Các quốc gia phải tiêu tốn chi phí rất lớn cho công tác chống ăn mòn kim loại của các công trình. Ở các nước công nghiệp phát triển, chi phí cho công tác chống rỉ sét và ăn mòn chiếm bình quân khoảng 4% GDP hàng năm của quốc gia.
Các biện pháp chống ăn mòn thường thấy phổ biến :
BIỆN PHÁP CHỐNG RỈ SÉT & ĂN MÒN TRUYỀN THỐNG
Các biện pháp chống rỉ và ăn mòn phổ biến hiện nay là sử dụng các vật liệu ít bị ăn mòn, các vật liệu này thường có giá thành cao, chỉ lắp đặt ở những nơi không bị ngập nước và biện pháp phổ biến nhất là dùng sơn phủ bảo vệ. Lớp sơn phủ bảo vệ nhằm tạo một lớp màng chắn (barrier) cách ly kim loại với môi trường nhưng khi lớp bảo vệ này bị hỏng thì hơi ẩm thâm nhập và ăn mòn tấn công vào bên dưới lớp sơn gây phồng rộp và ăn mòn nên có tuổi thọ thấp chỉ vài năm.
Đối với các công trình bị ngập nước hay chôn trong đất thì kết hợp thêm biện pháp chống ăn mòn catốt (cathodic protection). Biện pháp này đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới như các giàn khoan biển, cầu cảng, hệ thống bồn bể đường ống đều có hệ thống chống mòn catốt.
Chống ăn mòn catốt là sử dụng bản chất của quá trình ăn mòn điện hóa để xây dựng thành một hệ gồm catốt (kim loại cần bảo vệ) và anốt. Anốt được chọn như Mg, Al, Zn làm vật liệu hy sinh thay thế cho sắt thép cần bảo vệ vì các kim loại này đều đứng trước Fe trong bảng tuần hoàn hóa học. Trong hệ luôn tồn tại dòng điện một chiều đi qua giữa anốt và catốt, xuất phát từ sự chênh lệch điện thế giữa hai kim loại khác nhau trong môi trường tồn tại dung dịch điện phân là nước hoặc do bị áp đặt từ nguồn điện một chiều bên ngoài.
Chúng ta có thể thấy một dạng chống ăn mòn catốt phổ biến nhất, được ứng dụng rộng rãi hiện nay như: trụ điện chiếu sáng, cầu cảng, tháp điện lực, ống nước…là phương pháp mạ kẽm nhúng nóng.
Tại sao mạ kẽm nhúng nóng lại có tuổi thọ dài như vậy?
Các kết cấu kim loại sau khi đã được làm sạch bằng axit, hóa chất… được đưa vào các bể kẽm được nung nóng chảy ở nhiệt độ cao hình thành nên một màng chắn bao bọc kim loại. Lớp bảo vệ này chịu va đập, không thấm nước, chống tia cực tím…Muốn ứng dụng phương pháp này đòi hỏi phải đầu tư một dây chuyền khép kín với chi phí khá cao.
Bên cạnh đó một phương pháp mạ kẽm vô cùng hiệu quả đã được sử dụng trên thế giới hơn 50 năm qua đó là phương pháp phun phủ kim loại .
Hàng năm, gần 50% lượng kẽm trên thế giới được dùng vào việc bảo vệ sắt thép .
BIỆN PHÁP PHUN LỚP PHỦ POLYUREA BẢO VỆ
Phun phủ polyurea có thể được áp dụng ngay cả với điều kiện nhiệt độ rất thấp hoặc điều kiện độ ẩm cao có sự hiện diện của hơi ẩm mà không làm ảnh hưởng đến bất kỳ đặc tính kỹ thuật nào của vật liệu. Độ dính bám riêng biệt của vật liệu tùy thuộc vào độ khô của bề mặt, việc vệ sinh bề mặt và khả năng tương thích, tiến độ thi công rất nhanh.
