) +
+
2H + 2e

Câu 2: Sự khác nhau giữa pin ăn mòn và nguồn điện hóa
học?
Pin điện hóa
- Gồm 3 quá trình:
+ Anot
+ Catot
+ Dẫn điện

→ không sinh ra dòng điện
- Sự oxh và sự khử xảy ra trên

Nguồn điện hóa học
- Gồm 3 quá trình:
+ Anot
+ Catot
+ Chuyển e
→ sinh ra dòng điện
- Sự oxh và sự khử xảy ra ở 2 nơi


HIGH LEVEL 201
7
cùng 1 bề mặt vật liệu.

khác nhau và dòng chuyển dịch
e sẽ được cho chạy qua 1 dây
dẫn
Câu 3: Vẽ hệ pin Daniel – Jacobi và các phương trình xảy ra?
- Nguyên tố Daniell - Jacobi gồm 2 bản đồng và kẽm được dùng
làm điện cực và nhúng vào dung dịch CuSO4 và ZnSO4 tương ứng
có nồng độ xác định, 2 dung dịch được ngăn cách bằng vách ngăn
xốp để tránh sự pha trộn của chúng .
- Sơ đồ nguyên tố điện hóa Daniell - Jacobi được kí hiệu :
Zn / ZnSO4 ( 0,1 M ) // CuSO4 ( 0,01 M ) / Cu

Ta xác định biến đổi hóa học xảy ra trong pin khi có 1 Faraday đi
qua theo hướng thế nào để có sự oxi hóa bên điện cực bên trái và
sự khử bên điện cực bên phải . Anion sẽ di chuyển về điện cực bên

trái (anod) và cation sẽ di chuyển về điện cực bên phải (catod)
Ở anod :
Zn - 2e
Zn2+
Phản ứng
oxi hóa
Ở catod :
Cu 2+ + 2e
Cu
Phản ứng
khử
Phản ứng xảy ra trong pin là tổng cộng 2 phản ứng ở 2 điện
cực :
Zn + Cu 2+
Zn 2+ + Cu
Gọi E là sức điện động của pin : E > 0 phản ứng xảy ra theo chiều
đã viết
E < 0 Phản ứng xảy ra theo chiều
ngược lại


HIGH LEVEL 201
7
Điện tích trong hệ vẫn cân bằng nhờ sự chuyển sịch của dòng ion ở
2+
“mạch trong” theo sơ Zn
đồ:
SO4 2Cầu muối NH4NO3

dd ZnSO4

NO3

dd CuSO4
NH4

+

+

Câu 4: Quy ước Stockhom 1968? Ý nghĩa của giá trị thế điện
cực chuẩn của kim loại? Nêu phương trình Nersnt và ý nhĩa?
* Quy ước Stockhom 1968: 1 hệ điện hóa bất kỳ nào cũng được quy
ước như sau:
Điện cực 1 | dd điện cực 1 nhung vào || dd điện cực 2 nhúng vào |
điện cực 2
VD: Zn|ZnSO4 || CuSO4|Cu

;

Pt(H2)|H+ || Ag+|Ag

* Ý nghĩa của giá trị thế điện cực chuẩn của kim loại:
- Là khả năng cho nhận e của cặp chất oxh - khử trong điều kiện
xác định.
- Thế điện cực chuẩn của cặp oxh-k có số trị bằng suất điện động
của pin tạo bởi điện cực hidro chuẩn và điện cực của kim loại với
dấu dương hoặc âm là dấu cảu điện cực kim loại đó.
- Theo qui ước: Epin = Eđc phải – Eđc trái
* Phương trình Nersnt và ý nghĩa:
- Phương trình Nersnt:

- Ý nghĩa: cặp oxh-k khi có hoạt độ khác 1 thì . Vì thế phương trình
Nersnt chỉ ra cho ta thấy rằng thế điện cực của cặp oxh-k phụ thuộc
vào nồng độ, môi trường, nhiệt độ.
Câu 5: Phân biệt ăn mòn hóa học (ĂMHH) và ăn mòn điện
hóa (ĂMĐH). ĂMĐH có tạo ra dòng điện không?
Ăn mòn hóa học

Ăn mòn điện hóa

Cùng là quá trình oxh – khử
- Các e của KL được chuyển trực - Các e chuyển dời từ cực âm
tiếp đến các chất môi trường.
đến cực dương.


