Ăn mòn là sự phá hủy hoặc suy giảm chất lượng vật liệu hoặc các đặc tính của chúng do tác động của môi trường. Hầu hết sự ăn mòn xảy ra trong môi trường khí quyển, nơi chứa các thành phần và tác nhân gây ăn mòn như oxy, độ ẩm, sự thay đổi nhiệt độ và chất ô nhiễm.
Ăn mòn chu kỳ là một dạng ăn mòn khí quyển phổ biến và gây hại nhất. Ăn mòn chu kỳ trên bề mặt vật liệu kim loại là do các ion clorua có trong lớp oxit trên bề mặt kim loại và sự xâm nhập của chúng vào lớp bảo vệ trên bề mặt kim loại, gây ra phản ứng điện hóa bên trong kim loại. Đồng thời, các ion clo chứa một năng lượng hydrat hóa nhất định, dễ dàng bị hấp phụ vào các lỗ rỗng trên bề mặt kim loại, làm tắc nghẽn các vết nứt và thay thế oxy trong lớp oxit, chuyển các oxit không tan thành clorua tan, làm cho bề mặt chuyển từ trạng thái thụ động sang trạng thái hoạt động.
Thử nghiệm ăn mòn chu kỳ là một loại thử nghiệm môi trường chủ yếu sử dụng thiết bị thử nghiệm ăn mòn chu kỳ để tạo ra mô phỏng nhân tạo các điều kiện môi trường ăn mòn chu kỳ nhằm đánh giá khả năng chống ăn mòn của sản phẩm hoặc vật liệu kim loại. Nó được chia thành hai loại, một loại dành cho thử nghiệm phơi nhiễm môi trường tự nhiên, loại còn lại dành cho thử nghiệm mô phỏng gia tốc nhân tạo điều kiện ăn mòn chu kỳ.
Mô phỏng nhân tạo thử nghiệm ăn mòn chu kỳ trong môi trường là việc sử dụng thiết bị thử nghiệm có thể tích không gian nhất định - buồng thử nghiệm ăn mòn chu kỳ (Hình), trong thể tích không gian đó, bằng các phương pháp nhân tạo, tạo ra môi trường ăn mòn chu kỳ để đánh giá chất lượng khả năng chống ăn mòn chu kỳ của sản phẩm.
So với môi trường tự nhiên, nồng độ muối clorua trong môi trường ăn mòn chu kỳ có thể cao gấp nhiều lần hoặc hàng chục lần so với nồng độ ăn mòn chu kỳ trong môi trường tự nhiên thông thường, do đó tốc độ ăn mòn tăng lên đáng kể. Thời gian để thu được kết quả thử nghiệm ăn mòn chu kỳ trên sản phẩm cũng được rút ngắn đáng kể. Ví dụ, trong môi trường tự nhiên, quá trình ăn mòn của một mẫu sản phẩm có thể mất đến 1 năm, trong khi đó, trong điều kiện môi trường ăn mòn chu kỳ mô phỏng nhân tạo, chỉ cần 24 giờ là có thể thu được kết quả tương tự.
Quá trình ăn mòn chu kỳ mô phỏng trong phòng thí nghiệm có thể được chia thành bốn loại.
(1)Thử nghiệm ăn mòn chu kỳ trung tính (thử nghiệm NSS)Đây là phương pháp thử ăn mòn tăng tốc xuất hiện sớm nhất và hiện đang được sử dụng rộng rãi nhất. Phương pháp này sử dụng dung dịch muối natri clorua 5%, có độ pH được điều chỉnh trong khoảng trung tính (6,5 ~ 7,2) để phun. Nhiệt độ thử nghiệm được chọn là 35 ℃, tốc độ phun theo yêu cầu của thử nghiệm ăn mòn chu kỳ là 1 ~ 2ml/80cm²/h.
(2)Thử nghiệm ăn mòn chu kỳ axit axetic (thử nghiệm ASS)Phương pháp này được phát triển dựa trên thử nghiệm ăn mòn chu kỳ trung tính. Cụ thể, người ta thêm một lượng axit axetic băng vào dung dịch natri clorua 5%, sao cho giá trị pH của dung dịch giảm xuống khoảng 3, dung dịch trở nên có tính axit, và sự hình thành ăn mòn chu kỳ cuối cùng cũng thay đổi từ ăn mòn chu kỳ trung tính sang ăn mòn chu kỳ axit. Tốc độ ăn mòn của phương pháp này nhanh hơn khoảng 3 lần so với thử nghiệm NSS.
(3)Thử nghiệm ăn mòn chu kỳ bằng axit axetic tăng tốc với muối đồng (thử nghiệm CASS)Đây là một phương pháp thử ăn mòn chu kỳ nhanh mới được phát triển ở nước ngoài, nhiệt độ thử nghiệm là 50 ℃, sử dụng dung dịch muối có chứa một lượng nhỏ muối đồng - đồng clorua, gây ra ăn mòn mạnh. Tốc độ ăn mòn của phương pháp này gấp khoảng 8 lần so với phương pháp thử NSS.
(4)Thử nghiệm ăn mòn chu kỳ luân phiênThử nghiệm ăn mòn chu kỳ toàn diện thực chất là sự kết hợp giữa thử nghiệm ăn mòn chu kỳ trung tính và thử nghiệm độ ẩm và nhiệt độ không đổi. Thử nghiệm này chủ yếu được sử dụng cho các sản phẩm nguyên khối dạng khoang, thông qua việc đưa môi trường ẩm vào, để sự ăn mòn chu kỳ không chỉ xảy ra trên bề mặt sản phẩm mà còn cả bên trong sản phẩm. Sản phẩm được đặt luân phiên trong hai điều kiện môi trường ăn mòn chu kỳ và nhiệt độ ẩm, từ đó đánh giá xem các đặc tính điện và cơ học của toàn bộ sản phẩm có thay đổi hay không.
Kết quả thử nghiệm ăn mòn chu kỳ thường được đưa ra dưới dạng định tính hơn là định lượng. Có bốn phương pháp đánh giá cụ thể.
①phương pháp đánh giá xếp hạngTỷ lệ diện tích ăn mòn và tổng diện tích được chia thành nhiều mức độ theo một phương pháp nhất định, dựa trên một mức độ nhất định làm cơ sở đánh giá đạt tiêu chuẩn, thích hợp cho việc đánh giá các mẫu phẳng.
②phương pháp phán xét cân nhắcPhương pháp này dựa trên việc cân khối lượng mẫu trước và sau khi thử nghiệm ăn mòn, tính toán lượng hao hụt do ăn mòn để đánh giá chất lượng khả năng chống ăn mòn của mẫu, đặc biệt thích hợp cho việc đánh giá chất lượng khả năng chống ăn mòn của kim loại.
③phương pháp xác định sự xuất hiện của chất ăn mònĐây là phương pháp xác định định tính, cụ thể là thử nghiệm ăn mòn chu kỳ, dùng để xác định xem sản phẩm có bị ăn mòn hay không. Phương pháp này chủ yếu sử dụng các tiêu chuẩn sản phẩm thông thường.
④phương pháp phân tích thống kê dữ liệu ăn mònPhần mềm này cung cấp thiết kế các thử nghiệm ăn mòn, phân tích dữ liệu ăn mòn, xác định mức độ tin cậy của phương pháp dựa trên dữ liệu ăn mòn, chủ yếu được sử dụng để phân tích, thống kê ăn mòn, chứ không phải để đánh giá chất lượng sản phẩm cụ thể.
Thử nghiệm ăn mòn chu kỳ của thép không gỉ
Thử nghiệm ăn mòn chu kỳ được phát minh vào đầu thế kỷ XX, là thử nghiệm ăn mòn được sử dụng lâu nhất, được người dùng ưa chuộng đối với các vật liệu có khả năng chống ăn mòn cao, và đã trở thành một thử nghiệm "phổ biến". Những lý do chính là: ① tiết kiệm thời gian; ② chi phí thấp; ③ có thể kiểm tra nhiều loại vật liệu; ④ kết quả đơn giản và rõ ràng, thuận lợi cho việc giải quyết tranh chấp thương mại.
