Thực nghiệm về ăn mòn thép carbon trong khí quyển

Thực nghiệm về ăn mòn thép carbon trong khí quyển

Ludn văn cao học

PHAN 2: THUC NGHIEM

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.1.1 Mẫu thép

Mẫu thếp nghiên cứu được cất từ tấm thép carbon hién nay đang

được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam Thành phần vị lượng được phân tích bằng phương pháp huỳnh quang tia X, kết quả trình bày trong bằng 2

Bảng 2: Thành phần ví lượng thép carbon

Nguyên

ˆ“

tô

(%)

2.1.2 Trạm phơi mẫu

Môi trường nghiên cứu ăn mòn khí quyển được lựa chọn là bến trạm

khí tượng tương ứng với bốn vùng khí hậu đặc trưng cho khu vực Nam bộ

Trạm khí tượng Mỹ Tho đặc trưng cho vùng khí hậu nông thôn, Biên Hòa - khí hậu khu công nghiệp, Vũng Tàu - khí hậu biển, Trạm thử nghiệm ăn

mòn vật liệu thuộc Viện Kỹ thuật Nhiệt đới Thành phố Hồ Chí Minh đặc

trưng cho vùng khí hậu đô thị (Bản đồ phần phụ lục]) Vị trí chỉ tiết của các trạm thử nghiệm ăn mòn xác định trên bản đồ được trình bày trong Bảng 3

Luận văn cao học

Bang 3: Vi tri chỉ tiết trên bản đồ của các trạm thử nghiệm ăn mòn

mặt biển (m)_ | từ biển (km)

⁄^

⁄Z c) Chỉ tiết if

fy’ A

g1 ⁄

vy

4

a) Tong thé b) Matbén „“

Hình 5: Giá phơi mẫu ăn mòn khí quyển

Mẫu thử nghiệm ăn mòn được phơi trên giá theo đúng tiêu chuẩn ISO [5]

Mẫu phơi cách mặt đất không dưới 750 mm và nghiêng một góc 45°, mat

trên hướng về phía Nam nếu vị trí nằm ở bắc bán cầu và hướng về phía

Ludn vdn cao hoc

Bắc nếu nằm ở nam bán cầu Vì tất cả các trạm đều ở vĩ độ bắc nên các

giá treo mẫu đều hướng vào phía nam Mẫu được đính chặc trên giá bằng

ốc vít có bọc nhựa sao cho mẫu kim loại tiếp cách với giá treo (Hình 5)

Chu kì phơi mẫu ăn mòn là 3, 6, 8 và12 tháng, mẫu được cất trong bình hút

ẩm trước khi mang đi phân tích

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Phân tích hình dang bé mat

Mẫu thép phơi ăn mòn được theo đối liên tục qua từng chu kì phơi mẫu 3,6, 8 và 12 tháng Hình ảnh cả hai mặt trên và duới của mẫu được

ghi lại bằng máy quét HP Scanjet 5470 C

Bê mặt mẫu sau khi quét tiếp tục được chụp trên kính hiển vi kim

tương Olympus BX200 với độ phóng đại 25 lần và chụp trên kính hiển vi điện tử quét 1SM-5200 độ phóng đại 500 lần, Hình dạng lớp gỉ hình thành trong quá trình ăn mòn được ghi lại qua từng chu kỳ phơi mẫu,

9.2.2 Phương pháp phân tích sản phẩm ăn mòn

- Phân tích phổ hồng ngoai (IR)

Sản phẩm ăn mòn được cạo và nghiền thành bột nhuyễn, trộn điều với KBr và ép thành viên Chạy phổ hồng ngoại trên máy Bruker kết nối

với bộ ERA, đải sóng được ghi từ 370 cm` đến 4000 cm `,

- Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD)

Nhận danh cấu trúc pha của sản phẩm ăn mòn chủ yếu bằng phương

pháp nhiễu xạ tia X Mẫu thép lớn được cắt thành mẫu nhỏ có kích thước 2

Luận văn cao học

x 5 cm, phân tích trực tiếp sản phẩm ăn mòn cả hai mặt trên và đưới bằng

máy nhiễu xạ Shimadzu với nguồn phát tia X CuKơ Phổ nhiễu xạ được ghi theo chế độ góc 2 theta, khoảng góc quét tit 10° dén 70°

