Giáo trình đường ống và bể chứa dầu khí - Chương 7

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

511
lượt xem 209
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Giáo trình đường ống và bể chứa dầu khí gồm 7 chương chuyên ngành thi công công trình ngành dầu khí - Chương 7 Bảo vệ và chống ăn mòn cho hệ thống đường ống

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình đường ống và bể chứa dầu khí - Chương 7

Chương 7 B O V VÀ CH NG ĂN MÒN CHO H TH NG ðƯ NG NG Hi n tư ng ăn mòn là m t lo i hư h ng c a h th ng ñư ng ng, nó chi m kho ng 20-25% nh ng sai h ng ñư c ghi nh n, và thư ng r t nguy hi m. Các bi n pháp ño ñ t c n ñư c th c hi n thư ng xuyên ñ n ngăn ch n quá trình ăn mòn ho c dùng s d ng khí phát hi n nguy hi m ñ tránh th m ho . Nh ng hư h ng do tác ñ ng c a ngo i l c như ho t ñ ng ñ o ñ p, neo gi , l p ñ t không ñúng hay l i v t li u ñư c ñánh giá quan tr ng hơn. Tuy nhiên, h th ng ng khi b ăn mòn s gi m kh năng ch ng ch u l i nh ng ngo i l c trên hay làm nghiêm tr ng thêm nh ng ñi m y u trong v t li u ho c k t c u. Ngăn ch n quá trình ăn mòn c n ñư c quan tâm ñ n trong toàn b quá trình: t thi t kê, l p ñ t, th nghi m và trong su t th i gian ho t ñ ng. M t khi quá trình ăn mòn ñã x y ra, vi c gi m thi u tác ñ ng c a nó lên s toàn v n c a h th ng là r t khó khăn. Thư ng s tách bi t gi a d án và v n hành gây khó khăn cho vi c ki m soát ăn mòn. D án thư ng c g ng trong vi c t o ra m t h th ng ñư ng ng có kh năng làm vi c trong khung th i gian và tài chính c n thíêt. Như v y, quá trình v n hành có th ph i nh n m t h th ng không t i ưu và chi phí ch ng ăn mòn r t cao. Luôn luôn t n t i m t cân b ng gi a ngu n v n và chi phí v n hành, do ñó c n ph i phân tích c n th n ñ l a ch n phương pháp ch ng ăn mòn ñ ñ t ñư c cân b ng kinh t t t nh t. Khó khăn l n nh t trong vi c ñánh giá v kinh t là s không ch t ch n v tu i th và quá trình ho t ñ ng c a nó. Thông thư ng chi phí cho vi c ch ng ăn mòn chi m kho ng10-20% t ng v n d án và 0,3-0,5% chi phí v n hành. 1. Phân lo i ăn mòn 1.1 Theo v trí c a quá trình ăn mòn Hi n tư ng ăn mòn ñư ng ng ñư c chia làm 2 lo i là ăn mòn bên trong và ăn mòn bên ngoài. - Quá trình ăn mòn bên trong ph thu c vào vi c ho t ñ ng c a ñư ng ng, ñư c chia thành nh ng lo i sau : Ăn mòn ng t: Gây ra b i s hi n di n c a carbondioxide tan trong lưu ch t, hay còn g i là ăn mòn carbonic acid, ch y u là ăn mòn c c b và ăn mòn l . Ăn mòn chua: Do hydrogen sulphide, quá trình này có th gây ra h ng hóc r t nhanh do làm n t l p thép c a ñư ng ng. Nư c trong ñư ng ng: Quá trình ăn mòn do oxygen và nư c. Ăn mòn do sinh v t: Do quá trình phát tri n c a sinh v t trong dư ng ng. http://www.ebook.edu.vn 82
- Quá trình ăn mòn bên ngoài ch y u là quá trình ăn mòn ñi n hoá. 1.2 Theo hình thái - Ăn mòn thông thư ng (generalcorrosion): r t hi m g p trong th c t , lo i này r t d ño ñ t và kh ng ch . - Ăn mòn c c b : D ng ăn mòn r t thông thư ng, nó là quá trình ăn mòn di n ra do nh ng bi n ñ i c a ñi u ki n môi trư ng. Quá trình này d kh ng ch và ngăn ch n. Tuy nhiên có th khó khăn trong vi c xác ñ ng v trí ño ñ t. - Ăn mòn l : S khác bi t gi a ăn mòn c c b và ăn mòn l ñôi khi gây nh m l n. ăn mòn l th t s là do nh ng v trí ăn mòn cô l p hoàn toàn, ph n l n kim lo i xung quang không b nh hư ng. ð i v i thép carbon, nh ng l này có khuynh hư ng l n lên theo hình bán c u và vài l ch ng lên nhau t o ra vùng ăn mòn l n hình v sò. ð i v i thép h p kim ch ng ăn mòn, nh ng l này thư ng có ñư ng kính nh nhưng ăn sâu và thư ng t o thành c m. - D ng Intergranular (n i s n sùi) r t ít g p ñ i v i thép carbon tr khi có s không ñ ng nh t t i nh ng v trí có m i hàn, thư ng gây ra do sulphide và nitrate, nhưng lo i thép h p kim r t nh y c m v i lo i ăn mòn này. - Ăn mòn k t h p v i ng su t gây n t gãy (Street Cracking corrosion): m t d ng ăn mòn m r ng r t nguy hi m, có th h n ch và ngăn ch n b ng cách c n th n và ñúng ñ n trong vi c l a ch n v t li u, l p ñ t và v n hành. Quá trình ăn mòn di n ra có s k t h p c a ng su t xu t hi n và tình tr ng ñ c bi t c a môi trư ng. Thép ñư ng ng có th b n t trong môi trư ng chua (Hydrogen sulphide) ho c ñ t có ch a nhi u carbonate. H p kim ch ng ăn mòn có th b n t trong môi trư ng chloride. - N i b t: xu t hi n trong môi trư ng chua, do có c u trúc kim lo i không ñ ng nh t trong thép, ch y u x y ra trong các b n ch a. Ph n ng ăn mòn gi i phóng hydrogen nguyên t và m t s có th xâm nh p vào c u trúc c a thép, sau ñó k t h p t o thành phân t khí hydrogen. Khí này do không th thoát ra nên t p trung l i t o nên áp su t cao gây ra nh ng b t xu t hi n trên b m t. - Ăn mòn m i: ít x y ra ñư ng ng. B t c s t o thành ng su t có tính chu kỳ nào cũng tr nên nguy hi m n u có s hi n di n c a tác nhân ăn mòn. Môi trư ng có sulphide ñ c bi t nguy hi m ñ v i lo i này. - Ăn mòn ng t: Lý do chính c n ph i ñánh giá v ăn mòn trong h nhi u pha chính là vi c v n chuy n khí chưa x lý, khí m, khí-l ng v i h th ng ng ngoài khơi. ð c bi t v i vi c phát tri n h th ng m v tinh, các lo i khí không ñư c x lý ngay mà ñư c v n chuy n ñ n m t trung tâm x lý riêng, có th trên b ho c ngoài khơi. Do v y y u t c n xem xét ñây là ñư ng ng có th làm v i lo i thép carbon thư ng hay ph i thi t k v i lo i v t li u ch ng ăn mòn ñ t hơn r t nhi u. Ăn mòn ng t ch y u d ng ăn mòn l và ăn mòn c c b , v trí ñáy c a ñư ng ng ch u nh hư ng m nh nh t. B m t kim lo i ñư c bao ph b i m t l p filmsiderite nhưng thư ng xuyên b phá v c c b , t i nh ng v trí l p film b phá v quá trình ăn mòn di n ra nhanh hơn nhi u so v i nh ng khu v c có l p film n ñ nh. http://www.ebook.edu.vn 83
