CHỐNG ĂN MÒN CHO CÁC ĐƯỜNG ỐNG THÉP CHÔN NGẦM

1. Giới thiệu chung

Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, có bờ biển dài hơn 3200 km trải dài từ Bắc vào Nam. Đây chính là điều kiện môi trường gây ăn mòn kim loại với tốc độ rất cao. Theo số liệu khảo sát của Hội Khoa học kỹ thuật Ăn mòn và Bảo vệ kim loại Việt Nam, thiệt hại ăn mòn tại nước ta là không dưới 5% GPD. Như vậy, có thể thấy tổn thất kinh tế ở nước ta hàng năm lên đến 20-25 tỷ USD do ăn mòn gây ra, quả thực là một con số tổn thất lớn. Thiệt hại do ăn mòn trên thế giới cũng là rất lớn, chỉ tính riêng tại Mỹ, hàng năm tổn thất này lên đến hàng vài trăm tỷ USD.

Vì vậy, việc bảo vệ chống ăn mòn cho kim loại để kéo dài tuổi thọ của công trình và thiết bị có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế. Để chống ăn mòn kim loại, có thể áp dụng nhiều biện pháp khác nhau, bao gồm:

  • Lựa chọn vật liệu thích hợp có độ bền chống ăn mòn cao trong môi trường làm việc;
  • Sử dụng biện pháp thay đổi độ xâm thực ăn mòn của môi trường, trong đó có sử dụng các chất ức chế ăn mòn;
  • Lựa chọn và sử dụng các lớp sơn phủ có tuổi thọ cao, độ bền cơ học cao;
  • Bảo vệ điện hóa.

Trong thực tế, việc sử dụng vật liệu sơn phủ là phương pháp rất phổ biến, có từ lâu và là biện pháp trọng yếu trong việc chống ăn mòn cho kim loại. Một số trường hợp cụ thể như các đường ống, bể chứa chôn ngầm, thì thường hay kết hợp giữa sơn phủ với bảo vệ điện hóa (catot). Các đường ống, bể chứa lộ thiên thì kết hợp sơn phủ với chất ức chế ăn mòn.

Hình ảnh đường ống kim loại được sơn phủ bảo vệ

 Do vậy, việc lựa chọn biện pháp bảo vệ phải được xem xét kỹ ngay từ khi thiết kế công trình. Hay nói cách khác, việc lựa chọn vật liệu sơn phủ bảo vệ chống ăn mòn là đặc biệt quan trọng quyết định đến tuổi thọ công trình.

2. Điều kiện xảy ra ăn mòn kim loại

  • Tác nhân gây ra ăn mòn kim loại chính là sự có mặt của cả hai yếu  tố: nước và Oxy.
  • Thiết bị, đường ống bằng thép ( Fe-C) tiếp xúc với nước ( hoặc hơi nước) và khí oxi thường xảy ra phản ứng:
    3Fe + 4H2O  = Fe3O4 ( gỉ sắt) + 4H2
    3Fe + 2O2  = Fe3O4 ( gỉ sắt)

Hoặc xảy ra phản ứng oxy hóa khử trong môi trường chất điện ly (đất có điện trở thấp, axit, kiếm, muối…) và tạo ra Fe3O4 nH2O ( gỉ sắt). Quá trình này sinh ra dòng điện ăn mòn và tốc độ ăn mòn nhanh hơn.

  • Trong một số trường hợp, sự ăn mòn thép còn xảy ra khi không cần có mặt của oxy. Nhất là dạng ăn mòn sunfat. Nguyên tố lưu huỳnh được sản sinh bởi các vi sinh phân hủy các tạp chất hữu cơ.

3. Các dạng ăn mòn đường ống thép chôn ngầm

  • Ăn mòn diện rộng:  xảy ra với tốc độ đồng đều trên hầu hết các bề mặt trong suốt chiều dài đường ống. Hiện tượng này đối với các đường ống đã lâu năm hoặc các lớp phủ bảo vệ có tuổi thọ thấp và môi trường ăn mòn khá đồng đều.
  • Ăn mòn cục bộ, rỗ: là trường hợp phản ứng ăn mòn cục bộ, phần lớn là do khuyết tật của lớp sơn hoặc lớp sơn phủ có độ bền cơ học thấp, bị hư hỏng trong quá trình lắp đặt gây trầy xước lớp sơn…
  • Ăn mòn dạng mài mòn hay bào mòn cơ học: là trường hợp xảy ra mặt trong các đường ống, do các chất lỏng được vận chuyển gây ra các hiện tượng mài mòn của các hạt tạp chất đối với bề mặt đường ống.
  • Ăn mòn dạng ứng suất: do quá trình đè nén, tải trọng nền đất, đá, cát… tác dụng làm biến dạng đường ống và kết hợp với các tác nhân ăn mòn gây ra.