HIGH LEVEL 201
7
- Thường xảy ra ở những bộ
phận của thiết bị lò đốt hoặc
những thiết bị thường xuyên
tiếp xúc với hơi nước, oxi, clo.
- Không phát sinh dòng điện.
- Không nghiêm trọng như
ĂMĐH

- Xảy ra khi có đủ 3 điều kiện:
+ 2 điện cực phải khác nhau.
+ Được nối với nhau bằng dây
dẫn

+ Tiếp xúc trong cùng một dd.
- Phát sinh dòng điện.
- Gây ảnh hưởng lớn tới nền
kinh tế.

Câu 6: Vẽ đường cong phân cực mô tả hiện tượng thụ động
hóa xảy ra ở anot?
Phương pháp phân cực thế động
- Đo đặc tính phân cực của mẫu trong môi trường làm việc bằng
cách vẽ đường đáp ứng dòng như một hàm của thế áp vào. Dòng đo
được có thể biến thiên nhiều lần, thường người ta vẽ đường bán
logarit của dòng với thế. Đường này gọi là đường phân cực thế
động.
- Đường phân cực anôt cung cấp các thông tin quan trọng như:
+ Khả năng vật liệu bị thụ động trong từng môi trường
+ Vùng thế mà vật liệu nằm ở trạng thái thụ động
+ Tốc độ ăn mòn trong vùng thụ động.


HIGH LEVEL 201
7

Đường phân cực anốt của thép không gỉ 430 trong dung dịch
H2SO4 0,05N
Câu 7: Đặc trưng của mật độ dòng điện trao đổi?
- Đặc trưng cho sự trao đổi không ngừng của ion kim loại trên ranh
giới giữa bề mặt kim loại và dung dịch với tốc độ không đổi.
- Khi ia = ik =io trạng thái cân bằng sẽ được thiết lập trên mỗi cực.

HIGH LEVEL 201
7
Chương 3: Cơ chế ăn mòn
Câu 1: Yếu tố nhiệt động học quyết định đến sự ăn mòn do
sự chênh lệch oxy? Những kim loại, hợp kim nào nhạy cảm
với ăn mòn khe?
* Yếu tố nhiệt động học ảnh hưởng đển sự ăn mòn do sự chênh lệch
oxy:
- Do sự chênh lệch về điện thế tại nơi oxy khó thâm nhập dẫn đến
sự biến thiên pH (dung dịch) trong khe và hình thành cặp pin ăn
mòn dạng: khe – bề mặt hở.
* Nhữn kim loại, hợp kim nhạy cảm với ăn mòn khe:
- Những kim loại và hợp kim, mà trạng thái thụ động của nó liên
quan tới oxy hòa tan hoặc chất gây thụ động trong dung dịch, thì
rất nhạy cảm với ăn mòn khe. Sự khó thâm nhập các chất trên vào
trong khe làm cho nồng độ của chúng tại đó nhỏ hơn nồng độ tới
hạn gây thụ động. Do đó, kim loại và hợp kim chuyển từ trạng thái
thụ động sang hoạt động và xảy ra ăn mòn khe.
- VD: Fe, Zn, hợp kim AL.
Câu 2: Giải thích yếu tố nhiệt động học quyết định đến ăn
mòn tại khu vực đường mớn nước?
- Do sự biến thiên nồng độ trong pin thông khí không đều sẽ giải
thích tại sao có sự tăng cường ăn mòn tại khu vực gần đường mớn
nước.
- Khu vực dưới đường mớn nước sẽ có nồng độ oxy nghèo hơn khu
vực tại đường mớn nước.
- Khu vực dưới sẽ trở thành anot và kim loại bị hòa tan:
Fe → Fe2+ + 2e
- Khu vực tại đường mớn nước sẽ trở thành catot và thực hiện quá
trình khử O2:

O2 + 2H2O + 4e → OH- Ta thấy rằng, khu vực tại đường mớn sẽ bị thụ động do tạo ra kiềm
mạnh và khu vực dưới đường mớn sẽ là vùng kim loại hoạt động
nên sẽ bị ăn mòn.


HIGH LEVEL 201
7
Câu 3: Định nghĩa ăn mòn điểm? Những kim loại, hợp kim
nào và môi trường nào thường xuyên xảy ra ăn mòn điểm?
- ĐN: khi trên bề mặt kim loại ở trạng thái thụ động nhưng vẫn xuất
hiện 1 phần rất nhỏ bị ăn mòn thì được gọi là ăn mòn điểm.
- Những kim loại, hợp kim dễ bị thụ động như sắt, thép, hợp kim Al,
hợp kim Ni,… thường xảy ra hiện tượng này.
Câu 4: Định nghĩa ăn mòn ứng suất, nêu cơ chế ăn mòn ứng
suất? Những kim loại, hợp kim nào thường xảy ra ăn mòn
ứng suất?
- ĐN: ăn mòn ứng suất là sự kết hợp giữa ăn mòn và ứng suất. Ứng
suất là tỷ số giữa lực tác động lên vật liệu và diện tích chịu lực.

Trong đó: σ: Ứng suất
P: Lự tác động
So: Điện tích chịu lực
* ĐN: ăn mòn nứt dưới ứng suất là sự nứt gây ra do tác dụng đồng
thời của ứng suất kéo và môi trường ăn mòn đặc biệt.
* Cơ chế: xảy ra theo 2 giai đoạn: giai đoạn khởi đầu và giai đoạn
phát triển.
- Giai đoạn khởi đầu:
+ Khi ứng suất thấp hơn độ bền đàn hồi của vật liệu: thì tại các
điểm ăn mòn và có ứng suất nhưng vẫn chưa xảy ra ăn mòn ứng
suất.

+ Khi ứng suất vượt quá độ bề đàn hồn của vật liệu: thì sẽ xảy ra
biến dạng về cấu trúc tinh thể, các liên kết nguyên tử bị bẻ gãy dẫn
đến sự thay đổi hình dạng. Hình thành sự di chuyển lệch mạng và
nó chỉ dừng lại tại bề mặt kim loại hoặc biên giới hạt tinh thể. Sự
tập trung các lệch mạng tại biên giới hạt sẽ tạo ra phân cực anot do
tăng sự bất thường trong cấu trúc. Dưới tác dụng của ứng suất kéo,
các hư hỏng cục bộ gọi là bậc trượt sẽ xảy ra sự khởi đầu ăn mòn.


HIGH LEVEL 201
7

Hiện tượng bậc trượt sẽ làm lộ kim loại trần và chính nó sẽ là anot
và bị ăn mòn. Nếu kim loại nhanh chóng bị thụ động thì không nguy
hiểm, còn nếu thời gian để thụ động dài thì sẽ có ăn mòn điểm và
khởi đầu ăn mòn nứt dưới ứng suất.
- Giai đoạn phát triển:
+ Cơ chế mạch hoạt tính có sẵn: Sự lan truyền vết nứt chủ yếu theo
biên giới các hạt hoạt động giống như trong ăn mòn tinh giới. Biên
giới các hạt có thể bị phân cực anot do các nguyên tố hợp kim tách
ra khỏi nhau.
+ Cơ chế mạch hoạt tính gây ra bởi biến dạng: Sự đứt gãy màng
bảo vệ do biến dạng gây ra sẽ dẫn tới sự hòa tan kim loại ở nơi đứt
gãy. (phụ thuộc vào tốc độ thụ động kim loại).
+ Cơ chế hấp phụ: 2 dạng
● Sự hấp phụ các phần tử hoạt động:…
● Sự hấp phụ các nguyên tử hydro: sẽ làm liên kết KL-KL ở đầu mút
nứt yếu đi. Hay nguyên tử hydro kết hợp với kim loại tạo thành các
hydrua KL làm cho vật liệu trở nền giòn hơn.
Câu 5: Định nghĩa mật độ dòng trao đổi? Mật độ dòng trao

đổi của kim loại đặc trưng cho yếu tố nào, giải thích?
- ĐN: khi năng lượng hoạt hóa đạt tới trạng thái cân bằng thì ia = |ic|,
dòng điện đo được sẽ là iđo được = ia – ic và thực tế là không có dòng
điện đi trong mạch. Mặc dù vẫn có dòng điện đi trong mạch nhưng
chúng bằng nhau và ngược chiều nên không thể đo được. Dòng
điện này gọi là dòng điện trao đổi hoặc mật độ dòng trao đổi io.


