Ăn mòn là sự phá hủy dần dần các vật liệu (thường là kim loại) thông qua phản ứng hóa học hoặc phản ứng điện hóa với môi trường.
Ăn mòn là vấn đề có thể xảy ra với hầu hết tất cả các vật liệu và gần như tất cả các ngành nghề từ công nghiệp đến dân dụng đều phải quan tâm.
Tuy nhiên, hôm nay hãy cùng Excelchem cùng tìm hiều về vấn đề này trong lĩnh vực xử lý nước của chúng ta thôi nhé. Vì ăn mòn có thể nói về tất cả các loại vật liệu, nhưng trong bài viết này, hay cùng tập trung về ăn mòn kim loại nhé.
1. Ăn mòn là gì?
Ăn mòn là sự phá hủy dần dần các vật liệu kim loại thông qua phản ứng hóa học hoặc phản ứng điện hóa xảy ra trong môi trường nước.
Ăn mòn khiến thiết bị, đường ống bị phá hủy, gây rò rỉ nước, dừng thiết bị đột ngột gây nguy hiểm cho quá trình vận hành thiết bị và cho con người. Ăn mòn trong các hệ thống thiết bị áp lực cao như lò hơi có thể dẫn đến các hậu quả vô cùng nghiêm trọng.
Có nhiều loại ăn mòn phụ thuộc vào nguyên nhân của nó và vật liệu bị ăn mòn như:
- Ăn mòn đồng loạt/ General Corrosion
Ăn mòn đồng loạt là hiện tượng ăn mòn xảy ra đồng loạt trên toàn bộ hệ thống nơi kim loại tiếp xúc với nước và với tốc độ gần như là đều nhau.
Ăn mòn đồng loạt xảy ra do hệ thống xử lý nước không sử dụng các phương pháp chống ăn mòn hiêu quả. Ví dụ như trong hệ tháp giải nhiệt không sử dụng chất chống ăn mòn, pH thấp, không thực hiện thụ động hóa bề mặt kim hoại, hoặc trong hệ thống lò hơi không sử dụng chất diệt Oxi.
Tuy nhiên, ăn mòn đồng loạt lại dễ phát hiện bằng việc phân tích chất lượng nước. Khi ăn mòn đồng loạt xảy ra, toàn bộ bề mặt kim loại tiếp xúc với nước đều bị ăn mòn, do đó, bạn sẽ dễ dàng nhận thấy chỉ số kim loại trong nước như sắt (Fe) tăng lên đáng kể.
Ăn mòn đồng loạt/ Pitting corrosion
- Ăn mòn điểm/ Pitting Corrosion
Ngược lại với ăn mòn đồng loạt, ăn mòn điểm lại chỉ xảy ra ở một vài điểm trên bề mặt kim loại và khoét sâu xuống tạo thành các hố pit sâu xuống nên được gọi là pitting corrosion. Ăn mòn điểm rất nguy hiểm bởi nó có thể hủy hoại hệ thống, đục thủng đường ống kim loại mà không hề có dấu hiệu nhận biết trước. Đó chính là điểm nguy hiểm của ăn mòn điểm.
Ăn mòn điểm xảy ra khi có sự tích tụ của chất rắn không tan trên bề mặt kim loại như cáu cặn, vi sinh vật, bùn, chất rắn lơ lửng. Khi đó, sự chênh lệch điện hóa của kim loại ở dưới lớp tích tụ và bên ngoài lớp tích tụ sẽ khác nhau và quá trình ăn mòn điện hóa xảy ra bên dưới lớp tích tụ. Quá trình này có sự xúc tác mạnh mẽ của sự tích tụ của ion Cl- giúp quá trình ăn mòn xảy ra nhanh chóng và cực kỳ nguy hiểm. Ăn mòn điểm cũng chính là nguyên nhân khiến cho các vật liệu chống ăn mòn tốt như Đồng (Cu), Nhôm (Al) cũng bị ăn mòn.
Ăn mòn điểm/ Pitting corrosion
Ngoài ra còn có một số loại ăn mòn khác như:
- Ăn mòn điện hóa/ Galvanic corrosion
Xảy ra khi lắp đặt các kim loại khác nhau tại cùng một vị trí. Trường hợp dễ thấy nhất đó là khi bạn lắp van Đồng vào đường ống thép đen.
- Ăn mòn nứt gãy/ Stress corrosion cracking
Xảy ra ở thép không rỉ (SUS) do sự tích tụ của ion Cl- trên bề mặt thép.
2. Chống ăn mòn như thế nào?
Có một sự thật mà các bạn cần phải biết trước khi chúng ta đi sâu vào việc chống ăn mòn đó là : Gần như không thể chống được ăn tuyệt đối, đặc biệt là đối với thép carbon, mà chúng ta chỉ có thể làm giảm tốc độ ăn mòn đến mức tối thiểu thôi.
Sau đây là một số biện pháp thường dùng để chống ăn mòn trong các hệ xử lý nước:
- Kiểm soát pH.
Nhìn chung, ăn mòn thường xảy ở mạnh mẽ ở môi trường có pH thấp. Do đó, kiểm soát pH là một giải pháp hiệu quả để kiểm soát vấn đề ăn mòn. Tuy nhiên khi pH cao quá thì lại dễ bị hiện tượng cáu cặn đấy nhé, nên việc kiểm soát pH cần được kiểm soát trong ngưỡng tối ưu và nên được kiểm soát và điều chỉnh bằng đầu đo tự động.
Tuy nhiên, một số kim loại lưỡng tính như Đồng (Cu), Nhôm (Al) hay Kẽm (Zn) có thể bị ăn mòn ở môi trường pH cao. Ngoài ra, thép carbon trong lò hơi áp suất cao cũng có thể bị ăn mòn ở môi trường pH quá cao.
- Sử dụng chất chống chống ăn mòn
Nói chung, trong các hệ thống xử lý nước, đường ống được làm từ thép carbon tiếp xúc với nước liên tục thì việc bị ăn mòn cũng không có gì là lạ cả.
Đối với tháp giải nhiệt (Cooling Tower), không khí được đưa hút vào liên tục để giải nhiệt cho nước nên nước giải nhiệt thường có nồng độ oxi hòa tan (DO) rất cao. Chất chồng ăn mòn cho các hệ nước giải nhiệt thường tạo nên các lớp bảo vệ rất mỏng trên bề mặt kim loạt, từ đó giúp hạn chế việc kim loại bị ăn mòn do tiếp xúc với nước. Lớp bảo vệ này được hình thành và duy trì khi có nồng độ hóa chất nhất định ở trong nước. Khi nồng độ hóa chất giảm hoặc không có hóa chất, lớp bảo vệ này sẽ bị phá vỡ và ăn mòn sẽ xảy ra. Do đó, bạn cần phải đo đạc và duy trì nồng độ hóa chất chống ăn mòn liên tục nhé.
Ở trong lò hơi, hóa chất chống ăn mòn có tác dụng giúp khử oxi hòa tan trong nước. Khi không có oxi hòa tan trong nước, quá trình ăn mòn sẽ được hạn chế tối đa.
- Kiểm soát dòng chảy của nước
Tốc độ dòng chảy thấp làm cho chất rắn lơ lửng trong nước dễ bị lắng và tích tụ xuống bề mặt kim loại và gây ăn mòn điểm. Ăn mòn điểm cũng rất thường xuyên xảy ra ở các đường ống chờ, van chờ (dead end) nơi mà không có dòng chảy, hoặc các hệ thống dừng không hoạt động.
Điều này tưởng chừng như đơn giản nhưng thực tế lại rất hay xảy ra. Bởi vì khi vận hành hệ thống, luôn luôn có một hoặc nhiều hơn hệ thống dừng để chờ hoạt động trong trường hợp khẩn cấp. Khi đó, ăn mòn rất hay xảy ra ở các thiết bị dừng hoạt động này. Bạn phải thật để ý nhé, hãy liên hệ với đơn vị xử lý nước hoặc Excelchem để được tư vấn về các giải pháp bảo quản thiết bị khi dừng nhé.
- Sử dụng lọc nước
Như đã thảo luận ở trên, chất rắn lơ lửng là nguyên nhân gây ra việc ăn mòn điểm. Và do, ăn mòn điểm cực kỳ nguy hiểm nên có một giải pháp cực kỳ hiệu quả để hạn chế nó đó là sử dụng lọc để loại bỏ chất rắn lơ lửng.
Giải pháp này rất hay được áp dụng cho hệ tháp giải nhiệt nơi không khí bao gồm bụi bẩn được hút vào hệ thống liên tục và nước cấp cho tháp giải nhiệt cùng thường là nước cấp chưa qua lọc thô. Giải pháp này được gọi là Side Stream Filter, và mang lại hiệu quả chống ăn mòn lâu dài và cực kỳ hiệu quả trong việc bảo vệ tuổi thọ của thiết bị trong việc chống ăn mòn.
- Anode hy sinh/ sacrificial anode
Phương pháp này thì đã được học trong SGK đúng không nào. Nó cũng được áp dụng rất rộng rãi trong quy mô công nghiệp đó, đặc biệt là ở các nhà máy lọc hóa dầu, nơi việc ăn mòn là gần như không được phép xảy ra vì hệ thống của các nhà máy này không thể dừng hoạt động được.
Khi đó, tại các bộ trao đổi nhiệt, một số tấm kim loại như Kẽm (Zn) sẽ được lắp vào để hy sinh thay cho các kim loại khác như Sắt thép hay đồng.
Trên đây là một số các kiến thức chung về ăn mòn, nếu bạn có góp ý thêm thì có thể gửi lại cho Excelchem nhé.
Nếu bạn đang đau đầu về việc ăn mòn và cần tư vấn thêm về các giải pháp để chống ăn mòn cho hệ thống của mình, hãy liên hệ Excelchem nhé.
Xin cảm ơn.