4. Bảo vệ chống ăn mòn của các đường ống chôn ngầm

Các đường ống chôn ngầm khi thiết kế và lắp đặt thường yêu cầu tuổi thọ tối thiểu trên 30 năm. Việc bảo trì sửa chữa các đường ống ngầm là việc làm rất tốn kém và đôi khi không thể thực hiện được do điều kiện giải phóng mặt bằng, ngầm sâu trong đất, khó khăn tháo dỡ thay thế…Do vậy, mọi hư hỏng do ăn mòn gây ra là điều người sử dụng không hề mong muốn và có thể phải tổn thất kinh tế nặng nề. Một trong những biện pháp ngăn chặn từ đầu là, người sử dụng hay người thiết kế phải lựa chọn lớp sơn phủ phù hợp nhất, độ bền cơ học và hóa học cao nhất, tuổi thọ cao nhất…

Lớp phủ cho đường ống chôn ngầm yêu cầu các đặc tính sau:

  • Khả năng chống thấm ( nước, oxy…) cao
  • Khả năng cách điện và điện hóa tốt
  • Độ bám dính cao với bề mặt ống
  • Độ bền cơ học và hóa chất cao
  • Chịu va đập tốt
  • Chống trầy xước và chống mài mòn , để bảo vệ khỏi hư hỏng trong quá trình xử lý, thử nghiệm, vận chuyển, lắp đặt và các hoạt động khác trên công trường
  • Khả năng chống lại những thay đổi của nền đất và ứng suất nhiệt
  • Khả năng chống nứt cao

Hiện nay, trên thế giới các loại lớp phủ khác nhau được sử dụng  để bảo vệ các đường ống chôn ngầm bao gồm:

  • Lớp phủ nhựa than bitum: loại lớp phủ sử dụng từ rất lâu. Có ưu điểm là giá thành rẻ, nhược điểm là độ bền thấp, chịu va đập thấp, rất dễ trầy xước trong quá trình lắp đặt và chứa dung môi độc hại. Loại này trên thế giới hiện nay rất hạn chế và ít được sử dụng.
  • Sơn gốc epoxy: hệ sơn epoxy thông thường được sử dụng phổ biến, dễ thi công. Nhược điểm là chịu va đập kém, giòn, dễ nứt, không chịu được sốc nhiệt. Tuổi thọ epoxy không quá cao, thông thường từ 10 năm đến 15 năm.
    • Newtec đang áp dụng dòng Epoxy ceramic tiên tiến cho những dự án bảo vệ đường ống.
Hình ảnh: Dự án Phát triển mạng tuyến cấp 1 Tuyến Nguyễn Cửu Phú
Đường ống bê tông dự ứng lực D1500 và D1200 được sản xuất bởi Nhà máy Bê tông Dự ứng lực Quận 9 – HCM nhằm phục vụ việc cung cấp nước sạch trên địa bàn thành phố cho tuyến Võ Văn Vân – Nguyễn Văn Linh. NEWTEC là đơn vị cung cấp và thi công lớp sơn phủ gốc poly epoxy amine cường độ cao theo công nghệ phun nóng hai thành phần hóa rắn nhanh trong vòng 20 phút, lớp sơn chịu mài mòn cao, kháng thấm tốt và có tính dẻo giai. (Có chứng nhận NSF của WHO tại Mỹ.)
  • Lớp phủ polyethylene jacketing: sử dụng bằng phương pháp bọc quấn ngoài đường ống, để lại nhiều mối nối. Lớp bọc bằng polyetylen có thể bị hỏng trong quá trình lắp đặt. Nó mềm ở 80°C (176°F) và nóng chảy ở nhiệt độ gần 100 đến 110°C (212 đến 230°F). Không thể thi công phủ bảo vệ bên trong đường ống. Do đó loại này ứng dụng còn hạn chế.
  • Lớp phủ Polyurea: được sử dụng phổ biến trên thế giới từ khoảng 30 năm trở lại đây. Tại Việt Nam được sử dụng bảo vệ cho các đường ống khoảng hơn 10 năm trở lại đây. Đây là loại lớp phủ có thể nói là hoàn hảo của thế kỷ 21 với nhiều ưu điểm vượt trội so với các lớp phủ còn lại.

