Ăn mòn điện xảy ra khi hai kim loại khác nhau có điện thế khác nhau được nối điện và nhúng vào chất điện phân dẫn điện. Tế bào sơ cấp hình thành một cách tự nhiên, trong đó kim loại có điện thế âm hơn đóng vai trò là cực dương và trải qua quá trình ăn mòn hòa tan tăng tốc, trong khi vật liệu có điện thế-cao hơn đóng vai trò là cực âm và được bảo vệ tốt. Khi các ống gia nhiệt bằng thép không gỉ 316 được lắp ráp bằng các phụ kiện bằng thép carbon, đồng, nhôm hoặc sắt thông thường, hiện tượng rỗ và mỏng thành cục bộ nhanh chóng sẽ xảy ra tại vị trí khớp. Sự ăn mòn như vậy tập trung vào ranh giới tiếp xúc và thường gây ra rò rỉ xuyên thấu sớm hơn nhiều so với ăn mòn đồng đều.
1. Cơ chế ăn mòn điện hóa
Các vật liệu kim loại khác nhau có khả năng ăn mòn tự nhiên khác nhau trong cùng một môi trường ăn mòn. Khi tiếp xúc trực tiếp với kim loại tạo ra một vòng dẫn điện, sự chuyển điện tử sẽ xảy ra giữa hai vật liệu. Kim loại có thế năng thấp hơn liên tục mất electron và hòa tan vào dung dịch dưới dạng ion kim loại (phản ứng anốt); thép không gỉ với màng thụ động ổn định sẽ thu giữ các electron để hoàn thành phản ứng khử oxy trên bề mặt của nó (phản ứng catốt). Vật liệu anốt được tiêu thụ nhanh chóng. Ngay cả khi thép không gỉ 316 là cực dương kết hợp với kim loại quý như titan, màng thụ động của nó sẽ bị phá hủy chủ yếu ở cạnh tiếp xúc, dẫn đến ăn mòn rỗ mạnh cục bộ dọc theo khe hở khớp nối. Hiệu điện thế và tỷ số diện tích giữa cực âm và cực dương càng lớn thì tốc độ ăn mòn càng nhanh.
2. Các vị trí lắp ráp điển hình dễ bị ăn mòn điện
Các mối nối giữa 316 ống gia nhiệt và giá đỡ bằng thép carbon, kẹp ống và khung đỡ;
Kết nối mặt bích phù hợp với ốc vít bằng đồng, đồng thau hoặc hợp kim nhôm;
Mối hàn giữa ống đế bằng thép không gỉ và các bộ phận phụ trợ bằng kim loại khác nhau;
Kết nối ren với các phụ kiện đường ống sắt mạ kẽm và các miếng nối;
Vùng tiếp xúc giữa ống thép không gỉ và các bộ phận titan dưới lớp chất điện phân.
3. Các yếu tố chính làm tăng tốc độ ăn mòn điện
Chênh lệch tiềm năng quá mức giữa các vật liệu kim loại khác nhau được ghép nối;
Phần cực âm có diện tích bề mặt lớn hơn nhiều so với cực dương, khuếch đại độ hòa tan anốt;
Môi trường chứa ion clorua, giúp cải thiện độ dẫn điện và phá vỡ màng thụ động;
Nước ngưng tụ hoặc chất lỏng xử lý thấm vào các khe lắp ráp tạo thành môi trường điện phân khép kín;
Không có sự cách ly cách điện giữa hai kim loại, dẫn đến dẫn điện trực tiếp.
4. Các biện pháp phòng ngừa liên kết toàn diện-đa chiều{2}}
① Áp dụng nguyên tắc kết hợp vật liệu đồng nhất
Thống nhất các giá đỡ, kẹp và ốc vít bằng thép không gỉ 316 để loại bỏ sự khác biệt tiềm ẩn tại nguồn.
② Thêm miếng đệm cách điện giữa các kim loại khác nhau
Lắp các miếng đệm cách điện bằng PTFE, cao su hoặc gốm để cắt vòng dẫn điện và ngăn chặn sự hình thành tế bào điện.
③ Tối ưu hóa tỷ lệ diện tích các bộ phận tiếp xúc
Nếu phải sử dụng các kim loại khác nhau, hãy đảm bảo phần cực dương dễ bị ăn mòn có diện tích bề mặt lớn hơn để giảm mật độ dòng điện.
④ Bịt kín các khe hở của cụm lắp ráp để ngăn chặn sự xâm nhập của chất điện phân
Bôi chất trám kín chống ăn mòn-tại mặt bích và các mối nối ren để tránh chất lỏng xâm nhập vào bề mặt tiếp xúc.
⑤ Thực hiện bảo vệ catốt có mục tiêu cho các cấu trúc dễ bị tổn thương
Đối với các cấu trúc kim loại hỗn hợp không thể tránh khỏi, hãy cấu hình các khối cực dương hy sinh để hy sinh điện cực bảo vệ thay vì ống gia nhiệt.
5. Bảng so sánh hiệu quả phòng ngừa
表格
| Chế độ kết hợp hội | Nguy cơ ăn mòn điện | Đề xuất ứng dụng |
|---|---|---|
| Tiếp xúc trực tiếp giữa các phụ kiện bằng thép carbon và thép không gỉ trần | Rỗ cạnh nhanh nghiêm trọng | Ngay lập tức bổ sung lớp cách nhiệt hoặc thay thế bằng các bộ phận hợp kim giống hệt |
| Lắp ráp vật liệu tương tự + bịt kín khe hở | Về cơ bản loại bỏ nguy cơ ăn mòn điện | Đặc điểm kỹ thuật lắp đặt thiết bị tiêu chuẩn |
| Cách ly cách điện + bảo vệ cực dương hy sinh | Hiệu suất kháng điện-ổn định lâu dài | Cấu hình bắt buộc của thiết kế vật liệu hỗn hợp |
Phần kết luận
Sự ăn mòn điện của 316 ống gia nhiệt được thúc đẩy bởi sự chênh lệch điện thế giữa kim loại không đồng nhất và mạch điện dẫn điện. Các phương pháp kiểm soát cốt lõi là đồng nhất hóa vật liệu, cách điện vật lý để ngắt kết nối dẫn điện, bịt kín các khe hở chống lại sự xâm nhập của chất lỏng và bảo vệ cực dương hy sinh phụ trợ. Quy trình lắp ráp và lựa chọn vật liệu được tiêu chuẩn hóa nghiêm ngặt có thể tránh được triệt để hiện tượng hỏng xuyên thấu sớm do ăn mòn tế bào điện tại các khớp nối thành phần.
