I. VẬT LIỆU INOX
Inox hay còn được gọi là thép không gỉ, là một hợp kim của thép trong đó thành phần chủ yếu là Sắt (Fe), Crom (Cr), Niken (Ni), Mangan (Mn)...
Tùy theo tỉ lệ phần % của các chất Cr, Ni, Mn... và phụ gia khác mà sản phẩm inox có các dòng: inox 201, 208, 304, 316.... Các thành phần như Cr, Ni, Mn tạo ra một lớp màng bảo vệ thép chống lại sự oxi hóa.
Trong các hợp chất này, Cr là thành phần chính tạo nên tính chống oxi hóa của inox, giúp sản phẩm này sáng bóng chống hoen gỉ, ố vàng.
II. BỂ INOX 304 HÀN TIG CÓ BỊ GỈ SÉT KHÔNG?
1. Trong môi trường không có muối biển
Ở điều kiện môi trường không có muối biển, bể inox 304 hàn TIG vẫn có thể bị gỉ sét bởi các nguyên do sau đây:
- Do quá trình sản xuất dạng tấm phẳng tại nhà máy, các công tác cuối như ngâm, ủ để tẩy cặn Fe chưa triệt để dẫn đến hàm lượng Fe tự do bám trên bề mặt còn xót.
- Do quá trình gia công các tấm phẳng bằng cách gấp uốn làm tổn thương cơ học tại các rãnh. Dẫn đến một số nguyên tử Fe mất lớp áo Cr thành Fe tự do xuất hiện trên bề mặt.
⇒ Các nguyên tử Fe sẽ tiếp xúc với axit (được tạo ra từ các cơn mưa) hoặc kết hợp với các nguyên tử Oxi trong không khí để tạo ra FeO, Fe2O3. Đây chính là các hợp chất có màu ố vàng.
Fe + H+ (H2SO4, HCl, HNO3) → FeO + H2O
2Fe + O2 → 2FeO
.png)
Hình 1. Bề mặt tấm inox 304 bị gỉ sét
- Do liên kết các tấm bằng phương pháp hàn TIG, các mối hàn nằm hoàn toàn phía trong bể và tiếp xúc trực tiếp với nước, trong nước sạch vẫn còn hàm lượng Clo dư có tính oxi hóa cao, làm giảm tính hoạt động của Cr dẫn đến inox ố vàng.
2Cr + 3Cl2 → 2CrCl3
- Tại các vị trí mối hàn khi gia nhiệt hàn sẽ làm nóng chảy bề mặt, các nguyên tử Fe, Cr, Ni sẽ phân bố lại trên bề mặt. Tại các mối hàn mà các nguyên tử Fe có mật độ nhiều hơn, các nguyên tử Fe này sẽ thoát ra khỏi lớp bảo vệ Cr và kết hợp với Oxi trong không khí tạo hợp chất ố vàng (FeO).
2Fe + O2 → 2FeO
- Ngoài ra với áp lực nước lớn, đường mép hàn phía trong có nguy cơ bị tách dần ra. Các mối hàn sẽ có vết nứt tạo điều kiện cho Oxi thâm nhập tiếp xúc với Fe ⇒ Nguy cơ rò rỉ nước tại các đường hàn với áp lực nước là có khả năng.
.png)
Hình 2. Bể inox 304 hàn TIG bị gỉ sét tại các vị trí hàn
2. Trong môi trường có muối biển
- Thành phần của nước biển tương đối phức tạp, ngoài việc chứa các hợp chất như muối, khí Oxi, Nitơ, Cacbonic và một số chất hữu có có nguồn gốc từ thực vật, động vật. Đặc biệt trong nước biển thì nhiều nhất có khoảng 35 gram muối khoáng và trong đó có chứa 77.8% muối Natri Clorua (NaCl) hay còn được biết đến với tên gọi là muối ăn. Được biết rằng tỉ lệ muối hay còn gọi là độ muối trung bình của nước biển rơi vào khoảng 3.5% nhưng độ muối này cũng tùy thuộc vào tương quan giữa độ bốc hơi lượng nước mưa, nước sông từ các lục địa đổ ra biển.
