Lựa chọn bơm nước biển

Do sử dụng để bơm nước biển nên các dòng máy bơm nước biển có khả năng chống ăn mòn cao. Từ thân máy, cánh bơm, phốt, giăng của máy bơm được cấu tạo từ các vật liệu chất lượng, như inox, hợp kim, nhựa tổng hợp,... để hạn chế ăn mòn và lưu hóa trong quá trình hoạt động lâu dài.

Các thông số kỹ thuật máy bơm nước biển cũng đảm bảo độ bền cơ khí và độ cách điện cao. Điều này giúp bơm có thể nhúng chìm hoàn toàn xuống nước biển và có thể vận hành trong thời gian dài.

Cụm từ ăn mòn kim loại có lẽ không còn quá xa lạ với chúng ta. Từ khi còn trên ghế nhà trường chúng ta đã được học về sự ăn mòn của kim loại trong các phản ứng hóa học khác nhau. Tuy nhiên trong bài viết này chúng tôi sẽ chỉ đề cập đến sự ăn mòn kim loại bởi nước biển và các kim loại chống ăn mòn trong môi trường nước biển. Trước tiên, chúng ta hãy cùng ôn lại những khái niệm cơ bản về sự ăn mòn và những ảnh hưởng tiêu cực của nó đến đời sống của chúng ta.

1. Ảnh hưởng của ăn mòn kim loại

Ăn mòn kim loại hàng năm tiêu tốn nhiều chi phí. Thậm chí còn gây nguy hiểm cho các cấu kiện của nhà máy và chủ đầu tư các công trình dân dụng. Công nghiệp, nông nghiệp, viễn thông, điện lực, dầu khí, quân sự, quốc phòng và đặc biệt là các công trình ven biển.

Theo như thống kê khối lượng kim loại bị ăn mòn trung bình hằng năm trên thế giới khoảng 10-30% khối lượng kim loại được sản xuất ra. Sự ăn mòn kim loại gây tổn thất lớn về nhiều mặt cho nền kinh tế và đời sống con người. Tuy nhiên, nếu hiểu rõ nguyên nhân gốc của vấn đề ăn mòn. Chúng ta hoàn toàn có thể ngăn chặn và đầy lùi ăn mòn, Bước đầu tiên để kiểm soát các chi phí này là phải hiểu rõ ăn mòn là gì và nguyên nhân dẫn đến ăn mòn.

2. Ăn mòn là gì?

Ăn mòn kim loại là quá trình mà kim loại bị hao mòn hoặc biến đổi do tác động của các yếu tố bên ngoài, như không khí, nước, hóa chất, hoặc sinh vật. Ăn mòn kim loại có thể gây ra nhiều hậu quả tiêu cực, như giảm tuổi thọ của kim loại, làm suy giảm chất lượng và tính năng của sản phẩm, hoặc gây ra các vấn đề an toàn và môi trường.

Để ngăn chặn hoặc giảm thiểu ăn mòn kim loại, người ta thường sử dụng các phương pháp bảo vệ kim loại, như sơn phủ, xi mạ, hợp kim hóa, hoặc sử dụng các loại Kim loại chống ăn mòn. Kim loại chống ăn mòn là những kim loại có khả năng chống lại ăn mòn trong điều kiện nhất định. Một số ví dụ về Kim loại chống ăn mòn là thép không gỉ, nhôm, kẽm, hoặc titan. Kim loại chống ăn mòn có thể được sử dụng để làm vật liệu cho các ngành công nghiệp khác nhau, như xây dựng, ô tô, hàng không vũ trụ, hoặc y tế.

3. Các dạng ăn mòn

 

Căn cứ vào môi trường và cơ chế của sự ăn mòn kim loại, người ta phân thành hai dạng chính: Ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa.

3.1. Ăn mòn hóa học

Ăn mòn hóa học là quá trình mà kim loại bị phân hủy hoặc biến đổi do tác động của các chất hóa học. Ăn mòn hóa học có thể xảy ra trong các điều kiện khác nhau, như nhiệt độ cao, độ ẩm cao, hoặc có sự hiện diện của các chất oxy hóa hoặc khử mạnh. Ăn mòn hóa học có thể gây ra nhiều hậu quả tiêu cực, như giảm tuổi thọ của kim loại, làm suy giảm chất lượng và tính năng của sản phẩm, hoặc gây ra các vấn đề an toàn và môi trường.

Một số ví dụ về Ăn mòn hóa học là:

• Ăn mòn axit: là quá trình mà kim loại bị tan chảy hoặc bị ăn sâu do tác động của các axit. Ví dụ: sắt bị ăn mòn khi tiếp xúc với axit clohiđric (HCl) hay axit sunfuric (H2SO4).
• Ăn mòn kiềm: là quá trình mà kim loại bị tan chảy hoặc bị ăn sâu do tác động của các kiềm. Ví dụ: nhôm bị ăn mòn khi tiếp xúc với nước kiềm (NaOH) hay xút (KOH).
• Ăn mòn điện phân: là quá trình mà kim loại bị phân giải thành các ion do tác động của dòng điện. Ví dụ: đồng bị ăn mòn khi tiếp xúc với dung dịch muối (NaCl) và dòng điện.

3.2. Ăn mòn điện hóa

Ăn mòn điện hóa là quá trình mà kim loại bị phân hủy hoặc biến đổi do tác động của các phản ứng điện hóa. Ăn mòn điện hóa có thể xảy ra khi kim loại tiếp xúc với một dung dịch chứa các ion kim loại hoặc các chất oxy hóa hoặc khử. Ăn mòn điện hóa có thể gây ra nhiều hậu quả tiêu cực, như giảm tuổi thọ của kim loại, làm suy giảm chất lượng và tính năng của sản phẩm, hoặc gây ra các vấn đề an toàn và môi trường.

Một số ví dụ về Ăn mòn điện hóa là:

• Ăn mòn bằng cặp: là quá trình mà hai kim loại khác nhau bị ăn mòn khi tiếp xúc với nhau trong một dung dịch chứa các ion kim loại. Ví dụ: sắt và đồng bị ăn mòn khi tiếp xúc với nhau trong dung dịch muối (NaCl).
• Ăn mòn bằng pin: là quá trình mà một kim loại bị ăn mòn khi tiếp xúc với hai dung dịch khác nhau có nồng độ ion khác nhau. Ví dụ: sắt bị ăn mòn khi tiếp xúc với dung dịch muối (NaCl) có nồng độ cao và dung dịch muối (NaCl) có nồng độ thấp.
• Ăn mòn bằng khe: là quá trình mà kim loại bị ăn mòn khi tiếp xúc với không khí hoặc nước trong các khe hở hoặc các vùng bị che khuất. Ví dụ: thép không gỉ bị ăn mòn khi tiếp xúc với không khí hoặc nước trong các khe hở giữa các miếng thép.

BƠM SỬ DỤNG  BẢNG KẼM DÙNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC BIỂN 

4. Nguyên nhân dẫn đến sự ăn mòn trong nước biển 

Với độ pH từ 7.2 đến 8.6 cho thấy nước biển là một chất điện ly trung tính và có tính thông khí tốt. Sự hiện diện của một lượng lớn muối hòa tan, natri clorua (NaCl), bị ion hóa làm cho nước biển trở thành chất dẫn gây ảnh hưởng lớn đến tốc độ ăn mòn và khả năng chống ăn mòn của kim loại gần biển và trong nước biển. Với hàm lượng muối cao từ 1% đến 4% (chủ yếu là các muối clorua và sunfat của natri, magie, canxi, kali), có khả năng phá huỷ mạnh màng thụ động trên bề mặt kim loại do chứa nhiều ion clorua. Các ion clorua đặc biệt hung hăng vì nó gây ra sự phá vỡ tính thụ động gây ra rỗ, ăn mòn kẽ hở và vết nứt.

5. Cơ chế ăn mòn kim loại trong môi trường biển

Ăn mòn kim loại trong nước biển xảy ra theo cơ chế điện hoá học, chủ yếu là sự khử phân cực oxy – là chất chính gây ăn mòn kim loại, kết hơp với sự khống chế catot động học. Thêm vào đó, dưới tác động của môi trường với hàm lượng clorua rất cao, gây xâm thực mạnh, ảnh hưởng lớn đến bề mặt các ống kim loại.

Quá trình đóng cặn vô cơ cà các vi sinh vật biển đeo bám, phát triển, dẫn đến nguy cơ tắc nghẽn hệ thống ống dẫn, tải trọng của hệ thống ống bơm tăng nhanh, gia tăng quá trình ăn mòn và phá huỷ vật liệu. Dẫn đến tăng chi phí vận hành và bảo dưỡng, giảm tuổi thọ cho hệ thống ống chôn âm. Cơ chế ăn mòn kim loại trong môi trường biển ảnh hưởng lớn đến tốc độ ăn mòn của kim loại ngâm trong nước biển là oxy hòa tan, vận tốc và nhiệt độ.

6. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự ăn mòn

• Hàm lượng Clorua: Gây xâm thực mạnh, ảnh hưởng lớn đến bề mặt các ống kim loại
• Độ mặn: Yếu tố gây ảnh hưởng lớn đến sự ăn mòn kim loại, vì muối hoà tan trong nước biển là dung môi dẫn điện tuyệt vời, xuất hiện quá trình ăn mòn điện trong nước biển. Clorua trong nước biển có thể phá vỡ màng oxit trên bề mặt kim loại, hình thành phức chất với các ion kim loại và tạo ra các ion hydro trong quá trình thuỷ phân, Do đó, độ axit của nước biển gia tăn kéo theo ăn mòn kim loại cục bộ tăng lên.
• Độ dẫn điện: Do nước biển luôn ở trạng thái ion hoá của muối nên việc ăn mòn kim loại là điều không thể tránh khỏi.
• Oxy hoà tan: Hàm lượng oxy hòa tan trong biển càng nhiều thì điện cực của kim loại trong biển dẫn đến tốc độ ăn mòn của kim loại càng nhanh.
• Độ pH: Vì độ pH của nước biển trên bề mặt cao hơn và độ pH thay đổi theo mực nước biển tùy vực riêng biệt. Nên sự ăn mòn kim loại trong nước biển ở bề mặt cao hơn nhiều
• Các tác động vật lý khác: Quá trình đóng cặn vô cơ cà các vi sinh vật biển đeo bám, phát triển, dẫn đến nguy cơ tắc nghẽn hệ thống ống dẫn, tải trọng của hệ thống ống bơm tăng nhanh, gia tăng quá trình ăn mòn và phá huỷ vật liệu. Các yếu tố ảnh hưởng khác như tốc độ dòng chảy, thuỷ triều, nhiệt độ khiến oxy hoà tan khuyếch tán nhanh hơn về phía cực âm và tăng tốc độ ăn mòn của kim loại.

7. Phương pháp ức chế sự ăn mòn 

– Sử dụng lớp phủ bảo vệ bằng sơn lót hoặc bitum chống ăn mòn

– Bảo vệ ca tốt chống ăn mòn điện hoá

– Cách ly kim loại với môi trường nước biển bằng sản phẩm chống ăn mòn

– Thay đổi độ pH của môi trường tiếp xúc

Tùy thuộc vào điều kiện môi trường mà ta có thể áp dụng các phương pháp trên để giảm thiểu tác hại của ăn mòn lên kim loại. Tuy nhiên, khi đã sử dụng qua các phương án trên thì bạn sẽ nhận ra nó tuy hiệu quả nhưng không thật sự tối ưu.

Chưa kể việc thay đổi pH của môi trường tiếp xúc hoặc cách ly kim loại bằng việc phủ một lớp chống ăn mòn làm bạn phải tốn thêm một khoảng chi phí nhưng hiệu quả mang đến lại không lâu. Chưa kể nó gây ô nhiễm lớn, chi phí bảo hành bảo dưỡng lớn, đặc biệt là tuổi thọ bảo vệ ngắn. Vậy nên phương pháp tối ưu nhất vẫn là ta nên lựa chọn kim loại chống ăn mòn cho các công trình phải tiếp xúc với nước biển. Tùy thuộc vào ứng dụng, các kim loại này có thể được sử dụng để giảm nhu cầu bảo vệ chống ăn mòn bổ sung.

8. Những kim loại chống ăn mòn trong môi trường nước biển

8.1. Hợp kim niken

8.1.1. Ưu điểm:

• Hợp kim niken c276 hay còn gọi là UNS N10276 là siêu hợp kim niken – molypden – crom có bổ sung thêm vonfram có khả năng chống ăn mòn tuyệt với trong các loại môi trường khắc nghiệt. Hàm lượng niken và molypden cao làm cho hợp kim thép niken C276 có khả năng chống ăn mòn rỗ và vết nứt trong môi trường khử, crom có khả năng chống lại môi trường oxy hóa. Hàm lượng carbon thấp giảm thiểu sự kết tủa cacbua trong quá trình hàn để duy trì khả năng chống ăn mòn trong các kết cấu hàn.

8.1.2. Nhược điểm: 

• Với một lượng nhỏ niken thì không sao, nhưng khi hấp thụ quá cao nó có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người. Khói niken là chất kích thích hô hấp và có thể gây viêm phổi. Tiếp xúc với niken và các hợp chất của nó có thể dẫn đến sự phát triển của bệnh viêm da được gọi là “ngứa niken” ở những người nhạy cảm.

