Tiêu chuẩn ASTM G71: Tiến hành và đánh giá các thử nghiệm ăn mòn điện hóa trong chất điện phân.

Tiêu chuẩn ASTM G71 Hướng dẫn thực hiện và đánh giá thử nghiệm ăn mòn điện hóa trong chất điện phân, do Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ (ASTM) phát triển, bao gồm việc thực hiện và đánh giá các thử nghiệm ăn mòn điện hóa để mô tả đặc tính của hai kim loại khác nhau khi tiếp xúc điện trong chất điện phân ở điều kiện dòng chảy thấp. Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho kim loại và hợp kim rèn hoặc đúc.

Hướng dẫn này bao gồm việc lựa chọn vật liệu, chuẩn bị mẫu, môi trường thử nghiệm, phương pháp tiếp xúc và đánh giá kết quả để mô tả đặc điểm hoạt động của các cặp điện hóa trong chất điện giải.

Mục đích của hướng dẫn này là cung cấp thông tin về sự ăn mòn điện hóa của kim loại khi tiếp xúc điện trong dung dịch điện phân có tốc độ dòng chảy không đủ cao để gây ra hiện tượng ăn mòn do xói mòn hoặc xâm thực.

Tiêu chuẩn ASTM G71 mô tả các quy trình được khuyến nghị để thiết kế, tiến hành và diễn giải các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện trường nhằm đánh giá sự ăn mòn điện hóa giữa các kim loại khác nhau khi tiếp xúc với chất điện phân dẫn điện. Tiêu chuẩn này giúp các kỹ sư lựa chọn phương pháp thử nghiệm phù hợp, chuẩn bị mẫu, kiểm soát điều kiện môi trường, đo dòng điện điện hóa và diễn giải hành vi ăn mòn thu được.

Tiêu chuẩn ASTM G71 được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau:

tự động
Hàng không và vũ trụ
kỹ thuật hàng hải
Dầu khí
Xử lý hóa chất
xây dựng
Điện tử
Năng lượng tái tạo

Các khuyến nghị của tiêu chuẩn này rất hữu ích trong mọi trường hợp cần kết hợp các kim loại khác nhau trong môi trường ẩm ướt hoặc ăn mòn.

Ăn mòn điện hóa xảy ra trong các trường hợp sau:

Khi hai kim loại khác nhau được nối với nhau bằng điện
Khi cả hai kim loại đều tiếp xúc với cùng một chất điện giải (như nước, nước biển, hơi ẩm hoặc dung dịch muối)
Khi có sự chênh lệch điện thế giữa chúng

Trong những trường hợp này,

Một kim loại kém quý hơn sẽ trở thành cực dương.
Kim loại có tính chất quý hơn sẽ trở thành cực âm.
Kim loại ở cực dương bị ăn mòn với tốc độ nhanh hơn.

Ví dụ bao gồm:

Nhôm liên kết với thép không gỉ.
Ốc vít thép trong kết cấu nhôm.
Ống đồng được gắn kết với thép mạ kẽm.
Các thành phần magie kết hợp với thép.

Hiểu rõ về ăn mòn điện hóa là rất quan trọng vì nó thường gây ra các hư hỏng cục bộ rất lâu trước khi ăn mòn toàn thể trở nên đáng kể.

Tiêu chuẩn ASTM G71 hỗ trợ các kỹ sư trong những lĩnh vực sau:

Để đánh giá khả năng tương thích điện hóa của các kim loại.
So sánh các tổ hợp vật liệu
Đo dòng điện galvanic.
Đánh giá mức độ ăn mòn.
Kiểm tra tác động môi trường
Đánh giá các lớp phủ và hệ thống bảo vệ.
Hỗ trợ việc lựa chọn vật liệu trong quá trình phát triển sản phẩm.

