Tải bản đầy đủ

Ăn mòn sắt trong môi trường khí quyển

Ăn mòn và bảo vệ kim loại trong môi
trường khí quyển
Đề tài: Ăn mòn sắt trong môi 
trường khí quyển

Nhóm 2


I.MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĂN
MÒN KIM LOẠI

NỘI DUNG

II.CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĂN
MÒN KHÍ QUYỂN KIM LOẠI
III.CƠ CHẾ ĂN MÒN SẮT TRONG MÔI
TRƯỜNG KHÍ QUYỂN

IV.BIỆN PHÁP CHỐNG ĂN MÒN SẮT
TRONG KHÍ QUYỂN


V.TÌM HIỂU VỀ CỘT SẮT DELHI


I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĂN MÒN
KIM LOẠI


Ăn  mòn  kim  loại trong môi trường khí quyển là 
sự  suy  giảm  các  tính  năng  hoặc  sự  phá  hủy  vật 
liệu  kim  loại  dưới  tác  động  của  các  yếu  tố  môi 
trường khí quyển như nhiệt độ, độ  ẩm, tạp chất 
khí quyển, các điều kiện khí hậu….  



là  một  quá  trình  tự  nhiên,  xảy  ra  do  sự  hình 
thành  các  vi  pin  ăn  mòn  trên  bề  mặt  kim  loại 
giữa  vùng  anot  (có  trạng  thái  năng  lượng  cao 
hơn)  và  vùng  catot  (có  trạng  thái  năng  lượng 
thấp hơn), vì vậy nó mang bản chất điện hóa. 


các giai đoạn của quá trình ăn mòn kim loại


 Nông thôn

Phân 
Loại

KHÍ QUYỂN

Biển

Thành phố 
và khu công 
nghiệp


II. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĂN MÒN KHÍ

QUYỂN KIM LOẠI


1. Nhiệt ẩm
- là yếu tố quan trọng nhất trong sự ăn mòn khí quyển.

- Thời gian lưu ẩm (Time of Wetness - TOW) TOW
được tính là thời gian mà trên bề mặt kim loại tồn tại một
màng dung dịch điện ly mỏng - đủ “ướt” để cho các pin ăn
mòn hoạt động và quá trình AMKQ xảy ra.
- Khi độ ẩm tương đối RH > 80 %, quá trình ăn mòn
xảy ra ngay cả trong khí quyển sạch.


- Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình ăn mòn kim loại
phức tạp hơn và không đơn giản theo một chiều. Sự tăng
nhiệt độ làm tăng tốc độ của các phản ứng điện hoá và quá
trình khuếch tán.




2. Chế độ mưa

Mưa góp phần tạo nên màng dung dịch trên bề mặt kim
loại, tuy nhiên, sự ảnh hưởng của mưa đến AMKQ rất phức
tạp.
- Nước mưa rửa trôi các chất xâm thực là tác nhân gây
ăn mòn sa lắng trên bề mặt kim loại dưới dạng khô (drydeposition).
- Mưa axit lại mang đến bề mặt kim loại các các ion
gây ăn mòn dưới dạng ướt (wet deposition) như H+,
SO42-, Cl-…, đồng thời, nước mưa rửa trôi hoặc hòa tan
sản phẩm ăn mòn, làm giảm tính năng bảo vệ của lớp sản
phẩm trên bề mặt.


Ảnh hưởng của nhiễm bẩn khí quyển


Khí NOx, SOx

Các khí SOx và NOx là những khí thải công nghiệp chủ
yếu gây AMKQ.
- SO2 tạo nên môi trường axit (pH < 4,5) gia tăng tốc
độ quá trình AMKL.
- NO2 phản ứng trong pha khí với gốc hyđrôxyl và tạo
thành axit nitric (HNO3) là tác nhân gây ăn mòn.





Ion clorua Cl-

Ion Cl- là một tác nhân nguy hiểm đối với các vật liệu
kim loại, nó gia tang tốc độ ăn mòn kim loại và là tác nhân
gây ăn mòn lỗ.
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.


III. CƠ CHẾ ĂN MÒN SẮT TRONG MÔI TRƯỜNG
KHÍ QUYỂN.
1. Ăn mòn điện hóa học hợp kim của sắt (gang, thép)
trong không khí ẩm


2. Ăn mòn trong môi trường có khí SO2
SO2 + H2O + 1/2O2 → H2SO4
2H2SO4 + 2Fe + O2 → 2FeSO4 +2H2O 
(a) khi có mặt SO2.
(b) không có SO2.
(c) miêu tả các kết quả thu 
được bằng việc tiếp xúc 
của một mẫu trước khi bị 
ăn mòn với SO2 (và do đó 
nó bị nhiễm sunfat) đến 
một không khí, không khí 
SO2. Đường cong 
(d) tương ứng với một loại 
thử nghiệm như (c), ngoại 
trừ mẫu đã được rửa sạch 
bằng nước trước khi thử 
nghiệm ăn mòn.




2. Ăn mòn trong môi trường có khí NOx

Đioxit nitơ (NO2) được sinh ra chủ yếu là do sự cháy ở
nhiệt độ cao, khi đó ôxit nitơ (NO) nhanh chóng bị ôxy hoá
bởi ôzôn và tạo thành NO2. Nitơ đioxit hoàn toàn không
tan trong nước, chỉ có một phần nhỏ phản ứng trong pha
khí với gốc hyđrôxyl và tạo thành axit nitric (HNO3), axit
này tan rất tốt trong nước và là tác nhân gây ăn mòn.
Fe + H+ + NO3- → Fe3+ + NO + H2O
Fe3+ + Fe → Fe2+


3. Ăn mòn trong môi trường có Cl-


Thép không gỉ là hợp kim của thép với Cr từ
13-26%. Trạng thái bị oxi hoá của crom thường là
crôm ôxit(III). Khi crôm trong hợp kim thép tiếp
xúc với không khí thì một lớp Crom III oxit rất
mỏng xuất hiện trên bề mặt vật liệu; lớp này mỏng
đến mức không thể thấy bằng mắt thường, có
nghĩa là bề mặt kim loại vẫn sáng bóng. Tuy nhiên,
chúng lại hoàn toàn không tác dụng với nước và
không khí nên bảo vệ được lớp thép bên dưới.Tuy
nhiên khi có mặt ion Cl- xảy ra quá trình kết hợp
của các ion Cl tạo ra Cl2 và có sự phá hủy màng
Cr2O3 bên ngoài.


IV. BIỆN PHÁP CHỐNG ĂN MÒN SẮT TRONG
KHÍ QUYỂN
1. Lựa chọn hợp kim bền môi trường
a)Thép không gỉ
Thép  không  gỉ hay  còn  gọi  là inox (inốc,  bắt 
nguồn  từ  tiếng  Pháp: inox) là  một  dạng hợp  kim 
của  sắt chứa  tối  thiểu  10,5%  crom.  Nó  ít  bị  biến 
màu  hay  bị  ăn  mòn  như  thép  thông  thường  khác. 
Vật liệu này cũng có thể gọi là thép chống ăn mòn. 
Thông  thường,  có  nhiều  cách  khác  nhau  để  ứng 
dụng  inox  cho  những  bề  mặt  khác  nhau  để  tăng 
tuổi thọ của vật dụng. Trong  đời sống, chúng xuất 
hiện  ở  khắp  nơi  như  những  lưỡi  dao  cắt  hoặc  dây 
đeo đồng hồ...



b)Thép hợp kim thấp độ bền cao (HSLA)
Thép  hợp  kim  thấp  có  độ  bền  cao  (Tiếng  Anh: 
High  Strength  Low  Alloy  Steel;  thường  được  viết 
tắt  là  HSLA)  là  một  loại  thép  hợp  kim  có  nhiều 
tính năng cao hơn hơn thép hợp kim thông thường 
mà  trước  hết  là  có  độ  bền  cao  hơn  (σ  >  300÷320 
MPa)  trong  khi  các  chỉ  tiêu  cơ  tính  khác  vẫn  đảm 
bảo yêu cầu của thép xây dựng.
HSLA là vật liệu bền và chịu uốn, cứng hơn các 
loại  thép  carbon,  thường  có  khả  năng  chống  được 
sự ôxi hoá tốt hơn thép carbon thông thường. Tuy 
nhiên,  thép  này  thiếu  đặc  tính  dễ  uốn  khi  so  với 
thép mềm.


Có rất nhiều loại thép HSLA khác nhau với giá trong khoảng
từ 500-800 USD/tấn (thép cacbon thường có giá nằm trong
khoảng 400-550USD/tấn).


2. Cách ly môi trường
a) Sơn phủ
Lớp sơn phủ bảo vệ tạo
một lớp màn chắn
(barrier) cách ly kim
loại với môi trường
nhưng khi lớp bảo vệ
này bị hỏng thì hơi ẩm
thâm nhập và ăn mòn
tấn công vào bên dưới
lớp sơn gây phồng rộp
và ăn mòn nên có tuổi
thọ thấp chỉ vài năm.


- Với loại sơn đang được sử dụng nhiều trên thị trường
Benzo- ALKYD giá thành cho mỗi 1m2 diện tích cần bảo
vệ nằm trong khoảng từ 140,000VND đến 450,000VND
thời gian bảo vệ là 60 tháng (theo nhà sản xuất).
b) Phương pháp mạ
Lớp mạ catốt là lớp mạ sử dụng kim loại có điện thế
dương hơn Fe.
Lớp mạ anốt là lớp mạ sử dụng kim loại có điện thế âm
hơn Fe.


3. Thay đổi môi trường


Bao gói
Bao bì có thể dùng các chất làm khô:
- Silicagel
- Nhôm hoạt tính



Điều chỉnh khí quyển

Các vấn đề không lường trước đôi khi phát sinh do sự thay
đổi nhiệt độ dẫn đến sự ngưng tụ ẩm trên các chi tiết thép, hoặc
do các chất gây ô nhiễm. Các sự cố loại này thường khắc phục
chỉ bằng việc nhận dạng và loại bỏ các chất là nguyên nhân gây
ra nó.


Điều chỉnh RH

Hầu hết các ăn mòn do khí quyển có thể được ngăn ngừa
bằng việc duy trì RH ở dưới 60%.


V. TÌM HIỂU VỀ CỘT SẮT DELHI


Cột sắt Delhi được tạo ra từ thế kỷ thứ IV dưới thời
nhà vua Chandragupta II (từ năm 375 đến năm 413).
- Chứa 98% sắt nguyên chất.

98% Fe tại
sao không bị
ăn mòn vậy
ta???


x

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×