Quy trình thiết kế Chống ăn mòn CTB

Đối với kết cấu CTB bằng thép, việc thiết kế bảo vệ chống ăn mòn là việc rất quan trọng, nó là một trong những report cần thiết trong bộ hồ sơ thiết kế kết cấu ctb, xin giới thiệu tới ACE quy trinh và cách thức tiến hành tính toán thiết kế lại bài toán này.
Bước 1: Xác định, đánh giá điều kiện môi trường và đặc điểm công trình
Độ ẩm không khí, %.
Nhiệt độ không khí, [SUP]0[/SUP]C.
Nhiệt độ nước biển, [SUP]0[/SUP]C.
Độ mặn nước biển %.
Lượng oxy hoà tan trong nước biển,mg/l.
Độ dẫn điện,(W.cm).
Môi trường trong điều kiện nêu trên sẽ gây phá huỷ ăn mòn cho các công trình thép rất mạnh. Chính vì vậy công tác chống ăn mòn cho công trình cần phải được chú trọng trong công tác thiết kế.

Bước 2: Xác định các vùng ăn mòn
Vùng khí quyển : Bao gồm các kết cấu kim loại từ mặt sàn chính trở lên như các Block công nghệ, nhà ở, sân bay ... Đây là vùng có tốc độ ăn mòn trung bình.
Vùng nước bắn: Bao gồm các kết cấu phía trên chân đế và phần khung nối, tốc độ ăn mòn trong khu vực này khá lớn.
Vùng dao động thuỷ triều: Bao gồm các kết cấu kim loại nằm trong vùng thuỷ triều lên xuống, chúng luôn bị thấm ướt theo chu kỳ do hoạt động của thuỷ triều. Đây là vùng có tốc độ ăn mòn rất mạnh.
Vùng dưới nước: Đây là vùng các kết cấu chân đế nằm hoàn toàn trong nước. Đây là vùng có tốc độ ăn mòn điện hoá khá mạnh.
Vùng dưới đất là vùng các cọc thép của chân đế nằm hoàn toàn trong đất có độ ăn mòn yếu.
Đặc tính ăn mòn các kết cấu thép của công trình khác nhau theo từng vùng, cho nên các phương pháp cũng như các yêu cầu kỹ thuật đối với công tác chống ăn mòn cho mỗi vùng cũng khác nhau. Trong thiết kế phải chú trọng đến công tác chống ăn mòn cho các vùng có tốc độ ăn mòn mạnh như vùng dao động thuỷ triều, hoặc để ý đến sự khó khăn trong công tác sửa chữa các kết cấu bị ăn mòn, đặc biệt vùng ngập nước, hay kết cấu chịu lực chính.

Bước 3: Xem xét lựa chọn các phương pháp chống ăn mòn
Kết cấu thép đặt trong môi trường nước biển bị ăn mòn với tốc độ rất nhanh, đặc biệt là vùng dao động thuỷ triều. Để chống lại sự ăn mòn của nước biển người ta tìm cách ngăn cản sự tiếp xúc của bề mặt kết cấu với môi trường ăn mòn (sử dụng sơn phủ) hoặc làm những Anode làm vật liệu hy sinh. Đây là hai phương pháp đang sử dụng phổ biến tại mỏ Bạch Hổ, Việt Nam.

