Chưa có sản phẩm trong giỏ hàng.
Ăn mòn hóa học là một trong những nguyên nhân chính khiến thiết bị và đường ống kim loại trong công nghiệp nhanh xuống cấp. Hiểu rõ các đặc điểm, nguyên nhân cùng giải pháp khắc phục hiện tượng này giúp các kỹ sư lựa chọn vật liệu phù hợp
1. Ăn mòn hóa học là gì
Ăn mòn hóa học là quá trình kim loại hoặc hợp kim bị phá hủy do phản ứng trực tiếp với các chất trong môi trường như axit, bazơ, muối, khí oxy…Kết quả của sự ăn mòn kim loại này là:
- Kim loại bị mòn dần
- Bề mặt bị sần sùi
- Thiết bị suy yếu và giảm tuổi thọ
Hiểu đơn giản: Kim loại tiếp xúc với hóa chất → xảy ra phản ứng hóa học → tạo thành hợp chất mới → bề mặt bị mòn dần
2. Đặc điểm của sự ăn mòn hóa học
Để hiểu rõ tác động của ăn mòn hóa học đối với thiết bị và vật liệu, trước hết người dùng cần nắm những đặc điểm cơ bản giúp nhận biết hiện tượng này trong thực tế:
- Xảy ra do phản ứng trực tiếp: Kim loại phản ứng sự ăn mòn kim loại thẳng với môi trường xung quanh mà không cần dòng điện
- Tốc độ ăn mòn hóa chất thường tăng theo điều kiện môi trường: Nhiệt độ, áp suất, nồng độ hóa chất, và tính chất bề mặt kim loại đều ảnh hưởng mạnh đến tốc độ ăn mòn
- Dấu hiệu thường thấy: Bề mặt kim loại thay đổi màu sắc, xuất hiện vết rỗ, lớp phủ oxit hoặc lớp màng hóa chất, đôi khi đi kèm mùi đặc trưng của ăn mòn hóa học
3. Nguyên nhân gây ra sự ăn mòn kim loại
Kim loại trong công nghiệp không chỉ bị hao mòn do cơ học mà còn bị tấn công bởi hóa chất trong môi trường. Việc nắm rõ các nguyên nhân gây ăn mòn hóa học giúp các kỹ sư và người vận hành thiết bị chủ động đưa ra biện pháp bảo vệ
3.1 Môi trường hóa chất khắc nghiệt
Khi kim loại tiếp xúc với axit, bazơ, dung dịch muối, khí ăn mòn (SO₂, CO₂, H₂S…), dẫn đến phản ứng oxy hóa – khử mạnh. Đây là dạng ăn mòn hóa chất phổ biến trong các ngành xử lý hóa chất, dầu khí và nước
Ví dụ như quá trình ăn mòn sắt trong môi trường axit: Fe+2HCl→FeCl2+H2↑
Kim loại sắt phản ứng với axit tạo muối sắt hòa tan và giải phóng khí hydro, làm kim loại dần bị phá hủy
3.2 Độ ẩm và oxy
Sự kết hợp giữa nước và oxy là điều kiện lý tưởng để hình thành rỉ sét. Trong môi trường công nghiệp, hơi ẩm hoặc nước đọng trong ống và van công nghiệp sẽ thúc đẩy sự ăn mòn kim loại mạnh hơn bình thường
3.3 Nhiệt độ cao
Nhiệt độ tăng làm đẩy nhanh phản ứng ăn mòn hóa học, khiến kim loại dễ bị oxy hóa và suy yếu. Hiện tượng này thường xảy ra trong các hệ thống hơi nóng, dầu nóng
3.4. Ứng suất cơ học và rung động
Rung động từ máy bơm, van hoặc đường ống tạo vết nứt nhỏ trên bề mặt kim loại. Khi hóa chất ăn mòn thấm vào, ăn mòn hóa học diễn ra nhanh và tập trung, dẫn đến hiện tượng ăn mòn ứng suất
Đây là hiện tượng ăn mòn hóa học kết hợp giữa cơ học và hóa học
3.5. Lớp bảo vệ bị hỏng
Sơn, epoxy hay mạ kẽm nếu bị xước hoặc thi công không đúng sẽ tạo các điểm yếu, khiến ăn mòn hóa học xảy ra cục bộ, dễ dẫn đến ăn mòn điểm. Hiện tượng trong thực tế người dùng có thể biết như: Bồn chưa thép carbon bị xước, mái tôn bị bong lớp sơn…
3.6. Môi trường chứa ion muối
Nước biển hoặc dung dịch muối tạo điều kiện cho ion Cl⁻ phá vỡ lớp oxit bảo vệ tự nhiên của kim loại, khiến bề mặt kim loại bị ăn mòn hóa học nhanh và sâu
Phản ứng người dùng có thể thấy như hiện tường ăn mòn chân cầu ở biển, vỏ tàu biền và chân vịt thép
Phương trình phản ứng: FeCl₂ + 2H₂O → Fe(OH)₂ + 2HCl
4. Lựa chọn vật liệu van trên đường ống để chống ăn mòn
Van là các thiết bị quan trọng trên đường ống. Ăn mòn hóa học có thể làm van giảm tuổi thọ, rò rỉ hoặc kẹt khi vận hành. Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào vật liệu chế tạo van và môi trường:
- Van gang, thép carbon: Dễ bị rò rỉ và ăn mòn khi tiếp xúc với axit, kiềm hoặc nước muối
- Van inox
- Van nhựa: Van bướm nhựa PVC, van bi nhựa uPVC gần như không bị ăn mòn, phù hợp môi trường hóa chất nhưng chịu áp lực thấp hơn kim loại
5. Giải pháp phòng chống ăn mòn hóa chất cho thiết bị
Để bảo vệ các thiết bị kim loại khỏi tác hại của ăn mòn hóa chất, các kỹ sư thường kết hợp nhiều giải pháp phòng ngừa. Một số giải pháp phòng ngừa hiện tươngj ăn mòn hóa học là
5.1. Sử dụng chất ức chế ăn mòn
Chất ức chế sự ăn mòn kim loại là các hợp chất hóa học có khả năng làm chậm hoặc ngừng quá trình ăn mòn khi được thêm vào môi trường. Các chất giúp ức chế ăn mòn hóa học như Chromat, Silicate và Amin hữu cơ được sử dụng phổ biến
Đặc biệt, amin hữu cơ có thể thấm vào anot hoặc cathot để tạo một lớp màng bảo vệ trên bề mặt kim loại, hiệu quả trong các hệ thống khép kín. Việc này đòi hỏi kỹ sư phải hiểu rõ về tương tác hóa học và điều kiện vận hành để chọn đúng loại chất ức chế.