.png)
Hình 3. Thành phần hóa học của nước biển
- Đối với môi trường biển trên bờ thường chịu ảnh hưởng oxi hóa và gỉ sét nhanh hơn dưới nước, vì trên bờ thường chịu tác động bởi gió mang theo hơi nước và muối bám vào bề mặt sản phẩm rồi bay đi, quá trình này cứ liên tục liên tục tạo ra trên bề mặt sản phẩm một lớp muối đậm đặc và luôn ẩm ướt, do đó nó tác động lớn đến quá trình oxi hóa và gỉ sét nhanh. Chúng ta thường thấy những lan can, hay các khung nhà thép ở sát bờ biển bị phá hủy nhanh chính là do yếu tố trên, còn khi ở dưới nước inox phá hủy chậm hơn là vì hàm lượng muối loãng hòa tan trong nước.
- Inox 304 có thể chịu đựng được sự ăn mòn của hầu hết các axit oxi hóa. Nhưng inox 304 có một điểm yếu là dễ bị ăn mòn từ các dung dịch Clorua, hoặc từ môi trường nước muối như bờ biển. các ion Clorua có thể tạo ra các khu vực bị ăn mòn, được gọi là "pitting", có thể lan rộng dưới các rào cản Cr bảo vệ để làm giảm cấu trúc bên trong. Các dung dịch có nồng độ Natri Clorua ít nhất 25 ppm có thể bắt đầu có hiệu ứng ăn mòn.
- Trong thành phần của inox 304 không có Molypden (Mo) - một loại kim loại có khả năng chống ăn mòn đáng kể, đặc biệt đối với môi trường biển hoặc Clorua.
⇒ Vì vậy, trong môi trường muối biển, inox 304 dễ dàng bị ăn mòn, gỉ sét, ảnh hưởng đến nước uống, sinh hoạt.
III. GIẢI PHÁP BỂ NƯỚC TRÁNH ĂN MÒN Ở MÔI TRƯỜNG NƯỚC BIỂN
1. Bể inox 316 lắp ghép bu-lông
- Bể inox lắp ghép bằng phương pháp hàn TIG sẽ bị ăn mòn bởi sự phá hủy lớp Cr bảo vệ trong quá trình hàn như được đề cập ở mục II.1. Vì vậy giải pháp sẽ là lắp ghép bằng bu-lông tránh sự phá hủy lớp Cr trên bề mặt tấm inox.
- Môi trường nước biển sẽ ăn mòn inox 304 như được đề cập ở mục II.2. Vì vậy giải pháp tốt sẽ là sử dụng bể inox 316 lắp ghép bu-lông bởi các tính năng nổi trội của inox 316:
+ Theo kết luận từ nghiên cứu chuyên sâu của Hiệp hội thép không gỉ của Úc thì inox 316 chịu được tác động của muối ở môi trường biển. Thành phần chính của inox 316 có: Cr=16-18%, Ni=10-14%, Mo=2-3%.
+ Trong thành phần của inox 316 có chứa khoảng 2-3% Molybden (Mo). Việc bổ sung này làm tăng tính chống ăn mòn, đặc biệt đối với muối biển, Clorua và các dung môi công nghiệp khác.
+ Tính chống ăn mòn của inox 316 cao hơn inox 304. Inox 316 được xem là loại kim loại kháng với nước muối lên đến 1000 mg/l Clo ở nhiệt độ môi trường, nhưng giảm còn 500 mg/l khi ở nhiệt độ trên 60oC. Ngoài ra, inox 316 là kim loại tuyệt vời vì có khả năng chống rỗ và kẽ hở ăn mòn trong môi trường Clorua với nhiệt độ ấm.
2. Bể FRP/GRP với các phụ kiện inox 316
Ngoài bể inox 316 lắp ghép bu-lông, phương án bể FRP/GRP với bu-lông và ti giằng bằng inox 316 cũng là một phương án chống ăn mòn hiệu quả ở vùng biển bởi vì:
- Bể FRP/GRP với các tấm lắp ghép có bản chất là nhựa, composite hoàn toàn không bị ăn mòn bởi muối biển.
- Bể FRP/GRP được sản xuất theo tiêu chuẩn SS 245:2014, SS 375:2015 do TUV Singapore cấp đảm bảo an toàn cho nước sinh hoạt.
- Bể FRP/GRP đạt chứng nhận NSF của Trung tâm hợp tác về An toàn Thực phẩm và Nước uống.
- Bể FRP/GRP đạt chứng nhận Wras của Anh về an toàn vệ sinh nước uống.
- Các phụ kiện kim loại tiếp xúc với nước như bu-lông, ti giằng bằng inox 316 đảm bảo không bị gỉ sét.
