Ăn mòn và các giải pháp kiểm tra ăn mòn

Infographic về ăn mòn

Ăn mòn trong các công trình công nghiệp

Ăn mòn kim loại là hiện tượng tự phá huỷ của các vật liệu kim loại do tác dụng hoá học hoặc tác dụng điện hoá giữa kim loại và môi trường bên ngoài. Các loại ăn mòn chính bao gồm ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá.

Ăn mòn hoá học:

Là quá trình phá huỷ kim loại do tác dụng hoá học của môi trường với kim loại. Vì vậy ăn mòn hoá học chỉ xảy ra trong môi trường các chất điện ly dạng lỏng và môi trường không khí. Cũng có thể định nghĩa ăn mòn hoá học là sự ăn mòn kim loại do tác dụng đơn thuần của phản ứng hoá học giữa vật liệu kim loại với môi trường xung quanh có chứa chất xâm thực (O2, S2, Cl2,…) Hay nói cách khác là quá trình ăn mòn hoá học xảy ra trong môi trường khí và trong các môi trường các chất không điện ly dạng lỏng.

Ăn mòn điện hoá:

Ăn mòn điện hoá là quá trình ăn mòn mà trong đó có phát sinh ra dòng điện. Vì vậy quá trình ăn mòn kim loại do điện hoá chỉ xảy ra khi kim loại tiếp xúc với môi trường điện ly mà dung môi là nước. Cũng có thể hiểu Ăn mòn điện hoá là sự ăn mòn do phản ứng điện hoá xảy ra ở 2 vùng khác nhau trên bề mặt kim loại. Quá trình ăn mòn điện hoá có phát sinh dòng điện tử chuyển động trong kim loại và dòng các ion chuyển động trong dung dịch điện ly theo một hướng nhất định từ vùng điện cực này đến vùng điện cực khác của kim loại. Tốc độ ăn mòn điện hoá xảy ra khá mãnh liệt so với ăn mòn hoá học.

Dạng ăn mòn Vật liệu Nguyên nhân Kiểm soát Ghi chú
Ăn mòn đều/đồng nhất Kim loại trong môi trường không khí Không khí

Nhiệt độ

Sơn phủ, mạ nóng Chi phí ăn mòn dạng này chiếm khoảng 50% tổng số ăn mòn

Ít khi dẫn tới các sự cố

Ăn mòn giữa mạng tinh thể Hợp kim, Thép không gỉ Ni-Cr, Axit chứa các thành phần oxi hóa, Acit hữu cơ nóng, Nước chứa hàm lượng Cl cao Nhiệt độ

 

Xử lý nhiệt khi sản xuất

Hàn khi sản xuất

Giảm tính bền và tính dẻo

Ăn mòn mạnh có thể dẫn đến hỏng hóc

Ăn mòn điện hóa Tiếp xúc giữa hai loại vật liệu, ví dụ Fe và Cu, thép carbon và thép không gỉ Kim loại trong dung dịch điện hóa Thiết kế loại trừ

Vật liệu đinh tán/kết nối

Bọc vật liệu

Hậu quả có thể kiểm soát, gây hư hại trong thời gian dài
Ăn mòn (gây) nứt Tiếp xúc giữa kim loại/kim loại/phi kim tạo thành điện cực, nhôm và thép không gỉ trong nước mặn Khoảng hở (<3mm) tạo thành điện cực

Lắng đọng trong dòng chảy

Thiết kế loại trừ

Vật liệu đệm

Thoát nước tốt

Hậu quả có thể kiểm soát, gây hư hại trong thời gian dài
Ăn mòn pitting Thép không gỉ và nhôm trong môi trường Cl, Br Bề mặt bất thường

Ion Cl và Br

Hợp chất hóa học

Nhiệt độ

Kiểm tra điều kiện bề mặt

Kiểm tra khi hàn

Vật liệu đầu vào

PREN (Lựa chọn vật liệu)

CPT (Nhiệt độ ăn mòn pitting)

Hư hại có thể dẫn đến hỏng hóc

Nguyên nhân thứ 2 dẫn đến các hư hại

Ăn mòn ma sát/sói mòn Thép carbon, thép không gỉ khi có dòng chảy Gia tăng tốc độ ăn mòn khi dòng chảy kết hợp bóc các lớp mỏng bị ăn mòn bên ngoài Lưu ý dòng chảy ăn mòn, các vị trí ăn mòn tại khớp nối, ống cong Hư hại có thể dẫn đến hỏng hóc
Ăn mòn (do) nứt mỏi/SSC/HE-SSC/MIC Thép không gỉ, thép carbon

Môi trường pH cao (>9,3)

– 600~750mV

– Nhạy với nhiệt độ

Môi trường pH trung tính (5,5-7,5)

Không có điện thế

Không nhạy với nhiệt độ

 

