Xem mẫu
- Chương 7
B O V VÀ CH NG ĂN MÒN CHO H TH NG
ðƯ NG NG
Hi n tư ng ăn mòn là m t lo i hư h ng c a h th ng ñư ng ng, nó chi m
kho ng 20-25% nh ng sai h ng ñư c ghi nh n, và thư ng r t nguy hi m. Các
bi n pháp ño ñ t c n ñư c th c hi n thư ng xuyên ñ n ngăn ch n quá trình ăn
mòn ho c dùng s d ng khí phát hi n nguy hi m ñ tránh th m ho . Nh ng hư
h ng do tác ñ ng c a ngo i l c như ho t ñ ng ñ o ñ p, neo gi , l p ñ t không
ñúng hay l i v t li u ñư c ñánh giá quan tr ng hơn. Tuy nhiên, h th ng ng khi
b ăn mòn s gi m kh năng ch ng ch u l i nh ng ngo i l c trên hay làm
nghiêm tr ng thêm nh ng ñi m y u trong v t li u ho c k t c u. Ngăn ch n quá
trình ăn mòn c n ñư c quan tâm ñ n trong toàn b quá trình: t thi t kê, l p ñ t,
th nghi m và trong su t th i gian ho t ñ ng. M t khi quá trình ăn mòn ñã x y
ra, vi c gi m thi u tác ñ ng c a nó lên s toàn v n c a h th ng là r t khó khăn.
Thư ng s tách bi t gi a d án và v n hành gây khó khăn cho vi c ki m
soát ăn mòn. D án thư ng c g ng trong vi c t o ra m t h th ng ñư ng ng có
kh năng làm vi c trong khung th i gian và tài chính c n thíêt. Như v y, quá
trình v n hành có th ph i nh n m t h th ng không t i ưu và chi phí ch ng ăn
mòn r t cao. Luôn luôn t n t i m t cân b ng gi a ngu n v n và chi phí v n
hành, do ñó c n ph i phân tích c n th n ñ l a ch n phương pháp ch ng ăn mòn
ñ ñ t ñư c cân b ng kinh t t t nh t. Khó khăn l n nh t trong vi c ñánh giá v
kinh t là s không ch t ch n v tu i th và quá trình ho t ñ ng c a nó. Thông
thư ng chi phí cho vi c ch ng ăn mòn chi m kho ng10-20% t ng v n d án và
0,3-0,5% chi phí v n hành.
1. Phân lo i ăn mòn
1.1 Theo v trí c a quá trình ăn mòn
Hi n tư ng ăn mòn ñư ng ng ñư c chia làm 2 lo i là ăn mòn bên trong và
ăn mòn bên ngoài.
- Quá trình ăn mòn bên trong ph thu c vào vi c ho t ñ ng c a ñư ng
ng, ñư c chia thành nh ng lo i sau :
Ăn mòn ng t: Gây ra b i s hi n di n c a carbondioxide tan trong
lưu ch t, hay còn g i là ăn mòn carbonic acid, ch y u là ăn mòn c c
b và ăn mòn l .
Ăn mòn chua: Do hydrogen sulphide, quá trình này có th gây ra
h ng hóc r t nhanh do làm n t l p thép c a ñư ng ng.
Nư c trong ñư ng ng: Quá trình ăn mòn do oxygen và nư c.
Ăn mòn do sinh v t: Do quá trình phát tri n c a sinh v t trong dư ng
ng.
http://www.ebook.edu.vn
82
- - Quá trình ăn mòn bên ngoài ch y u là quá trình ăn mòn ñi n hoá.
1.2 Theo hình thái
- Ăn mòn thông thư ng (generalcorrosion): r t hi m g p trong th c t ,
lo i này r t d ño ñ t và kh ng ch .
- Ăn mòn c c b : D ng ăn mòn r t thông thư ng, nó là quá trình ăn mòn
di n ra do nh ng bi n ñ i c a ñi u ki n môi trư ng. Quá trình này d kh ng ch
và ngăn ch n. Tuy nhiên có th khó khăn trong vi c xác ñ ng v trí ño ñ t.
- Ăn mòn l : S khác bi t gi a ăn mòn c c b và ăn mòn l ñôi khi gây
nh m l n. ăn mòn l th t s là do nh ng v trí ăn mòn cô l p hoàn toàn, ph n l n
kim lo i xung quang không b nh hư ng. ð i v i thép carbon, nh ng l này có
khuynh hư ng l n lên theo hình bán c u và vài l ch ng lên nhau t o ra vùng ăn
mòn l n hình v sò. ð i v i thép h p kim ch ng ăn mòn, nh ng l này thư ng
có ñư ng kính nh nhưng ăn sâu và thư ng t o thành c m.
- D ng Intergranular (n i s n sùi) r t ít g p ñ i v i thép carbon tr khi
có s không ñ ng nh t t i nh ng v trí có m i hàn, thư ng gây ra do sulphide và
nitrate, nhưng lo i thép h p kim r t nh y c m v i lo i ăn mòn này.
- Ăn mòn k t h p v i ng su t gây n t gãy (Street Cracking corrosion):
m t d ng ăn mòn m r ng r t nguy hi m, có th h n ch và ngăn ch n b ng
cách c n th n và ñúng ñ n trong vi c l a ch n v t li u, l p ñ t và v n hành. Quá
trình ăn mòn di n ra có s k t h p c a ng su t xu t hi n và tình tr ng ñ c bi t
c a môi trư ng. Thép ñư ng ng có th b n t trong môi trư ng chua (Hydrogen
sulphide) ho c ñ t có ch a nhi u carbonate. H p kim ch ng ăn mòn có th b
n t trong môi trư ng chloride.
- N i b t: xu t hi n trong môi trư ng chua, do có c u trúc kim lo i không
ñ ng nh t trong thép, ch y u x y ra trong các b n ch a. Ph n ng ăn mòn gi i
phóng hydrogen nguyên t và m t s có th xâm nh p vào c u trúc c a thép, sau
ñó k t h p t o thành phân t khí hydrogen. Khí này do không th thoát ra nên
t p trung l i t o nên áp su t cao gây ra nh ng b t xu t hi n trên b m t.
- Ăn mòn m i: ít x y ra ñư ng ng. B t c s t o thành ng su t có tính
chu kỳ nào cũng tr nên nguy hi m n u có s hi n di n c a tác nhân ăn mòn.
Môi trư ng có sulphide ñ c bi t nguy hi m ñ v i lo i này.
- Ăn mòn ng t: Lý do chính c n ph i ñánh giá v ăn mòn trong h nhi u
pha chính là vi c v n chuy n khí chưa x lý, khí m, khí-l ng v i h th ng ng
ngoài khơi. ð c bi t v i vi c phát tri n h th ng m v tinh, các lo i khí không
ñư c x lý ngay mà ñư c v n chuy n ñ n m t trung tâm x lý riêng, có th trên
b ho c ngoài khơi. Do v y y u t c n xem xét ñây là ñư ng ng có th làm
v i lo i thép carbon thư ng hay ph i thi t k v i lo i v t li u ch ng ăn mòn ñ t
hơn r t nhi u.
Ăn mòn ng t ch y u d ng ăn mòn l và ăn mòn c c b , v trí ñáy c a
ñư ng ng ch u nh hư ng m nh nh t. B m t kim lo i ñư c bao ph b i m t
l p filmsiderite nhưng thư ng xuyên b phá v c c b , t i nh ng v trí l p film
b phá v quá trình ăn mòn di n ra nhanh hơn nhi u so v i nh ng khu v c có
l p film n ñ nh.
http://www.ebook.edu.vn
83
- Các y u t nh hư ng ñ n quá trình ăn mòn ng t:
- Lư ng nư c hi n di n trong d u, khí
- Di n tích kim lo i ti p xúc v i nư c
- Hi n di n c a H2S
- Hàm lư ng mu i chlorite (hàm lư ng mu i l n làm tăng t c ñ ăn mòn
nhưng nhanh chóng ñư c b o hoà)
ð i v i h d u-nư c: Khi t l nư c trong d u ít, và v n t c di chuy n c a
d u ñ l n, nư c b cu n theo dòng ch y c a d uvà không th m ư t b m t thép
nên không x y ra quá trình ăn mòn. Khi v n t c th p hơn giá tr ñ nh m c, nư c
và d u tách r i và b t ñ u x y ra s ăn mòn.V n t c này có th ư t tính d a trên
nhi u y u t như s c căng b m t c a d u và nư c, ñ nh t…ñ i v i ph n l n
lo i d u thô, v n t c này kho ng 0,8m/s.
Lư ng nư c gi i h n có th mang theo d u trư c khi tr thành pha liên t c
ñư c ư c tính tuỳ theo lo i và b n ch t c a d u, kho ng 20-30% nư c trong d u
thì không t o ra quá trình ăn mòn.
ð i v i h khí-l ng: Trên 60oC s hi n di n c a CO2 d n ñ n s hình thành
l p carbonate b o v , ngăn ch n quá trình ăn mòn ti p di n, tuy nhiên l p này d
b xói mòn, n u t c ñ xói mòn th p, thép s t o ra l p carbonate khác ñ thay
th . Tuy nhiên khi v n t c xói mòn cao, l p carbonate thay th không hình thành
k p th i, quá trình ăn mòn x y ra, hi n tư ng này g i là ăn mòn-xói
mòn(erosion-corrosion).
T nh ng kinh nghi m th c t , v n t c dòng ch y có th ñ t ñ n 20m/s,
trên m c này m i b t ñ u nguy hi m, tuy nhiên còn ph thu c vào nhi u y u t
gây nhi u lo i như m i hàn, ño n n i (join), g n i và ño n cong.
- Ăn mòn do v t r n trong ñư ng ng: S hi n di n c a nh ng ch t r n
trong ñư ng ng, ñ c bi t là kim l ai, có tác ñ ng r t l n. Do nó phá v l p
siderite làm quá trình ăn mòn di n ra nhanh hơn và có th gây ra th ng l trong
vài tu n, quá trình ăn mòn này g i là ăn mòn-xói mòn. ð i v i dòng ch y cho
trư c, hư h ng th y rõ nh t t i nh ng v trí cong hay nh ng khu v c có dòng
ch y r i cao. Do ñó vi c ki m tra m c ñ cát trong dòng ch y t i nh ng t c ñ
khác nhau là c n thi t. M t lư ng nh cát kho ng 3-5lb /1000lbs có th b qua,
khi lư ng cát l n hơn m c ñ ñó c n ph i có bi n pháp gi m thi u.
ð i v i ñư ng ng d n khí, s có m t c a cát cũng gây t c ñ ăn mòn tăng
cao và ñư c tính toán tương t .
- Ăn mòn chua: Ăn mòn chua xu t hi n trong ñư ng ng khi lưu ch t
ch a hydrogen sulphide, m c ñ c a sulphide ñ ñánh giá là chua không ñư c
ñ nh nghĩa chính xác nhưng thư ng ñư c ch p nh n khi áp su t riêng ph n c a
nó là 0,05psi (0,34Kpa). Ăn mòn do sulphide gây ra có nh ng d ng sau:
Ăn mòn l t s l ng ñ ng c a cathod acid r n
Ăn mòn l t i nh ng v trí l p filmsulphide b phá v
N t gãy do ng su t ăn mòn sulphide
N t gãy-t o b t do áp su t hydro
- Ăn mòn ñi m : Sulphide r n hình thành t ph n ng c a lưu ch t v i s t
trong quá trình ăn mòn hay ph n ng v i nh ng kim lo i n ng trong lưu ch t,
ch y u là s t sulphide, m t ít magan sulphide (MnS) và k m sulphide, các
http://www.ebook.edu.vn
84
- sulphide r n này tr thành c c dương so v i s t và hình thành quá trình ăn mòn
ñi n hoá khi cùng bám trên b m t. M i phân t s t sulphide ch có tính ch t phá
hu ñ i v i m t kh i lư ng nh t ñ nh kim lo i, sau khi h t s ñó chúng tr nên
ho t ñ ng. ði u này ñư c gi i thích d c m t ph n trên s h p th H2 vào m ng
tinh th sulphide, và m t ph n d a trên s hình thành hydroxyt b c l p sulphide.
Trong lưu ch t chua có n ng ñ kim lo i n ng th p, hydrogen sulphide
ph n ng v i kim lo i trên b m t hình thành l p màn sulphide. L p film này có
tác d ng ngăn ch n ñư c s ăn mòn ti p t c ñ i v i các kim lo i bên trong, tuy
nhiên n u l p film b tr c và ñ l kim lo i, t i ñó s hình thành m t pin
galvanic v i c c âm là ph n kim lo i b l ra, c c dương là toàn b ph n l p
film sulphide, làm t c ñ ăn mòn di n ra r t nhanh, l p film m i không có kh
năng t o thành.
Trong môi tru ng chua nh , l p film ñư c t o thành t h n h p siderite và
s t sulphide, ph n % c a s t sulphide trong h n h p tăng d n khi n ng ñ
hydrogen sulphide tăng và ñ t 100% khi n ng ñ hydrogen sulphide ñ t
100ppm, và t i n ng ñ này các d ng ăn mòn khác như n t gãy do hydrogen hay
t o b t tr nên nghiêm tr ng. Khi n ng ñ sulphide th p nó có kh năng làm
gi m ăn mòn ng t do tăng s d o dai c a l p siderite, kh năng b o v này ñư c
ñánh giá t t nhi t ñ cao, tuy nhiên ñi u ñó không ñáng tinh c y v có th d n
ñ n ăn mòn l . Nh ng y u t nh hư ng ñ n s n ñ nh c a l p filmbao g m
n ng ñ mu i, chu kỳ nhi t ñ và c u trúc kim lo i.
N t do ng su t ăn mòn c a Hydrogen sulphide: Sulphide stress corrosion
cracking (SSCC) là m t d ng n t do ng su t ăn mòn. SSCC hình thành do tác
ñ ng làm dòn c ng kim lo i c a hydro, nó k t h p tác ñ ng c a ng su t và môi
trư ng chua lên v t li u c ng. V n ñ này x y ra khi acid ph n ng v i kim lo i
gi i phóng hydro t i b m t kim lo i.
Hydro t o thành theo các bư c sau:
- Khuy ch tán các ion ñ n b m t kim lo i
- Ion hydrogen nh n m t electron và t o thành nguyên t hydrogen
- Nguyên t hydrogen xâm nh p vào b m t
- S k t h p c a nguyên t hydrogen t o thành phân t hydro
Nh ng nguyên t hydrogen xâm nh p vào thép và t p trung t i nh ng ch
tr ng trong thép, nh ng ch tr ng này là ch khuy t t t c a tinh th kim lo i.
Ph n l n nh ng l tr ng xu t hi n t i nh ng ch có ng su t cao do s trư t lên
nhau c a nh ng nguyên t kim lo i. Hydrogen xâm nh p và làm thép tr nên
c ng do ngăn c n quá trình gi i to ng su t.
Khi xu t hi n nh ng cong-u n c c b , n u ng su t vư t quá giá tr chu n
thép tr nên dòn và ng su t l n không ñư c gi i to theo m n tinh th kim lo i.
Quá trình gãy chia thành hai giai ño n: giai ño n b t ñ u và lan truy n
r ng, c hai giai ño n này ñ u không ñ nh lư ng ñư c.
Quá trình chu n v m c ñ c a hydrogen sulphide gây ra SSCC là kho ng
0.05psia (áp su t riêng ph n)
N t gãy do hydrogen: ðây là m t d ng t o thành b t, còn g i là m t quá
trình n t gãy do hydrogen, n t b c thang… Nguyên t hydrogen khuy ch tán
vào thép và b h p ph b i mangan sulphide trong thép. T i ñó nh ng nguyên t
http://www.ebook.edu.vn
85
- hydrogen k t h p l i t o thành phân t , nh ng phân t này không th thoát ra
ngoài, t p trung l i và gây ra áp su t cao ñ ñ hình thành nh ng ch n t gây ra
bên trong thép. Nh ng v t n t nh l n d n lên và n i l i v i nhau thành v t n t
l n.
M t khi quá trình HIC di n ra, SSCC có th thâm nh p v o c u trúc c a
kim lo i d n ñ n nh ng v t n t l n hơn. ðư ng ng b ăn mòn d ng này v n có
th ho t ñ ng ñ n khi h th ng ñư ng ng m i thay th , tuy nhiên h i gi m áp
su t ho t ñ ng ñ gi m thi u t c ñ ăn mòn.
- Ăn mòn do nư c trong ñư ng ng: Nư c thư ng ñư c bơm vào m
d u ñ b o ñ m áp su t, ñ ng th i h tr trong vi c hư ng d u ñ n m s n xu t.
Thành ph n ăn mòn chính trong nư c bi n là oxigen, n u s d ng nư c ng m thì
không có oxigen, tuy nhiên có th có CO2 ho c H2S và có th d n ñ n ăn mòn
ng t hay ăn mòn chua như ph n trên.
S n ph m t quá trình ăn mòn thép thư ng r t nhi u và có th b t kín ph n
bơm nư c vào m , oxygen ñư c lo i b kh i nư c nh m gi m thi u quá trình ăn
mòn. N u m có dư khí có th lo i b khí b ng phương pháp tách khí (gas
stripping) ho c có th lo i b khí b ng phương pháp cơ h c. ð i v i quá trình
dùng khí tách khí, nư c và khí cho ch y ngư c chi u nhau. Phương pháp này có
hi u qu cao trong vi c lo i b oxy nhưng có th d n ñ n vi c acid hoá nư c
n u carbondioxyt b h p ph nhi u. Trong các bi n pháp lo i khí b ng cơ h c,
nư c ñư c bơm vào áp su t chân không, quá trình này ít hi u qu hơn so v i
phương pháp tách khí và ñòi h i s h tr x lý hoá h c (nh ng ch t tách oxy
như amonium bisulphide NH4HS).
Nư c bi n thư ng ñư c tách khí ñ gi m thi u oxy, n ng ñ mong mu n t
5-10ppb, tuy nhiên m t m c th p như v y t c ñ ăn mòn v n di n ra r t
nhanh.
- Ăn mòn do vi sinh v t: ðư ng ng d n d u và nư c có th ch u s ăn
mòn t quá trình phát tri n c a vi khu n kh sulphate (SRB: sulphate reducing
bacteria). Lo i vi khu n này phát tri n cùng v i nhi u lo i vi khu n khác. SRB
là m t lo i vi khu n y m khí, nó t n d ng ngu n acid béo có trong nư c và s
d ng oxy có trong g c sulphate ñ oxi hoá các acid béo. Nh ng vi khu n này
kích thích ho t ñ ng c a g c sulphide và làm tăng cư ng qua trình ăn mòn
sulphide.
Trong quá trình phát tri n c a vi khu n, pH môi trư ng tăng cao do
sulphide k t h p v i nư c t o thành hydrogen sulphide, acid này di chuy n và
t o ra môi trư ng acid nơi khác. Do ñó m c dù vi khu n phát tri n m t nơi
nhưng có th gây ra nh ng v n ñ nơi khác.
- Ăn mòn ñi n hoá : Ăn mòn ñi n hóa là m t hi n tư ng hoá h c có liên
quan ch t ch ñ n kim lo i, quá trình ăn mòn x y ra trong môi trư ng ñi n ly,
t c là có s hi n di n c a nư c như nhũ tương d u, nư c mu i… Ăn mòn ñi n
hoá ch x y ra ch y u t i b m t bên ngoài c a ñư ng ng.
T i khu anot, kim lo i s t (Fe) như n electron và tan vào trong môi trư ng
ñi n ly. Electron này chuy n ñ n khu v c cathod, t i ñây nó k t h p v i m t tác
nhân nào ñó, ví d như oxy, carbonic, hydrosulphide, acid h u cơ …
http://www.ebook.edu.vn
86
- Ph n ng anod: Ph n ng cathod:
Fe – 2e → Fe2+ O2 + 2H2O +2e → 4OH-
2. Các phương pháp ki m tra và phát hi n ăn mòn
Hư h ng do ăn mòn có r t nhi u d ng và thư ng xuyên xu t hi n ng u
nhiên nh ng v trí khác nhau, do ñó vi c xác ñ nh và ki m tra ăn mòn là không
d dàng và ít ñ nh lư ng.
Có nhi u phương pháp xác ñ nh khác nhau, tuy nhiên l a ch n phương
pháp có hi u qu nh t thì còn ph thu c vào nhi u y u t như môi trư ng, lo i
ăn mòn, ñ tinh c y c a thi t b . ð gi m thi u t c ñ ăn mòn, các chuyên gia
khuyên r ng nên tìm ki m trư c khi ch n l a k thu t xác ñ nh ăn mòn và c n
thi t ph i có s h tr c a các k sư ch ng ăn mòn nhi u kinh nghi m. S d ng
các phương pháp ki m tra khác nhau luôn mang l i k t qu t t hơn.
Vi c gi l i k t qu ki m tra ăn mòn r t c n thi t cho vi c ñánh giá t c ñ
ăn mòn trong m t th i gian dài và h tr cho vi c l a ch n h th ng ki m tra
tương ng.
2.1 M u th
Phương pháp thông thư ng nh t ñ xác ñ nh và ki m tra ăn mòn b ng m u
th , m t m u kim lo i tương t kim lo i làm ñư ng ng ñ t trong vùng ăn mòn
sau ñó ñem phân tích. Trong k thu t này bao g m vi c s d ng spool và thi t b
ñ c bi t dò ăn mòn.
2.2 Coupon
R t nhi u h th ng ñư ng ng v n chuy n và trong các nhà máy ñư c ki m
tra ñ ăn mòn b ng phương pháp Coupon. M t Coupon là m t m u kim lo i
ñư c ñưa vào trong phép ño ăn mòn. Nh ng Coupon ñư c làm s ch và c n th n
ñưa vào h th ng. T s chênh l ch kh i lư ng, ngư i ta xác ñ nh ñư c t c ñ
ăn mòn mm/năm. Coupon có nhi u hình d ng và kích thư c khác nhau gi a b
ph n cách ñi n hoàn toàn v i m t ph n kim lo i còn l i.
V i m t s công c khác, vi c s d ng Coupon là không th ph thu c vào
các y u t sau ñây:
- V trí ñ t Coupon: chú ý r ng vi c s d ng Coupon ph n ánh t c ñ ăn
mòn và s tăng g p năm l n khi ñ t Coupon gi a ng so v i thành ng. Do ñó
Coupon c n ñư c ñ t g n sát v i v trí c n ch n i, vùng ch y r i, co…
- Môi trư ng: Do tính ch t c a lưu ch t nh hư ng l n lên ñ ăn mòn, ví d
như Coupon có th b bao ph m t ph n b i m t l p parafin.
- Thao tác l p ñ t và thu h i Coupon: ph i ñ m b o Coupon chưa b ăn mòn
trư c khi l p ñ t và h n v s ăn mòn di n ra sau khi tháo ra kh i h th ng. C n
tránh d u tay bám trên b m t Coupon.
http://www.ebook.edu.vn
87
- - Th i gian ki m tra: là m t y u t quan tr ng, th i gian ng n thư ng cho
k t qu không chính xác do m t s d ng ăn mòn như ăn mòn l c n m t vài tu n
m i x y ra.
M t s y u t khác như vi c chu n b , làm s ch cũng nh hư ng.
Sau khi cân và xác ñ nh khôi lư ng m t mát, t c ñ ăn mòn ñư c xác ñ nh
như sau:
m.3650
mm/năm =
A.ρ .t
V i m: là kh i lu ng kim lo i b m t(g)
A: ti t di n b m t (cm2)
ρ: kh i lư ng riêng c a kim lo i(g/cm3)
t: th i gian (ngày)
Giá tr t c ñ ăn mòn ñư c tính t lư ng kim lo i b m t v i gi thi t t c ñ
ăn mòn ñ ng ñi u trên toàn b b m t c a Coupon, ñi u này không ñúng. Ngoài
ra báo cáo c n thêm k t qu v kh o sát b m t c a Coupon ñ xác ñ nh lo i ăn
mòn. M t s trư ng h p t c ñ ăn mòn tính ñư c trong kho ng giá tr có th
ch p nh n, tuy nhiên ñi u này không th k t lu n ñ i v i ăn mòn l , nhưng l
này t p t c khoan sâu vào b m t kim lo i trong m t th i gian ng n.
2.4 Kh p n i ki m tra và tr c qu n (test nipple spool)
Nh ng kh p n i và tr c qu n ñư c chu n b s n ñưa vào ñư ng ng như
nh ng Coupon l n và thư ng có th i gian ho t d ng khá lâu, kho ng vài tháng
và thư ng k t h p v i nh ng k thu t ño khác. Nó th hi n ñư c m c ñ ăn
mòn cho toàn b b m t ñư ng ng, và có th ño ñư c chi u sâu c a nh ng l
ăn mòn b ng cách c t ra.
2.5 ðo b ng các thi t b ñi n t
Máy dò ñi n tr
Thi t b ño ñi n tr corrosionmeter xác ñ nh lư ng kim lo i m t mát b ng
cách ño m c tăng ñi n tr c a nh ng m u kim lo i khi di n tích ngang c a
chúng b gi m do ăn mòn. M u th hay ñ u dò ñư c làm t kim lo i tương t
như kim lo i làm ñư ng ng và ñư c ñưa vào qua ñư ng vào ñ c bi t. Sau ñó
giá tr ñi n tr s ñư c xác ñ nh khi ñ u dò tr ng thái cân b ng v i môi trư ng
(nhi t ñ và tình tr ng b m t) t i nh ng th i ñi m cách ñi u. Nh ng giá tr
nh n ñư c s ñư c chuy n ñ i sang t c ñ ăn mòn b ng các d li u và công
th c do nhà s n xu t cung c p.
Vi c phân tích giá tr thu ñư c g p m t s gi i h n gi ng như vi c s d ng
Coupon. Ví d như ñ u dò có th b m t s ch t bám, ngăn c n s ti p xúc v i
nh ng ch t trong môi trư ng ăn mòn.
Máy ño ñi n tr phân c c
http://www.ebook.edu.vn
88
- V i máy ño ñi n tr phân c c, t c ñ ăn mòn là t c ñ t c th i. Trong
phương trình này, hi n tư ng ñi n hoá ñư c g i là ñi n tr phân c c tuy n tính
ñư c s d ng.
N u m t ñi n th E c a m t m u kim lo i ñư c g n v i cư ng ñ dòng
ñi n tương ng, m t ñư ng cong phân c c ñư c ghi nh n. T i ñi m mà cư ng
ñ dòng ñi n b ng 0, t c ñ c a ñư ng cong phân c c ñư c g i là ñi n tr phân
c c.
dE
Rpol =
(di )i =0
Khi cư ng ñ dòng ñi n b ng 0, ñi n th E b ng v i ñi n th ăn mòn.
Gi a ñi n tr phân c c và dòng ñi n ăn mòn có quan h như sau:
( )
B
mA / cm 2
Icorr =
R pol
T ñ nh lu t Faraday, t c ñ ăn mòn b ng 11,6.icorr (mm/năm)
H ng s B ph thu c vào cơ ch ăn mòn và có giá tr riêng cho t ng h .
Theo phương trình trên, t c ñ ăn mòn có th nh n ñư c b ng cách ño Rpol.
Trong th c t , thi t b có hai ñi n c c làm b ng kim lo i v i h th ng ñư c ñưa
vào môi trư n ăn mòn. Môt hi u ñi n th nh (dE) kho ng 20mV, ñư c áp vào
hai ñi n c c, sau ñó ño dòng dI. C c ñư c ñ i ngư c l i và l p l i quá trình, t
hai giá tr dòng thu ñư c, theo ñ th chuy n ñ i thành giá tr t c ñ ăn mòn.
Vi c s d ng thi t b ño ñi n tr phân c c gi i h n cho nh ng dung d ch
d n ñi n do dòng ñi n ph i di chuy n qua dung d ch khi ñi t c c này ñ n c c
kia. Phương pháp này không áp d ng cho h gas hay d u nhưng có th ño cho h
d u - nư c n u nư c là pha liên t c.
Máy dò Galvanic
Máy dò galvanic ñư c làm t hai ñi n c c kim lo i khác nhau thư ng là
ñ ng và s t. Chúng ñư c n i v i nhau và ñư c ñưa vào h th ng (b n ch a ho c
ñư ng ng). Sau khi các ñi n c c cân b ng v i môi trư ng, m t cư ng ñ dòng
ñi n ñư c ghi nh n. Giá tr c a cư ng ñ dòng ñi n có liên quan ñ n tính ăn
mòn c a môi trư ng. Trong môi trư ng không có tính ăn mòn giá tr dòng thu
ñư c r t nh còn trong môi trư ng có tính ăn mòn cao dòng ño ñư c r t l n.
Phương pháp này s d ng ch có tính ñ nh tính trong vi c ki m tra t c ñ ăn
mòn c a thi t b :
- Nó ch y u ñư c s d ng ñ ño ăn mòn do oxygen tan trong dung d ch
gây ra
- Ít ñư c s d ng ñ i v i ăn mòn do CO2 và H2S
- Cũng có nh ng gi i h n tương t như nh ng phương pháp trên.
Máy dò Hydrogen
http://www.ebook.edu.vn
89
- ðư c c u t o b i m t ng thép có thành r t m ng n i v i m t thi t b ño
áp, nó ñư c ch y u s d ng trong môi trư ng chua. Trong ph n ng ăn mòn
hydrogen sinh ra khu ch tán qua thành ng thép, t i ñó nó k t h p thành phân
t , quá l n ñư c khu ch tán ngư c tr l i, áp su t do phân t hydrogen s ñư c
ño và chuy n thành giá tr t c ñ ăn mòn. Thi t b này có th dùng ño ăn mòn
m t cách ñ nh tính hay bán ñ nh lư ng và thư ng ñư c k t h p v i nhi u
phương pháp khác.
Hi n nay có nh ng máy dò ph c t p hơn có th ño ñư c lư ng hydro
khu ch tán qua thành ng thi t b .
2.6 Phân tích hóa h c
Xác ñ nh hàm lư ng s t hòa tan
M t phương pháp d ñoán và ñánh giá ăn mòn có hi u qu là xác ñ nh
lư ng s t có trong lưu ch t thông qua m u l y. Có m t vài phương pháp ñ xác
ñ nh s t có trong m u và m u ph i th a mãn các yêu c u như:
- Thi t b l y m u ph i th t s ch.
- Van l y m u ph i không b r và v y b n, van này thư ng ñư c làm b ng
ñ ng ñ h n ch y u t trên.
- M u l y ph i ñ i di n cho toàn b lưu ch t, khi mu n xác ñ nh t i m t
ñi m nào ñó, ph i l y m u càng g n ñi m ñó càng t t.
- Th i gian ho t ñ ng c a m , k t qu phân tích cho m t m m i ho t ñ ng
vài ngày v i m t m ñã ho t ñ ng lâu là r t khác nhau.
-ð n ñ nh c a m , tránh l y m u khi m m i ñư c s a ch a hay thay th
thi t b
- Thành ph n nư c gi ng nhau m i l n l y m u.
Phân tích s n ph m ăn mòn
Phân tích hoá h c s n h m ăn mòn và nh ng ch t bám trên h th ng là m t
ph n quan tr ng trong vi c ki m tra ăn mòn. M u có th l y t Coupon, nipple
hay tr c ti p t h th ng. Khi bi t ñư c thành ph n nh ng ch t có trong h
th ng có th giúp ñánh giá và xác ñ nh v n ñ . Chú ý v trí và tình tr ng m u khi
l y là r t quan tr ng, m t s s n ph m ăn mòn thư ng b bi n ñ i v m t hoá
h c khi di chuy n ra kh i h th ng. Ví d như s t sulphide khi ñưa ra không khí
b bi n ñ i thành oxyt s t, ñi u này có th d n ñ n nh ng k t lu n sai l m.
Phân tích khí:
Nh ng khí quan tr ng trong ñánh giá ăn mòn là CO2, H2S và O2. Trong m
khí ho c nh ng thi t b dùng khí, xác ñ nh 3 khí trên tương ñ i ñơn gi n n u
http://www.ebook.edu.vn
90
- chúng t p trung m t lư ng l n. Trong m d u, xác ñ nh các khí khó khăn hơn.
S có m t c a H2S và oxygen lư ng v t r t khó xác ñ nh nhưng r t quan tr ng,
m t lư ng v t H2S có th gây n t gãy cho ng thép ch u l c cao.
2.7 Ho t ñ ng c a vi khu n
Ho t ñ ng c a vi khu n có th gây ra nhi u v n ñ khác nhau, ñ c bi t là
trong các ñư ng ng d n nư c. Có m t s phương pháp xác ñ nh ho t ñ ng c a
vi sinh v t. Phương pháp quan tr ng nh t là ñ m s vi khu n. M u có ch a vi
khu n s ñư c nuôi c y trong môi trư ng nuôi dư ng ñ c bi t sau ñó s ñư c
ñ m và phân tích ho t ñ ng ñ ñánh giá m c ñ nh hư ng c a chúng ñ i v i
quá trình ăn mòn.
2.8 Thi t b ki m tra b m t
Ki m tra b ng siêu âm:
K thu t siêu âm s d ng năng lư ng siêu âm ñ ño b dày c a v t th b ng
kim lo i và xác ñ nh ch r n n t trong kim lo i.
Thi t b ki m tra ñư ng ng b ng ñi n t :
Thi t b này ñư c g n trên thoi, trong quá trình ho t ñ ng c a thoi nó s ghi
nh n tình tr ng c a thành ng.
S d ng tia phóng x :
Trong s n xu t d u khí, phương pháp ch p nh b ng tia phóng x ch y u
dùng ñ ki m tra các m i hàn và b m t bên trong c a ñư ng ng và thi t b .
3. Các phương pháp b o v ch ng ăn mòn
Phương pháp b o v ch ng ăn mòn ñư ng ng bao g m:
- S d ng v t li u ch ng ăn mòn
- S d ng ch t c ch ch ng ăn mòn
- B o v b ng các l p bao ph
- B o v cathod b ng anod hy sinh
B o v b m t bên ngoài thư ng dùng các phương pháp bao ph ho c b o
v b ng cathode hay anod, bên trong thì dùng ch t c ch hay bao ph .
3.1 V t li u ch ng ăn mòn
V t li u ch ng ăn mòn bao g m các h p kim ch ng ăn mòn và v t li u phi
kim.
V t li u phi kim
http://www.ebook.edu.vn
91
- V t li u phi kim ñư c s d ng nhi u do hoàn toàn không b ăn mòn, tuy
nhiên ng d ng còn h n ch do nh ng như c ñi m v kho ng nhi t ñ và áp
su t ho t ñ ng, kh năng ch u va ch m và rung ñ ng kém.
M t lo i v t li u phi kim trư c ñây thư ng ñư c s d ng là: GRE
(Reinforced Epoxy) m t d ng c a plastic ñư c gia cư ng b ng s i thu tinh,
làm ñư ng ng trên b v i áp su t ho t ñ ng th p, nhưng hi n nay ch y u ng
d ng trong c p thoát nư c.
H p kim ch ng ăn mòn (CRAs)
CRAs ñư c s d ng khi thép carbon mangan không phù h p ñ s d ng,
lý do chính là do lưu ch t v n chuy n quá ăn mòn ñ i v i thép carbon thưòng
cho dù ñã có nh ng bi n pháp ch ng ăn mòn khác như s d ng ch t c ch hay
l p ph thông thư ng.
Các CRAs ñư c s d ng thay th hoàn toàn ho c ch bao ph b m t ng.
Các lo i CrAs thông d ng g m có: thép không r duplex (duplex stainsless
steel), h p kim nickel, ng thép carbon mangan ñư c ph thép không r austenic
và m t s lo i v t li u khác như titan và h p kim c a nó. Thép không r ñư c
s n xu t trên cơ b n thép carbon b ng cách gi m b t lư ng carbon, thêm vào các
nguyên t không r như nickel, chromium.
Thép không r martansiric
ðư c s d ng ch y u trong ng v n chuy n d u và van, v t li u này ñư c
s n xu t t thép carbon mangan thêm 13% chromium, hàm lư ng Carbon gi a
kho ng 0,15%, kh năng ch ng ăn mòn ng t t t, giá thành g p 3 l n thép carbon
thông thưòng, ñ b n nhi t ñ th p kém và r t khó hàn. Lo i thép này thư ng
ñư c x lý b ng nhi t trư c khi s d ng ñ nâng cao cơ tính, ñư c Kawasaki c i
thi n b ng cách thêm vào m t lư ng nh nickel, mangan và molipden, tính
ch ng ăn mòn và kh năng hàn tăng lên rõ r t
Thép không r Austenic
ðây là lo i thép khônng nhi m t ñư c s d ng ch y u trong nh ng nhà
máy ch bi n và nhà máy v khí, hàm lư ng nh ng nguyên t không r khá cao
t 18%Cr, 8%nickel ñ n 27%Cr, 30%nickel và 3% molipden, kh năng ch ng
ăn mòn cao, tuy nhiên d b n t gãy khi ch u ng su t ăn mòn n u có m t
chlorine (n ng ñ gi i h n c a chlorine là kho ng 50-100ppm nhi t ñ 60oC).
Nó ñư c s d ng ch y u làm l p ph b m t trong cho nh ng ñư ng ng, b
ch a hay nh ng chi ti t nh b ng v t li u thép carbon. Thép không r austenic
nh y c m v i n t gãy, r t d hư h ng trên di n r ng khi kh năng ch ng ăn mòn
suy gi m. Giá thành g p 4 l n thép carbon thông thư ng, khá d hàn. Tuy nhiên
c n tránh hi n tư ng carbin hoá m i hàn và vùng xung quanh do nhi t ñ cao
làm gi m kh năng ch ng ăn mòn, tăng cư ng kh năng n ñ nh b ng cách gi m
http://www.ebook.edu.vn
92
- hàm lư ng carbon xu ng kho ng 0,05% và thêm m t s nguyên t n ñ nh như
titan hay niobi.
Thép không r Duplex
Thành ph n C: 0,03-0,05%; Cr:22-25%; Ni:5-6%; Mo:3-6%, giá thành g p
6 l n thép carbon thông thư ng, d ng thép này g n như là m t h n h p c a
ferrite và austenic, kh năng ch ng g t t, kh năng hàn và ñ b n cao hơn thép
austenic.
Thép h p kim cao nickel
Chi phí lo i v t li u này tương ñ i cao so v i nh ng lo i khác, ch y u do
hàm lư ng c a nh ng nguyên t ch ng r cao. Hàm lư ng như sau: Ni: 28-56%;
Cr: 21-22%; Fe: 5-22%; Mo: 3-9%; Cu 2%; Nb 4%; Ti 1%. Kh năng ch ng ăn
mòn r t t t, thư ng th y s d ng trong vi c s n xu t các acid m nh. ðư ng ng
v n chuy n ngoài khơi thư ng ñư c ph m t l p thép h p kim cao, giá thành
gi m tương ñ i, kho ng t 7-10% thép carbon thông thư ng.
3.2 L p ph ch ng ăn mòn
Là phương pháp ch ng ăn mòn h u hi u nh t hi n nay, thông thư ng s
d ng k t h p v i bi n pháp b o v cathod. Nh ng ñ c tính c n xem xét c a v t
li u làm l p ph là: Kh năng bám dính, m m d o, ñi n tr , kh năng cách
nhi t, ch ng ch u các tác ñ ng cơ h c, tính ch t v t lý hoá h c n ñ nh, d s
d n và b n trong môi trư ng.
L p ph cho b m t ngoài
V t li u làm l p ph : Nh ng lo i v t li u quan tr ng dùng bao ph bên
ngoài như:
- Nh a ñư ng nóng
- PE và PP
- FBE
- Băng plastic
- Asphal mastic
- Epikote (m t lo i nh a xi t phát t than ñá)
Gi i h n nhi t ñ s d ng c a nh ng lo i v t li u trên theo b ng sau:
Lo i v t li u Nhi t ñ t i ña
Nh a ñư ng 60
PE 65
http://www.ebook.edu.vn
93
- PP *
FBE 100**
Băng plastic 60
Asphalt mastic 60
Epikote 80
*: Nhi t ñ gi i h n trên chưa ñư c shell thi t l p, nhưng có th l y kho ng
o
100 C
**: Ch ñúng trong ñi u ki n môi trư ng khô ráo. Trong ñi u ki n m ư t,
nhi t ñ nên ch l y 75oC
Nh a ñư ng (ho c nh a than ñá): ðư c s d ng khá lâu trư c ñây, dùng
ch y u cho nh ng ñư ng ng b chôn l p
ho c ñư ng ng ngoài khơi, thư ng ñư c
ph trư c khi v n chuy n và l p ñ t. L p
ph ñư c t o thành b ng cách cho nh a
ñư ng nóng ch y t do bên ngoài ng,
không c n l c t p ch t k càng, b dày c n
ñ t ñư c ít nh t là 2,5mm cho ñư ng ng
trên b và ít nh t 5 mm cho ñư ng ng
ngoài khơi. Bên ngoài ñư c ph b ng l p Quá trình ph polypropylen(PP)
v i s i thu tinh ñ h n ch tác ñ ng cơ
h c c a ñ t ñá và quá trình l p ñ t. G n ñây ng d ng khuynh hư ng s d ng
l p ph nh và m ng hơn như PE, FBE cho ñư ng ng trên b thay th cho l p
ph n ng n b ng nh a ñư ng. Tuy nhiên ñ i v i ñư ng ng ngoài khơi, l p
nh a ñư ng v n s d ng r ng rãi bên dư i l p b c bê tông.
PolyEtylen: là lo i v t li u ñư c s d ng r ng rãi nh t hi n nay, ñư c coi
là lo i v t li u b o v bên ngoài t t nh t kho ng 10-15 năm tr l i ñây. B dày
c a l p PE tuỳ thu c vào ñư ng kính ng, có th tham kh o theo b ng sau:
B dày t i thi u c a l p PE(mm)
ðư ng kính ng (mm)
Tiêu chu n Gia cư ng
< 250 2.0 2.5
250-500 2.2 3.0
500-800 2.5 3.5
> 80 3.0 3.5
Quá trình ph PE ñư c ti n hành theo hai cách: B t PE ñư c ph lên b
ngoài c a ng ñã ñư c làm s ch và gia nhi t trư c ñ n kho ng 300oC
http://www.ebook.edu.vn
94
- hay l p PE nóng ñư c kéo ph lên b m t ñã ñư c làm s ch và gia nhi t kho ng
120-180oC. Trong phương pháp này c n ph i s d ng ch t bám dính ban ñ u ví
d (cao su butyl) do PE không dính vào thép.