8.2. Composite sợi thủy tinh

8.2.1. Ưu điểm:

• Vật liệu Composite ngoài những tính năng như cường độ cao và trọng lượng nhẹ ra. Còn có thể làm được những sản phẩm có hình dạng khác nhau. FRP có khả năng chống ăn mòn ưu việt. Có thể chống được hầu hết các loại dung môi , muối, kiềm, acid…
• Xét về độ cứng như của kim loại và dễ gia công, bền, nhẹ hệt như nhựa.
• Điểm khác biệt giữa nhựa composite và các loại nhựa thông thường khác. Chẳng hạn như nhựa PVC, PP, PE, ABS… là nằm ở cốt sợi thủy tinh liên kết.
• Với sự liên kết chặt chẽ giữa 2 vật liệu nền và vật liệu tăng cường. Làm tăng cơ tính, sự kết dính mà các loại nhựa thông thường không có.

8.2.2. Nhược điểm:

• Vì làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau nên sau quá trình sử dụng. Vật liệu compostie không có khả năng tái chế, tái sử dụng như nhựa thông thường.
• Công nghệ sản xuất sản phẩm từ vật liệu composite ở Việt Nam. Hiện chưa được phổ biến, nên giá thành còn cao.
• Đối với những ngành nghề đòi hỏi tính chịu nhiệt cao thì không nên sử dụng composite vì độ bền không lớn.
• Để áp dụng ở những công trình lớn hay phức tạp. Thì đòi hỏi phải lên kế hoạch nhập vật tư, cung ứng sản phẩm trước khi thực hiện các giải pháp thi công thiết kế.  Bởi hạn chế của nhựa composite là thay đổi hình dạng sau khi thành phẩm là cực kỳ khó khăn.

8.3. Titanium hay hợp kim Titan

8.3.1. Ưu điểm:

• Vật liệu Titanium bị oxy hóa ngay lập tức khi vừa tiếp xúc với không khí, tạo thành titanium dioxide. Tuy nhiên, vật liệu này phản ứng chậm với nước và không khí ở nhiệt độ xung quanh. Vì nó tạo thành một lớp phủ tự động bảo vệ kim loại thoải khỏi nguy cơ bị Oxy hóa thêm.
• Sự thụ động của khí quyển mang lại cho titan khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Gần như tương đương với bạch kim. Titan có khả năng chịu được sự tấn công của sunfuric và hydrocloric loãng , dung dịch clorua và hầu hết các axit hữu cơ. Tuy nhiên, titan bị ăn mòn bởi các dung dịch axit đậm đặc.
• Titan về mặt nhiệt động lực học là một kim loại rất dễ phản ứng. Cháy trong môi trường bình thường ở nhiệt độ thấp hơn điểm nóng chảy. Chỉ có thể nóng chảy trong môi trường trơ ​​hoặc trong chân không.
• Titanium được xếp vào kim loại duy nhất trên thế giới không gây hại cho con người. Vì vậy, chất liệu này được sử dụng để chế tác các vật cấy ghép nhân tạo trong cơ thể con người.
• Ngoài ra, đây là một trong số ít các chất liệu có thể đáp ứng được những điều kiện khắc nghiệt ngoài vũ trụ. Chính vì vậy, nó được sử dụng làm vật liệu quan trọng cho hàng không vũ trụ.
• Dưới trạng thái tinh khiết, Titanium có thể kéo sợi dễ dàng trong môi trường không có Oxy. Không phải tự nhiên Titanium lại được ứng dụng vào các sản phẩm chịu nhiệt tốt. Đó chính là nhờ nhiệt độ nóng chảy tương đối cao trên 1.650 độ C

8.3.2. Nhược điểm:

Mặc dù có rất nhiều những ưu điểm. Nhưng titan vẫn có một số điểm hạn chế như:

• Tuy có khả năng chịu nhiệt cao nhưng nó không thích hợp ở nhiệt độ trên 430 độ. Khi ở nhiệt độ này, độ bền của chúng sẽ bị giảm rất nhanh.
• Giá cả của titan thường đắt hơn giá vàng 610 và những kim loại thông thường khác.

Từ những lưu ý trên giúp cho việc chọn lựa bơm trong môi trưởng biển , hy vọng có thể giúp bạn lựa chọn được bơm sử dụng bền, tiết kiệm , hiệu suất cao .