Kim loại bị oxy hóa là hiện tượng thường gặp hàng ngày ở mọi lĩnh vực, mọi nơi bao gồm sản xuất, vận hành sử dụng dây cáp điện.
Kim loại bị oxy hóa là gì?
Ăn mòn kim loại hay còn gọi là oxy hóa kim loại là hiện tượng kim loại bị phá hủy dưới dạng phản ứng hóa học, chuyển thành các hợp chất oxit kim loại mà đặc tính cơ lý hóa kém hơn khi ở dạng nguyên chất.
1. Ăn mòn điện hóa
Kim loại sẽ bị ăn mòn khi nó nằm trong môi trường điện phân dưới phản ứng của các hợp chất ăn mòn như muối hữu cơ/ kim loại khác, hơi axit và không khí có chứa amoniac, sunfat và clorua.
Cả kẽm và nhôm đều là vật liệu lưỡng tính, có nghĩa là khi nó tiếp xúc với cả kiềm hoặc axit đều sẽ khiến chúng có phản ứng tan trực tiếp thành dung dịch. Điều này dẫn đến các hạn chế sử dụng dây nhôm và các dây nhôm không được gia cường trong các khu vực có môi trường axit.
Tốc độ ăn mòn kim loại phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau bao gồm các đặc tính của kim loại, diện tích bề mặt tiếp xúc, hiệu suất của chất điện phân và sự chuyển động giữa các loại kim loại.
2. Ăn mòn galvanic là gì?
Ăn mòn galvanic cũng là một dạng oxy hóa nhưng nó xảy ra khi hai kim loại khác nhau tiếp xúc với nhau trong môi trường điện phân, khiến cho một trong hai kim loại bị ăn mòn. Kim loại bị ăn mòn thường là loại dễ phản ứng hơn trong bảng nguyên tố.
Dây dẫn dễ bị oxy hóa nhất là ACSR có kết cấu gồm các sợi nhôm dẫn điện và bên trong lõi là sợi thép được mạ kẽm.
Sự ăn mòn kẽm có thể được nhận biết thông qua màu sắc: Khi mạ kẽm bị ăn mòn, nó mất đi độ sáng và chuyển sang màu xám xỉn, màu xám đậm dần khi bị ăn mòn sâu hơn. Sự xuất hiện của màu vàng và nâu đỏ khi lớp mạ kẽm bị mất, và sự ăn mòn sâu vào thép sẽ làm đỏ lớp hỗn hợp kẽm-sắt (galvanized). Khi lớp phủ bị mất, bề mặt của thép sẽ trở nên nâu sẫm và lớp mạ vô giá trị.
Sợi nhôm ngoài sẽ bị ăn mòn nhanh hơn một khi lớp mạ kẽm đã bị ăn mòn do lúc này nhôm sẽ tiếp xúc với thép.
Yếu tố quyết định sự ăn mòn
1. Điều kiện môi trường
Độ ẩm thúc đẩy quá trình ăn mòn, một số chất ô nhiễm làm nghiêm trọng thêm sự ăn mòn. Tóm lại, mức độ nghiêm trọng của ăn mòn phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường. Tổ chức ISO đã đã phát triển một loạt các tiêu chuẩn về sự ăn mòn kim loại và hợp kim trong khí quyển:
- xác định các loại ăn mòn khí quyển từ rất thấp đến rất cao, dựa trên các yếu tố ăn mòn chính là thời gian ẩm, lưu huỳnh đioxit (SO2) và mức độ ô nhiễm clorua;
- đưa ra một số hướng dẫn tốc độ ăn mòn của thép cacbon, kẽm, đồng và nhôm cho mỗi loại trong số các loại khí quyển ăn mòn.
2. Đặc tính dây dẫn
Về cơ bản, có 2 yếu tố xác định mức độ ảnh hưởng của các đặc điểm vật lý ăn mòn chất dẫn điện. Đầu tiên là khả năng chống ăn mòn của kim loại trong dây dẫn, hai là chất dẫn điện giữ độ ẩm và các chất ô nhiễm như thế nào.
- Một dây dẫn bằng nhôm hoặc đồng sẽ tạo một lớp bảo vệ khi bị oxy hóa và sẽ làm chậm hoặc ngừng quá trình ăn mòn trong môi trường thích hợp.
- Nếu hơi ẩm không thể xâm nhập vào lõi của dây dẫn, tốc độ ăn mòn sẽ giảm. Mặt khác, nếu ruột dẫn giữ nước và lõi không thể khô thì tốc độ ăn mòn sẽ nhanh hơn.
Các đặc tính vật lý của ruột dẫn có khả năng ảnh hưởng đến sự xâm nhập và thoát ra của hơi ẩm và chất gây ô nhiễm bao gồm hình dạng của các sợi dây dẫn, số lớp sợi trong dây dẫn và lực căng của dây dẫn.