Các y u t nh hư ng ñ n quá trình ăn mòn ng t: - Lư ng nư c hi n di n trong d u, khí - Di n tích kim lo i ti p xúc v i nư c - Hi n di n c a H2S - Hàm lư ng mu i chlorite (hàm lư ng mu i l n làm tăng t c ñ ăn mòn nhưng nhanh chóng ñư c b o hoà) ð i v i h d u-nư c: Khi t l nư c trong d u ít, và v n t c di chuy n c a d u ñ l n, nư c b cu n theo dòng ch y c a d uvà không th m ư t b m t thép nên không x y ra quá trình ăn mòn. Khi v n t c th p hơn giá tr ñ nh m c, nư c và d u tách r i và b t ñ u x y ra s ăn mòn.V n t c này có th ư t tính d a trên nhi u y u t như s c căng b m t c a d u và nư c, ñ nh t…ñ i v i ph n l n lo i d u thô, v n t c này kho ng 0,8m/s. Lư ng nư c gi i h n có th mang theo d u trư c khi tr thành pha liên t c ñư c ư c tính tuỳ theo lo i và b n ch t c a d u, kho ng 20-30% nư c trong d u thì không t o ra quá trình ăn mòn. ð i v i h khí-l ng: Trên 60oC s hi n di n c a CO2 d n ñ n s hình thành l p carbonate b o v , ngăn ch n quá trình ăn mòn ti p di n, tuy nhiên l p này d b xói mòn, n u t c ñ xói mòn th p, thép s t o ra l p carbonate khác ñ thay th . Tuy nhiên khi v n t c xói mòn cao, l p carbonate thay th không hình thành k p th i, quá trình ăn mòn x y ra, hi n tư ng này g i là ăn mòn-xói mòn(erosion-corrosion). T nh ng kinh nghi m th c t , v n t c dòng ch y có th ñ t ñ n 20m/s, trên m c này m i b t ñ u nguy hi m, tuy nhiên còn ph thu c vào nhi u y u t gây nhi u lo i như m i hàn, ño n n i (join), g n i và ño n cong. - Ăn mòn do v t r n trong ñư ng ng: S hi n di n c a nh ng ch t r n trong ñư ng ng, ñ c bi t là kim l ai, có tác ñ ng r t l n. Do nó phá v l p siderite làm quá trình ăn mòn di n ra nhanh hơn và có th gây ra th ng l trong vài tu n, quá trình ăn mòn này g i là ăn mòn-xói mòn. ð i v i dòng ch y cho trư c, hư h ng th y rõ nh t t i nh ng v trí cong hay nh ng khu v c có dòng ch y r i cao. Do ñó vi c ki m tra m c ñ cát trong dòng ch y t i nh ng t c ñ khác nhau là c n thi t. M t lư ng nh cát kho ng 3-5lb /1000lbs có th b qua, khi lư ng cát l n hơn m c ñ ñó c n ph i có bi n pháp gi m thi u. ð i v i ñư ng ng d n khí, s có m t c a cát cũng gây t c ñ ăn mòn tăng cao và ñư c tính toán tương t . - Ăn mòn chua: Ăn mòn chua xu t hi n trong ñư ng ng khi lưu ch t ch a hydrogen sulphide, m c ñ c a sulphide ñ ñánh giá là chua không ñư c ñ nh nghĩa chính xác nhưng thư ng ñư c ch p nh n khi áp su t riêng ph n c a nó là 0,05psi (0,34Kpa). Ăn mòn do sulphide gây ra có nh ng d ng sau: Ăn mòn l t s l ng ñ ng c a cathod acid r n Ăn mòn l t i nh ng v trí l p filmsulphide b phá v N t gãy do ng su t ăn mòn sulphide N t gãy-t o b t do áp su t hydro - Ăn mòn ñi m : Sulphide r n hình thành t ph n ng c a lưu ch t v i s t trong quá trình ăn mòn hay ph n ng v i nh ng kim lo i n ng trong lưu ch t, ch y u là s t sulphide, m t ít magan sulphide (MnS) và k m sulphide, các http://www.ebook.edu.vn 84
sulphide r n này tr thành c c dương so v i s t và hình thành quá trình ăn mòn ñi n hoá khi cùng bám trên b m t. M i phân t s t sulphide ch có tính ch t phá hu ñ i v i m t kh i lư ng nh t ñ nh kim lo i, sau khi h t s ñó chúng tr nên ho t ñ ng. ði u này ñư c gi i thích d c m t ph n trên s h p th H2 vào m ng tinh th sulphide, và m t ph n d a trên s hình thành hydroxyt b c l p sulphide. Trong lưu ch t chua có n ng ñ kim lo i n ng th p, hydrogen sulphide ph n ng v i kim lo i trên b m t hình thành l p màn sulphide. L p film này có tác d ng ngăn ch n ñư c s ăn mòn ti p t c ñ i v i các kim lo i bên trong, tuy nhiên n u l p film b tr c và ñ l kim lo i, t i ñó s hình thành m t pin galvanic v i c c âm là ph n kim lo i b l ra, c c dương là toàn b ph n l p film sulphide, làm t c ñ ăn mòn di n ra r t nhanh, l p film m i không có kh năng t o thành. Trong môi tru ng chua nh , l p film ñư c t o thành t h n h p siderite và s t sulphide, ph n % c a s t sulphide trong h n h p tăng d n khi n ng ñ hydrogen sulphide tăng và ñ t 100% khi n ng ñ hydrogen sulphide ñ t 100ppm, và t i n ng ñ này các d ng ăn mòn khác như n t gãy do hydrogen hay t o b t tr nên nghiêm tr ng. Khi n ng ñ sulphide th p nó có kh năng làm gi m ăn mòn ng t do tăng s d o dai c a l p siderite, kh năng b o v này ñư c ñánh giá t t nhi t ñ cao, tuy nhiên ñi u ñó không ñáng tinh c y v có th d n ñ n ăn mòn l . Nh ng y u t nh hư ng ñ n s n ñ nh c a l p filmbao g m n ng ñ mu i, chu kỳ nhi t ñ và c u trúc kim lo i. N t do ng su t ăn mòn