Vấn đề ăn mòn dưới lớp cách nhiệt (CUI) là một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với các ngành công nghiệp trên toàn thế giới. Việc sử dụng lớp vỏ kim loại bên ngoài để bảo vệ và cách ly bề mặt vật liệu với môi trường. Tuy nhiên, quá trình vận hành và sự thay đổi nhiệt độ môi trường đã tạo điều kiện cho sự hình thành nước và ăn mòn lớp cách nhiệt. Lớp phủ kim loại […]
Tiêu chuẩn Lớp phủ kim loại công nghệ đã trở thành sự lựa chọn hàng đầu để ngăn ngừa/giảm thiểu sự ăn mòn dưới lớp cách nhiệt với hệ thống lớp phủ bảo vệ. Phương pháp này tạo ra lớp phủ tiên tiến ngăn ngừa CUI và cho thấy hiệu suất vượt trội nhờ tiết kiệm chi phí và thời gian ngừng hoạt động.
Vậy chính xác thì sự ăn mòn dưới lớp cách nhiệt đến từ đâu và tại sao? Lớp phủ nhôm phun nhiệt phương pháp giải pháp tối ưu cho ngành công nghiệp hiện đại? Tìm hiểu thêm trong bài viết dưới đây.
Ăn mòn dưới lớp cách nhiệt (CUI): tổng quan về những điều bạn cần biết
Ăn mòn dưới lớp cách nhiệt (CUI) là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra sự cố trong các ngành công nghiệp lọc dầu, hóa dầu, điện và các ngành công nghiệp khác, cả trên bờ và ngoài khơi. Đây cũng là dạng ăn mòn khó giám sát và kiểm soát nhất vì các vấn đề không thể hiện ở cấu trúc cách nhiệt, thường chỉ được phát hiện khi tháo nó ra để kiểm tra hoặc bảo trì. Phun nhiệt là giải pháp hàng đầu hiện nay để giải quyết mối lo ngại này. Để hiểu rõ hơn về quá trình ăn mòn này, dưới đây sẽ trình bày khái niệm, cơ chế và nguyên nhân gây ra CUI.
Ăn mòn dưới lớp cách điện (CUI) là gì?
Nói một cách đơn giản, ăn mòn dưới lớp cách điện (CUI) xảy ra do sự tích tụ độ ẩm trên bề mặt ngoài của thiết bị cách điện. Vấn đề này dẫn đến những tổn thất đáng kể như chi phí bảo trì và sửa chữa cao, thời gian ngừng sản xuất tạm thời tốn kém. Nhiều yếu tố dẫn đến CUI và hầu hết đều tương tự như các loại ăn mòn khác ngoại trừ trong các điều kiện môi trường mà chúng xảy ra. Sự tích tụ độ ẩm và nước xâm nhập phần lớn góp phần gây ra các vấn đề liên quan đến ăn mòn dưới lớp cách điện CUI.
Nước bên ngoài xâm nhập vào hệ thống cách nhiệt chủ yếu do vỡ hoặc hư hỏng trong hệ thống cách nhiệt. Ngoài ra, nước từ bên trong do môi trường kín của lớp cách nhiệt tạo ra điều kiện dễ tích tụ độ ẩm trên bề mặt lớp cách nhiệt khi nhiệt độ thay đổi cao hơn hoặc thấp hơn.
Vì lớp cách nhiệt không cho phép bốc hơi và hoạt động như một chất mang, nước ở một khu vực di chuyển qua lớp cách nhiệt đến một nơi khác, khiến sự ăn mòn lan rộng nhanh hơn. Nếu không được phát hiện, kết quả của sự ăn mòn CUI này có thể dẫn đến hỏng hóc và tắt một phần/toàn bộ hệ thống.
2. Cơ chế CUI và nhu cầu cấp thiết về giải pháp phủ kim loại hiện đại
Ăn mòn cách điện là thuật ngữ dùng để chỉ một số quá trình ăn mòn khác nhau như:
- Ăn mòn điện hóa: Ăn mòn điện hóa: liên quan đến sự chuyển dịch các ion mang điện tích giữa cực dương và cực âm qua chất lỏng lỗ rỗng của chất cách điện. Nguyên tắc ăn mòn điện hóa đối với thành phần ăn mòn chính đòi hỏi bốn yếu tố thiết yếu: cực dương (nơi xảy ra ăn mòn và dòng điện chạy qua) và cực âm (nơi không xảy ra ăn mòn). hao mòn và dòng điện), chất điện phân (một môi trường có khả năng dẫn dòng điện bằng dòng ion, trong trường hợp này là lớp cách điện chứa nước) và đường dẫn kim loại nơi cực dương và cực được kết nối âm cho phép dòng điện quay trở lại và hoàn thành mạch.
- Môi trường axit/kiềm: : Xảy ra do sự kết hợp giữa độ ẩm bên trong và môi trường kiềm hoặc axit trong các lớp bảo vệ của loại sợi hoặc loại hạt. Khi nhiệt độ vượt quá 121 độ C, phần lớn nước sẽ bay hơi và ngưng tụ ở bề mặt vật liệu cách nhiệt. Sau đó, nước hòa tan chất kiềm/axit để tạo thành dung dịch ăn mòn.
- Clorua: Clorua: xảy ra trên bề mặt thép không gỉ 300-series khi vật liệu cách nhiệt có chứa clorua kết hợp với nước ở nhiệt độ 60 độ C. Các ion clorua này thường phát sinh từ sự bay hơi của nước mưa hoặc nước trong các hệ thống chữa cháy.
Xác định nguyên nhân gây ra CUI để lựa chọn công nghệ phủ kim loại phù hợp
Sự xuất hiện của CUI có thể là một thách thức để dự đoán, nhưng về cơ bản, tác động của thiết bị đến sự ăn mòn dưới lớp cách điện phụ thuộc vào một số yếu tố quan trọng như được nêu dưới đây:
Nguồn nước
Hai nguồn chính liên quan đến CUI là sự xâm nhập từ các nguồn bên ngoài và sự ngưng tụ bên trong. Nước xâm nhập từ nguồn bên ngoài như nước mưa, nước suối, vòi phun chữa cháy hoặc nước chảy từ tháp giải nhiệt. Nước bên ngoài xâm nhập vào hệ thống cách nhiệt thông qua các vết nứt hình thành theo thời gian. Sự ngưng tụ xảy ra khi nhiệt độ của bề mặt kim loại thấp hơn điểm sương của khí quyển và gây ra hiện tượng giữ chất lỏng giữa kim loại và vật liệu cách điện.
Nhiệt độ
Quá trình ăn mòn kim loại sẽ được đẩy nhanh khi nhiệt độ ngày càng tăng khiến lớp phủ kim loại bị phá hủy sớm. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến ăn mòn kim loại rất phức tạp. Một mặt, tăng nhiệt độ sẽ đẩy nhanh quá trình phản ứng hóa học, trong khi phản ứng điện hóa làm phân hủy vật liệu. Mặt khác, nhiệt độ tăng làm tăng tốc độ bay hơi của lớp dung dịch trên bề mặt vật liệu, làm giảm thời gian lưu giữ độ ẩm trên bề mặt kim loại. Độ hòa tan của oxy và các khí ăn mòn khác giảm khi nhiệt độ tăng. Kết quả là tốc độ oxy hóa và ăn mòn bề mặt kim loại bên dưới lớp cách nhiệt được đẩy nhanh.