Trên thực tế, thử nghiệm ăn mòn chu kỳ của thép không gỉ là phương pháp được biết đến rộng rãi nhất - vật liệu này có thể chịu được ăn mòn chu kỳ trong bao nhiêu giờ? Những người làm trong ngành chắc hẳn không còn xa lạ với câu hỏi này.
Các nhà cung cấp vật liệu thường sử dụngthụ động hóađiều trị hoặccải thiện chất lượng đánh bóng bề mặtv.v., nhằm cải thiện thời gian thử nghiệm ăn mòn chu kỳ của thép không gỉ. Tuy nhiên, yếu tố quyết định quan trọng nhất là thành phần của chính thép không gỉ, tức là hàm lượng crom, molypden và niken.
Hàm lượng hai nguyên tố crom và molypden càng cao thì khả năng chống ăn mòn cần thiết để ngăn ngừa sự xuất hiện của ăn mòn rỗ và ăn mòn khe hở càng mạnh. Khả năng chống ăn mòn này được thể hiện bằng cái gọi là...Khả năng chống ăn mòn rỗ tương đươngGiá trị (PRE): PRE = %Cr + 3,3 x %Mo.
Mặc dù niken không làm tăng khả năng chống ăn mòn rỗ và ăn mòn khe hở của thép, nhưng nó có thể làm chậm tốc độ ăn mòn một cách hiệu quả sau khi quá trình ăn mòn đã bắt đầu. Do đó, thép không gỉ austenit chứa niken thường thể hiện tốt hơn nhiều trong các thử nghiệm ăn mòn chu kỳ, và bị ăn mòn ít nghiêm trọng hơn nhiều so với thép không gỉ ferrit hàm lượng niken thấp có khả năng chống ăn mòn rỗ tương đương.
Thông tin bên lề: Đối với thép không gỉ tiêu chuẩn 304, thời gian ăn mòn chu kỳ trung tính thường nằm trong khoảng từ 48 đến 72 giờ; đối với thép không gỉ tiêu chuẩn 316, thời gian ăn mòn chu kỳ trung tính thường nằm trong khoảng từ 72 đến 120 giờ.
Cần lưu ý rằngcáiĂn mòn chu kỳPhương pháp thử nghiệm này có những nhược điểm lớn khi kiểm tra các đặc tính của thép không gỉ.Hàm lượng clorua trong thí nghiệm ăn mòn chu kỳ cực kỳ cao, vượt xa môi trường thực tế, vì vậy ngay cả thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn trong môi trường ứng dụng thực tế với hàm lượng clorua rất thấp cũng sẽ bị ăn mòn trong thí nghiệm ăn mòn chu kỳ.
Thử nghiệm ăn mòn chu kỳ làm thay đổi hành vi ăn mòn của thép không gỉ, do đó không thể coi đây là thử nghiệm tăng tốc hay thí nghiệm mô phỏng. Kết quả thu được chỉ mang tính một chiều và không có mối liên hệ tương đương với hiệu năng thực tế của thép không gỉ được sử dụng cuối cùng.
Vì vậy, chúng ta có thể sử dụng thử nghiệm ăn mòn chu kỳ để so sánh khả năng chống ăn mòn của các loại thép không gỉ khác nhau, nhưng thử nghiệm này chỉ có thể đánh giá vật liệu. Khi lựa chọn vật liệu thép không gỉ cụ thể, chỉ riêng thử nghiệm ăn mòn chu kỳ thường không cung cấp đủ thông tin, vì chúng ta chưa hiểu rõ mối liên hệ giữa các điều kiện thử nghiệm và môi trường ứng dụng thực tế.
Vì lý do tương tự, không thể ước tính tuổi thọ của sản phẩm chỉ dựa trên thử nghiệm ăn mòn chu kỳ của mẫu thép không gỉ.
Ngoài ra, không thể so sánh giữa các loại thép khác nhau, ví dụ, chúng ta không thể so sánh thép không gỉ với thép carbon phủ lớp, bởi vì cơ chế ăn mòn của hai vật liệu được sử dụng trong thử nghiệm rất khác nhau, và mối tương quan giữa kết quả thử nghiệm và môi trường thực tế mà sản phẩm sẽ được sử dụng cũng không giống nhau.
Thời gian đăng bài: 06/11/2023