c a Hydrogen sulphide: Sulphide stress corrosion cracking (SSCC) là m t d ng n t do ng su t ăn mòn. SSCC hình thành do tác ñ ng làm dòn c ng kim lo i c a hydro, nó k t h p tác ñ ng c a ng su t và môi trư ng chua lên v t li u c ng. V n ñ này x y ra khi acid ph n ng v i kim lo i gi i phóng hydro t i b m t kim lo i. Hydro t o thành theo các bư c sau: - Khuy ch tán các ion ñ n b m t kim lo i - Ion hydrogen nh n m t electron và t o thành nguyên t hydrogen - Nguyên t hydrogen xâm nh p vào b m t - S k t h p c a nguyên t hydrogen t o thành phân t hydro Nh ng nguyên t hydrogen xâm nh p vào thép và t p trung t i nh ng ch tr ng trong thép, nh ng ch tr ng này là ch khuy t t t c a tinh th kim lo i. Ph n l n nh ng l tr ng xu t hi n t i nh ng ch có ng su t cao do s trư t lên nhau c a nh ng nguyên t kim lo i. Hydrogen xâm nh p và làm thép tr nên c ng do ngăn c n quá trình gi i to ng su t. Khi xu t hi n nh ng cong-u n c c b , n u ng su t vư t quá giá tr chu n thép tr nên dòn và ng su t l n không ñư c gi i to theo m n tinh th kim lo i. Quá trình gãy chia thành hai giai ño n: giai ño n b t ñ u và lan truy n r ng, c hai giai ño n này ñ u không ñ nh lư ng ñư c. Quá trình chu n v m c ñ c a hydrogen sulphide gây ra SSCC là kho ng 0.05psia (áp su t riêng ph n) N t gãy do hydrogen: ðây là m t d ng t o thành b t, còn g i là m t quá trình n t gãy do hydrogen, n t b c thang… Nguyên t hydrogen khuy ch tán vào thép và b h p ph b i mangan sulphide trong thép. T i ñó nh ng nguyên t http://www.ebook.edu.vn 85
hydrogen k t h p l i t o thành phân t , nh ng phân t này không th thoát ra ngoài, t p trung l i và gây ra áp su t cao ñ ñ hình thành nh ng ch n t gây ra bên trong thép. Nh ng v t n t nh l n d n lên và n i l i v i nhau thành v t n t l n. M t khi quá trình HIC di n ra, SSCC có th thâm nh p v o c u trúc c a kim lo i d n ñ n nh ng v t n t l n hơn. ðư ng ng b ăn mòn d ng này v n có th ho t ñ ng ñ n khi h th ng ñư ng ng m i thay th , tuy nhiên h i gi m áp su t ho t ñ ng ñ gi m thi u t c ñ ăn mòn. - Ăn mòn do nư c trong ñư ng ng: Nư c thư ng ñư c bơm vào m d u ñ b o ñ m áp su t, ñ ng th i h tr trong vi c hư ng d u ñ n m s n xu t. Thành ph n ăn mòn chính trong nư c bi n là oxigen, n u s d ng nư c ng m thì không có oxigen, tuy nhiên có th có CO2 ho c H2S và có th d n ñ n ăn mòn ng t hay ăn mòn chua như ph n trên. S n ph m t quá trình ăn mòn thép thư ng r t nhi u và có th b t kín ph n bơm nư c vào m , oxygen ñư c lo i b kh i nư c nh m gi m thi u quá trình ăn mòn. N u m có dư khí có th lo i b khí b ng phương pháp tách khí (gas stripping) ho c có th lo i b khí b ng phương pháp cơ h c. ð i v i quá trình dùng khí tách khí, nư c và khí cho ch y ngư c chi u nhau. Phương pháp này có hi u qu cao trong vi c lo i b oxy nhưng có th d n ñ n vi c acid hoá nư c n u carbondioxyt b h p ph nhi u. Trong các bi n pháp lo i khí b ng cơ h c, nư c ñư c bơm vào áp su t chân không, quá trình này ít hi u qu hơn so v i phương pháp tách khí và ñòi h i s h tr x lý hoá h c (nh ng ch t tách oxy như amonium bisulphide NH4HS). Nư c bi n thư ng ñư c tách khí ñ gi m thi u oxy, n ng ñ mong mu n t 5-10ppb, tuy nhiên m t m c th p như v y t c ñ ăn mòn v n di n ra r t nhanh. - Ăn mòn do vi sinh v t: ðư ng ng d n d u và nư c có th ch u s ăn mòn t quá trình phát tri n c a vi khu n kh sulphate (SRB: sulphate reducing bacteria). Lo i vi khu n này phát tri n cùng v i nhi u lo i vi khu n khác. SRB là m t lo i vi khu n y m khí, nó t n d ng ngu n acid béo có trong nư c và s d ng oxy có trong g c sulphate ñ oxi hoá các acid béo. Nh ng vi khu n này kích thích ho t ñ ng c a g c sulphide và làm tăng cư ng qua trình ăn mòn sulphide. Trong quá trình phát tri n c a vi khu n, pH môi trư ng tăng cao do sulphide k t h p v i nư c t o thành hydrogen sulphide, acid này di chuy n và t o ra môi trư ng acid nơi khác. Do ñó m c dù vi khu n phát tri n m t nơi nhưng có th gây ra nh ng v n ñ nơi khác. - Ăn mòn ñi n hoá : Ăn mòn ñi n hóa là m t hi n tư ng hoá h c có liên quan ch t ch ñ n kim lo i, quá trình ăn mòn x y ra trong môi trư ng ñi n ly, t c là có s hi n di n c a nư c như nhũ tương d u, nư c mu i… Ăn mòn ñi n hoá ch x y ra ch y u t i b m t bên ngoài c a ñư ng ng. T i khu anot, kim lo i s t (Fe) như n electron và tan vào trong môi trư ng ñi n ly. Electron này chuy n ñ n khu v c cathod, t i ñây nó k t h p v i m t tác nhân nào ñó, ví d như oxy, carbonic, hydrosulphide, acid h u cơ … http://www.ebook.edu.vn 86
Ph n ng anod: Ph n ng cathod: Fe – 2e → Fe2+ O2 + 2H2O +2e → 4OH- 2. Các phương pháp ki m tra và phát hi n ăn mòn Hư h ng do ăn mòn có r t nhi u d ng và thư ng xuyên xu t hi n ng u nhiên nh ng v trí khác nhau, do ñó vi c xác ñ nh và ki m tra ăn mòn là không d dàng và ít ñ nh lư ng. Có nhi u phương pháp xác ñ nh khác nhau, tuy nhiên l a ch n phương pháp có hi u qu nh t thì còn ph thu c vào nhi u y u t như môi trư ng, lo i ăn mòn, ñ tinh c y c a thi t b . ð gi m thi u t c ñ ăn mòn, các chuyên gia khuyên r ng nên tìm ki m trư c khi ch n l a k thu t xác ñ nh ăn mòn và c n thi t ph i có s h tr c a các k sư ch ng ăn mòn nhi u kinh nghi m. S d ng các phương pháp ki m tra khác nhau luôn mang l i k t qu t t hơn. Vi c gi l i k t qu ki m tra ăn mòn r t c n thi t cho vi c ñánh giá t c ñ ăn mòn trong m t th i gian dài và h tr cho vi c l a ch n h th ng ki m tra tương ng. 2.1 M u th Phương pháp thông thư ng nh t ñ xác ñ nh và ki m tra ăn mòn b ng m u th , m t m u kim lo i tương t kim lo i làm ñư ng ng ñ t trong vùng ăn mòn sau ñó ñem phân tích. Trong k thu t này bao g m vi c s d ng spool và thi t b ñ c bi t dò ăn mòn. 2.2 Coupon R t nhi u h th ng ñư ng ng v n chuy n và trong các nhà máy ñư c ki m tra ñ ăn mòn b ng phương pháp Coupon. M t Coupon là m t m u kim lo i ñư c ñưa vào trong phép ño ăn mòn. Nh ng Coupon ñư c làm s ch và c n th n ñưa vào h th ng. T s chênh l ch kh i lư ng, ngư i ta xác ñ nh ñư c t c ñ ăn mòn mm/năm. Coupon có nhi u hình d ng và kích thư c khác nhau gi a b ph n cách ñi n hoàn toàn v i m t ph n kim lo i còn l i. V i m t s công c khác, vi c s d ng Coupon là không th ph thu c vào các y u t sau ñây: - V trí ñ t Coupon: chú ý r ng vi c s d ng Coupon ph n ánh t c ñ ăn mòn và s tăng g p năm l n khi ñ t Coupon gi a ng so v i thành ng. Do ñó Coupon c n ñư c ñ t g n sát v i v trí c n ch n i, vùng ch y r i, co… - Môi trư ng: Do tính ch t c a lưu ch t nh hư ng l n lên ñ ăn mòn, ví d như Coupon có th b bao ph m t ph n b i m t l p parafin. - Thao tác l p ñ t và thu h i Coupon: ph i ñ m b o Coupon chưa b ăn mòn trư c khi l p ñ t và h n v s ăn mòn di n ra sau khi tháo ra kh i h th ng. C n tránh d u tay bám trên b m t Coupon. http://www.ebook.edu.vn 87
- Th i gian ki m tra: là m t y u t quan tr ng, th i gian ng n thư ng cho k t qu không chính xác do m t s d ng ăn mòn như ăn mòn l c n m t vài tu n m i x y ra. M t s y u t khác như vi c chu n b , làm s ch cũng nh hư ng. Sau khi cân và xác ñ nh khôi lư ng m t mát, t c ñ ăn mòn ñư c xác ñ nh như sau: m.3650 mm/năm = A.ρ .t V i m: là kh i lu ng kim lo i b m t(g) A: ti t di n b m t (cm2) ρ: kh i lư ng riêng c a kim lo i(g/cm3) t: th i gian (ngày) Giá tr t c ñ ăn mòn ñư c tính t lư ng kim lo i b m t v i gi thi t t c ñ ăn mòn ñ ng ñi u trên toàn b b m t c a Coupon, ñi u này không ñúng. Ngoài ra báo cáo c n thêm k t qu v kh o sát b m t c a Coupon ñ xác ñ nh lo i ăn mòn. M t s trư ng h p t c ñ ăn mòn tính ñư c trong kho ng giá tr có th ch p nh n, tuy nhiên ñi u này không th k t lu n ñ i v i ăn mòn l , nhưng l này t p t c khoan sâu vào b m t kim lo i trong m t th i gian ng n. 2.4 Kh p n i ki m tra và tr c qu n (test nipple spool) Nh ng kh p n i và tr c qu n ñư c chu n b s n ñưa vào ñư ng ng như nh ng Coupon l n và thư ng có th i gian ho t d ng khá lâu, kho ng vài tháng và thư ng k t h p v i nh ng k thu t ño khác. Nó th hi n ñư c m c ñ ăn mòn cho toàn b b m t ñư ng ng, và có th ño ñư c chi u sâu c a nh ng l ăn mòn b ng cách c t ra. 2.5 ðo b ng các thi t b ñi n t Máy dò ñi n tr Thi t b ño ñi n tr corrosionmeter xác ñ nh lư ng kim lo i m t mát b ng cách ño m c tăng ñi n tr c a nh ng m u kim lo i khi di n tích ngang c a chúng b gi m do ăn mòn. M u th hay ñ u dò ñư c làm t kim lo i tương t như kim lo i làm ñư ng ng và ñư c ñưa vào qua ñư ng vào ñ c bi t. Sau ñó giá tr ñi n tr s ñư c xác ñ nh khi ñ u dò tr ng thái cân b ng v i môi trư ng (nhi t ñ và tình tr ng b m t) t i nh ng th i ñi m cách ñi u. Nh ng giá tr nh n ñư c s ñư c chuy n ñ i sang t c ñ ăn mòn b ng các d li u và công th c do nhà s n xu t cung c p. Vi c phân tích giá tr thu ñư c g p m t s gi i h n gi ng như vi c s d ng Coupon. Ví d như ñ u dò có th b m t s ch t bám, ngăn c n s ti p xúc v i nh ng ch t trong môi trư ng ăn mòn. Máy ño ñi n tr phân c c http://www.ebook.edu.vn 88
V i máy ño ñi n tr phân c c, t c ñ ăn mòn là t c ñ t c th i. Trong phương trình này, hi n tư ng ñi n hoá ñư c g i là ñi n tr phân c c tuy n tính ñư c s d ng. N u m t ñi n th E c a m t m u kim lo i ñư c g n v i cư ng ñ dòng ñi n tương ng, m t ñư ng cong phân c c ñư c ghi nh n. T i ñi m mà cư ng ñ dòng ñi n b ng 0, t c ñ c a ñư ng cong phân c c ñư c g i là ñi n tr phân c c. dE Rpol = (di )i =0 Khi cư ng ñ dòng ñi n b ng 0, ñi n th E b ng v i ñi n th ăn mòn. Gi a ñi n tr phân c c và dòng ñi n ăn mòn có quan h như sau: ( ) B mA / cm 2 Icorr = R pol T ñ nh lu t Faraday, t c ñ ăn mòn b ng 11,6.icorr (mm/năm) H ng s B ph thu c vào cơ ch ăn mòn và có giá tr riêng cho t ng h . Theo phương trình trên, t c ñ ăn mòn có th nh n ñư c b ng cách ño Rpol. Trong th c t , thi t b có hai ñi n c c làm b ng kim lo i v i h th ng ñư c ñưa vào môi trư n ăn mòn. Môt hi u ñi n th nh (dE) kho ng 20mV, ñư c áp vào hai ñi n c c, sau ñó ño dòng dI. C c ñư c ñ i ngư c l i và l p l i quá trình, t hai giá tr dòng thu ñư c, theo ñ th chuy n ñ i thành giá tr t c ñ ăn mòn. Vi c s d ng thi t b ño ñi n tr phân c c gi i h n cho nh ng dung d ch d n ñi n do dòng ñi n ph i di chuy n qua dung d ch khi ñi t c c này ñ n c c kia. Phương pháp này không áp d ng cho h gas hay d u nhưng có th ño