Giá đỡ bộ gia nhiệt PTFE bằng thép không gỉ được bắt vít vào thùng thép trong bể axit dẫn điện để tạo ra một cục pin nhỏ. Qua nhiều tuần, giá đỡ đó sẽ bị rỗ, rỉ sét và cuối cùng bị hỏng, có khả năng làm rơi lò sưởi vào bể. Đây là hiện tượng ăn mòn lưỡng kim cổ điển. Việc nhận biết các dấu hiệu ban đầu và áp dụng biện pháp khắc phục chính xác-cách ly điện hoặc kết hợp vật liệu-sẽ ngăn chặn một giá đỡ tưởng chừng như nhỏ trở thành một tai nạn tốn kém trong bể chứa.
Ăn mòn lưỡng kim là gì và tại sao nó xảy ra?
Khi hai kim loại khác nhau được nối điện và tiếp xúc với chất lỏng dẫn điện (chất điện phân), một tế bào điện sẽ hình thành. Kim loại kém quý hơn sẽ trở thành cực dương và dễ bị ăn mòn hơn; kim loại quý hơn (cực âm) vẫn được bảo vệ. Trong bể mạ, bể dẫn điện-thường là dung dịch axit hoặc kiềm có hàm lượng ion cao-hoàn thành mạch điện.
Đối với khung đỡ lò sưởi, các cặp vật liệu phổ biến bao gồm:
Giá đỡ bằng thép không gỉ(cao quý hơn) được bắt vít vào mộtthùng thép cacbon(kém quý phái) → thùng thép bị ăn mòn nhanh xung quanh các lỗ bu lông.
Giá đỡ bằng đồng hoặc đồng thau(cao quý hơn) gắn liền với mộtbể thép không gỉ(kém quý phái hơn) → thép không gỉ có thể bị ăn mòn rỗ hoặc kẽ hở.
Giá đỡ bằng thép không gỉbắt vít vào mộtbể titan(rất cao quý) → thép không gỉ trở thành cực dương và thay vào đó bị ăn mòn.
Hướng ăn mòn chính xác phụ thuộc vào dãy điện của chất điện phân cụ thể. Trong hầu hết các bể mạ axit, kim loại kém quý hơn (cực dương) là kim loại sẽ bị mất vật liệu. Các dấu hiệu nhận biết được mô tả dưới đây.
Nhận biếtGiá đỡ lò sưởi chống ăn mòn lưỡng kim PTFESự thất bại
Việc kiểm tra hiện trường việc lắp đặt lò sưởi PTFE phải bao gồm việc xem xét kỹ khung đỡ và các điểm gắn của nó. Các chỉ số chính của cuộc tấn công điện tích cực bao gồm:
Vết gỉ sét nặng hoặc màu nâu đỏ{0}}tập trung tại các mối nối, đặc biệt là xung quanh các đầu bu lông, đai ốc hoặc phần tiếp giáp giữa mặt bích giá đỡ và thành bể.
Rỗ hoặc tổn thất vật liệu cục bộtrên chính giá đỡ hoặc trên bề mặt lắp bể. Các hố thường xuất hiện dạng vòng ngay dưới vòng đệm bu lông hoặc xung quanh lỗ bu lông.
Bong tróc hoặc tẩy da chếtbề mặt kim loại gần vùng tiếp xúc. Trong những trường hợp nghiêm trọng, độ dày của khung giảm đi rõ rệt hoặc lỗ bu lông trở nên dài ra.
Sản phẩm ăn mòn màu trắng hoặc xanh(ví dụ: trên các giá đỡ bằng thép không gỉ trong bể axit giàu clorua) cho thấy hiện tượng ăn mòn kẽ hở đang diễn ra bên dưới đầu bu lông.
Bản thân bu lông thường là đường dẫn của dòng điện. Nếu bu-lông được làm bằng kim loại khác với cả giá đỡ và bình chứa, nó có thể đẩy nhanh quá trình hư hỏng.
Biện pháp khắc phục tức thời: Đứt mạch điện
Biện pháp khắc phục nhanh nhất cho hiện tượng ăn mòn lưỡng kim hiện nay là cách ly điện các kim loại khác nhau. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng phần cứng bằng nhựa không dẫn điện giúp ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp giữa kim loại với kim loại.
Vòng đệm phẳng và vòng đệm vai bằng nhựa
Vòng đệm phẳnglàm bằng PTFE, PVDF hoặc polypropylen được đặt giữa đầu bu lông và giá đỡ, giữa đai ốc và bề mặt bể. Điều này làm gián đoạn đường dẫn điện qua dây buộc.
Vòng đệm vai(còn gọi là ống lót cách điện) được lắp vào lỗ bu lông của giá đỡ. Vai lót bên trong lỗ, ngăn trục bu lông tiếp xúc với kim loại giá đỡ. Mặt bích của vòng đệm vai ngăn cách đầu bu lông với bề mặt giá đỡ.
Một bộ cách ly hoàn chỉnh thường bao gồm:
Vòng đệm vai PTFE (hoặc PVDF) cho lỗ bu lông.
Hai vòng đệm phẳng PTFE – một dưới đầu bu lông, một dưới đai ốc.
Tùy chọn, một miếng đệm bằng nhựa hoặc cao su giữa các mặt tiếp xúc của mặt bích giá đỡ và thùng chứa.
Khi được lắp đúng cách, không có tiếp xúc kim loại với kim loại nào giữa giá đỡ và thùng chứa cũng như giữa bu lông và giá đỡ. Mạch điện bị đứt, dòng điện không thể chạy qua.
Tại sao PTFE được ưa chuộng cho máy giặt
Vòng đệm PTFE là lý tưởng vì chúng cũng chống lại tác động mạnh của hóa chất trong bồn tắm. Không giống như nylon hoặc nhựa thông thường, PTFE không phồng lên, làm mềm hoặc phân hủy trong axit nóng, kiềm hoặc dung dịch mạ. Nó vẫn ổn định về kích thước, duy trì sự cách ly điện trong nhiều năm sử dụng. PTFE còn có đặc tính chống dính tuyệt vời, giúp ngăn chặn các sản phẩm ăn mòn thu hẹp khoảng cách cách điện.
Giải pháp lâu dài: Vật liệu khung phù hợp với bình chứa
Đối với những lắp đặt mới hoặc khi trang bị thêm giá đỡ liên tục bị hỏng, giải pháp lâu dài là thay đổi vật liệu giá đỡ để phù hợp với vật liệu bể chứa. Khi đó, không có điện thế tồn tại vì các kim loại giống hệt nhau không có điện áp điều khiển.
Nếu bể là thép không gỉ 316L→ Chỉ định giá đỡ cũng được làm bằng thép không gỉ 316L. Một miếng đệm cách điện (ví dụ: tấm EPDM hoặc PTFE) được đặt giữa các mặt bích vẫn được khuyến khích để ngăn chặn sự ăn mòn kẽ hở do chất điện phân ứ đọng bị mắc kẹt giữa các bề mặt kim loại giống hệt nhau.
Nếu bể là nhựa polypropylene hoặc nhựa PVDF→ Giá đỡ được làm từ cùng chất liệu nhựa (PP hoặc PVDF) giúp loại bỏ mối lo ngại về khả năng tương thích về điện và hóa học. Đôi khi người ta sử dụng các giá đỡ bằng nhựa có gia cố bằng kim loại bên trong nhưng mặt ngoài bị ướt phải bằng nhựa giống như bể.
Nếu bể là thép cacbon lót cao su→ Giá đỡ cũng phải là thép cacbon có lớp phủ cao su giống hệt nhau. Ngoài ra, khung hoàn toàn bằng nhựa sẽ tránh mọi tiếp xúc với kim loại.
Việc kết hợp vật liệu khung với vật liệu bể đảm bảo rằng ngay cả khi cách ly điện không thành công, thì không xảy ra hiện tượng ăn mòn điện do hai kim loại có khả năng ăn mòn như nhau.
Bolt cũng quan trọng
Các bu lông, đai ốc và vòng đệm dùng để gắn giá đỡ cũng phải tương thích. Ngay cả với vòng đệm cách điện, bản thân dây buộc phải được làm bằng vật liệu giống hệt với giá đỡ hoặc trơ về mặt hóa học dưới bồn tắm. Các lựa chọn phổ biến bao gồm:
Bu lông thép không gỉ phủ PTFE– Lớp phủ vừa có tác dụng cách nhiệt vừa có khả năng kháng hóa chất.
Bu lông PVDF hoặc nylon– Hoàn toàn phi kim loại, nhưng phải tuân thủ giới hạn mô men xoắn (bu lông nhựa không thể siết chặt nhiều như bu lông kim loại).
Bu lông Hastelloy hoặc titan– Khi sử dụng với mắc cài kim loại phù hợp, các hợp kim quý này có khả năng chống ăn mòn nhưng phải được cách ly với các kim loại khác nhau.
Lịch kiểm tra và phòng ngừa
Một lịch trình bảo trì phòng ngừa đơn giản có thể phát hiện hiện tượng ăn mòn lưỡng kim trước khi nó dẫn đến hỏng khung:
Kiểm tra trực quan hàng tháng– Tìm vết rỉ sét, rỗ hoặc cặn trắng xung quanh các bu lông lắp giá đỡ.
Kiểm tra mô-men xoắn hàng quý– Bu lông bị lỏng có thể cho thấy sự ăn mòn đã làm giảm độ dày của giá đỡ hoặc vật liệu thùng chứa. Đừng thắt chặt quá mức; chỉ cần kiểm tra độ lỏng.
Tháo dỡ hàng năm– Tháo giá đỡ, kiểm tra các lỗ bu lông và bề mặt tiếp xúc. Thay thế bất kỳ phần cứng bị ăn mòn. Lắp lại vòng đệm cách điện PTFE mới nếu vòng đệm ban đầu bị mòn.
Nếu bất kỳ lỗ bu lông nào trên giá đỡ hoặc thùng chứa có độ giãn dài hoặc rỗ đáng kể thì bộ phận bị ảnh hưởng phải được thay thế ngay lập tức.
Kết luận: Cách ly là cách chữa khỏi bệnh điện hóa
Ngăn chặn sự ăn mòn lưỡng kim của các giá đỡ lò sưởi chỉ đơn giản là phá vỡ kết nối điện giữa các kim loại khác nhau. Một bộ vòng đệm phẳng và vòng đệm vai PTFE có chi phí thấp nhưng tiết kiệm phần cứng và ngăn ngừa tai nạn nguy hiểm trong bể. Đối với biện pháp khắc phục lâu dài, việc kết hợp vật liệu khung với vật liệu bể sẽ loại bỏ hoàn toàn lực truyền động. Ăn mòn là một bệnh điện hóa, và cách ly là cách chữa trị. Khi vỏ bọc bộ gia nhiệt PTFE chống chịu hoàn hảo với bể, không có lý do gì để để giá đỡ bằng thép rẻ tiền bị hỏng do bị điện hóa. Chỉ định và bảo trì toàn bộ cụm cơ khí một cách cẩn thận như chính bộ sưởi.
