dongyang catholic bảo vệ chống ăn mòn

Quá trình ăn mòn các công trình đường ống ngầm thường xảy ra theo cơ chế ăn mòn điện hóa. Do sự không đồng nhất của kim loại, lớp sơn phủ trên đường ống xuất hiện khuyết tật bong tróc, sự không đồng nhất của môi trường đất… dẫn đến sự chênh lệch điện thế trên bề mặt của đường ống ngầm, gây ra quá trình ăn mòn cục bộ.

Phần có điện thế âm hơn, đóng vai trò anode, bị ăn mòn và hòa tan. Phần có điện thế dương hơn, đóng vai trò cathode, không bị ăn mòn. Do đó, tạo thành các vùng ăn mòn cục bộ trên bề mặt đường ống, theo thời gian có thể làm thủng đường ống và gây ra các hậu quả khó lường.

 Phương pháp chống ăn mòn kim loại sử dụng hệ thống bảo vệ cathode dùng dòng điện cưỡng bức hoạt động dựa trên nguyên tắc nối đường ống ngầm với cực âm của nguồn điện một chiều (chỉnh lưu/biến áp) và nối cực dương của nguồn điện với điện cực anode trơ (Hình 1).

Thông thường, điện cực anode trơ được chế tạo từ thép không gỉ phủ màng hỗn hợp oxide titan (Mix metal oxide - MMO) hoặc gang đúc (high silicon cast iron) bền ăn mòn trong môi trường khảo sát cho phép phát dòng hiệu quả. Với thiết kế hợp lý, điện thế/dòng điện cung cấp bởi chỉnh lưu thích hợp, đường ống ngầm đóng vai trò làm cathode, được bảo vệ và không bị ăn mòn. Các phản ứng có xảy ra trên điện cực anode và cathode như sau:

Tại anode trơ, phản ứng oxy hóa nước hoặc các tác nhân oxy hóa trong môi trường theo phương trình:

H2O => O2 + 4H+ + 4e                  (1)

Tại cathode (đường ống ngầm), thường xảy ra phản ứng khử oxy hòa tan theo phương trình:

O2 + 2H2O + 4e => 4OH -             (2)

Tuy nhiên, khi điện thế cathode quá âm, có khả năng xảy ra phản ứng khử nước tạo các bọt khí H2 trên bề mặt kim loại dưới lớp sơn phủ (phương trình 3), có thể gây nguy cơ bong tróc lớp sơn phủ.

4H2O + 2e => H2 + 2OH -                      (3)

Theo tiêu chuẩn NACE 0176 để đảm bảo chống ăn mòn cho các công trình ngầm bằng thép, điện thế bảo vệ công trình phải âm hơn -850mV/ECS [1]. Tuy nhiên, để tránh hiện tượng bong tróc lớp sơn phủ, tiêu chuẩn ISO15589 quy định điện thế bảo vệ không được âm quá -1.200 mV/ECS [2].

Trong quá trình hoạt động, nhiều yếu tố thay đổi theo thời gian như độ dẫn điện của môi trường, sự xuống cấp của hệ thống bảo vệ cathode, ảnh hưởng do dòng điện rò giữa công trình được bảo vệ và các công trình phụ cận... dẫn đến điện thế bảo vệ không đảm bảo như thiết kế ban đầu. Do đó, cần thiết phải theo dõi điện thế bảo vệ công trình ngầm theo thời gian, nhằm kiểm tra hiệu quả hoạt động của hệ thống bảo vệ cathode, đảm bảo công trình ngầm được bảo vệ an toàn.