HIGH LEVEL 201
7
- Mật độ dòng trao đổi io sẽ đặc trưng cho chế độ quá thế của kim
loại


HIGH LEVEL 201
7
Chương 4: Ăn mòn dưới ứng suất
Câu 1. Mục đích của các phép thử với ăn mòn?
Các phép thử ăn mòn dưới ứng suất thường cung cấp các
thông tin mang tính định tính dùng để phục vụ cho việc nghiên cứu
độ bền của vật liệu với SCC và HE. Chúng có thể thực hiện trên máy
thử kéo hoặc chỉ với các công cụ đơn giản
SCC: Ăn mòn dưới ứng suất
HE: giòn do hydro
Câu 2: Ý nghĩa hệ số KI ?
σ
- Thành phần y (theo phương tác dụng lực tính theo :
- Nếu mẫu tương ứng với một bản có kích thước vô hạn, chứa
trên bề mặt một vết nút nhọn có chiều dài a, vuông góc với phương
3/2

kéo thì KI ( N .m ) tính theo.

- Khi không có tác nhân ăn mòn, vết nứt chỉ lan truyền khi hệ
số cường độ ứng suất vượt qua một giá trị giới hạn K IC gọi là độ bền
đứt. Giá trị này đặc trưng cho năng lượng đứt của vật liệu. Khi K I lớn
hơn KIC thì vết nứt bắt đầu lan truyền. Tuy nhiên trong môi trường
ăn mòn vết nứt vẫn lan truyền dù K I nhỏ hơn KIC. Hệ số cường độ
ứng suất tới hạn cho sự nhạy cảm với ăn mòn dưới ứng suất KISCC
tương ứng với giá trị tối thiểu của KI cho phép các vết nứt phát triển
trong một môi trường ăn mòn cho trước.
Câu 3: Tại sao ứng suất kéo gây ra ăn mòn còn ứng suất nén
thì không?
- Vì ứng suất nén không gây ra các vết nứt ăn sâu vào bên
trong bề mặt kim loại đồng thời quá trình chịu ứng xuất nén môi
trường ăn mòn không tiếp xúc được với bề mặt kim loại bên trong
do đó ăn mòn không xảy ra với ứng xuất nén.
- Với ứng xuất kéo quá trình hình thành vết nứt làm môi
trường ăn mòn tiếp xúc và đi sâu vào bên trong bề mặt kim loại


HIGH LEVEL 201
7
gây ăn mòn. Đồng thơi xảy ra sự chênh lệch nồng độ chất giữa bên
trong và bên ngoài bề mặt kim loại làm ăn mòn tăng.
Câu 4: Trong 3 kiểu nứt dưới ứng suất kiểu nào phổ biến
nhất?
- Kiểu mở vết nứt I gây hư hỏng nhiều nhất, các mặt nứt tách
ra trực tiếp. kiểu này xảy ra khi có ứng suất kéo.
- Kiểu trượt cùng mặt phẳng II. Các mặt nứt trượt lên nhau
theo chiều thẳng góc với cạnh chính của vết nứt.

- Kiểu trượt tiếp các mặt nối III hay còn gọi là kiểu xe rách,
trong đó các mặt nứt trượt lên nhau theo chiều song song với cạnh
chính của vết nứt.
 Kiểu II và III ít xảy ra hơn so với I. Xét kiểu I.
Đầu tiên sự tập trung ứng
suất trên vết nứt nhỏ chưa đủ
để tạo nên sự phát triễn đáng
kể vết nứt. khi chiều dài vết
nứt tăng thì sự tập trung ứng
suất tại đầu vết nứt đạt tới
ứng suất có hiệu quả đủ lớn
để vết nứt để vết nứt bắt đầu
phát triễn với tốc độ lớn và
phá hủy vật liệu.


