Các loại ăn mòn phổ biến và nguyên nhân

Ăn mòn là một khuyết tật phổ biến trong các vật liệu kim loại và phi kim loại, thường là do sự phân hủy tự nhiên của kim loại tinh chế thông qua quá trình oxy hóa hoặc một quá trình hóa học khác.

Chi phí sửa chữa liên quan đến ăn mòn là không thể tính toán do tính khó dự đoán và liên tục, bạn sẽ phải đối mặt với các tác động gây hại của ăn mòn hàng ngày, hàng giờ.

Ăn mòn có nhiều dạng khác nhau, với những nguyên nhân khác nhau. Dưới đây là danh sách một số loại ăn mòn phổ biến nhất mà chúng ta phải đối phó.

Ăn mòn chung

Ăn mòn xảy ra do tương tác với môi trường, thường là khi vật liệu tiếp xúc với oxy hoặc sunfat, làm cho vật liệu đó dần dần bị hư hỏng. Mặc dù thường chỉ liên kết với kim loại, nhưng cũng có thể xảy ra một số dạng ăn mòn nhất định đối với các vật liệu phi kim loại.

Tùy thuộc vào vật liệu, quá trình ăn mòn có thể được đẩy nhanh do tăng tiếp xúc với không khí, nước hoặc các chất khác. Vì nó bao gồm sự phá vỡ cấu trúc của kim loại, ăn mòn là một mối quan tâm nghiêm trọng đối với các tài sản kim loại và phi kim loại trong bất kỳ cơ sở nào.

Theo thời gian, sự ăn mòn dẫn đến mỏng tường, giảm độ bền, tăng tính thấm đối với chất lỏng và khí, và làm suy giảm các đặc tính hữu ích khác của vật liệu. Thiệt hại do ăn mòn có thể gây ra nứt, rò rỉ, rỗ và cuối cùng là hỏng hóc tài sản nếu vẫn không được xử lý, việc phát hiện, xác định, loại bỏ và phòng ngừa đầy đủ là điều cần thiết để duy trì sức bền và tính toàn vẹn của cơ sở vật chất.

Ăn mòn dưới lớp cách nhiệt (CUI)

Các tài sản cách nhiệt có thể che giấu sự xuống cấp do ăn mòn khỏi tầm nhìn, có nguy cơ gây ra hư hỏng ăn mòn nghiêm trọng trước khi các dấu hiệu vật lý khác được hiển thị.

Ăn mòn dưới lớp cách nhiệt ( CUI ) đề cập đến bất kỳ sự ăn mòn nào xảy ra dưới bề mặt của lớp cách nhiệt do sự tích tụ hơi ẩm trên bề mặt bên ngoài của tài sản. Nó tấn công chủ yếu tấn công các-bon và thép hợp kim thấp, nhưng có thể ảnh hưởng đến bất kỳ tài sản cách nhiệt nào.

CUI là do lớp cách nhiệt thu và giữ nước giữa bề mặt kim loại và vật liệu cách nhiệt, nên rất khó ngăn chặn. Bất kỳ sự cố nào trong hệ thống cách nhiệt của một thiết bị đều khiến nó dễ bị nhiễm CUI bên trong vật liệu kim loại, thường được tìm thấy trong đường ống, tàu thuyền hoặc bất kỳ tài sản nào khác có lớp phủ cách nhiệt.

Ăn mòn Sunfua hoá

Ăn mòn sunfua hóa là kết quả xảy ra tự nhiên của các phản ứng hóa học trong dầu thô, tấn công thép cacbon và các hợp kim khác được sử dụng trong thiết bị lọc dầu. Nó có thể xảy ra ở cả thể lỏng và hơi. Quá trình sunfua hóa có thể gây ra hỏng hóc do ăn mòn trong đường ống, ống dẫn nhiệt, bình chịu áp lực và các thiết bị lọc dầu khác của bạn.

Theo API RP 939-C và API RP 571, thép cacbon và các hợp kim khác có thể bị ăn mòn khi chúng phản ứng với các thành phần lưu huỳnh trong môi trường nhiệt độ cao trên 400 ° F (204 ° C).

Sự hiện diện của hydro làm tăng tốc độ sulfua hóa, và hydro trong các dòng hydro sulfua (H2S) làm tăng mức độ nghiêm trọng của ăn mòn sulfua hóa ở nhiệt độ cao ở nhiệt độ trên 500 ° F (260 ° C). Trong khi đường ống không chứa hoặc hàm lượng silic thấp đã được chứng minh là có tốc độ ăn mòn sunfua hóa cao, việc bổ sung crom làm tăng khả năng chống sunfua hóa của vật liệu.

Ăn mòn do vi sinh vật (MIC)

Ăn mòn do vi sinh vật là một dạng ăn mòn xảy ra tự nhiên do sự phát triển sinh học bên trong vật liệu. Vi khuẩn có thể phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, nhưng các vật liệu tiếp xúc với nước tự nhiên, không được lọc hoặc tiếp xúc trực tiếp với dầu và nhũ tương có nguy cơ bị vi khuẩn trong các nguồn này đặc biệt cao.

Loại ăn mòn này đặc biệt tấn công các tài sản bằng thép, bao gồm thép carbon và thép không gỉ, thường được sử dụng trong:

• Đường ống
• Tàu
• Bể chứa
• Cáp thép
• Đường ống

Rỗ do MIC gây ra có ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ bền và độ cứng của các tài sản bằng thép, do đó việc phát hiện sớm và sửa chữa sẽ trở thành một khoản đầu tư quan trọng cho cơ sở của bạn.

Hiện tượng xói mòn - ăn mòn

Xói mòn- ăn mòn là tác động tổng hợp của cả xói mòn và ăn mòn trên bề mặt kim loại, với hai tác động tăng tốc lẫn nhau để tạo ra mức độ hư hỏng và xuống cấp cao hơn.

Xói mòn- ăn mòn đặc biệt xuất hiện trong đường ống và tubing, vì sự ăn mòn được kích hoạt bởi tốc độ cao của dòng chảy trên bề mặt kim loại. Ăn mòn gây ra vết rỗ, do đó làm tăng sự hỗn loạn của chất lỏng và có thể làm cho tác động của xói mòn mạnh hơn.

Sự hiện diện thường xuyên của sự ăn mòn này gây ra hiện tượng mỏng tường, xuống cấp vật liệu, rò rỉ và các ảnh hưởng liên quan khác.

Ăn mòn điểm tiếp xúc (TPC)

Ăn mòn điểm tiếp xúc ( TPC ) là một dạng ăn mòn do sự tương tác của các vật thể bằng gỗ và kim loại để tạo ra các điểm ăn mòn bên trong kim loại.

Loại ăn mòn này phổ biến trong đường ống, xảy ra ở điểm tiếp xúc giữa đường ống và giá đỡ của nó, hoặc bất cứ nơi nào đường ống tiếp xúc với đường ống hoặc vật thể khác. Nước và chất ăn mòn có thể bị mắc kẹt trong kẽ hở giữa đường ống và giá đỡ, và chuyển động giữa đường ống và giá đỡ sẽ phá vỡ cáu cặn làm chậm quá trình ăn mòn. Do đó khó theo dõi và đo lường sự ăn mòn tại vị trí này, vì thường không thể nhìn thấy nếu không nhấc ống lên để kiểm tra.

Tấn công bề mặt đồng nhất

Tấn công bề mặt đồng nhất là loại ăn mòn phổ biến nhất được tìm thấy trong các thành phần hàng không vũ trụ. Khi sơn hoặc các lớp phủ bảo vệ khác bị mòn khỏi vật liệu, việc bề mặt kim loại tiếp xúc với độ ẩm và oxy trong không khí có thể dẫn đến ăn mòn. Các điều kiện khắc nghiệt mà các tài sản hàng không vũ trụ phải trải qua làm tăng tốc độ hư hỏng này, tạo ra rủi ro lớn đối với sự an toàn và tính toàn vẹn của các vật liệu bị ảnh hưởng.

Ngoài ra, các bộ phận trên máy bay còn có thể xuất hiện các loại ăn mòn khác nhau như ăn mòn ứng suất, ăn mòn cục bộ, đường nối, fillform, và ăn mòn do hai kim loại tác động vào nhau (ăn mòn khác kim loại).

Ăn mòn điện hoá

Ăn mòn điện hóa là một loại ăn mòn quan trọng và phổ biến. Nó xảy ra do sự hình thành pin điện hóa giữa hai kim loại khác nhau trong môi trường điện giải. Kim loại có điện thế khử cao hơn (hoạt động hóa học mạnh hơn) sẽ bị ăn mòn, gọi là anot. Kim loại có điện thế khử thấp hơn (hoạt động hóa học yếu hơn) sẽ không bị ăn mòn, gọi là catot.

Quá trình ăn mòn điện hóa diễn ra như sau:

• Sự oxy hóa: Kim loại anot bị oxy hóa, tạo thành ion kim loại và giải phóng electron.
• Sự khử: Ion hydro trong dung dịch điện giải bị khử tại catot, tạo thành khí hydro.
• Dòng điện: Các electron di chuyển từ anot sang catot qua dây dẫn điện.

Nguyên nhân của ăn mòn điện hóa bao gồm:

• Sự khác biệt về điện thế khử của kim loại: Kim loại có điện thế khử cao hơn sẽ bị ăn mòn.
• Sự hiện diện của môi trường điện giải: Dung dịch muối, axit,... tạo điều kiện cho dòng điện di chuyển.
• Sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai kim loại khác nhau: Hai kim loại phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn điện.

Hậu quả của ăn mòn điện hóa rất nghiêm trọng, bao gồm:

• Giảm tuổi thọ của kim loại: Kim loại bị ăn mòn sẽ nhanh chóng hư hỏng, ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng.
• Mất mát tài sản: Ăn mòn điện hóa gây ra thiệt hại kinh tế lớn cho các ngành công nghiệp như xây dựng, giao thông vận tải,...
• Nguy cơ an toàn: Ăn mòn điện hóa có thể gây ra nguy cơ an toàn cho con người và môi trường.

Có nhiều biện pháp để chống ăn mòn điện hóa, bao gồm:

• Sử dụng kim loại có khả năng chống ăn mòn cao: Ví dụ, sử dụng thép không gỉ thay cho thép thường.
• Bảo vệ kim loại khỏi môi trường điện giải: Sơn, mạ, hoặc phủ bằng các lớp bảo vệ khác.
• Tạo lớp màng oxit bảo vệ: Ví dụ, anot hóa nhôm.
• Ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai kim loại khác nhau: Sử dụng các chất cách điện.

Các phương pháp phát hiện ăn mòn bên trong

Có 4 phương pháp phổ biến hiện nay để phát hiện các ăn mòn vật liệu trong đường ống, cáp thép hay bồn bể, tubing: siêu âm (UT), dòng diện xoáy xung (PEC), từ thông rò (MFL) và nội soi (RVI).