Ăn mòn dưới biển sâu (khoảng 4 km dưới mực nước biển)

“Ăn mòn dưới biển sâu (khoảng 4 km dưới mực nước biển)”
Điều gì xảy ra với thép ở độ sâu 4 km?

Hãy tưởng tượng một ống thép, ở độ sâu 4 km dưới mực nước biển.
Dưới áp suất 400 atm, bao quanh bởi muối, lạnh và tĩnh lặng.
Không có ánh nắng mặt trời, không có oxy, chỉ có vi khuẩn hít thở lưu huỳnh.

Mất bao lâu để ống đó bị ăn mòn?

Điều kiện môi trường:
– Áp suất thủy tĩnh: ≈ 40 MPa
– Nhiệt độ: 2–4°C
– Nồng độ oxy rất thấp
– Hàm lượng clorua và sunfat cao
– Vi sinh vật biển hoạt động mạnh
– Môi trường gần như hoàn toàn ổn định.

Cơ chế & Thách thức
1) Ăn mòn hóa học/điện hóa.
Ngay cả khi có lượng oxy tối thiểu, quá trình oxy hóa vẫn tiếp tục:
Fe thành Fe²⁺ thành Fe³⁺.

Dưới áp suất cao, sự khuếch tán, độ hòa tan khí và sự thay đổi vận chuyển ion; các phản ứng diễn ra chậm hơn, nhưng không bao giờ dừng lại.

Trong một thử nghiệm trong phòng thí nghiệm với một loại thép cụ thể, tốc độ ăn mòn giảm từ 0,18 mm/năm xuống còn ~0,10 mm/năm sau 360 giờ dưới áp suất cao và nhiệt độ thấp.

2) Ăn mòn cục bộ: rỗ và hình thành khe nứt
Clorid xâm nhập vào lớp màng oxit mỏng, tạo thành các lỗ nhỏ.

Dưới ứng suất dư, chúng phát triển sâu hơn, đôi khi đến mức xuyên thủng.

3) MIC: Ăn mòn do vi sinh vật
Các vi sinh vật biển sâu sử dụng lưu huỳnh thay vì oxy và “ăn” electron từ kim loại.

Theo cách này, chúng xúc tác quá trình gỉ sét.

Các thí nghiệm với các mắt xích thép đã chứng minh tốc độ ăn mòn vượt quá khả năng phi sinh học.

MIC thường được xem là yếu tố hạn chế trong vùng nước lạnh, nghèo oxy.

4) Ảnh hưởng của áp suất
Áp suất càng cao = khuếch tán càng chậm, ăn mòn càng ít.

Tuy nhiên… chính áp suất lại gây ra các ứng suất và vết nứt nhỏ, khiến sự ăn mòn cục bộ hơn.

Các nhà nghiên cứu quan sát thấy tốc độ ăn mòn giảm xuống độ sâu vài trăm mét, nhưng hầu như không giảm sau đó.

5) Hành vi lâu dài
Ngay cả ở độ sâu 4 km, thép vẫn tiếp tục bị oxy hóa.

Chậm, vô hình, nhưng không thể tránh khỏi.

MIC + rỗ tạo thành các mặt trận nhỏ, tập trung.

Sau nhiều thập kỷ, sự suy yếu cấu trúc có thể xảy ra, đặc biệt là tại các vết nứt hoặc vùng ứng suất. Trung bình: 0,05 – 0,2 mm/năm trong giai đoạn đầu, giảm dần theo thời gian.

Kết luận:
Thép không biến mất trong một thập kỷ, nhưng thiên nhiên vẫn kiên nhẫn kéo các electron của nó.

Ăn mòn không phải là sự xâm lược; nó là sự trở lại trạng thái ổn định của kim loại.

Tiếp theo:
Còn nếu bạn đặt cùng một loại thép trong lò phản ứng hạt nhân hoặc ngoài không gian thì sao?
Bài viết tiếp theo: Ăn mòn dưới tác động của bức xạ và trong chân không.

Những vật liệu nào chịu được điều này?

Điều đó đòi hỏi chuyên môn về luyện kim, điện hóa và thiết kế. Bởi vì ở độ sâu 4 km, mọi sai sót đều không thể khắc phục được.

Hình ảnh: Nền tảng Chân chịu lực minh họa, được tổng hợp từ các nguồn tài nguyên giáo dục mở (2025)

#Corrosie #DeepSea #Metallurgy #MaterialsScience #Inspection #MIC #PittingCorrosion #TurboFPP #FaridFarnia

Ăn mòn, Biển sâu, Luyện kim, Khoa học Vật liệu, Kiểm tra, MIC, Ăn mòn Rỗ, Turbo FPP, Farid Farnia

(St.)