HIGH LEVEL 201
7
Câu 5: Ảnh hưởng của điện thế trong ăn mòn ứng suất?

Câu 6: Mối quan hệ giữa ăn mòn lỗ và ăn mòn ứng suất?
Câu 7: Tái thụ động là gì?
Là quá trình bị phá vỡ lớp mạ thụ động sau đó lớp thụ động lại
được hình thành.


HIGH LEVEL 201
7
Câu 8: Sự khác nhau cơ bản giữa ăn mòn ứng suất, ăn mòn
mỏi và giòn do hidro?

- Ăn mòn ứng suất (SCC) là kết quả của một tác động đồng thời
giữa ăn mòn và ứng suất kéo tĩnh (do ứng suất áp suất hoặc ứng
suất dư). Loại ứng suất này chỉ xảy ra khi các điều kiện như tính
chất kim loại, ứng suất cơ học và môi trường cùng thỏa mãn.
- Ăn mòn mỏi (CF) xuất hiện do tác động liên hợp của môi
trường ăn mòn và ứng suất chu kỳ, làm giảm độ bền mỏi của kim
loại.
- Giòn hydro (HE) do tác động vởi ứng suất kéo và sự có mặt của
hydro hòa tan trong kim loại (đôi khi chỉ cần có hydro cũng đủ gây
hư hỏng kim loại)


HIGH LEVEL 201
7
Chương 5: Ăn mòn trong môi trường khí quyển biển
Câu 1: Tại sao ăn mòn trong khí quyển biển mạnh hơn ăn
mòn trong đất liền
- Ăn mòn khí quyển là dạng ăn mòn xảy ra trong môi trường
không khí tự nhiên có chưa hơi nước hoặc vùng mớm nước.
- Ăn mòn khí quyển là ăn mòn điện hóa trên bề mặt lim loại có
màng nước
(có thể nhìn thấy hoặc không nhìn thấy ) hoặc giọt nước.
Do trong khí quyển biển luôn có các giọt nước nhỏ mang bởi
sương mù , sóng, gió có chứa ion Cl - khi tiếp xúc bề mặt kim loại nó
tạo thành màng dung dịch chất điên li làm kim loại bị ăn mòn.Theo
thời gian thì nồng độ ion Cl- tăng dẫn đến tăng tính chất điện li,
phát triển độ ổn định của lớp màng ngưng tụ từ khí quyển làm gia
tăng tốc độ ăn mòn kim loại . Chính vì vậy ăn mòn trong môi trường
khí quyển biển mạnh hơn ăn mòn trong đất liền.
Câu 2: Làm rõ ảnh hưởng của môi trường khí quyển biển đến

bê tông
- Trong môi trường khí quyển biển thường chứa nồng độ cao các
chất xâm thực cùng với các điều kiện khô ướt thay đổi do mưa và
gió mùa . nhưng ảnh hưởng của môi trường khí quyển biển đến bê
tông chủ yếu thể hiện qua tính chất xâm thực của ion Cl - có trong
không khí:
- Ion Cl- xâm nhập vào bê tông theo cơ chế khuếch tán .Nếu tồn
tại tự do trong các mao quản, lỗ trống ion Cl– sẽ phá huỷ và ăn mòn
bêtông cốt thép. Quá trình ăn mòn cốt thép bêtông là ăn mòn điện
hoá. Khi có ion Cl– xâm nhập vào lớp thụ động của bêtông, lớp thụ
động bị phá vỡ và thép bị ăn mòn, pH giảm:
Fe – 2e → Fe2+
Fe 2+ + 2H2O + Cl– → Fe(OH)2 + 2HCl
Khi lớp thụ động bị phá vỡ một phần hoặc hoàn toàn thì thế điện
cực của cốt thép dịch chuyển về phía âm hơn, tại đó đóng vai trò là
anot và thép bị hoà tan