Lớp phủ polyurea không VOC được sử dụng cho các đường ống chôn ngầm là một ví dụ về các lớp phủ mới được phát triển do các yêu cầu quy định khắt khe. Các lớp phủ này được sử dụng cho các hệ thống đường ống dẫn nước và nước thải, đường ống dẫn dầu và khí đốt và các ứng dụng công nghiệp.

Hình ảnh cống bê tông dẫn nước thải Sông Tô Lịch do NEWTEC thi công năm 2021

Polyurea nguyên chất được sử dụng để lót đường ống nước sạch, vì nó trơ, có khả năng chống chịu nước và không có lợi cho sự phát triển của vi sinh vật và vi khuẩn. Lớp phủ polyurea rất thích hợp cho các đường ống dẫn nước thải cũng như các hệ thống xử lý nước thải bởi khả năng chịu ăn mòn hóa chất và chịu mài mòn cơ học rất cao.

Lớp phủ polyurea có những ưu điểm so với những sơn phủ còn lại như sau:

  • Polyurea đóng rắn nhanh (10-15 giây) và đảm bảo tính kinh tế với tỷ lệ và hiệu quả sản xuất cao.
  • Có độ bám dính cao với bề mặt thép, bê tông…
  • Polyurea có khả năng chống va đập cao.
  • Khả năng chống ăn mòn của polyurea rất cao.
  • Polyurea có khả năng chống nứt cao.
  • Độ bền kéo giãn cao và độ đàn hồi cao.
  • Giảm tổn thất thủy lực do bề mặt bên trong của đường ống trơn láng hơn.
  • Hiệu quả kinh tế lâu dài hơn do suy giảm mài mòn xâm thực là thấp.
  • Trong trường hợp đường ống công nghiệp hoặc đường ống nước thải, đường ống có thể bị tấn công bởi các chất hóa học như clorua, kiềm, axit… khi đó polyurea có khả năng kháng hóa chất cao, đảm bảo tuổi thọ kinh tế cao hơn.

Sự ăn mòn bên trong đường ống dẫn dầu khí xảy ra khi bề mặt ống phản ứng với sự kết hợp của các chất gây ô nhiễm (ví dụ: hơi ẩm, oxy, carbon dioxide, clorua và các hợp chất lưu huỳnh) có trong khí. Các thông số vận hành như nhiệt độ khí, tốc độ dòng chảy và vận tốc hạt cũng rất quan trọng để ngăn ngừa ăn mòn. Sự ăn mòn cũng được gây ra và duy trì do vi sinh vật khi chất dinh dưỡng có mặt trên bề mặt đường ống bên trong.

Sự ăn mòn này có thể được giảm thiểu bằng cách tuân theo các hướng dẫn vận hành về các thông số nhiệt độ, vận tốc và kiểm soát chất gây ô nhiễm. 

Lớp phủ polyurea được sử dụng như một giải pháp tối ưu để ngăn chặn sự ăn mòn của đường ống dẫn khí và đường ống dẫn dầu .

Kết luận

  • Lựa chọn biện pháp chống ăn mòn hay nói cách khác là lựa chọn lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn cho đường ống chôn ngầm là đặc biệt quan trọng. Nhằm đảo bảo hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cũng như đảm bảo tuổi thọ của công trình. Vật liệu gốc polyurea là một lựa chọn tối ưu nhất hiện nay trong việc bảo vệ chống ăn mòn dài lâu cho các đường ống chôn ngầm. Tuổi thọ của polyurea trong môi trường ngầm trên 30 năm sẽ mang lại giá trị lợi ích kinh tế cao cho toàn xã hội và hạn chế tối đa những thiệt hại do ăn mòn gây ra.
  • NEWTEC là đơn vị cung cấp các giải pháp hàng đầu về vật liệu sơn phủ và lớp phủ polyurea tại Việt Nam. Chúng tôi luôn hoàn thiện công nghệ và nâng cao quản lý chất lượng hệ thống các lớp phủ chống thấm và chống ăn mòn bảo vệ cho công trình của mọi nhà đầu tư đảm bảo độ bền lâu và hiệu quả kinh tế cao nhất.

Mọi chi tiết xin liên hệ với NEWTEC theo địa chỉ:

  • Công ty Cổ phần Xây dựng và Thương Mại Newtec
  • Phòng 808, Nhà N2B, KĐT Trung Hòa – Nhân Chính, Nhân Chính, Thanh Xuân, Hà Nội.
  • Số điện thoại: 024 32252003 – 093 880 7536

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *