Kiểm soát ăn mòn các kết cấu kim loại trong điều kiện nóng ẩm Việt Nam
Tuổi thọ là một tiêu chí quan trọng đối với vật liệu là kết cấu kim loại. Và nó chịu ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố trong 
quá trình sử dụng. Trong đó, các yếu tố khí hậu gây ảnh hưởng bất lợi nhiều nhất và rất khó kiểm soát. Phần lớn kim loại sử dụng ở vùng nhiệt đới đều bị ăn mòn và có tuổi thọ thấp hơn vùng ôn đới. Vùng biển thấp hơn nhiều so với trong đất liền. Việc bảo vệ các kết cấu kim loại khỏi ăn mòn là yêu cầu cấp bách cho bất kỳ công trình nào.
quá trình sử dụng. Trong đó, các yếu tố khí hậu gây ảnh hưởng bất lợi nhiều nhất và rất khó kiểm soát. Phần lớn kim loại sử dụng ở vùng nhiệt đới đều bị ăn mòn và có tuổi thọ thấp hơn vùng ôn đới. Vùng biển thấp hơn nhiều so với trong đất liền. Việc bảo vệ các kết cấu kim loại khỏi ăn mòn là yêu cầu cấp bách cho bất kỳ công trình nào.
Các yếu tố khí hậu.
Độ ẩm:
Không khí ẩm tạo điều kiện thuận lợi cho nấm mốc phát triển, làm mục nát các vật liệu thực vật, gây hoen ố bề mặt, gây ăn mòn kim loại, làm tổn thất tính chất cách nhiệt của các loại vật liệu xốp.Nhiệt độ:
Nhiệt độ cao sẽ tăng tốc độ các phản ứng gây phá huỷ vật liệu. Sự biến thiên nhiệt độ trong ngày cũng gây nên những thay đổi bất lợi cho các tính chất vật lý của vật liệu như: độ cứng, độ nhớt, cường độ, kích thước, làm cong vênh, nứt nẻ các vật liệu tre, gỗ và chất dẻo.Bức xạ cực tím:
Phần lớn bức xạ cực tím phát ra từ mặt trời bị hập phụ bởi tầng khí quyển. Song vào những ngày trời trong xanh, một lượng bức xạ cực tím sẽ xuyên đến bề mặt trái đất. Bức xạ cực tím làm đứt, gẫy các liên kết hoá học trong mạch phân tử của các loại vật liệu polyme.Chất khí:
Oxy là chất khí có hoạt tính và nồng độ cao, phản ứng hầu hết với các vật liệu hữu cơ nhưng với tốc độ chậm. Ở các khu công nghiệp, khí SO2 gây ra các phản ứng ăn mòn kim loại và các chất kết dính vô cơ. Khí CO2 tạo nên phản ứng Cacbonat hoá làm giảm độ kiềm của đá xi măng, phá vỡ khả năng ức chế ăn mòn thép trong bê tông.Gió:
Gió mạnh mang theo hạt mưa, cát, bụi là bào mòn bề mặt vật liệu, rửa trôi các sản phẩm phản ứng của các quá trình trên, tạo điều kiện mới cho các phản ứng đó tiếp tục hoạt động. Các yếu tố khí hậu luôn tác động đồng thời vào vật liệu. Khí hậu càng khắc nghiệt, vật liệu càng hư hại nhiều.Đặc trưng khí hậu Việt Nam.
