Ăn mòn không chỉ đơn thuần là rỉ sét trên thép
Ăn mòn là một thuật ngữ rộng đề cập đến sự xuống cấp của kim loại do phản ứng hóa học hoặc điện hóa với môi trường của chúng, có thể ảnh hưởng đến nhiều loại kim loại. Tuy nhiên, rỉ sét là một loại ăn mòn cụ thể chỉ ảnh hưởng đến sắt và các hợp kim của nó, chẳng hạn như thép, và xảy ra khi sắt phản ứng với cả oxy và độ ẩm để tạo thành oxit sắt, chất bong tróc màu nâu đỏ quen thuộc được gọi là rỉ sét35.
Sự khác biệt chính giữa ăn mòn và rỉ sét
-
:
-
Ảnh hưởng đến nhiều loại kim loại, không chỉ sắt hoặc thép.
-
Gây ra bởi phản ứng với không khí, nước, axit, muối hoặc các hóa chất khác.
-
Có thể biểu hiện dưới nhiều dạng và màu sắc khác nhau tùy thuộc vào kim loại (ví dụ: gỉ xanh lá cây hoặc xanh lam trên đồng).
-
Bao gồm các loại khác nhau như ăn mòn chung (đồng đều) và ăn mòn cục bộ (như ăn mòn rỗ và kẽ hở).
-
Có thể xảy ra trong các kim loại như nhôm, đồng, đồng thau, thép không gỉ và các kim loại khác, mỗi kim loại có hành vi ăn mòn riêng3459.
-
-
:
-
Một dạng ăn mòn đặc trưng cho sắt và hợp kim gốc sắt.
-
Cần cả oxy và độ ẩm để hình thành.
-
Tạo ra oxit sắt, có màu nâu cam.
-
Làm suy yếu kim loại bằng cách làm cho nó trở nên giòn và bong tróc.
-
Chỉ là một biểu hiện của sự ăn mòn và thường là dạng dễ thấy và được công nhận phổ biến nhất trên thép và sắt356.
-
Các loại ăn mòn trên thép ngoài rỉ sét
Thép có thể trải qua một số dạng ăn mòn ngoài rỉ sét:
-
Lan đều trên bề mặt, thường dẫn đến rỉ sét.
-
: Bao gồm các dạng như:
-
: Các khoang nhỏ, sâu dưới vảy sản phẩm ăn mòn (nốt sần) có thể gây ra lỗ kim.
-
: Xảy ra trong không gian hạn chế, nơi oxy bị cạn kiệt, đẩy nhanh quá trình ăn mòn.
-
Các loại ăn mòn cục bộ này có thể gây hại nhiều hơn rỉ sét đồng nhất vì chúng gây ra tổn thất kim loại tập trung và điểm yếu cấu trúc14.
Cơ chế bảo vệ và các kim loại khác
-
Thép không gỉ chống gỉ vì hàm lượng crom của nó, tạo thành một lớp crom-oxit mỏng, bảo vệ ngăn chặn quá trình oxy hóa thêm ngay cả khi bị hư hỏng.
-
Nhôm tạo thành một lớp oxit nhôm bảo vệ tương tự để ngăn chặn sự ăn mòn thêm.
-
Đồng và các hợp kim của nó phát triển một lớp gỉ màu xanh lá cây bảo vệ kim loại bên dưới.
-
Thép mạ kẽm được phủ kẽm, oxy hóa ưu tiên để bảo vệ thép bên dưới89.
Tóm tắt
Ăn mòn không chỉ đơn thuần là rỉ sét trên thép; Rỉ sét chỉ là một dạng ăn mòn cụ thể ảnh hưởng đến kim loại gốc sắt trong một số điều kiện nhất định. Ăn mòn bao gồm một loạt các quá trình hóa học làm phân hủy kim loại, bao gồm các loại ăn mòn thép khác nhau ngoài rỉ sét, chẳng hạn như ăn mòn rỗ và kẽ hở. Hiểu được sự khác biệt này là rất quan trọng để ngăn ngừa và bảo trì hiệu quả các cấu trúc kim loại1345.
Tóm lại:
-
Rỉ sét = ăn mòn sắt / thép với oxy + độ ẩm.
-
Ăn mòn = sự suy thoái chung của kim loại do các phản ứng hóa học, bao gồm nhưng không giới hạn ở rỉ sét.
-
Ăn mòn thép bao gồm rỉ sét và các dạng cục bộ khác như ăn mòn rỗ và kẽ hở.
Đây là một quá trình điện hóa tự phát có ý nghĩa quan trọng đối với sự an toàn và chi phí trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là dầu khí, hóa dầu và tiện ích.
📌 Ăn mòn là gì?
Ăn mòn là tương tác vật lý-hóa học giữa kim loại và môi trường của nó, gây ra sự suy giảm các đặc tính của vật liệu. Đó là sự đảo ngược của quá trình luyện kim—đưa kim loại trở lại trạng thái ổn định về mặt nhiệt động lực học (ví dụ: oxit, muối).
📌Cơ chế ăn mòn: Ngược lại với luyện kim
Kim loại được chiết xuất bằng cách cung cấp năng lượng trong khi ăn mòn giải phóng năng lượng đó, đưa kim loại trở lại dạng ban đầu:
➡️ Vùng anot: nơi kim loại bị oxy hóa, giải phóng electron (ví dụ: Fe → Fe²⁺ + 2e⁻)
➡️Vùng catot: nơi các electron này bị tiêu thụ bởi các phản ứng khử (ví dụ: O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻)
➡️Chất điện phân: cho phép dòng điện ion chảy qua (thường là nước có ion hòa tan)
➡️Đường dẫn kim loại: cung cấp dòng điện tử chảy giữa anot và catot
Thiết lập này tạo thành một ô ăn mòn và mật độ dòng điện tương quan trực tiếp với tốc độ ăn mòn.
📌Quy trình catốt
➡️Sự giải phóng hydro:
2H⁺ + 2e⁻ → H₂ (đáng chú ý trong môi trường axit)
➡️Sự khử oxy:
Trong môi trường trung tính: O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻
Trong môi trường axit: O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O
Những phản ứng này xác định thế điện hóa và thúc đẩy các hiện tượng ăn mòn cục bộ như ăn mòn rỗ và ăn mòn khe hở.
📌Kỹ thuật định lượng và giám sát ăn mòn
1. Phiếu ăn mòn
→ Các mẫu kim loại tiêu chuẩn tiếp xúc với điều kiện sử dụng thực tế; trọng lượng mất đi được chuyển thành tốc độ ăn mòn (CR).
2. Điện trở phân cực tuyến tính (LPR)
→ Kỹ thuật điện hóa trong đó điện thế quá nhỏ tạo ra phản ứng dòng điện tỷ lệ thuận với tốc độ ăn mòn—lý tưởng cho việc giám sát thời gian thực.
3. Đầu dò điện trở
→ Đo mức tăng điện trở do mất tiết diện kim loại do ăn mòn nhạy cảm với sự tấn công cục bộ.
4. Đầu dò hydro
→ Quan trọng trong môi trường H₂S, chúng phát hiện sự thẩm thấu hydro có thể gây ra hiện tượng giòn hydro.
5. Con lợn thông minh
→ Được sử dụng trong đường ống để theo dõi tình trạng mất độ dày thành, nứt và khuyết tật, cần thiết cho việc kiểm tra bên trong mà không cần tháo rời.
6. Cảm biến oxy hòa tan
→ Cảm biến lưỡng kim (ví dụ: Fe-Au) định lượng mức DO, cần thiết trong việc dự đoán và quản lý sự ăn mòn do oxy gây ra.
📌Kiểm soát ăn mòn
➡️Lựa chọn vật liệu để tương thích với môi trường
➡️Lớp phủ bảo vệ: cả thụ động (epoxy, men) và hoạt động (lớp sơn lót giàu kẽm)
➡️Kiểm soát môi trường: ví dụ, điều chỉnh độ pH, loại bỏ oxy, chất ức chế
➡️Tối ưu hóa thiết kế: loại bỏ các khe hở, đảm bảo thoát nước, tránh các kim loại không giống nhau
#corrosion #qa #qc #materials #corrosioncontrol #engineering #technology
Chia sẻ
Ý kiến bạn đọc (0)