Lớp phủ polyurea thực sự là lớp màng phủ chống ăn mòn bảo vệ gần như tuyệt đối các công trình ven, trên biển, những nơi thường xuyên phải tiếp xúc trực tiếp với axít, ba-zơ, muối và các hoạt chất ăn mòn khác.
Lớp màng Polyurera có độ dính bám rất cao trên hầu hết các loại bề mặt, với dải nhiệt độphục vụ ưu việt tuyệt đối từ 80 – 120 độ C, chịu tia cực tím, phong hóa trực tiếp mà không cần phải sử dụng bất cứ loại vật liệu nào che phủhoặc bảo vệ.
Vật liệu Polyurea là vật liệu hai thành phần và khi phun cần loại máy chuyên biệt để phun với tỉ lệ phối trộn cần độ chính xác cao .
BIỆN PHÁP BỌC COMPOSITE FRP (LINING FRP) BẢO VỆ
Đây là biện pháp rất tối ưu vì vừa bảo bảo vệ chống ăn mòn , vừa gia cường cho kết cấu sắt thép . Chịu được các loại axit đậm đặc và các bazo mạnh mà các loại vật liệu trên không đáp ứng được .
Dưới đây mình xin trích bài báo cáo của một người anh trong ngành :
Bọc composite FRP - Lining FRP để tăng tuổi thọ cho các kết cấu thép Cacbon làm việc trong môi trường biển
Vật liệu Composite
Phương pháp gia công lớp phủ composite bảo vệ được sử dụng là phương pháp
trát lớp bằng tay có sử dụng lớp lót Primers để tăng độ bám dính của lớp phủ
composite lên trên nền thép cần bảo vệ
1. Đối tượng nghiên cứu
Vật liệu composite có khả năng bảo vệ chống ăn mòn các kết cấu thép làm việc
trong môi trường biển. Vật liệu composite theo yêu cầu phải kín, không ngấm
nước, chịu được một số tải trọng tác dụng nhất định, ít bị phá hủy theo thời
gian, đặc biệt phải bám dính tốt vào bề mặt thép cần bảo vệ khi làm việc trong
môi trường biển.
2. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu dựa trên kết quả thực nghiệm để kiểm chứng việc phân
tích và lựa chọn các thành phần vật liệu theo lý thuyết, nội dung tiến hành thực
nghiệm như sau:
- Dựa vào kinh nghiệm thực tế và kết quả nghiên cứu [2], tỉ lệ phần trăm sợi
và nền theo thực nghiệm đảm bảo vật liệu đạt độ bền cao nhất, đồng thời đảm bảo
kín nước theo tỉ lệ: 40% sợi + 60% resin, với tỉ lệ xúc tác bằng 10% khối lượng
resin.
- Phương pháp xử lý bề mặt để tăng độ bám dính của lớp phủ composite lên bề
mặt thép cần bảo vệ:
+ Phun cát tạo độ nhám bề mặt đạt giá trị trung bình là: 60mm [6].
+ Phốt phát hóa bề mặt sau khi tạo nhám vừa làm sạch bề mặt, cộng với sự có
mặt của H3PO4 sẽ tác dụng làm thụ động bề mặt thép (tăng
khả năng chống ăn mòn) [3].
Với các lựa chọn xử lý trên, số mẫu tiến hành thí nghiệm như sau:
- Thực nghiệm cơ tính: kéo, uốn, va đập - mỗi loại 5 mẫu: 3 x 5 = 15 mẫu.
- Thực nghiệm độ bám dính: mẫu được xử lý sạch và tạo độ nhám bằng phun cát,
phủ composite, gồm loại phủ composite và loại phủ composite + lớp lót primers
Swancor 984M - mỗi loại 5 mẫu: 2 x 5 = 10 mẫu.
- Thực nghiệm ăn mòn và hấp phụ nước: loại mẫu được phủ 1 lớp Mat, 1 lớp lụa
và mẫu 2 Mat, 1 lụa + 2 phương pháp xử lý mẫu (không phốt phát hóa và phốt phát
hóa) - mỗi loại 6 mẫu: 2 x 2 x 6 = 24 mẫu.
Tổng số lượng mẫu là: 49 mẫu.
3. Kết quả nghiên cứu
- Kiểm tra cơ tính vật liệu composite được thực hiện tại Viện nghiên cứu chế
tạo tàu thủy - Trường ĐH Nha Trang trên thiết bị thử kéo, uốn,
của Anh: HOUNSFEILD H50K - S, thử va đập của Mỹ: Tinius Olsen, thang đo từ 0 ÷
460 Jun. Phương pháp thử: TCVN 6282 - 2003. Kiểm nghiệm cơ tính nhằm xác định
tải trọng mà lớp phủ bảo vệ có thể chịu được.
- Kiểm nghiệm bám dính mục đích xác định khả năng bám dính của lớp phủ
composite với vật liệu nền cần bảo vệ. Phương pháp thử theo ASTM D1876 - 95,
trên thiết bị thử kéo, uốn của Anh: SANS - CHT - 4206.
- Việc đánh giá sự thay đổi tính năng bảo vệ mẫu sau mỗi chu kỳ thử nghiệm có
thể tiến hành bằng phương pháp điện hóa như nhiễu điện hóa (electrochemical
noise) hay tổng trở điện hóa (electroimpedance)... Phương pháp
tổng trở điện hóa được sử dụng rộng rãi bởi vì nó khá đơn giản và hữu hiệu [4].
Đo tổng trở điện hóa trên thiết bị đo tổng trở điện hóa - kiểm tra ăn mòn
Auotlab PGS.30.
4. Kết luận
Với lớp phủ làm từ vật liệu composite sợi thủy tinh, nhựa vinyleste có các
thành phần vật liệu theo tỉ lệ 40% sợi/60 nhựa, khối lượng xúc tác bằng 10% khối
lượng nhựa hoàn toàn đáp ứng được các chỉ tiêu về biến dạng tương đối (e) so với
thép, và chỉ tiêu độ bền (s) mà yêu cầu đề tài đặt ra. Ngoài ra với lớp phủ
composite, bề mặt làm việc của kết cấu thép có thể chịu được năng lượng va đập
đến 5.2 J mà không bị bong tróc.
Để tăng khả năng bám dính của lớp phủ vào thép, có thể sử dụng lớp lót
Swancor 984M làm “keo dán”. Với lớp lót này, khả năng bám dính của lớp phủ được
tăng lên đáng kể (tăng >2,4 lần so với lớp phủ composite không có lớp lót).
Đồng thời với việc sử dụng lớp lót thì chuẩn bị bề mặt thép đạt độ nhám theo quy
định cũng có ý nghĩa vô cùng quan trọng để nâng cao độ bám dính của lớp phủ vào
kết cấu thép.
Để tăng khả năng bảo vệ của lớp phủ, bảo vệ kết cấu thép lâu bị ăn mòn nhất,
cần phải phốt phát hóa kết cấu thép cần phủ trong dung dịch phốt phát
H3PO4. Lớp phủ này có tác dụng làm thụ động hóa bề mặt
thép, đồng thời giúp liên kết tốt hơn giữa lớp phủ composite và bề mặt kết cấu
thép cần bảo vệ.
Với các kết quả đạt được nêu trên, chúng ta nhận thấy với vật liệu composite
có các thành phần được lựa chọn như trong đề tài nghiên cứu hoàn toàn có thể sử
dụng để bọc phủ bảo vệ các kết cấu thép làm việc trong môi trường biển. 
Để biết thêm thông tin , tư vấn chọn giải pháp chống ăn mòn phù hợp nhất và cung cấp dịch vụ thi công chuyên nghiệp và uy tín . Xin vui lòng liên hệ với chúng tối :
CÔNG TY TNHH COMPOSITE THUẬN PHÚ
Vp : Số 02 , đường TX24 , p. Thạnh Xuân , Quận 12 , HCM
Nhà máy : số 179T3 , đường 154 , KP3 , p Tân Phú , Quận 9 , HCM
Ks Nguyễn Chánh Tín
Project Manager
Hp: 0933418723
Mail : chanhtinbk0501@gmail.com