* Giới thiệu biện pháp thiết kế chống ăn mòn bằng Protector
1. Nguyên lý bảo vệ
Bảo vệ bằng Protector là phương pháp bảo vệ được kết hợp với phương pháp bảo vệ bằng sơn phủ cho vùng ngập nước của chân đế công trình biển.
Ăn mòn của công trình kim loại trong nước biển là ăn mòn điện hoá do Oxy hoà tan trong nước biển gây ra là chủ yếu. Nguyên nhân là do sự không đồng nhất của các thành phần kim loại kết cấu. Do đó trên bề mặt sẽ xuất hiện các vùng có điện thế khác nhau trong nước biển. Sự khác biệt sẽ dẫn đến sự xuất hiện của các pin ăn mòn điện hoá kèm theo sự xuất hiện của dòng điện. Vùng nào của bề mặt kim loại có điện thế ăm hơn sẽ trở thành anốt và bị ăn mòn, còn vùng nào có điện thế dương hơn sẽ trở thành catốt và không bị ăn mòn.
Nguyên lý bảo vệ catot cho kim loại là dịch chuyển điện thế của kim loại cùng về phía âm hơn bằng protector hoặc bằng dòng điện áp ngoài. Do đó, khi kim loại được phân cực catôt thì điện thế của vùng catôt và anôt trên bề mặt kim loại sẽ chuuyển dịch về phía âm để gần cùng một giá trị và điều đó làm triệt tiêu dòng điện ăn mòn kim loại.
Protector là các kim loại hoặc hợp kim có điện thế âm hơn điện thế của kim loại cần bảo vệ trong môi trường ăn mòn. Các vật liệu Protector thích hợp chống ăn mòn cho các công trình thép trong nước biển là các hợp kim Protector nhôm hoặc kẽm.
2. Đặc điểm môi trường nước biển
Đặc điểm môi trường nước biển cần được tính đến khi tiến hành thiết kế lắp đặt cũng như tính toán để kiểm tra bảo dưỡng. Các thông số bao gồm:
- Độ mặn nước biển.
- Nhiệt độ nước biển.
- Điện trở riêng nước biển.
- Độ sâu nước biển.
3. Đặc tính Protector
Protector được sử dụng cho công trình biển cần có các đặc tính sau :
- Khối lượng Protector (hợp kim nhôm hoặc kẽm ).
- Khối lượng Protector cả lõi sắt.
- Dạng Protector.
- Kích thước.
- Điện thế làm việc.
- Dung lượng điện hoá thực tế.
4. Các thông số tính toán thiết kế
+ Các thông số bảo vệ:
Điện thế bảo vệ tối thiểu để bảo vệ thép trần khỏi bị ăn mòn là -800mV theo điện cực Ag/AgCl/Nước biển.
Mật độ dòng điện bảo vệ thép trần khỏi bị ăn mòn 0.06 – 0.065A/m[SUP]2[/SUP]
+ Các thông số sử dụng cho tính toán:
Điện thế của thép Cacbon trong nước biển là -650mV theo điện cực so sánh Ag/AgCl/nước biển.
Hệ số phá huỷ sơn theo thời gian lấy theo Category 3 của RP –B401.
Hệ số sử dụng Protector được tiếp nhận 90%.
5. Số lượng phân bố và lắp đặt Protector
Số Protector cần thiết bảo vệ phần ngập nước (Bao gồm cả các cọc thép trong bùn biển) của chân đế công trình biển cần phù hợp về số lượng và tổng khối lượng theo thiết kế.
Phân bố các Protector và lắp đặt chúng trên chân đế công trình tuân theo các bản vẽ thiết kế.
Tất cả các mối hàn Protector cần được kiểm tra chất lượng theo quy phạm kỹ thuật ANSI/AWS D1.1-94.
Sau khi hàn Protector vào chân đế xong, cần phải sơn sửa lại những chỗ bị hàn cháy, tuyệt đối không được quét sơn lên bề mặt Protector. Tất cả các vết bẩn trên bề mặt Protector cần được lau sạch bằng dung môi.
6. Kiểm tra và bảo dưỡng Protector
Phần ngập nước của chân đế được bảo vệ bằng Protector kết hợp với sơn phủ cho thời hạn 25 năm không cần thay thế cũng như sơn lại.
Bảo dưỡng Protector của phần ngập nước chân đế công trình được thực hiện bằng cách cho thợ lặn khảo sát theo chu kỳ 2 năm một lần.

 

Thiết kế Cathodic Protection Design khá đơn giản, tuy nhiên phải hiểu nguyên lý của nó. Trong các tiêu chuẩn viết khá rõ ràng tường minh:

Tham khảo các tiêu chuấn sau:
1. DNV RP B401 Cathodic Protection Design
2. NORSOK M-503 Cathodic Protection
3. NACE RP 0176-83 Corrosion Control of steel fixed offshore platform Associated with Petroleum Production
4. ISO 15589-1/2 2004 Petroleum and natural Gas Industry-Cathodic protection of pipeline transport system (part 2).

 

Mình làm thì với thành phần hóa học của Anode thươgnf lấy luôn theo DnV, tuy nhiên cũng gặp một số thiết kế lấy thành phần khác đi.AE đã ai tính cái thành phần hóa học của Anode chưa?

 

Tính thành phần anode? Hãy phải để các nhà vật liệu học làm còn anh em ta cứ theo tiêu chuẩn DNV mà quy định thành phần hóa học của nó thôi.