5.2. Công nghệ nano và lớp phủ bảo vệ hiện đại
Nhờ tiến bộ khoa học vật liệu, các lớp phủ nano siêu mỏng từ công nghệ liên kết phân cực, hóa phủ phản ứng hay phủ màng mỏng có thể bám chắc trên kim loại, ngăn tác nhân ăn mòn và giảm rỉ sét mà không làm tăng đáng kể trọng lượng
Dự án tại Việt Nam ứng dụng hệ sơn công nghiệp chống ăn mòn hóa học gồm lớp sơn lót epoxy giàu kẽm + lớp sơn giữa + lớp sơn phủ polyurethane có phụ gia nano lên cầu Chương Dương, Cầu Hàm Rồng…
5.3. Lựa chọn vật liệu phù hợp
Lựa chọn vật liệu phù hợp là cách hiệu quả để hạn chế ăn mòn hóa học như Inox 304 và 316 chịu ăn mòn tốt với nước và hóa chất nhẹ, trong khi inox 316L kháng ion chloride (Cl⁻) tốt, phù hợp môi trường hóa chất mạnh. Ngoài ra, nhựa kỹ thuật như PVC, uPVC, CPVC hay PP gần như không bị oxy hóa, là giải pháp thay thế lý tưởng tránh sự ăn mòn kim loại
Inox 316L là biến thể của inox 316 có hàm lượng Carbon thấp nhưng có khả năng chống ăn mòn hóa học và rỉ sét tốt hơn inox 304, người dùng có thể thấy trong ký hiệu ở đáy bình giữ nhiệt
5.4 Kiểm soát môi trường vận hành
Để hạn chế ăn mòn hóa học cho thiết bị, việc kiểm soát môi trường vận hành là một giải pháp cực kỳ quan trọng. Một số biện pháp thực tế bao gồm:
- Giảm độ ẩm: Sử dụng máy sấy khí hoặc thiết bị hút ẩm trong đường ống khí nén, đồng thời thông gió tốt trong kho và hầm đường ống để hạn chế ngưng tụ nước
- Loại bỏ O₂ hoặc CO₂ dư thừa:
- Bơm khí N₂ để đẩy oxy ra khỏi bồn chứa (inerting)
- Sử dụng chất khử oxy như hydrazine hoặc sodium sulfite
- Kiểm soát pH và ion ăn mòn:
- Điều chỉnh pH về gần trung tính bằng NaOH hoặc Na₂CO₃
- Giảm nồng độ Cl⁻ trong dung dịch bằng cách pha loãng hoặc tuần hoàn
5.5 Bảo trì định kì
Bảo trì định kỳ là bước quan trọng để phát hiện sớm sự ăn mòn kim loại trước khi nó gây hư hỏng nặng.Việc kiểm tra mòn thành ống, đo độ dày kim loại bằng siêu âm, cùng với vệ sinh và thay thế gioăng kịp thời giúp duy trì hiệu suất hoạt động của hệ thống
Những thao tác này không chỉ ngăn chặn rò rỉ, kẹt van hay suy giảm khả năng đóng kín, mà còn giúp tối ưu chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ của đường ống và van.
6. So sánh ăn mòn hóa học với cơ học
Trong công nghiệp, kim loại có thể bị hư hỏng theo nhiều cách khác nhau. Hai hình thức phổ biến là ăn mòn hóa học và ăn mòn cơ học. Dưới đây là bảng so sảnh hai loại ăn mòn này dễ hiểu:
| Yếu tố | Ăn mòn hóa học | Ăn mòn cơ học |
| Định nghĩa | Phá hủy do phản ứng môi trường | Phá hủy do lực tác động vật lý |
| Nguyên nhân | Rỉ sét, rỗ, mòn cục bộ | Bề mặt trầy, mòn đều, xuất hiện rãnh hoặc biến dạng |