Khí hậu cơ bản nước ta là nhiệt đới gió mùa, nền nhiệt độ trung bình cao, độ ẩm trung bình lớn. Ở miền Bắc từ đèo Hải Vân trở ra có mùa đông lạnh, vùng núi Đông Bắc, Tây Bắc và Tây Nguyên có sự biến thiên nhiệt độ trong ngày rất lớn về mùa hè. Vùng ven biển từ Quảng Ninh đến Cà Mau có nền nhiệt độ và độ ẩm thấp hơn nhưng khí quyển biển lại chứa nhiều mù muối. Từ Móng Cái đến cực Nam Trung Bộ, hàng năm phải hứng chịu nhiều cơn bão lớn kèm theo mưa nặng hạt. Vùng biên giới Việt – Lào và Việt – Campuchia không bị ảnh hưởng của bão nhưng lại gặp phải những trận tố với vận tốc gió mạnh cuốn theo nhiều hạt bụi. Đánh giá chung thì khí quyển biển là môi trường khí hậu khắc nghiệt nhất đối với VLXD ở nước ta.Kết cấu kim loại và vấn đề ăn mòn kim loại ở nước ta
Kết cấu kim loại nổi rõ tính ưu việt về vẻ thanh thoát kiến trúc, mức vươn dài khẩu độ, sự thuận tiện trong lắp ráp, thời gian xây dựng nhanh. Tuy nhiên, trong điều kiện khí hậu nước ta, điều trở ngại nhất là chống ăn mòn. Thép bị ăn mòn/gỉ là do sự hình thành các pin ăn mòn trong môi trường điện dẫn. Ngoài những yếu tố: – Không đồng nhất về thành phần hoá học và cấu trúc – Không đồng nhất trên bề mặt kim loại. – Không đồng nhất về thành phần chất điện giải. thì tác động nhiệt độ và chiếu sáng gây ra chênh lệch nhiệt độ ở các vị trí khác nhau cũng làm thay đổi điện thế của kim loại. Phần nhiệt độ cao hơn đóng vai trò cực anot bị ăn mòn. Trong môi trường ẩm ướt, bề mặt thép bị tụ sương, lúc đó điện trở thuần R giảm xuống, dòng điện đoạn mạch của pin ăn mòn sẽ tăng cao làm gia tăng tốc độ ăn mòn thép. Để chống ăn mòn cho các kết cấu thép, có thể kể đến 4 biện pháp sau: + Nghiên cứu các hợp kim ít bị ăn mòn. + Nghiên cứu các kết cấu bền với ăn mòn hơn. + Nghiên cứu các loại chất ức chế ăn mòn kết hợp sơn phủ bảo vệ bền với môi trường và chống thấm tốt tạo thành vách ngăn đặc biệt. + Nghiên cứu các trạm bảo vệ catot và bảo vệ bằng protecto kết hợp với lớp sơn bảo vệ và các biện pháp điện hoá khác ức chế ăn mòn. Mỗi giải pháp đều phát huy hiệu quả trong từng điều kiện cụ thể. Với những công trình lộ thiên và bán lộ thiên, xu hướng là sử dụng sơn phủ kết hợp với các chất ức chế ăn mòn. Lớp sơn phủ, ngoài yêu cầu về độ bền ánh sáng, nhất thiết phải có độ chống thấm khí cao để ngăn cản sự xâm nhập của các tác nhân gây ắn mòn khuyếch tán qua môi trường nước và không khí. Còn chất ức chế không được làm giảm độ bám dính lớp sơn phủ với kim loại. Lựa chọn được những cặp “sơn” + chất ức chế” thích hợp là công việc nghiên cứu rất công phu. Hiện nay, phần lớn các loại sơn đặc chủng chúng ta phải nhập từ nước ngoài. Trong đó, Nhật Bản là quốc gia đi đầu về công nghệ ức chế ăn mòn kết hợp với sơn bọc phủ bảo vệ. Theo tiêu chuẩn ngành hóa dầu Việt Nam dựa trên tham khảo các bộ tiêu chuẩn ASTM của Mỹ và JIS của Nhật Bản cùng với thực tiễn vận hành khai thác, bộ sản phẩm chống ăn mòn kim loại cần đáp ứng các tiêu chí sau:- Tạo thành một hệ bọc bịt kín toàn bộ cấu kiện kim loại trong một lần thi công và không phải bảo trì trong suốt thời gian khai thác;
- Hệ sơn phủ hữu cơ (có thể phun) gốc keo polyme, bảo vệ mọi bề mặt kim loại;
- Dễ bóc lớp bảo vệ (không bám dính chặt vào bề mặt) mà không cần dụng cụ chuyên dụng và có thể tái sử dụng;
- Sản phẩm có chứa chất ức chế ăn mòn, tạo ra lớp bảo vệ tối đa cho thiết bị khỏi bị nhiễm bẩn và ăn mòn. Keo gốc polyme bao quanh cấu kiện kim loại tạo ra lớp bảo vệ thụ động, đồng thời cho phép các chất ức chế ăn mòn gốc dầu chủ động bảo vệ bề mặt kim loại và chặn đứng ăn mòn hiện có hoặc ăn mòn mới thông qua việc ngăn ngừa quá trình oxy hóa và ngăn sự xâm nhập của hơi ẩm/bụi.
hỏng đường ống. Thông thường, để giảm thiểu hoặc loại bỏ rủi ro (rò rỉ và các vấn đề kéo theo (như cháy, nổ, ô nhiễm môi trường v.v), người ta phải dừng hoạt động của các đường ống này. Có nhiều giải pháp chống ăn mòn hiệu quả nhưng chưa được áp dụng rộng rãi vì lý do khó khăn về thi công và/hoặc hạn chế về ngân sách. Trong hơn 30 năm qua, nhà sản xuất Nitto Denko, Nhật Bản đã nghiên cứu và phát triển bộ sản phẩm chống ăn mòn toàn diện. Bài viết này trình bày kết quả thử nghiệm trong thời gian hơn 1 năm trong môi trường nhà máy khắc nghiệt có axit HCL, ở nhiệt độ từ 30 đến trên 40°C, độ ẩm trên 80%. Kết quả thử nghiệm cho thấy hiệu quả bảo vệ chống ăn mòn tốt, cho phép ứng dụng bộ sản phẩm bể bảo vệ mặt bích nối ống, van, bu lông móng cột, các mối nối hàn liên kết ở quy mô rộng hơn. Phương pháp bảo vệ này dựa trên cơ chế ức chế ăn mòn của lớp mỡ lót XG-PN để bảo vệ mặt bích nối ống, van, bu lông móng cột, các mối hàn liên kết khỏi ăn mòn.
Ăn mòn các mối nối đường ống (mặt bích, van, các mối hàn liên kết) là vấn đề nghiêm trọng phổ biến trong tất cả các ngành công nghiệp như dầu khí, khai thác mỏ, hóa chất, viễn thông, điện lực, hệ thống phân phối nước, khí ở tất cả các thành phố v.v. Ăn mòn điểm, ăn mòn khe và ăn mòn tiếp xúc có thể gây rò rỉ, ô nhiễm môi trường, làm gián đoạn hoạt động của hệ thống, tăng chi phí bảo trì và thay thế. Ăn mòn tấn công ở các bề mặt giữa các mặt bích, bu lông mặt bích, đai ốc và các mối hàn liên kết. Trong một số trường hợp, các loại ăn mòn này có thể là nguồn gây cháy nổ. Nhiều trường hợp cháy nổ đã xảy ra ở các nước sản xuất dầu khí. Ăn mòn hệ thống đường ống là vấn đề nghiêm trọng nhưng vấn đề nghiêm trọng nhất là ở các bộ phận quan trọng như mặt bích nối ống, van và các mối hàn liên kết. Mức độ nghiêm trọng của ăn mòn phụ thuộc vào môi trường bên ngoài và điều kiện vận hành. Giải pháp sơn phủ, băng cuốn v.v thường không hiệu quả trong môi trường làm việc khắc nghiệt của nhiều nhà máy công nghiệp.
Kết quả thử nghiệm cho thấy bề mặt của các cấu kiện bu lông, mặt bích được bảo vệ bằng bộ sản phẩm chống ăn mòn Nitohullmac XG của Nitto sau hơn 1 năm thử nghiệm vẫn trong tình trạng như mới. Kết quả thử nghiệm sau hơn 1 năm cho thấy tình trạng của các cấu kiện mặt bích, bu lông được bảo vệ bằng bộ sản phẩm chống ăn mòn Nitohullmac XG của Nitto không phụ thuộc vào tình trạng ăn mòn ban đầu cấu kiện. Điều này có nghĩa là bộ sản phẩm chống ăn mòn kim loại Nitohullmac XG có thể được ứng dụng để chống ăn mòn cho cấu kiện mà không cần phải tháo rời các cấu kiện đã bị ăn mòn [trong giới hạn cho phép (tiết diện của cấu kiện vẫn còn đủ chiều dày thiết kế) để chịu tải trọng] trước khi bọc bảo vệ. Đây là điểm rất quan trọng vì trong hầu hết các trường hợp rất khó có thể tháo rời mặt bích, bu lông khỏi các cấu kiện đã bị ăn mòn trong quá trình vận hành nhà máy. Bộ sản phẩm chống ăn mòn kim loại Nitohullmac XG giúp kéo dài tuổi thọ của các cấu kiện kim loại lắp mới và cũ như mặt bích nối đường ống, van và các mối nối hàn liên kết.
