Các Phương Pháp Chống Ăn Mòn Của Tàu Ngoài Biển
Sự ăn mòn có thể là một vấn đề lớn đối với bất kỳ ngành công nghiệp nào làm việc với kim loại, bao gồm cả ngành vận tải biển. Khí hậu biển khắc nghiệt, với mức độ muối và độ ẩm cao, khiến các con tàu dễ bị ăn mòn. Nếu không được kiểm tra kịp thời, việc ăn mòn có thể làm yếu cấu trúc của tàu, gây ra các vấn đề về an toàn và các sửa chữa tốn kém.
Ăn mòn là một quá trình xảy ra với các kim loại, trong đó các kim loại chuyển đến trạng thái năng lượng thấp nhất của chúng, dẫn đến phản ứng nhanh chóng giữa môi trường và kim loại, do đó làm giảm chất lượng và tuổi thọ của kim loại. Từ “ăn mòn” có nguồn gốc từ từ Latinh “corrodere”, có nghĩa là “gặm nhấm đến từng mảnh”.
Trong lĩnh vực hàng hải hoặc vận tải biển, thép carbon thấp là kim loại được ưa chuộng nhất để xây dựng tàu do chi phí thấp, độ bền cơ học và dễ gia công. Tuy nhiên, vấn đề chính của nó là dễ bị ăn mòn khi tiếp xúc với nước biển mặn. Thêm vào đó, nếu không được bảo vệ đúng cách, nó sẽ mất đi độ bền khá nhanh, điều này có thể dẫn đến sự cố về cấu trúc.
Một cách để ngăn chặn điều này là sửa chữa lớp phủ khi tàu đang ở ngoài khơi, nhưng chi phí có thể lên tới 100 lần chi phí của lớp phủ ban đầu. Theo NACE International, tổng chi phí của sự ăn mòn trong ngành hàng hải trên toàn thế giới nằm trong khoảng từ 50 đến 80 tỷ đô la mỗi năm.
Tuy nhiên, nếu các chủ tàu bắt đầu với một kế hoạch đầy đủ và chú trọng đến lớp phủ đầu tiên, tàu sẽ có hiệu suất tối ưu và duy trì hiệu quả chi phí.
Nếu sự xuống cấp xảy ra do chuẩn bị bề mặt không đạt yêu cầu, thì giải pháp là loại bỏ lớp sơn và làm lại từ đầu.
Có hai loại ăn mòn quan trọng đối với ngành hàng hải, đó là ăn mòn rỗ và ăn mòn do vi khuẩn hoặc ăn mòn vi sinh.
Vì vậy, các nhà đóng tàu và các công ty quản lý tàu thực hiện nhiều biện pháp để bảo vệ tàu khỏi bị ăn mòn. Bài viết này sẽ thảo luận về một số phương pháp tiêu chuẩn được sử dụng để bảo vệ tàu khỏi sự ăn mòn.
Dưới đây là các cách chuẩn bị tàu để chống lại sự ăn mòn:
Cải thiện Thiết Kế Tàu
Các nhà thiết kế và điều hành tàu nỗ lực giảm thiểu sự ăn mòn nhằm kéo dài tuổi thọ của tàu và đảm bảo an toàn. Một số đặc điểm thiết kế có thể giúp giảm tốc độ ăn mòn và giảm chi phí bảo trì trong suốt thời gian hoạt động của tàu.
- Việc đặt các lỗ thoát nước và cống một cách hợp lý là rất quan trọng để hỗ trợ việc thoát nước khỏi boong tàu, hầm hàng, và khu vực máy bơm, loại bỏ nguyên nhân trực tiếp của hoạt động ăn mòn.
- Để giảm thiểu ăn mòn galvanic, cần phải lắp đặt vật liệu cách điện ở những khu vực có sự tiếp xúc gần giữa các kim loại khác nhau. Một hệ thống dòng điện áp suất, theo dõi hoạt động của tế bào ăn mòn và áp dụng dòng điện vào các anode bảo vệ, cũng có thể được lắp đặt để phát hiện và quản lý sự ăn mòn.
- Ở những khu vực có sự thay đổi nhiệt độ, cần phải lắp đặt cách nhiệt để ngăn ngừa mỏi vật liệu do nhiệt.
- Các biện pháp chống rung, chẳng hạn như lắp đặt chân trượt cho máy móc tua-bin, có thể giảm thiểu mỏi kim loại, và các anode hy sinh làm từ magie, nhôm hoặc kẽm có thể bảo vệ chống lại sự ăn mòn.
- Sử dụng thép hợp kim chống ăn mòn hoặc thép không gỉ cũng có thể làm giảm sự ăn mòn. Việc lắp đặt các lớp bảo vệ hoặc các tấm gấp đôi để chịu đựng thêm mài mòn cũng có thể giúp kéo dài tuổi thọ của tàu.
- Thiết kế cấu trúc dễ sử dụng để bảo trì và ứng dụng lớp phủ cũng có thể làm cho việc kiểm soát sự ăn mòn trở nên dễ dàng hơn khi tàu đang hoạt động.
Việc tích hợp những tính năng thiết kế này ngay từ giai đoạn xây dựng có thể giảm đáng kể chi phí bảo trì và kiểm soát sự ăn mòn.
Lớp Sơn Phủ
Một trong những cách hiệu quả nhất để bảo vệ tàu khỏi sự ăn mòn là áp dụng lớp phủ lên các bề mặt của tàu. Những lớp sơn đặc biệt này tạo ra một rào cản giữa bề mặt kim loại và môi trường ăn mòn. Vì thân tàu và boong tàu luôn tiếp xúc với nước và khí quyển biển, lớp bảo vệ thêm này giúp ngăn chặn độ ẩm và muối tiếp xúc với bề mặt kim loại, từ đó giảm khả năng bị ăn mòn.
Các lớp sơn cho thân tàu cũng ngăn chặn sự bám dính của các sinh vật biển như tảo và động vật nhuyễn thể lên thân tàu, điều này có thể làm lộ kim loại ra nước biển và tăng tốc độ ăn mòn. Đồng thời, chúng cũng tạo ra bề mặt thân tàu mịn để giảm lực kéo và kháng cự trên thân tàu, từ đó tăng cường hiệu quả nhiên liệu.
Các loại lớp phủ phổ biến nhất bao gồm lớp phủ epoxy, polyurethane và lớp phủ giàu kẽm. Lớp phủ epoxy được ưa chuộng vì chúng có khả năng chống nước và hóa chất rất tốt, đồng thời cung cấp độ bám dính tuyệt vời lên bề mặt kim loại.
Lớp phủ polyurethane cũng được sử dụng phổ biến vì chúng tạo ra một lớp hoàn thiện chắc chắn, bền bỉ, có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt. Lớp phủ giàu kẽm đặc biệt hiệu quả vì chúng chứa tỷ lệ cao kẽm, hoạt động như một anode hy sinh để bảo vệ bề mặt kim loại khỏi sự ăn mòn.
Bảo Vệ Catôt
Bảo vệ catôt là một phương pháp sử dụng các anode hy sinh. Như tên gọi, các anode hy sinh được làm từ kim loại có tính anodic cao hơn so với kim loại cần được bảo vệ. Chúng sẽ bị ăn mòn (hay bị “hy sinh”) thay vì kim loại của tàu, từ đó bảo vệ kim loại của tàu khỏi sự ăn mòn.
Có hai loại bảo vệ catôt: bảo vệ galvanic và bảo vệ dòng điện áp suất.
Bảo vệ catôt galvanic sử dụng các anode hy sinh được kết nối với kim loại cần được bảo vệ. Khi các anode này bị ăn mòn, chúng giải phóng các electron, di chuyển đến kim loại và ngăn chặn sự ăn mòn.
Ngược lại, bảo vệ catôt bằng dòng điện áp suất sử dụng một nguồn năng lượng bên ngoài để cung cấp các electron cần thiết để bảo vệ bề mặt kim loại.
Cả hai loại bảo vệ catôt đều hiệu quả trong việc bảo vệ tàu khỏi sự ăn mòn. Bảo vệ catôt bằng dòng điện áp suất thường được ưu tiên cho việc bảo vệ các bề mặt lớn hơn và có thể được điều chỉnh chính xác để đáp ứng nhu cầu cụ thể của tàu.
Các anode hy sinh được sử dụng cho các khu vực nhỏ hơn hoặc trong các máy móc liên quan đến nước biển.
Chất Ức Chế Ăn Mòn
Đây là các hợp chất hóa học được áp dụng lên bề mặt kim loại. Đây không phải là phương pháp phòng ngừa, nhưng các chất ức chế ăn mòn giúp giảm tốc độ ăn mòn trên các vật liệu như kim loại hoặc hợp kim. Đây là một phương pháp tiết kiệm chi phí để ngăn ngừa hoặc kiểm soát sự ăn mòn, vì việc sử dụng chất ức chế ăn mòn có thể tiết kiệm tới 35% tổn thất do ô nhiễm trên tàu.
Lợi ích chính của chất ức chế ăn mòn là cho phép sử dụng các kim loại rẻ hơn, ngoài thép và hợp kim, trong môi trường khắc nghiệt. Sau khi được áp dụng các hóa chất ức chế ăn mòn, chúng có thể hoạt động lâu hơn so với tuổi thọ quy định của chúng. Điều này cũng giảm chi phí bảo trì vì nó cung cấp sự bảo vệ chống gỉ kéo dài.
Bảo Vệ Anode
Đây là một phương pháp khác được sử dụng để ngăn ngừa sự ăn mòn; tuy nhiên, nó không được sử dụng phổ biến trong ngành hàng hải vì yêu cầu nguồn điện liên tục, điều này có thể gặp khó khăn trong trường hợp mất điện.
Kết Luận
Vì vậy, có nhiều phương pháp để ngăn ngừa sự ăn mòn tàu, chẳng hạn như bảo vệ catôt, bao gồm hai phương pháp là sử dụng các anode hy sinh và hệ thống dòng điện áp suất. Thứ hai, việc áp dụng lớp phủ lên bề mặt tàu, đặc biệt là các khu vực tiếp xúc nhiều với nước biển chứa muối hòa tan như thân tàu, cũng rất quan trọng. Bảo trì định kỳ đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì tuổi thọ lâu dài của tài sản.