Trong c hai phương pháp, ñ tăng cư ng s g n k t và kh năng ch ng
bong tróc, m t lóp m ng FBE ñư c ph lên trư c l p PE. L p PE b n, ch ng
tác ñ ng cơ h c trong quá trình v n chuy n, l p ñ t t t, ñi n tr cao, nên làm
gi m dòng b o v cathod.
FBE (Fusion Boned Epoxy): L p
băng epoxy m ng ho c b t epoxy ñã
ñư c s d ng nhi u trong h th ng
ñư ng ng, ñ c bi t là nh ng h
th ng trên b , có th cho h th ng
có ñư ng kính ñ n 1600mm, ho t
nhi t ñ ñ n 100oC và có
ñ ng
nhi u tính ch t vư t tr i so v i
Ph FBE
nh ng v t li u khác. L p ph epoxy
ñư c t o ra b ng cách dùng súng phun tĩnh ñi n, phun b t nh a lên b m t ng
ñã ñư c làm s ch và gia nhi t trư c ñ n kho ng 230-240oC. L p ph t o thành
r t m ng, t 350-450µm, nhưng r t b n, bám dính t t vào thép, ñ b n hoá h c
r t cao, tuy nhiên trong môi trư ng m ư t, kh năng ch u nhi t gi m sút, ch
ho t ñ ng t t 75oC. L p ph d b h ng b i các va ch m v i v t s c nh n, c n
ph i c n th n trư c khi v n chuy n l p ñ t. Nhưng nh ng va ch m như v y
không làm bong tróc khu v c xung quanh và có th trám l i b ng nh a epoxy t i
hi n trư ng.
B c b ng băng plastic: K thu t này ñã ñư c th c hi n t 1950. Có r t
nhi u lo i v t li u plastic dư i d ng băng bao g m PVC, PE… có ñ dày khác
nhau, có th t bám dính vào b m t ho c c n ph i có m t l p tr dính.
Phương pháp này có nhi u ưu ñi m và d th c hi n, tuy nhiên có m t
như c ñi m l n là d bong tróc, ñ c bi t là t i nh ng ñi m ch ng lên nhau. Khi
ñư c s d ng cùng v i h th ng b o v cathod, như c ñi m trên làm gi m hi u
qu c a dòng b o v nên ngày nay phương pháp b c ng b ng băng plastic
không còn ñư c áp d ng trong h th ng d n d u và khí n a.
L p ph asphalt mastic: Asphalt plastic, như Somatic là m t h n h p c a
asphalt, cát, b t ñá vôi, b t ñá và s i amiăng. L p asphalt ñư c th c hi n t i nhà
máy v i nh ng thi t b ph c t p. H n h p asphalt ñư c nung nóng và ph lên b
m t ng ñã ñư c làm s ch, làm thư ng r t dày, kho ng t 12mm tr lên, nh m
ñi u khi n b dày c a ñư ng ng. Sau khi ph xong, asphalt không c n có l p
b c bên ngoài như nh ng trư ng h p trên .
http://www.ebook.edu.vn
95
- L p ph asphalt thư ng r t ch c, n ng và ch ng
mòn t t, do ñó nó ch y u ñư c áp d ng cho ñư ng ng
ngoài khơi, nơi luôn c n tăng thêm tr ng lư ng.
Epikote: Nh a Epikote là m t lo i nh a có ngu n
g c t than ñá, ñư c s d ng trong m t s trư ng h p
ñ i v i ñư ng ng chôn l p và ñư ng ng ngoài khơi.
Nó ñư c ph làm nhi u l p lên b m t ng ñã ñư c
làm s ch, l p ph có b dày ít nh t 400µm và có th Ph PU
ch u nhi t ñ ñ n 80oC, Tuy nhiên ngày nay ngư i ta s
d ng l p FBE có nhi u ưu ñi m hơn.
L p ph t i ñi m n i
Trên ñư ng ng thư ng có nh ng ñi m r nhánh, ch l p ñ t nh ng thi t
b chuyên dùng. Nh ng v trí này thư ng ñư c b o v k hơn ñ ñ m b o an
toàn cho h th ng. Nh ng lo i v t li u sau ñây thư ng ñư c s d ng :
- PolyEtylen: Lo i băng PE có kh năng co l i khi b ñ t nóng, có th ch u
ñư c nhi t ñ ñ n kho ng 90oC, ñàn h i t t, ít b c ng và lão hoá. Nó ñư c ph
b ng cách qu n xung quanh, sau ñó s d ng ng n ñu c hơ nóng ñ co l i và
bám ch t vào b m t c n bao ph .
Lo i băng này thư ng ñư c dùng ñ che ph bên ngoài l p FBE ho c bao
ph b ng b t PE.
- Ph b ng b t FBE ho c b t PE: Th c hi n b ng cách làm s ch b m t
bên ngoài, gia nhi t cho ñư ng ng, sau ñó phun l p b t FBE, PE ho c s d ng
dung d ch c a chúng, cu i cùng ñư c b c bên ngoài b i l p băng PE như ñã nói
trên.
- Băng cold-applied: Ch y u ñư c s d ng cho ñư ng ng ngoài khơi,
qu n quanh các m i hàn, sau ñó ñư c ph lên b ng
m t l p asphalt mastic nóng.
L p ph b m t bên trong c a ñư ng ng:
L p ph bên trong nh m m c ñích t o ra m t rào
ngăn cách gi a lưu ch t và b m t kim lo i, ch ng l i
nh ng quá trình ăn mòn c a nh ng s n ph m có tính
Sơn ph bên trong
ăn mòn. L p ph bên trong thư ng là l p sơn epoxy,
ngoài vi c b o v ch ng ăn mòn còn nh m m c ñích gi m ma sát và t o s s ch
s cho b m t bên trong ng.
Quá trình sơn ph bên trong di n ra nh m t thi t b ñư c r n gi a hai thoi.
Trư c khi sơn ph , b m t bên trong ng ñư c súc r a s ch b ng m t dung d ch
acid phù h p, làm khô. Sau ñó thoi s di chuy n và toàn b b m t bên trong s
ñư c sơn ph . Quá trình sơn ph ñư c ki m tra b ng camera g n trên thoi.
http://www.ebook.edu.vn
96
- 3.3 S d ng ch t c ch
Ch t c ch hoá h c ñư c s d ng ñ gi m t c ñ ăn mòn. Nó ñư c cho
vào lưu ch t v n chuy n ho c là ph gia trong l p sơn ph ñư ng ng. Ch t c
ch ñư c chia làm 3 lo i:
- Ch t c ch ho t ñ ng: nó ph n ng v i kim lo i, t o thành m t l p film
b o v ch ng ăn mòn.
- Ch t c ch th ñ ng: ðư c h p ph vào b m t kim lo i và t o thành
m t b m t ngăn c n s ti p xúc c a kim lo i v i nh ng tác nhân ăn mòn.
- Ch t c ch thay ñ i tính ăn mòn c a môi trư ng.
- Các ñ ch t sinh h c dùng ñ di t vi sinh v t cũng là m t lo i ch t c
ch nh m làm gi m s lư ng vi sinh v t ho t ñ ng trong ñư ng ng
Ch t c ch ñư c ñưa vào h th ng theo t ng ñ t ho c liên t c. Bi n pháp
s d ng ch t c ch không ñ m b o vi c b o v an toàn ñư ng ng nên ph i s
d ng cùng v i các bi n pháp b o v khác.