~ Phân tích huỳnh quang tỉa X (XRE)

Phương pháp huỳnh quang tia X dùng để xác định thành phần (%)

nguyên tố hiện diện trên bể mặt mẫu Mẫu thép carbon trước và sau khi

phơi ăn mòn được cắt nhỏ có kích thước 2 x 2 cm và được phân tích trực tiếp trên máy huỳnh quang tia X Specro XEPOS với nguồn phát tia X là

Pd Đối với mẫu trước khi phơi ăn mòn, được mài nhấn và xử lí sạch sẽ sau

đó đem phân tích để làm mẫu chuẩn,

2.2.3 Phương pháp tổn thất khối lượng

Đo lường tổn thất khối lượng xác định trực tiếp tốc độ ăn mòn thép

(up/năm) theo các chu kì phơi mẫu 3, 6, § và 12 tháng Qui trình theo đúng

tiêu chuấn ISO [6-7] được tiến hành như sau:

- Chuẩn bị mẫu: Mẫu thép catbon có kích thước 50x100 mm được mài thô trên giấy nhám băng số 360 và được mài nhắn trên gấy nhám nước

số 800, sau đó được rửa sạch bằng nước xà phòng và tẩy đầu mở bằng

aceton trong bể siêu âm 20 phút, Mẫu được làm khô trong không khí và được bảo quần trong bình hút Ẩm 24 giờ sau đó Tiến hành cân mẫu trên

cân phân tich dé nhay 0,1 mg để xác định chính xác khối lượng trước khi

phơi ăn mòn

_Xử H mẫu sau ăn mòn: Mẫu sau khi phơi ăn mòn sẽ được tẩy hết gÏ

trước khi cân để xác định khối lượng sau ăn mòn Lớp gí không bên thường

Luận văn cao học

được tẩy nhẹ bằng bàn chải trên vòi nước chảy, sau đó tiếp tục tẩy lớp gi

chặt bằng dung dịch tẩy gỉ Dung dịch tẩy gỉ được pha theo tiêu chuẩn ISO

[5] có thành phần gồm: 500ml HCI, 3.5 g hexametilentramin và 500ml nước cất Thời gian tẩy gỉ cho một mẫu là 10 phút ở nhiệt độ 20 — 25°C sau

đó mẫu sẽ được rửa sạch trên vòi nước chảy, rửa lại nhiều lần bằng nước

cất và tráng bằng aceton trong bể siêu âm khoảng 5 phút Mẫu được làm

khô tự nhiên trong không khí và giữ ổn định trong bình hút ẩm 24 giờ trước

khi cân với độ chính xác 0,lmg

Quá trình tẩy gỉ và cân mẫu được lập lại nhiều lần trên cùng một

mẫu thép Khối lượng mẫu sau mỗi lần xử lí được biểu diễn bởi đường

ABC (Hình 6) Đường AB cho thấy sau những lần xử lí đầu tiên mẫu vẫn chưa được tẩy sạch sản phẩm ăn mòn Phần đường BC là khối lượng mẫu

sau khi tẩy sạch sản phẩm ăn mòn, tuy nhiên đã có một lượng thép nền bị

mất đi sau mỗi lần xử lí Vì vậy, ngoại suy đường BC đến điểm D tương

ứng với số lần xử lí bằng 0 chính là khối lượng mẫu chính xác sau khi tẩy hết sản phẩm ăn mòn

Số lầu xử

Hình 6: Sự phụ thuộc khối lượng mẫu sau khi tẩy gỉ theo số lần xử lí

Luận văn cao học

Tốc độ ăn mòn thép carbon được tính theo biểu thức ƒPÙ:

Am

#XØxí

carr

Trong dé:

Veor : Téc d6 4n mon (pm/ndm)

Am : Độ tổn thất khối lượng (8),

$: Điện tích bể mặt mẫu (cm?

o : Khối lượng riêng của thép (p = 7,86 g/cm”)

(: Thời gian phơi mẫu (giờ)

K: Hằng số, K = 87,6 x 10Ỷ.