HIGH LEVEL 201
7

Tại anot: Fe – 2e → Fe2+
Tai catot: 1/ 2O2 + 2e + H2O → 2OH–
Quá trình ăn mòn chỉ xảy ra khi vùng catot có H 2O và O2. Nếu điện
trở của bêtông rất lớn thì tốc độ ăn mòn nhỏ (5 ÷ 7.104 Ω/cm). Khi
có mặt Cl–, điện trở bêtông bị giảm dễ làm cho dòng ăn mòn tăng
lên và nó đóng vai trò khơi mào cho phản ứng thông qua phản ứng
phá vỡ màng thụ động với sự hình thành hợp chất phức:
Fe + 3Cl– → FeCl3– + 2e
FeCl3– + 2OH– → Fe(OH)2 + 3Cl–

Mặt khác, với sự có mặt Cl–, xảy ra sự ăn mòn lỗ làm cho tỉ lệ điện
tích catot/anot lớn, mật độ dòng sẽ tăng cao.
Câu 3. Ảnh hưởng của nồng độ Cl- đến mức dộ ăn mòn?
Hình biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến tốc độ ăn mòn sắt
trong dung dịch thông khí ở nhiệt độ phòng


HIGH LEVEL 201
7
Sự tăng tốc độ ban đầu là do tăng độ dẫn dung dịch. Độ dẫn
thấp chỉ cho phép ăn mòn xảy ra giữa các anốt và catốt đặt rất gần
nhau, khi đó sản phẩm phản ứng anốt có khuynh hướng hạn chế
phản ứng khử catốt của oxy. Độ dẫn cao hơn cho phép độ phân cực
thấp hơn và dòng ăn mòn giữa anốt và catốt sẽ cao hơn. Tuy nhiên
khi muối hòa tan nhiều hơn nữa thì độ tan của oxy giảm và tốc độ
ăn mòn sẽ giảm đều sau khi đạt cực đại ở 3% NaCl. Các muối kim
loại kiềm khác như KCl, LiCl, Na2SO4, KI, NaBr… đều có ảnh hưởng
tương tự như NaCl.
- Ion Cl- tồn tại dưới dạng các hạt rắn hoặc lỏng nhỏ li ti, lơ
lửng trong không khí, thường gặp trong khí quyển biển/ven biển
hoặc vùng công nghiệp xung quanh các nhà máy sản xuất axit
clohydric hoặc natri hypoclorua.
- Trong khí quyển biển/ven biển, ion Cl- là tác nhân chủ yếu
gây ăn mòn, vì vậy nguy cơ hư hỏng các chi tiết thiết bị và công
trình cao hơn nhiều lần so với trong đất liền và dễ xảy ra các tai nạn
rủi ro.
Cơ chế:
Fe + 3Cl– → FeCl3– + 2e
FeCl3– + 2OH– → Fe(OH)2 + 3Cl–
- Ion Cl- là một tác nhân nguy hiểm đối với các vật liệu kim

loại, nó gia tốc AMKL và là tác nhân gây ăn mòn lỗ.
- Hơn nữa, các ion Cl- có khả năng hút ẩm tốt, góp phần hình
thành dung dịch điện ly trên bề mặt kim loại và kéo dài thời gian lưu
ẩm ngay cả khi không khí có nhiệt độ cao.
- Ion Cl- cũng làm tăng độ dẫn điện của lớp ẩm/dung dịch trên
bề mặt kim loại, phá huỷ lớp màng bảo vệ, do đó làm tăng tốc độ
ăn mòn.
- Bên cạnh đó, sự có mặt của ion Cl- sẽ làm tăng nguy cơ và
tốc độ ăn mòn ứng lực của các chi tiết, kết cấu kim loại, đặc biệt là
các kết cấu làm bằng thép không gỉ.


HIGH LEVEL 201
7
Chương 6: Ăn mòn trong mối trường nước
Câu 1: Ảnh hưởng của pH trong hệ kín và hệ hở?
PH có thể ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến tốc độ ăn
mòn kim loại.
- Ảnh hưởng trực tiếp: độ PH ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ
ăn mòn điện hóa khi ion H+ và OH- tham gia trực tiếp vào quá trình
điện cực. Nếu tăng nồng độ OH- thì sẽ ngăn cản quá trình khử phân
cực của phản ứng. Nếu quá trình catot không có sự hấp thụ hay tạo
thành H+ hay OHVí dụ: Cu2+ + 2e � Cu. Thì độ PH không ảnh hưởng đến
quá trình catot
- Ảnh hưởng gián tiếp: độ PH có thể chỉ ảnh hưởng 1 cách gián
tiếp đến tốc độ ăn mòn khi thay đổi PH ảnh hưởng đến khả năng tạo
màng thụ động hoặc hòa tan sản phẩm ăn mòn, làm mất khả năng
bảo vệ của màng.
- Sự phụ thuộc tốc độ ăn mòn điện hóa vào độ PH của môi
trường đối với tất cả các kim loại được chia thành 5 nhóm:

+) Các kim loại bền trong cả môi trường axit và môi trường
kiềm (Au, Pt, Ag)
+) Các kim loại không bền trong môi trường axit, kém bền
trong môi trường trung tính nhưng bền trong môi trường kiềm (Mg,
Mn, Fe)
+) Các kim loại không bền trong môi trường axit nhưng bền
trong môi trường kiềm(Ni, Co, Cd)
+) Các kim loại bền trong môi trường axit nhưng không bền
trong môi trường kiềm (Ta, Mo, W)
+) Các kim loại bền trong môi trường trung tính nhưng
không bền cả trong môi trường kiềm lần môi trường axit (Zn, Al, Cu)
Câu 2: So sánh ăn mòn yếm khí và ăn mòn háo khí.

Câu 3: Độ dẫn điện ảnh hưởng thế nào đến sự ăn mòn?
- Độ dẫn điện tăng làm tăng khả năng di chuyển của điện tích
là tăng tốc độ quá trình ăn mòn điện cực xảy ra


HIGH LEVEL 201
7
- Độ dẫn điện kém làm giảm quá trình trao đổi điện tích làm
tốc độ quá trình ăn mòn giảm. với môi trường có độ dẫn điện kém
thì khoảng các giữa 2 điện cực cần đủ nhỏ để quá trình trao đổi điện
tích có thể xảy ra.
Câu 4: Muối NaCl ảnh hưởng thế nào đến độ ăn mòn?
- Trong môi trường nước, NaCl sẽ ở trạng thái ion bao gồm ion
Na+ và ion Cl-.
- 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 dễ phân ly, khi hòa
tan trong nước làm tăng độ dẫn điện của nước, do đó thúc đẩy dạng

ăn mòn gavanic và ăn mòn lỗ. 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 > NH 4 > Cr >
Fe3+
- Khi tăng nồng độ ion kiềm trong nước thì tốc độ ăn mòn tăng
tới giá trị cực đại rồi giảm xuống. Nguyên nhân là do khi tăng nồng
độ ion kiềm trong nước, khi nồng độ còn loãng, sẽ làm tăng độ dẫn
điện của nước do đó làm tăng tốc độ ăn mòn. Sau đó khi nồng độ
tăng lên, 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.
Câu 5 : Cl- trong nước ngọt và nước biển khác nhau như thế
nào? Cl- trong nước ngọt có phải nguyên nhân gây ăn mòn lỗ
không? Ăn mòn trong môi trường nào nghiêm trọng hơn,
nước biển hay nước ngọt?
- Sự khác nhau của ion clorua trong nước ngọt và nước biển:


HIGH LEVEL 201
7

- ion clorua trong nước ngọt gây ra hiện tượng ăn mòn lỗ (giải
thích trên câu 5)
Câu 6: Ăn mòn trong nước biển và khí biển khác nhau như
nào?
- Ăn mòn trong mt nước biển: tốc độ ăn mòn phụ thuộc sự
chênh lệch nồng độ O2 hòa tan và do nồng độ ion Cl- lớn gây ra quá
trình thụ động bị phá hủy mạnh và sự hình thành lớp mạ CaCO 3 và
Mg(OH)2 bảo vệ.
- Ăn mòn trong mt khí quyển biển: tốc độ ăn mòn phụ thuộc

vào nhiều yếu tố như độ ẩm, thời gian thấm ướt, nhiệt độ và tạp
chất trong không khí
Câu 7: Quá thế là gì? Ảnh hưởng của quá thế đối với thoát
khí hydro với các kim loại khác trog quá trình ăn mòn?
- Quá thế là khái niệm biểu thị sự chênh lệch về mặt năng lượng
để cho phản ứng oxy hóa-khử có thể xảy ra. Phần năng lượng chênh
lệch đó sẽ có tác dụng thắng các trở lực, điều khiển phản ứng xảy
ra theo một chiều nhất định và với một tốc độ nhất định. chỉ sự


HIGH LEVEL 201
7
chênh lệch về điện thế (Vôn) giữa điện thế khử cân bằng của bán
phản ứngoxy hóa-khử với điện thế áp vào điện cực nghiên cứu.
- Ảnh hưởng của quá thế đới với thoát khí hydro với các kim loại
trong quá trình ăn mòn:
Câu 8: Ảnh hưởng của kim loại đến quá trình ăn mòn?
- Về mặt nhiệt động học khả năng ăn mòn của kim loại được
xem xét thông qua thế điện cực cân bằng : tốc độ ăn mòn tính theo
cb
E cb
c -E a
I AM =
R
cb
E c là thế điện cực cân bằng.
E cb
a là thế điện cực ăn mòn.
R là điện trở pin ăn mòn.
cb

E cb
c > E a thì IAM > 0 tức là kim loại bị ăn mòn.
- Sự phụ thuộc tốc độ ăn mòn điện hóa của môi trường đối với
tất cả các kim loại được chia thành 5 nhóm:
+) Các kim loại bền trong cả môi trường axit và môi trường
kiềm (Au, Pt, Ag)
+) Các kim loại không bền trong môi trường axit, kém bền
trong môi trường trung tính nhưng bền trong môi trường kiềm (Mg,
Mn, Fe)
+) Các kim loại không bền trong môi trường axit nhưng bền
trong môi trường kiềm(Ni, Co, Cd)
+) Các kim loại bền trong môi trường axit nhưng không bền
trong môi trường kiềm (Ta, Mo, W)
+) Các kim loại bền trong môi trường trung tính nhưng không
bền cả trong môi trường kiềm lần môi trường axit (Zn, Al, Cu)

Câu 9: Nêu cơ chế ăn mòn của sắt trong môi trường nước
ngọt? Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn sắt trong
môi trường nước ngọt?
* Cơ chế ăn mòn sắt trg mtrg nc ngọt:
- Phản ứng anot: Fe → Fe2+ + 2e
- Phản ứng catot:

O2 + 2H2O + 4e → 4OH-


HIGH LEVEL 201
7
2H+ + 2e → H2
* Các yếu tố ảnh hưởng:

- Ảnh hưởng của pH:
Hình biểu diễn ảnh hưởng của pH đến sự ăn mòn sắt trong nước
chứa oxy hòa tan (dùng HCl và NaOH để điều chỉnh pH)

Phản ứng anốt: Fe → Fe2+ + 2e
(1)
có thể diễn ra ở mọi pH nhưng tốc độ ăn mòn sẽ phụ thuộc vào
phản ứng khử catốt
+ pH < 4, oxýt bị hòa tan và sự ăn mòn tăng lên do phản ứng khử
2H+ + 2e → H2
(2)
Việc không có lớp kết tủa trên bề mặt cũng làm tăng khả năng xâm
nhập của oxy hòa tan, dẫn đến tốc độ ăn mòn tăng hơn nữa. Oxy
hòa tan bị khử trong môi trường axit theo:
O2 + 4H+ + 4e → 2H2O
(3)
Phản ứng (2) và (3) xảy ra đồng thời trong dung dịch axít có oxy hòa
tan
+ pH = 4 – 10, một lớp kết tủa FeO xốp, không sít chặt sẽ bao phủ
bề mặt sắt và giữ pH trong khoảng 9,5 ở phía dưới lớp tủa. Tốc độ
ăn mòn khi ấy gần như không đổi và được xác định bởi sự khuếch
tán đồng nhất của oxy xuyên qua lớp tủa. Ở bề mặt kim loại, dưới
lớp tủa, oxy bị khử catốt theo:
O2 + 2H2O + 4e → OH-

(4)