Ch t c ch ho t ñ ng
Ch t c ch lo i này ñư c thêm vào h th ng v i n ng ñ th p và thư ng là
lo i ch t r n có th tan hoàn toàn trong lưu ch t v n chuy n. Chúng ph n ng
v i kim lo i và t o thành m t l p film b o v kim lo i bên trong không b ăn
mòn. Thông thư ng lo i ch t này ch a các g c nitrite, chromate và phosphate.
Các ch t c ch không ñư c s d ng riêng l mà thư ng ph i h p nhi u lo i v i
nhau, k t h p v i vi c s d ng ch t di t khu n, bi n pháp hi u ch nh pH làm
tăng hi u qu c a ch t c ch . Chi phí cho vi c s d ng ch t c ch thư ng khá
cao.
Ch t c ch th ñ n:
Ch t c ch lo i này t o thành l p film bao ph trên b m t kim lo i, ngăn
ch n các ph n ng cathod và anod, qua ñó ngăn ch n kh năng ăn mòn. Ch t c
ch lo i này thư ng là nh ng h p ch t cao phân t , c u t o g m hai ph n: ph n
ñ u mang nh ng nhóm ho t ñ ng có kh năng h p ph vào b m t kim lo i,
ph n ñuôi mang nh ng nhóm h u cơ làm thành m t l p ngăn c ng s khuy ch
tán c a nh ng tác nhân ăn mòn vào b m t kim lo i.
Ph n ñ u thư ng là nh ng g c amin, alcihol, acid, vòng mang N2, sulphide
ho c phosphate. Ph n ñuôi thư ng là vòng thơm ho c g c acid béo. Lo i ch t c
ch này thư ng không hi u qu khi có m t oxy, tuy nhiên ho t ñ ng ngăn c n
CO2 và H2S r t t t.
Ch t c ch th ñ ng h p thu vào b m t kim lo i và t o thành nh ng l p
film liên k t v i nhau b ng nh ng liên k t v t lý, s lư ng l p film ñôi khi ñ
dày ñ có th th y ñư c.
http://www.ebook.edu.vn
97
- Nh ng l p film thưòng b bóc và t o thành liên t c. Khi l a ch n ch t c
ch th ñ ng, ngư i ta thư ng quan tâm ñ n nh ng y u t sau:
- Tương thích v i nh ng ch t hoá h c trong d u
- Không t o nhũ tương v i nư c hay d u
- n ñ nh nhi t
- T o k t t a bám dính
- Không gây ô nhi m môi trư ng: t t c nh ng ch t c ch sau khi ñư c
s d ng ñi u ñư c th y ra môi trư ng, do ñó yêu c u v kh năng phân hu
nhanh và không gây ô nhi m môi trư ng là r t c n thi t.
- Giá c và kh năng cung c p
Ch t di t vi sinh
Ch t di t vi sinh v t ñư c s d ng nh m h n ch s phát tri n c a vi khu n
kh sulphate (sulphate reducing – SRB). Ch t này ñư c cho vào t ng ñ t và
ñư c s d ng khi m c vi khu n trong ñư ng ng kho ng 103/ml. Ch t di t
khu n thư ng ñư c k t h p v i ch t c h khi ti n hành.
3.4 Phương pháp b o v Cathod
Phương pháp b o v cathod ñư c s d ng b o v b m t phía ngoài c a
ñư ng ng, ch y u ñ ñ m b o ngăn ch n quá trình ăn mòn ñi n hoá x y ra t i
nh ng ñi m l p b c b hư h ng. Quá trình b o v này ñư c th c hi n b ng cách
cung c p m t dòng ñi n m t chi u ch y d c theo ñư ng ng ho c n i ñư ng
ng v i m t kim lo i khác t o thành m t c p pin ñi n.
Nguyên lý c a phương pháp b o v Cathod
Khi m t kim lo i n m trong môi trư ng ñi n ly (nư c, ñ t…) nó d dàng b
ăn mòn theo cơ ch ăn mòn ñi n hoá. Ăn mòn ñi n hoá x y ra khi ph n ng di n
ra trên b m t kim lo i b i các tác nhân làm di chuy n electron t kim lo i vào
môi trư ng ñi n ly.
Ví d : O2 + 4e+ H2O → 4OH-
ð t o ra electron, nguyên t kim lo i t o thành ion dương tan vào môi
trư ng ñi n ly
Ví d : Fe – 2e → Fe2+
T ñó, quá trình ăn mòn di n ra. H th ng b o v cathod cung c p m t
ngu n electron thay th , ngăn ch n ph n ng t o electron c a kim lo i và quá
trình ăn mòn. Ngu n cung c p electron có th là m t ngu n ngoài ho c ngu n
t o thành t c p pin galvanic gi a thép và m t kim lo i khác m nh hơn thép như
Mg, Zn…
http://www.ebook.edu.vn
98
- S ph c t p c a phương pháp là ch ph i cung c p ñ electron, không dư,
t i t t c nh ng khu v c c n b o v . Th ñi n c c c a kim lo i s cung c p
thông tin v m c ñ b o hoà c a kim lo i v i electron khi lư ng electron tăng
lên vư t m c bão hoà, th ñi n c c c a kim lo i t o nên âm hơn và có tính kh
m nh hơn.
Trong ñ t và tr m tích có th có vi khu n kh sulphate, ho t ñ ng c a vi
khu n làm ph c t p thêm tính ch t nhi t ñ ng c a kim lo i. L p sulphide t o
thành do ho t ñ ng c a vi khu n tr thành m t cathod ñ i v i s t, do ñó c n
nhi u electron hơn ñ b o v . Trong th c t khi phát hi n có ho t ñ ng c a vi
khu n SRB ñi n th b o v c n tăng thêm –100mV
H th ng b o v cathod có th áp d ng ñ i v i ñư ng ng không có l p
b c, tuy nhiên chi phí r t ñ t. H th ng ñư ng ng trong th c t ñư c bao ph
hoàn toàn, h th ng b o v cathod ch ñ m b o không b ăn mòn t i nh ng ch
hư h ng l p b c
ð i v i m t h th ng, l p b c tuy t ñ i t t, cư ng ñ dòng b o v b ng 0.
Tuy nhiên trong th c t ñư ng ng m i c n cư ng ñ dòng b o v kho ng 100-
200mA và có th lên 50A cho h th ng ñã ho t ñ ng lâu năm.
ð i v i m t ñư ng ng trên b , dòng ñi n thư ng cung c p b i m t máy
phát ho c t lư i ñi n, qua m t b chuy n ñ i thành dòng m t chi u qua m t
thi t b g i là T/R.
ð i v i ñư ng ng ngoài khơi, không th cung c p dòng ñi n, do ñó ñư ng
ng ñư c b o v b ng anod hy sinh. Nh ng anod này ñư c chôn nh ng
kho ng cách c ñ ng v i nhau và ñư c n i v i ñư ng ng b ng dây d n. V t li u
làm anod thư ng là Mg và Zn… nhưng g n ñây nhôm ñư c s d ng nhi u nh t.
http://www.ebook.edu.vn
99
nguon tai.lieu . vn