Nguyên tắc và cách phòng chống cơ chế ăn mòn kẽ hở

lục giác inox nhật bản

Giới thiệu

Ăn mòn vết nứt hay kẽ hở không phải là duy nhất cho thép không gỉ. Nó có thể xảy ra trong các hợp kim khác bao gồm nhôm, titan và đồng.

Đây là một hình thức tấn công cục bộ, trong đó có sự phá vỡ của lớp màng thụ động trên bề mặt, trong các kẽ hở hoặc trên các khu vực ‘được che chắn’ bên dưới lớp bề mặt (bề mặt có thể mịn nhưng có vết nứt bên trong). Các kẽ hở mở (vết nứt rõ) hoặc ‘kẽ hở kín’ có thể được thiết lập tại các khu vực tiếp giáp như bulong và con tán, bên dưới mặt bích hoặc giữa mặt bích và miếng đệm hoặc các khu vực tiếp xúc khác như ghối van chẳng hạn.

Cơ chế ăn mòn kẽ hở

Tại điểm dễ bị ăn mòn kẽ  hở (vết nứt), kẽ hở phải đủ rộng để cho phép chất điện phân bị ăn mòn và sau đó cung cấp các điều kiện ‘ứ đọng’. Do đó, ăn mòn vết nứt hay kẽ  hở có thể là một mối nguy hại đến chất lượng sản phẩm nếu vết nứt rộng vài micromet, không có kích thước tối thiểu đối với các kẽ hở để đảm bảo không bị ăn mòn.

Là một cơ chế ăn mòn, tấn công kẽ hở tương tự như rỗ (tức là tấn công tự do, cục bộ bề mặt sản phẩm)

Có một sự khác biệt giữa sự khởi đầu và sự lan truyền của việc ăn mòn kẽ hở. Trong thời gian ngắn quá trình này được tóm tắt trong cuốn sách của John Sedriks. Ông giả định rằng có một số ăn mòn chung ban đầu ở trạng thái thụ động. Sự giải phóng các ion kim loại (M +) ở cực dương được cân bằng bởi một phản ứng tại vị trí cực âm gần đó, bao gồm việc sử dụng hết oxy từ môi trường xung quanh. Trong một kẽ hở, oxy có thể sớm được sử dụng hết và nếu điều kiện đủ ứ đọng, việc bổ sung oxy vào kẽ hở từ dung dịch khối bị cản trở. Nếu phản ứng này tiếp tục bên ngoài kẽ hở, nó có thể hỗ trợ một tế bào ăn mòn nơi các ion kim loại tiếp tục được giải phóng trong kẽ hở anốt. Điều này dẫn đến sự tích tụ của các ion kim loại tích điện dương trong kẽ hở. Cơ chế sau đó chuyển sang giai đoạn liên quan đến các ảnh hưởng quen thuộc của clorua và pH đối với sự ăn mòn kẽ hở (và rỗ).

Ion clorua tích điện âm (Cl-) rất cơ động và vì vậy nếu có trong dung dịch khối bên ngoài kẽ hở, dễ dàng di chuyển vào kẽ hở hẹp dưới lực hút của các ion kim loại tích điện dương (M +). Clorua kim loại (thường liên quan đến crom) hình thành trong kẽ hở sau đó phản ứng với nước tạo thành axit hydrochloric. Sự tích tụ axit làm giảm độ pH cho đến khi đạt được “độ khử pH” khi màng thụ động bị phá vỡ cục bộ trong kẽ hở để cuộc tấn công ‘rỗ’ có thể tiếp tục.

Sau khi đã khử, cuộc tấn công có thể tiến triển nhanh chóng và tự duy trì, đặc biệt nếu có nguồn cung cấp ion clorua sẵn sàng từ dung dịch khối.

Lựa chọn hợp kim để tránh ăn mòn kẽ hở

Sự ổn định của lớp màng thụ động trên thép không gỉ được thúc đẩy bởi crom và được hỗ trợ bởi niken. Mặc dù ion kim loại crom hỗ trợ các phản ứng anốt trong ăn mòn kẽ hở hơn sắt hoặc niken, các hợp kim có tăng crôm sẽ tốt hơn trong việc chống ăn mòn kẽ hở. Đối với mức độ crôm nhất định, thép không gỉ austenitic dường như chống lại sự tấn công tốt hơn các loại ferritic niken thấp hơn. Molypden và nitơ có ảnh hưởng rất rõ rệt đến việc tăng sức đề kháng, molypden hỗ trợ bằng cách bắt giữ tốc độ tấn công một khi đã xảy ra sự hủy hoại và tấn công nhanh thường là giai đoạn tiếp theo.

Theo nguyên tắc chung, các loại thép không gỉ như 6% molybdenum austenitic và superduplex có thể được dự kiến sẽ mang lại khả năng chống ăn mòn kẽ hở tốt nhất. Theo hướng dẫn một số loại thép không gỉ thông thường, được đánh giá là giảm khả năng chống ăn mòn kẽ hở, như sau:

1.4547 and 1.4529 (6% Mo austenitic) plus 1.4501 1.4410 1.4507 (superduplex)

1.4462 (2205)

1.4539 (904L)

1.4401/1.4436 (316)

1.4301 (304)

1.4016 (430)

Tránh các kẽ hở trong thiết kế

Giữ các điểm giao nhau càng rộng càng tốt.

Tránh, hoặc hạn chế các kẽ hở trong quá trình thiết kế có thể được hình thành trong các khớp nối có mặt bích hoặc bắt vít. Cả hai tiếp xúc kim loại / kim loại hoặc kim loại / phi kim loại đều có thể dẫn đến các vị trí tấn công và vì vậy việc sử dụng các miếng đệm cách điện sẽ không ngăn được sự ăn mòn của kẽ hở. Phù hợp tốt và độ bám dính của các khớp nối hoặc miếng đệm phi kim loại là rất quan trọng để tránh các kẽ hở được hình thành giữa hai vật liệu.

Tránh các kẽ hở trong quá trình chế tạo

Vết nứt có thể được hình thành trong quá trình chế tạo tại các khớp hàn nơi mà sự thâm nhập hạt đầy đủ chưa đạt được (có bọt trong đường hàn). Siêu âm đường hàn là rất cần thiết, hàn với đều và càng mịn càng tốt, không có đường cắt ở khu vực tiếp giáp giữa 2 miếng kim loại.

Tránh các kẽ hở trong khi hoạt động

Xây dựng quy mô hoặc độ lún trong bể có thể dẫn đến ăn mòn kẽ hở (che chắn). Các bước để ngăn chặn điều này hoặc giới thiệu một chương trình làm sạch / bảo trì thường xuyên, trong đó việc xây dựng một số thứ là không thể tránh khỏi, rất đáng để xem xét.

One thought on “Nguyên tắc và cách phòng chống cơ chế ăn mòn kẽ hở

  1. Pingback: Inox – Thép không gỉ (Toàn tập) – Kim Loại G7 0888 316 304

Comments are closed.