cho h d u - nư c n u nư c là pha liên t c. Máy dò Galvanic Máy dò galvanic ñư c làm t hai ñi n c c kim lo i khác nhau thư ng là ñ ng và s t. Chúng ñư c n i v i nhau và ñư c ñưa vào h th ng (b n ch a ho c ñư ng ng). Sau khi các ñi n c c cân b ng v i môi trư ng, m t cư ng ñ dòng ñi n ñư c ghi nh n. Giá tr c a cư ng ñ dòng ñi n có liên quan ñ n tính ăn mòn c a môi trư ng. Trong môi trư ng không có tính ăn mòn giá tr dòng thu ñư c r t nh còn trong môi trư ng có tính ăn mòn cao dòng ño ñư c r t l n. Phương pháp này s d ng ch có tính ñ nh tính trong vi c ki m tra t c ñ ăn mòn c a thi t b : - Nó ch y u ñư c s d ng ñ ño ăn mòn do oxygen tan trong dung d ch gây ra - Ít ñư c s d ng ñ i v i ăn mòn do CO2 và H2S - Cũng có nh ng gi i h n tương t như nh ng phương pháp trên. Máy dò Hydrogen http://www.ebook.edu.vn 89
ðư c c u t o b i m t ng thép có thành r t m ng n i v i m t thi t b ño áp, nó ñư c ch y u s d ng trong môi trư ng chua. Trong ph n ng ăn mòn hydrogen sinh ra khu ch tán qua thành ng thép, t i ñó nó k t h p thành phân t , quá l n ñư c khu ch tán ngư c tr l i, áp su t do phân t hydrogen s ñư c ño và chuy n thành giá tr t c ñ ăn mòn. Thi t b này có th dùng ño ăn mòn m t cách ñ nh tính hay bán ñ nh lư ng và thư ng ñư c k t h p v i nhi u phương pháp khác. Hi n nay có nh ng máy dò ph c t p hơn có th ño ñư c lư ng hydro khu ch tán qua thành ng thi t b . 2.6 Phân tích hóa h c Xác ñ nh hàm lư ng s t hòa tan M t phương pháp d ñoán và ñánh giá ăn mòn có hi u qu là xác ñ nh lư ng s t có trong lưu ch t thông qua m u l y. Có m t vài phương pháp ñ xác ñ nh s t có trong m u và m u ph i th a mãn các yêu c u như: - Thi t b l y m u ph i th t s ch. - Van l y m u ph i không b r và v y b n, van này thư ng ñư c làm b ng ñ ng ñ h n ch y u t trên. - M u l y ph i ñ i di n cho toàn b lưu ch t, khi mu n xác ñ nh t i m t ñi m nào ñó, ph i l y m u càng g n ñi m ñó càng t t. - Th i gian ho t ñ ng c a m , k t qu phân tích cho m t m m i ho t ñ ng vài ngày v i m t m ñã ho t ñ ng lâu là r t khác nhau. -ð n ñ nh c a m , tránh l y m u khi m m i ñư c s a ch a hay thay th thi t b - Thành ph n nư c gi ng nhau m i l n l y m u. Phân tích s n ph m ăn mòn Phân tích hoá h c s n h m ăn mòn và nh ng ch t bám trên h th ng là m t ph n quan tr ng trong vi c ki m tra ăn mòn. M u có th l y t Coupon, nipple hay tr c ti p t h th ng. Khi bi t ñư c thành ph n nh ng ch t có trong h th ng có th giúp ñánh giá và xác ñ nh v n ñ . Chú ý v trí và tình tr ng m u khi l y là r t quan tr ng, m t s s n ph m ăn mòn thư ng b bi n ñ i v m t hoá h c khi di chuy n ra kh i h th ng. Ví d như s t sulphide khi ñưa ra không khí b bi n ñ i thành oxyt s t, ñi u này có th d n ñ n nh ng k t lu n sai l m. Phân tích khí: Nh ng khí quan tr ng trong ñánh giá ăn mòn là CO2, H2S và O2. Trong m khí ho c nh ng thi t b dùng khí, xác ñ nh 3 khí trên tương ñ i ñơn gi n n u http://www.ebook.edu.vn 90
chúng t p trung m t lư ng l n. Trong m d u, xác ñ nh các khí khó khăn hơn. S có m t c a H2S và oxygen lư ng v t r t khó xác ñ nh nhưng r t quan tr ng, m t lư ng v t H2S có th gây n t gãy cho ng thép ch u l c cao. 2.7 Ho t ñ ng c a vi khu n Ho t ñ ng c a vi khu n có th gây ra nhi u v n ñ khác nhau, ñ c bi t là trong các ñư ng ng d n nư c. Có m t s phương pháp xác ñ nh ho t ñ ng c a vi sinh v t. Phương pháp quan tr ng nh t là ñ m s vi khu n. M u có ch a vi khu n s ñư c nuôi c y trong môi trư ng nuôi dư ng ñ c bi t sau ñó s ñư c ñ m và phân tích ho t ñ ng ñ ñánh giá m c ñ nh hư ng c a chúng ñ i v i quá trình ăn mòn. 2.8 Thi t b ki m tra b m t Ki m tra b ng siêu âm: K thu t siêu âm s d ng năng lư ng siêu âm ñ ño b dày c a v t th b ng kim lo i và xác ñ nh ch r n n t trong kim lo i. Thi t b ki m tra ñư ng ng b ng ñi n t : Thi t b này ñư c g n trên thoi, trong quá trình ho t ñ ng c a thoi nó s ghi nh n tình tr ng c a thành ng. S d ng tia phóng x : Trong s n xu t d u khí, phương pháp ch p nh b ng tia phóng x ch y u dùng ñ ki m tra các m i hàn và b m t bên trong c a ñư ng ng và thi t b . 3. Các phương pháp b o v ch ng ăn mòn Phương pháp b o v ch ng ăn mòn ñư ng ng bao g m: - S d ng v t li u ch ng ăn mòn - S d ng ch t c ch ch ng ăn mòn - B o v b ng các l p bao ph - B o v cathod b ng anod hy sinh B o v b m t bên ngoài thư ng dùng các phương pháp bao ph ho c b o v b ng cathode hay anod, bên trong thì dùng ch t c ch hay bao ph . 3.1 V t li u ch ng ăn mòn V t li u ch ng ăn mòn bao g m các h p kim ch ng ăn mòn và v t li u phi kim. V t li u phi kim http://www.ebook.edu.vn 91
V t li u phi kim ñư c s d ng nhi u do hoàn toàn không b ăn mòn, tuy nhiên ng d ng còn h n ch do nh ng như c ñi m v kho ng nhi t ñ và áp su t ho t ñ ng, kh năng ch u va ch m và rung ñ ng kém. M t lo i v t li u phi kim trư c ñây thư ng ñư c s d ng là: GRE (Reinforced Epoxy) m t d ng c a plastic ñư c gia cư ng b ng s i thu tinh, làm ñư ng ng trên b v i áp su t ho t ñ ng th p, nhưng hi n nay ch y u ng d ng trong c p thoát nư c. H p kim ch ng ăn mòn (CRAs) CRAs ñư c s d ng khi thép carbon mangan không phù h p ñ s d ng, lý do chính là do lưu ch t v n chuy n quá ăn mòn ñ i v i thép carbon thưòng cho dù ñã có nh ng bi n pháp ch ng ăn mòn khác như s d ng ch t c ch hay l p ph thông thư ng. Các CRAs ñư c s d ng thay th hoàn toàn ho c ch bao ph b m t ng. Các lo i CrAs thông d ng g m có: thép không r duplex (duplex stainsless steel), h p kim nickel, ng thép carbon mangan ñư c ph thép không r austenic và m t s lo i v t li u khác như titan và h p kim c a nó. Thép không r ñư c s n xu t trên cơ b n thép carbon b ng cách gi m b t lư ng carbon, thêm vào các nguyên t không r như nickel, chromium. Thép không r martansiric ðư c s d ng ch y u trong ng v n chuy n d u và van, v t li u này ñư c s n xu t t thép carbon mangan thêm 13% chromium, hàm lư ng Carbon gi a kho ng 0,15%, kh năng ch ng ăn mòn ng t t t, giá thành g p 3 l n thép carbon thông thưòng, ñ b n nhi t ñ th p kém và r t khó hàn. Lo i thép này thư ng ñư c x lý b ng nhi t trư c khi s d ng ñ nâng cao cơ tính, ñư c Kawasaki c i thi n b ng cách thêm vào m t lư ng nh nickel, mangan và molipden, tính ch ng ăn mòn và kh năng hàn tăng lên rõ r t Thép không r Austenic ðây là lo i thép khônng nhi m t ñư c s d ng ch y u trong nh ng nhà máy ch bi n và nhà máy v khí, hàm lư ng nh ng nguyên t không r khá cao t 18%Cr, 8%nickel ñ n 27%Cr, 30%nickel và 3% molipden, kh năng ch ng ăn mòn cao, tuy nhiên d b n t gãy khi ch u ng su t ăn mòn n u có m t chlorine (n ng ñ gi i h n c a chlorine là kho ng 50-100ppm nhi t ñ 60oC). Nó ñư c s d ng ch y u làm l p ph b m t trong cho nh ng ñư ng ng, b ch a hay nh ng chi ti t nh b ng v t li u thép carbon. Thép không r austenic nh y c m v i n t gãy, r t d hư h ng trên di n r ng khi kh năng ch ng ăn mòn suy gi m. Giá thành g p 4 l n thép carbon thông thư ng, khá d hàn. Tuy nhiên c n tránh hi n tư ng carbin hoá m i hàn và vùng xung quanh do nhi t ñ cao làm gi m kh năng ch ng ăn mòn, tăng cư ng kh năng n ñ nh b ng cách gi m http://www.ebook.edu.vn 92
hàm lư ng carbon xu ng kho ng 0,05% và thêm m t s nguyên t n ñ nh như titan hay niobi. Thép không r Duplex Thành ph n C: 0,03-0,05%; Cr:22-25%; Ni:5-6%; Mo:3-6%, giá thành g p 6 l n thép carbon thông thư ng, d ng thép này g n như là m t h n h p c a ferrite và austenic, kh năng ch ng g t t, kh năng hàn và ñ b n cao hơn thép austenic. Thép h p kim cao nickel Chi phí lo i v t li u này tương ñ i cao so v i nh ng lo i khác, ch y u do hàm lư ng c a nh ng nguyên t ch ng r cao. Hàm lư ng như sau: Ni: 28-56%; Cr: 21-22%; Fe: 5-22%; Mo: 3-9%; Cu 2%; Nb 4%; Ti 1%. Kh năng ch ng ăn mòn r t t t, thư ng th y s d ng trong vi c s n xu t các acid m nh. ðư ng ng v n chuy n ngoài khơi thư ng ñư c ph m t l p thép h p kim cao, giá thành gi m tương ñ i, kho ng t 7-10% thép carbon thông thư ng. 3.2 L p ph ch ng ăn mòn Là phương pháp ch ng ăn mòn h u hi u nh t hi n nay, thông thư ng s d ng k t h p v i bi n pháp b o v cathod. Nh ng ñ c tính c n xem xét c a v t li u làm l p ph là: Kh năng bám dính, m m d o, ñi n tr , kh năng cách nhi t, ch ng ch u các tác ñ ng cơ h c, tính ch t v t lý hoá h c n ñ nh, d s d n và b n trong môi trư ng. L p ph cho b m t ngoài V t li u làm l p ph : Nh ng lo i v t li u quan tr ng dùng bao ph bên ngoài như: - Nh a ñư ng nóng - PE và PP - FBE - Băng plastic - Asphal mastic - Epikote (m t lo i nh a xi t phát t than ñá) Gi i h n nhi t ñ s d ng c a nh ng lo i v t li u trên theo b ng sau: Lo i v t li u Nhi t ñ t i ña Nh a ñư ng 60 PE 65 http://www.ebook.edu.vn 93
PP * FBE 100** Băng plastic 60 Asphalt mastic 60 Epikote 80 *: Nhi t ñ gi i h n trên chưa ñư c shell thi t l p, nhưng có th l y kho ng o 100 C **: Ch ñúng trong ñi u ki n môi trư ng khô ráo. Trong ñi u ki n m ư t, nhi t ñ nên ch l y 75oC Nh a ñư ng (ho c nh a than ñá): ðư c s d ng khá lâu trư c ñây, dùng ch y u cho nh ng ñư ng ng b chôn l p ho c ñư ng ng ngoài khơi, thư ng ñư c ph trư c khi v n chuy n và l p ñ t. L p ph ñư c t o thành b ng cách cho nh a ñư ng nóng ch y t do bên ngoài ng, không c n l c t p ch t k càng, b dày c n ñ t ñư c ít nh t là 2,5mm cho ñư ng ng trên b và ít nh t 5 mm cho ñư ng ng ngoài khơi. Bên ngoài ñư c ph b ng l p Quá trình ph polypropylen(PP) v i s i thu tinh ñ h n ch tác ñ ng cơ h c c a ñ t ñá và quá trình l p ñ t. G n ñây ng d ng khuynh hư ng s d ng l p ph nh và m ng hơn như PE, FBE cho ñư ng ng trên b thay th cho l p ph n ng n b ng nh a ñư ng. Tuy nhiên ñ i v i ñư ng ng ngoài khơi, l p nh a ñư ng v n s d ng r ng rãi bên dư i l p b c bê tông. PolyEtylen: là lo i v t li u ñư c s d ng r ng rãi nh t hi n nay, ñư c coi là lo i v t li u b o v bên ngoài t t nh t kho ng 10-15 năm tr l i ñây. B dày c a l p PE tuỳ thu c vào ñư ng kính ng, có th tham kh o theo b ng sau: B dày t i thi u c a l p PE(mm) ðư ng kính ng (mm) Tiêu chu n Gia cư ng < 250 2.0 2.5 250-500 2.2 3.0 500-800 2.5 3.5 > 80 3.0 3.5 Quá trình ph PE ñư c ti n hành theo hai cách: B t PE ñư c ph lên b ngoài c a ng ñã ñư c làm s ch và gia nhi t trư c ñ n kho ng 300oC http://www.ebook.edu.vn 94
hay l p PE nóng ñư c kéo ph lên b m t ñã ñư c làm s ch và gia nhi t kho ng 120-180oC. Trong phương pháp này c n ph i s d ng ch t bám dính ban ñ u ví d (cao su butyl) do PE không dính vào thép. Trong c hai phương pháp, ñ tăng cư ng s g n k t và kh năng ch ng bong tróc, m t lóp m ng FBE ñư c ph lên trư c l p PE. L p PE b n, ch ng tác ñ ng cơ h c trong quá trình v n chuy n, l p ñ t t t, ñi n tr cao, nên làm gi m dòng b o v cathod. FBE (Fusion Boned Epoxy): L p băng epoxy m ng ho c b t epoxy ñã ñư c s d ng nhi u trong h th ng ñư ng ng, ñ c bi t là nh ng h th ng trên b , có th cho h th ng có ñư ng kính ñ n 1600mm, ho t nhi t ñ ñ n 100oC và có ñ ng nhi u tính ch t vư t tr i so v i Ph FBE nh ng v t li u khác. L p ph epoxy ñư c t o ra b ng cách dùng súng phun tĩnh ñi n, phun b t nh a lên b m t ng ñã ñư c làm s ch và gia nhi t trư c ñ n kho ng 230-240oC. L p ph t o thành r t m ng, t 350-450µm, nhưng r t b n, bám dính t t vào thép, ñ b n hoá h c r t cao, tuy nhiên trong môi trư ng m ư t, kh năng ch u nhi t gi m sút, ch ho t ñ ng t t 75oC. L p ph d b h ng b i các va ch m v i v t s c nh n, c n ph i c n th n trư c khi v n chuy n l p ñ t. Nhưng nh ng va ch m như v y không làm bong tróc khu v c xung quanh và có th trám l i b ng nh a epoxy t i hi n trư ng. B c b ng băng plastic: K thu t này ñã ñư c th c hi n t 1950. Có r t nhi u lo i v t li u plastic dư i d ng băng bao g m PVC, PE… có ñ dày khác nhau, có th t bám dính vào b m t ho c c n ph i có m t l p tr dính. Phương pháp này có nhi u ưu ñi m và d th c hi n, tuy nhiên có m t như c ñi m l n là d bong tróc, ñ c bi t là t i nh ng ñi m ch ng lên nhau. Khi ñư c s d ng cùng v i h th ng b o v cathod, như c ñi m trên làm gi m hi u qu c a dòng b o v nên ngày nay phương pháp b c ng b ng băng plastic không còn ñư c áp d ng trong h th ng d n d u và khí n a. L p ph asphalt mastic: Asphalt plastic, như Somatic là m t h n h p c a asphalt, cát, b t ñá vôi, b t ñá và s i amiăng. L p asphalt ñư c th c hi n t i nhà máy v i nh ng thi t b ph c t p. H n h p asphalt ñư c nung nóng và ph lên b m t ng ñã ñư c làm s ch, làm thư ng r t dày, kho ng t 12mm tr lên, nh m ñi u khi n b dày c a ñư ng ng. Sau khi ph xong, asphalt không c n có l p b c bên ngoài như nh ng trư ng h p trên . http://www.ebook.edu.vn 95
L p ph asphalt thư ng r t ch c, n ng và ch ng mòn t t, do ñó nó ch y u ñư c áp d ng cho ñư ng ng ngoài khơi, nơi luôn c n tăng thêm tr ng lư ng. Epikote: Nh a Epikote là m t lo i nh a có ngu n g c t than ñá, ñư c s d ng trong m t s trư ng h p ñ i v i ñư ng ng chôn l p và ñư ng ng ngoài khơi. Nó ñư c ph làm nhi u l p lên b m t ng ñã ñư c làm s ch, l p ph có b dày ít nh t 400µm và có th Ph PU ch u nhi t ñ ñ n 80oC, Tuy nhiên ngày nay ngư i ta s d ng l p FBE có nhi u ưu ñi m hơn. L p ph t i ñi m n i Trên ñư ng ng thư ng có nh ng ñi m r nhánh, ch l p ñ t nh ng thi t b chuyên dùng. Nh ng v trí này thư ng ñư c b o v k hơn ñ ñ m b o an toàn cho h th ng. Nh ng lo i v t li u sau ñây thư ng ñư c s d ng : - PolyEtylen: Lo i băng PE có kh năng co l i khi b ñ t nóng, có th ch u ñư c nhi t ñ ñ n kho ng 90oC, ñàn h i t t, ít b c ng và lão hoá. Nó ñư c ph b ng cách qu n xung quanh, sau ñó s d ng ng n ñu c hơ nóng ñ co l i và bám ch t vào b m t c n bao ph . Lo i băng này thư ng ñư c dùng ñ che ph bên ngoài l p FBE ho c bao ph b ng b t PE. - Ph b ng b t FBE ho c b t PE: Th c hi n b ng cách làm s ch b m t bên ngoài, gia nhi t cho ñư ng ng, sau ñó phun l p b t FBE, PE ho c s d ng dung d ch c a chúng, cu i cùng ñư c b c bên ngoài b i l p băng PE như ñã nói trên. - Băng cold-applied: Ch y u ñư c s d ng cho ñư ng ng ngoài khơi, qu n quanh các m i hàn, sau ñó ñư c ph lên b ng m t l p asphalt mastic nóng. L p ph b m t bên trong c a ñư ng ng: L p ph bên trong nh m m c ñích t o ra m t rào ngăn cách gi a lưu ch t và b m t kim lo i, ch ng l i nh ng quá trình ăn mòn c a nh ng s n ph m có tính Sơn ph bên trong ăn mòn. L p ph bên trong thư ng là l p sơn epoxy, ngoài vi c b o v ch ng ăn mòn còn nh m m c ñích gi m ma sát và t o s s ch s cho b m t bên trong ng. Quá trình sơn ph bên trong di n ra nh m t thi t b ñư c r n gi a hai thoi. Trư c khi sơn ph , b m t bên trong ng ñư c súc r a s ch b ng m t dung d ch acid phù h p, làm khô. Sau ñó thoi s di chuy n và toàn b b m t bên trong s ñư c sơn ph . Quá trình sơn ph ñư c ki m tra b ng camera g n trên thoi. http://www.ebook.edu.vn 96
3.3 S d ng ch t c ch Ch t c ch hoá h c ñư c s d ng ñ gi m t c ñ ăn mòn. Nó ñư c cho vào lưu ch t v n chuy n ho c là ph gia trong l p sơn ph ñư ng ng. Ch t c ch ñư c chia làm 3 lo i: - Ch t c ch ho t ñ ng: nó ph n ng v i kim lo i, t o thành m t l p film b o v ch ng ăn mòn. - Ch t c ch th ñ ng: ðư c h p ph vào b m t kim lo i và t o thành m t b m t ngăn c n s ti p xúc c a kim lo i v i nh ng tác nhân ăn mòn. - Ch t c ch thay ñ i tính ăn mòn c a môi trư ng. - Các ñ ch t sinh h c dùng ñ di t vi sinh v t cũng là m t lo i ch t c ch nh m làm gi m s lư ng vi sinh v t ho t ñ ng trong ñư ng ng Ch t c ch ñư c ñưa vào h th ng theo t ng ñ t ho c liên t c. Bi n pháp s d ng ch t c ch không ñ m b o vi c b o v an toàn ñư ng ng nên ph i s d ng cùng v i các bi n pháp b o v khác. Ch t c ch ho t ñ ng Ch t c ch lo i này ñư c thêm vào h th ng v i n ng ñ th p và thư ng là lo i ch t r n có th tan hoàn toàn trong lưu ch t v n chuy n. Chúng ph n ng v i kim lo i và t o thành m t l p film b o v kim lo i bên trong không b ăn mòn. Thông thư ng lo i ch t này ch a các g c nitrite, chromate và phosphate. Các ch t c ch không ñư c s d ng riêng l mà thư ng ph i h p nhi u lo i v i nhau, k t h p v i vi c s d ng ch t di t khu n, bi n pháp hi u ch nh pH làm tăng hi u qu c a ch t c ch . Chi phí cho vi c s d ng ch t c ch thư ng khá cao. Ch t c ch th ñ n: Ch t c ch lo i này t o thành l p film bao ph trên b m t kim lo i, ngăn ch n các ph n ng cathod và anod, qua ñó ngăn ch n kh năng ăn mòn. Ch t c ch lo i này thư ng là nh ng h p ch t cao phân t , c u t o g m hai ph n: ph n ñ u mang nh ng nhóm ho t ñ ng có kh năng h p ph vào b m t kim lo i, ph n ñuôi mang nh ng nhóm h u cơ làm thành m t l p ngăn c ng s khuy ch tán c a nh ng tác nhân ăn mòn vào b m t kim lo i. Ph n ñ u thư ng là nh ng g c amin, alcihol, acid, vòng mang N2, sulphide ho c phosphate. Ph n ñuôi thư ng là vòng thơm ho c g c acid béo. Lo i ch t c ch này thư ng không hi u qu khi có m t oxy, tuy nhiên ho t ñ ng ngăn c n CO2 và H2S r t t t. Ch t c ch th ñ ng h p thu vào b m t kim lo i và t o thành nh ng l p film liên k t v i nhau b ng nh ng liên k t v t lý, s lư ng l p film ñôi khi ñ dày ñ có th th y ñư c. http://www.ebook.edu.vn 97
Nh ng l p film thưòng b bóc và t o thành liên t c. Khi l a ch n ch t c ch th ñ ng, ngư i ta thư ng quan tâm ñ n nh ng y u t sau: - Tương thích v i nh ng ch t hoá h c trong d u - Không t o nhũ tương v i nư c hay d u - n ñ nh nhi t - T o k t t a bám dính - Không gây ô nhi m môi trư ng: t t c nh ng ch t c ch sau khi ñư c s d ng ñi u ñư c th y ra môi trư ng, do ñó yêu c u v kh năng phân hu nhanh và không gây ô nhi m môi trư ng là r t c n thi t. - Giá c và kh năng cung c p Ch t di t vi sinh Ch t di t vi sinh v t ñư c s d ng nh m h n ch s phát tri n c a vi khu n kh sulphate (sulphate reducing – SRB). Ch t này ñư c cho vào t ng ñ t và ñư c s d ng khi m c vi khu n trong ñư ng ng kho ng 103/ml. Ch t di t khu n thư ng ñư c k t h p v i ch t c h khi ti n hành. 3.4 Phương pháp b o v Cathod Phương pháp b o v cathod ñư c s d ng b o v b m t phía ngoài c a ñư ng ng, ch y u ñ ñ m b o ngăn ch n quá trình ăn mòn ñi n hoá x y ra t i nh ng ñi m l p b c b hư h ng. Quá trình b o v này ñư c th c hi n b ng cách cung c p m t dòng ñi n m t chi u ch y d c theo ñư ng ng ho c n i ñư ng ng v i m t kim lo i khác t o thành m t c p pin ñi n. Nguyên lý c a phương pháp b o v Cathod Khi m t kim lo i n m trong môi trư ng ñi n ly (nư c, ñ t…) nó d dàng b ăn mòn theo cơ ch ăn mòn ñi n hoá. Ăn mòn ñi n hoá x y ra khi ph n ng di n ra trên b m t kim lo i b i các tác nhân làm di chuy n electron t kim lo i vào môi trư ng ñi n ly. Ví d : O2 + 4e+ H2O → 4OH- ð t o ra electron, nguyên t kim lo i t o thành ion dương tan vào môi trư ng ñi n ly Ví d : Fe – 2e → Fe2+ T ñó, quá trình ăn mòn di n ra. H th ng b o v cathod cung c p m t ngu n electron thay th , ngăn ch n ph n ng t o electron c a kim lo i và quá trình ăn mòn. Ngu n cung c p electron có th là m t ngu n ngoài ho c ngu n t o thành t c p pin galvanic gi a thép và m t kim lo i khác m nh hơn thép như Mg, Zn… http://www.ebook.edu.vn 98
S ph c t p c a phương pháp là ch ph i cung c p ñ electron, không dư, t i t t c nh ng khu v c c n b o v . Th ñi n c c c a kim lo i s cung c p thông tin v m c ñ b o hoà c a kim lo i v i electron khi lư ng electron tăng lên vư t m c bão hoà, th ñi n c c c a kim lo i t o nên âm hơn và có tính kh m nh hơn. Trong ñ t và tr m tích có th có vi khu n kh sulphate, ho t ñ ng c a vi khu n làm ph c t p thêm tính ch t nhi t ñ ng c a kim lo i. L p sulphide t o thành do ho t ñ ng c a vi khu n tr thành m t cathod ñ i v i s t, do ñó c n nhi u electron hơn ñ b o v . Trong th c t khi phát hi n có ho t ñ ng c a vi khu n SRB ñi n th b o v c n tăng thêm –100mV H th ng b o v cathod có th áp d ng ñ i v i ñư ng ng không có l p b c, tuy nhiên chi phí r t ñ t. H th ng ñư ng ng trong th c t ñư c bao ph hoàn toàn, h th ng b o v cathod ch ñ m b o không b ăn mòn t i nh ng ch hư h ng l p b c ð i v i m t h th ng, l p b c tuy t ñ i t t, cư ng ñ dòng b o v b ng 0. Tuy nhiên trong th c t ñư ng ng m i c n cư ng ñ dòng b o v kho ng 100- 200mA và có th lên 50A cho h th ng ñã ho t ñ ng lâu năm. ð i v i m t ñư ng ng trên b , dòng ñi n thư ng cung c p b i m t máy phát ho c t lư i ñi n, qua m t b chuy n ñ i thành dòng m t chi u qua m t thi t b g i là T/R. ð i v i ñư ng ng ngoài khơi, không th cung c p dòng ñi n, do ñó ñư ng ng ñư c b o v b ng anod hy sinh. Nh ng anod này ñư c chôn nh ng kho ng cách c ñ ng v i nhau và ñư c n i v i ñư ng ng b ng dây d n. V t li u làm anod thư ng là Mg và Zn… nhưng g n ñây nhôm ñư c s d ng nhi u nh t. http://www.ebook.edu.vn 99