Giải pháp cách nhiệt
Khả năng hấp thụ độ ẩm, hóa chất và cách nhiệt có liên quan trực tiếp đến hiện tượng ăn mòn dưới hệ thống cách nhiệt. Do đó, việc lựa chọn vật liệu cách nhiệt phù hợp cho hệ thống là rất quan trọng để giảm thiểu nguy cơ ăn mòn lớp cách nhiệt. Lớp cách nhiệt tạo ra một khoảng trống hoặc kẽ hở hình khuyên để giữ nước và các môi trường ăn mòn khác, đặc biệt là clorua. Trong môi trường kiềm có độ pH từ 7 đến 11, các ion clorua (CI-) có xu hướng phá vỡ sự thụ động (tốc độ ăn mòn tối thiểu) của thép cacbon và thép hợp kim và bắt đầu ăn mòn rỗ trong dung dịch axit. Nếu độ pH nhỏ hơn 5,5 thì sự ăn mòn sẽ có xu hướng tăng nhanh khi có mặt clorua.
Môi trường bên ngoài
Tốc độ ăn mòn còn bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài. Môi trường biển, thời tiết nóng ẩm và thời tiết ẩm ướt đều góp phần làm tăng tỷ lệ CUI.
Các phương pháp phủ kim loại để chống ăn mòn dưới lớp cách nhiệt
Lớp phủ kim loại chống ăn mòn dưới lớp cách nhiệt được tạo ra như “vị cứu tinh” giải quyết các vấn đề liên quan đến ăn mòn như chi phí bảo trì, thời gian dừng máy. Nhôm phun nhiệt là công nghệ được sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp quan trọng, bao gồm hàng không vũ trụ, ô tô, sản xuất điện, hóa dầu và các công trình ngoài khơi, để tạo lớp phủ chống mài mòn. Trong số đó có một số phương pháp phun nhiệt mẫu để chống ăn mòn dưới lớp ổn định – CUI, chẳng hạn như:
Lớp phủ nhôm phun nhiệt – Công nghệ phủ kim loại tiên tiến
Nhôm phun nhiệt (TSA) tạo ra lớp phủ bảo vệ vật liệu khi tiếp xúc với điều kiện môi trường khắc nghiệt với đặc tính chống ăn mòn tuyệt vời. Cái này lớp phủ kim loại cung cấp khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao tới 660 độ C (điểm nóng chảy của nhôm). Các đặc tính vượt trội như độ bền cao, tuổi thọ dài và yêu cầu bảo trì thấp khiến lớp phủ TSA trở thành lựa chọn lý tưởng cho các công trình hàng hải và ngoài khơi, chẳng hạn như ngành dầu khí ngoài khơi. Độ bền cao
Độ bền cao nhôm phun nhiệt lớp áo giải pháp chống ăn mòn cung cấp sự bảo vệ toàn diện, ngăn ngừa ăn mòn và cải thiện đáng kể tuổi thọ sử dụng so với lớp phủ bảo vệ thông thường. Theo báo cáo, lớp phủ TSA có độ dày 200µm sẽ mang lại tuổi thọ sử dụng hơn 30 năm trong môi trường ăn mòn nằm ngay dưới nước của các công trình biển. Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn: Lớp phủ phun nhôm có cấu trúc của một tấm nhôm , được bao quanh bởi nhôm oxit – lớp oxit mỏng có chức năng như một lớp phủ rào cản có khả năng chống lại các vết rỗ và xói mòn.
Phun kẽm nhiệt – Phương pháp phủ kim loại với khả năng bảo vệ bề mặt tối ưu
Với đặc tính chống ăn mòn ấn tượng, kẽm thường được chọn làm lớp phủ bảo vệ cho nhiều lớp phủ và vật liệu khác nhau trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Mạ kẽm là giải pháp mang lại hiệu quả cao lớp phủ kim loại phương pháp chống ăn mòn. Nó cũng cho phép tạo ra lớp phủ dày hơn, góp phần kéo dài tuổi thọ của các bộ phận, giúp chúng hoạt động tốt trong môi trường khắc nghiệt.
Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn: Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn: Kẽm đóng vai trò như một điện cực hy sinh để bảo vệ vật liệu bên trong. Mặt khác, nó hoạt động như một rào cản đối với các yếu tố ăn mòn. Đặc tính hy sinh cao của lớp phủ kẽm cung cấp khả năng bảo vệ catốt trên bề mặt thép. Ngoài ra, nó còn tạo ra các sản phẩm ăn mòn không hòa tan, ngăn chặn độ xốp của lớp phủ phun nhiệt, từ đó hạn chế sự ăn mòn bề mặt bằng cách ngăn chặn môi trường ăn mòn xâm nhập vào lớp phủ tiếp xúc với nền kim loại.
Phun ngọn lửa – Phun nhiệt nhôm bằng ngọn lửa của khí dễ cháy
Quá trình phun ngọn lửa sử dụng năng lượng hóa học do nhiệt độ đốt cháy cao từ axetylen với oxy dẫn đến phát ra tia lửa điện có nhiệt độ cao. Các vật liệu bao gồm bột phun và nhiên liệu đốt được phun, nấu chảy và tăng tốc lên bề mặt vật liệu bằng dòng khí giãn nở. Vận tốc tia thường dưới 100 m/s làm tăng vận tốc hạt lên tới 80 m/s. Nhiệt độ của tia lửa thường trên 2500 độ C. Cái này lớp phủ kim loại quá trình này thường cho phép lớp phủ phiến có mật độ từ 85 – 90%.
Ngọn lửa sẽ được điều chỉnh trong quá trình phun, và thông thường, chỉ có một vài mét vuông lớp phủ được thực hiện tại một thời điểm để dễ kiểm soát nhiệt độ. Khi lớp phủ hoàn thành, nó sẽ được đốt bằng ngọn lửa. Hệ thống phun lửa thường được vận hành thủ công nhưng có thể được bán tự động hoặc hoàn toàn tự động nếu cần. Chi phí vật liệu và kỹ thuật phun lửa thường thấp hơn so với phun hồ quang, nhưng chi phí thực hiện thường cao hơn. Lượng vật liệu Nhôm phun nhiệt với quá trình ngọn lửa có thể phun cũng bị giới hạn bởi kích thước của dây và vật liệu.
Arc Spraying – Công nghệ phủ kim loại phục hồi bề mặt vật liệu
Phun hồ quang liên quan đến việc tạo ra một hồ quang lệch điện giữa hai đầu của dây dẫn nóng chảy. Vật liệu nóng chảy được nguyên tử hóa bằng luồng khí nén tốc độ cao để đẩy nhanh các hạt về phía bề mặt cần phủ. Hệ thống này bao gồm súng phun, hệ thống cấp liệu và nguồn điện. Sự kết hợp giữa nhiệt độ hồ quang cao (6000 K) và vận tốc hạt trên 100 m/s mang lại cho lớp phủ phun hồ quang độ bền liên kết vượt trội và độ xốp thấp hơn so với sơn nhôm phun nhiệt bằng ngọn lửa được đề cập ở trên.
Với những lợi ích giá trị và ưu điểm vượt trội, lớp phủ kim loại Phương pháp phun nhiệt đang được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật cơ khí, chống ăn mòn, phủ bề mặt chức năng, chế tạo máy, gia công, trang trí, mỹ thuật, v.v. Ngoài tác dụng chống ăn mòn, công nghệ phủ nhiệt còn giúp doanh nghiệp tiết kiệm vật liệu, kéo dài tuổi thọ bề mặt kim loại, cắt giảm thời gian dừng máy và chi phí vận chuyển, bảo dưỡng.
Phương pháp phun phủ nhiệt do VIVABLAST cung cấp có những ưu điểm vượt trội như tiết kiệm vật liệu, kéo dài tuổi thọ kim loại hiệu quả, giảm thời gian ngừng máy và chi phí bảo hành sẽ là sự lựa chọn tốt nhất cho bạn.
Xem thêm thông tin về Dịch vụ chống ăn mòn VIVABLAST bằng phương pháp phun nhiệt