Tiêu chuẩn ASTM G71 không định nghĩa các tiêu chí đạt/không đạt. Thay vào đó, nó cung cấp các phương pháp được khoa học chấp nhận để tạo ra dữ liệu ăn mòn đáng tin cậy. Tiêu chuẩn này bao gồm:

Thử nghiệm ăn mòn điện hóa trong phòng thí nghiệm
Thử nghiệm phơi nhiễm thực địa
Các phép đo điện hóa
Giám sát dòng điện Galvanic
Số đo giảm cân
Đo lường điện thế ăn mòn
Mô phỏng môi trường
Chuẩn bị mẫu thử
Giải thích dữ liệu

Tiêu chuẩn ASTM G71 áp dụng cho các lĩnh vực sau:

kim loại
lớp phủ kim loại
Kim loại được xử lý bề mặt
Chốt
Liên kết nguồn
Các bộ phận cơ khí

Mức độ nghiêm trọng của ăn mòn điện hóa phụ thuộc vào nhiều yếu tố tương tác lẫn nhau:

Hiệu điện thế giữa các điện cực: Hiệu điện thế càng lớn thường làm tăng dòng điện galvanic. Ví dụ:
- Thép magie: Rủi ro rất cao.
- Hợp kim nhôm-thép: Rủi ro trung bình
- Thép không gỉ-titan: Rủi ro thấp.
Độ dẫn điện của chất điện phân: Chất điện phân có độ dẫn điện cao sẽ làm tăng sự ăn mòn. Ví dụ:
- Nước biển
- Muối rắc đường
- Nước làm mát công nghiệp

Môi trường có độ dẫn điện thấp thường làm giảm sự ăn mòn điện hóa.

Tỷ lệ diện tích: Một trong những khái niệm quan trọng nhất được thảo luận trong tiêu chuẩn này là tỷ lệ diện tích giữa cực âm và cực dương:
- Cực âm lớn + cực dương nhỏ: Ăn mòn rất nghiêm trọng.
- Cực âm nhỏ + cực dương lớn: Tốc độ ăn mòn thấp hơn nhiều.

Ví dụ,

Đinh tán thép nhỏ trên tấm nhôm
Tấm thép không gỉ lớn được gắn vào một khung nhôm nhỏ.

Ví dụ thứ hai tiềm ẩn nguy cơ ăn mòn điện hóa cao hơn nhiều.

Nhiệt độ: Nhiệt độ cao hơn thường làm tăng các yếu tố sau:
- Tốc độ phản ứng
- Độ dẫn điện của chất điện giải
- Dòng điện ăn mòn
Khả năng cung cấp oxy: Oxy hòa tan hỗ trợ các phản ứng catốt. Môi trường thông gió kém có thể tạo ra các cơ chế ăn mòn khác nhau so với môi trường giàu oxy.

Tiêu chuẩn ASTM G71 đề cập đến nhiều phương pháp thử nghiệm khác nhau:

Thử nghiệm ngâm: Các mẫu được ngâm trong các dung dịch sau:
- dung dịch natri clorua
- nước biển nhân tạo
- chất lỏng quy trình công nghiệp
- Nước ngọt
- Nước làm mát

Các kim loại được liên kết vẫn duy trì kết nối điện trong suốt thời gian tiếp xúc.

Các phép đo điện hóa: Tiêu chuẩn này khuyến nghị thực hiện các phép đo sau:
- Dòng điện Galvanic
- Điện thế Galvanic
- Điện thế mạch hở
- Hành vi phân cực

Các phép đo này cung cấp thông tin định lượng về hoạt động ăn mòn.

Thử nghiệm giảm khối lượng: Tốc độ ăn mòn có thể được xác định bằng các phương pháp sau:
- Làm sạch các mẫu vật
- Đo khối lượng trước khi tiếp xúc
- Đo khối lượng sau khi tiếp xúc
- Tính toán tổn thất vật chất.

Sự giảm khối lượng là một trong những phương pháp đáng tin cậy nhất để đánh giá sự ăn mòn lâu dài.

Thử nghiệm thực địa: Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm có thể không phản ánh chính xác môi trường vận hành thực tế. Do đó, tiêu chuẩn ASTM G71 khuyến khích thử nghiệm thực địa bất cứ khi nào có thể. Ví dụ:
- Cấu trúc biển
- Các giàn khoan ngoài khơi
- các siêu liên kết
- các thành phần của ô tô
- Các bộ phận máy bay

Để có kết quả đáng tin cậy, cần phải chuẩn bị mẫu một cách nhất quán. Những điểm cần lưu ý bao gồm:

Xử lý bề mặt
Quy trình làm sạch
Độ nhám bề mặt
kích thước
Thành phần kim loại
Chất lượng kết nối điện
Chuẩn bị cạnh

Việc chuẩn bị mẫu kém có thể ảnh hưởng đáng kể đến kết quả ăn mòn.

Tiêu chuẩn ASTM G71 khuyến nghị cần kiểm tra các yếu tố môi trường sau:

Hóa học chất điện giải
Nồng độ muối
giá trị pH
nhiệt độ
Oxy hòa tan
lưu lượng dòng chảy
Thời gian phơi sáng
Độ ẩm (đối với các thử nghiệm khí quyển)

Sự ổn định của môi trường giúp tăng cường tính lặp lại và khả năng tái tạo kết quả thử nghiệm.

Các phép đo thông dụng theo tiêu chuẩn ASTM G71 bao gồm:

Dòng điện Galvanic
Điện thế ăn mòn
Giảm cân
Tốc độ ăn mòn
Hình dạng bề mặt
Độ sâu hố
Ăn mòn khe hở
Tấn công cục bộ
Sự hình thành các sản phẩm ăn mòn

Tiêu chuẩn ASTM G71 nhấn mạnh rằng dòng điện ăn mòn không phải là yếu tố duy nhất để dự đoán tuổi thọ sản phẩm. Các kỹ sư cần đánh giá kết quả kết hợp với các yếu tố sau:

Điều kiện môi trường
hình học vật liệu
Tỷ lệ diện tích
Tình trạng bề mặt
Thời gian phơi sáng
Hình thái ăn mòn
Tải trọng cơ học
Lớp phủ bảo vệ

Tiêu chuẩn ASTM G71 được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau:

Ô tô:
- Các tấm thân xe bằng nhôm
- ốc vít thép
- Vỏ pin
- Khung gầm xe điện
- Hệ thống làm mát
Hàng không và vũ trụ:
- hợp kim nhôm
- Cấu trúc titan
- Kết nối composite-kim loại
- Bộ phận càng hạ cánh
Hàng hải:
- vỏ tàu
- Cánh quạt
- Các giàn khoan ngoài khơi
- Đường ống nước biển
- Chốt
Xây dựng:
- Thép kết cấu
- Hệ thống mái nhà
- Tường rèm
- Mỏ neo
- các siêu liên kết
Dầu khí:
- Đường ống
- bộ trao đổi nhiệt
- van
- Tàu áp suất
- Thiết bị ngoài khơi

Tiêu chuẩn ASTM G71 thường được sử dụng kết hợp với các tiêu chuẩn chống ăn mòn khác, bao gồm:

Tiêu chuẩn ASTM G1: Chuẩn bị, làm sạch và đánh giá mẫu thử ăn mòn.
Kỹ thuật đo điện hóa ASTM G3
Thử nghiệm phân cực động ASTM G5
Thử nghiệm ăn mòn ngâm trong phòng thí nghiệm ASTM G31
Tiêu chuẩn ASTM G44: Thử nghiệm ngâm thay thế kim loại trong môi trường chứa clorua.
Đo điện trở phân cực ASTM G59
Tiêu chuẩn ASTM G102: Tính toán tốc độ ăn mòn từ các phép đo điện hóa.

Nhìn chung, các tiêu chuẩn này cung cấp một khuôn khổ toàn diện để đánh giá sự ăn mòn.

Trong nhiều năm qua, tổ chức của chúng tôi, với đội ngũ nhân viên có năng lực và giàu kinh nghiệm, đã thấu hiểu nhu cầu của khách hàng, cung cấp các dịch vụ thử nghiệm tiên tiến mà họ yêu cầu và hỗ trợ họ trong việc thiết lập, triển khai và cải tiến các hệ thống quản lý. Trong khuôn khổ này, chúng tôi cũng cung cấp các dịch vụ thử nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM G71.