Cấu trúc tế vi

Nhiệt độ

Ứng suất dư

pH thích hợp

Ion Cl, H2S

Kiểm soát cấu trúc tế vi khi chế tạo

Kiểm soát H2S và nhiệt độ

Nhiệt độ hoạt động

Nguyên nhân lớn nhất dẫn đến hư hại

SCC có thể xuất hiện trong ống dẫn khí và dung dịch

 

Ăn mòn sinh học Kim loại trong môi trường

-Vi khuẩn ăn sulphua

-Vi khuẩn oxi hóa Fe/Mn

-Vi khuẩn tạo axit hữu cơ

 

Nước mưa

pH 6~8

Điện thế từ -42mV ~ 820mV

Nhiệt độ từ 20-45OC

Lớp phủ hữu cơ

Làm sạch

Chất diệt khuẩn

Khoảng hơn 1 tỷ USD (tại Mỹ) hàng năm cho chất diệt khuẩn chống lại MIC

 

Giải pháp kiểm tra ăn mòn

Kiểm tra Phased Array

Lập bản đồ ăn mòn độ phân giải cao và vùng quét rộng

  • Bản đồ chính xác cho chiều dày còn lại của chi tiết
  • Vùng quét rộng và thời gian kiểm tra nhanh
  • Dữ liệu có thể dễ dàng được chuyển sang các dạng khác, sẵn sàng cho phân tích chuyên sâu hơn

Thông tin thêm

Kiểm tra dòng xoáy mảng pha Eddy Current Array

Bản đồ ăn mòn trên và gần bề mặt

  • Phát hiện các ăn mòn khó như ăn mòn do chịu mỏi (SCC), ăn mòn bề mặt hoặc dưới bề mặt hay các lớp nhôm bên dưới.
  • Không cần loại bỏ lớp sơn; tiết kiệm thời gian
  • Phương pháp an toàn, không có hóa chất độc hại

Thông tin thêm

Siêu âm Time-of-Flight Diffraction (TOFD)

Kiểm tra ăn mòn dưới chân mối hàn theo ASME VIII Division 1 và 2 hay các hư hỏng do ăn mòn

  • Đánh giá chiều sâu và độ dài của ăn mòn
  • Giải đoán hình ảnh nhanh và dễ dàng
  • Không bị ảnh hưởng bởi hướng các ăn mòn và hư hại khác nhau

Thông tin thêm

Sóng dẫn hướng Guided Wave

Khảo sát hay giám sát ăn mòn đường ống từ khoảng cách xa

  • Tăng năng suất bằng cách khảo sát từ xa các vị trí ăn mòn trên ống và xác định các vị trí có khả năng bị ăn mòn nhiều
  • Làm việc với các ống có lớp phủ, bảo ôn, chôn dưới đất hay khó tiếp cận toàn bộ chiều dài, qua đó làm giảm chi phí kiểm tra
  • Kiểm tra 100% thành ống

Thông tin thêm

  • Các sản phẩm kiểm tra Sóng dẫn hướng của Olympus

Kiểm tra quang phổ phát xạ X-Ray và quan phổ nhiễu xạ X-ray (XRF và XRD)

Thiết bị cơ động cho cả XRF và XRD

  • XRF cung cấp khả năng phân tích nguyên tố vật liệu và xác định vật liệu cho các chi tiết quan trọng ngay trên công trường
  • XRD, với dòng máy cơ động của Olympus, cho phép xác định vật liệu theo cấu trúc tinh thể học, qua đó xác định phạm vi và tốc độ ăn mòn cũng như nguyên nhân của ăn mòn để đưa ra các giải pháp chống ăn mòn cho tương lai

Thông tin thêm

  • Các sản phẩm XRF và XRD của Olympus

Siêu âm truyền thống

Ăn mòn dưới bề mặt không bằng phẳng sử dụng EMAT

  • Đo ăn mòn dưới bề mặt lớp oxit không bằng phẳng bên ngoài
  • Không yêu cầu chất tiếp âm
  • Có thể sử dụng với các bề mặt nhiệt độ cao

Thông tin thêm

  • Các thiết bị siêu âm của Olympus
  • Công nghệ và kỹ thuật kiểm tra siêu âm

Siêu âm truyền thống

Đo chiều dày còn lại của chi tiết

  • Sử dụng các miếng nêm trễ đặc biệt và làm việc trên các bề mặt tới 260° C (500° F)
  • Sử dụng bộ mã hóa vị trí và gá đầu dò để tạo hình ảnh B-scans cho một dải chiều dài
  • Có thể sử dụng cho nồi hơi và đánh giá các lớp oxit bên trong

Thông tin thêm

Kiểm tra hình ảnh từ xa

Đo lường Stereo 3D đưa ra quyết định nhanh và chính xác

  • Hình ảnh trực tiếp thông qua thiết bị quan sát Video để kiểm tra các vị trí khó tiếp cận
  • Tăng cường khả năng phát hiện với hình ảnh sắc nét, màu sắc trung thực
  • Đo lường 3D stereo đưa ra kích thước ngay khi quan sát

Thông tin thêm