Phân tích các nguyên nhân chính gây ra sự ăn mòn kim loại

Ăn mòn kim loại là hiện tượng phá hủy vật liệu phổ biến và phức tạp, liên quan chặt chẽ đến đặc tính của kim loại, môi trường bên ngoài và quá trình gia công. Dưới đây là phân tích có hệ thống về nguyên nhân gây ăn mòn kim loại từ ba khía cạnh.

1、 Các yếu tố bên trong của sự ăn mòn kim loại

Theo quan điểm nhiệt động lực học, bản thân kim loại ở trạng thái năng lượng cao hơn so với các sản phẩm ăn mòn của chúng, đây là trạng thái không ổn định và do đó có xu hướng tự nhiên chuyển thành các sản phẩm ăn mòn năng lượng thấp (như oxit, hydroxit, v.v.). Do đó, ăn mòn kim loại là một hiện tượng tự nhiên tự phát và không thể đảo ngược. Trong các ứng dụng công nghiệp, hầu hết kim loại được chế tạo từ hợp kim đa thành phần. Do cấu trúc kim loại phức tạp và sự không đồng nhất về mặt vật lý, hóa học và điện hóa giữa các thành phần khác nhau, cũng như khả năng có tạp chất, ứng suất không đều và biến dạng cơ học trong vật liệu, những khiếm khuyết cấu trúc bên trong này dễ hình thành các tế bào vi mô khi tiếp xúc với các môi trường bên ngoài như hơi ẩm và hơi muối, có thể gây ra ăn mòn hóa học hoặc điện hóa.

2、 Các yếu tố bên ngoài của sự ăn mòn kim loại

 Độ ẩm tương đối

Độ ẩm không khí càng cao, màng nước càng dễ hình thành trên bề mặt kim loại, tạo môi trường cho sự thẩm thấu oxy và phản ứng điện hóa. Khi độ ẩm tương đối vượt quá một giá trị tới hạn nhất định (ví dụ khoảng 70% đối với thép), tốc độ ăn mòn sẽ tăng mạnh.

 Nhiệt độ 

Trong môi trường khô ráo, ngay cả khi nhiệt độ cao, rỉ sét cũng ít xảy ra hơn. Tuy nhiên, khi độ ẩm vượt quá giá trị tới hạn, tác động tăng tốc của nhiệt độ lên sự ăn mòn là rất đáng kể. Nhìn chung, cứ mỗi 10℃ nhiệt độ tăng lên, tốc độ ăn mòn kim loại sẽ tăng khoảng gấp đôi, đó là lý do tại sao thiết bị ở vùng nhiệt đới ẩm ướt hoặc mùa mưa dễ bị rỉ sét hơn.

 ôxy 

Oxy là thành phần thiết yếu trong quá trình ăn mòn kim loại. Quá trình phản ứng điển hình bao gồm:

 Fe + H? O → Fe(OH)?

 Fe(OH)? + H?O + O? → Fe(OH)?

 Fe + H? O + O? → Fe(OH)?

Có thể thấy rằng nếu không có sự kết hợp giữa nước và oxy, rỉ sét sẽ không hình thành. Tỷ lệ thể tích oxy trong không khí khoảng 20%, và khả năng thẩm thấu của nó cực kỳ mạnh.

 Các chất gây ô nhiễm khí quyển khác

Nếu không khí chứa các chất ô nhiễm như hơi muối, lưu huỳnh đioxit, hydro sunfua, bụi, v.v., tốc độ ăn mòn sẽ tăng nhanh đáng kể. Do đó, có sự khác biệt đáng kể về môi trường ăn mòn giữa các khu vực khác nhau - ví dụ, mức độ ăn mòn ở khu vực thành thị thường cao hơn khu vực nông thôn, khu vực công nghiệp cao hơn khu dân cư, khu vực ven biển cao hơn khu vực nội địa, và khu vực có nồng độ bụi cao cao hơn môi trường sạch.

3、 Các tác nhân gây ăn mòn trong quá trình xử lý

Trong quá trình sản xuất và sử dụng kim loại, một số hoạt động chế biến cũng có thể trở thành nguồn gây ăn mòn.

Ví dụ:

1. Bề mặt nguyên liệu có rỉ sét chưa được làm sạch kỹ lưỡng;

2. Chất lỏng cắt và dầu bôi trơn còn sót lại trong quá trình gia công cơ khí;

3. Trung hòa hoặc rửa không đủ sau khi xử lý rửa axit;

4. Quá trình oxy hóa hoặc tách lớp cacbon xảy ra trong quá trình xử lý nhiệt;

5. Loại bỏ không hoàn toàn lượng muối còn sót lại sau khi vệ sinh;

6. Trong quá trình lắp ráp hoặc xử lý, người vận hành có thể tích tụ mồ hôi trên bề mặt kim loại;

7. Quá trình ủ giòn do ứng suất hoặc hydro không phù hợp;

8. Không kịp thời ngăn ngừa rỉ sét giữa các quy trình hoặc không có biện pháp bịt kín đầy đủ.

Tất cả các yếu tố trên đều có thể trở thành "điểm kích hoạt" gây ăn mòn, khiến kim loại bị ăn mòn trước khi đưa vào sử dụng.

Phần kết luận

Ăn mòn kim loại là kết quả của nhiều yếu tố bên trong và bên ngoài tác động cùng lúc. Để kéo dài hiệu quả tuổi thọ của các chi tiết kim loại, cần phải thực hiện quản lý quy trình toàn diện từ khâu lựa chọn vật liệu, kiểm soát quy trình, biện pháp bảo vệ và môi trường sử dụng. Chỉ bằng cách ngăn ngừa ngay từ gốc, chúng ta mới có thể thực sự đạt được mục tiêu phòng ngừa gỉ sét khoa học, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả.