BÀI VIẾT ĐƯỢC SƯU TẦM TỪ CÁC ĐỀ TÀI KHOA HỌC
ĐẶT VẤN ĐỀ
Thực tế sử dụng các kết cấu thép, các trang thiết bị máy móc thường được bảo vệ bằng sơn phủ. Mặc dù được đầu tư nghiên cứu khá lớn nhưng các loại sơn phủ chỉ có tác dụng bảo vệ với mức độ khá hạn chế các bề mặt không làm việc, với tuổi thọ khá ngắn, đặc biệt khi làm việc trong môi trường biển.
Bọc bảo vệ bề mặt kim loại bằng nhựa (polyme) là giải pháp được nhiều cơ sở kỹ thuật sử dụng. Tuy nhiên, công nghệ này mới chỉ được áp dụng cho kết cấu kim loại dân dụng làm việc trong môi trường không khí bình thường (bọc giỏ và đèo hàng xe máy...).
Công nghệ này khi áp dụng cho kết cấu thép làm việc trong môi trường biển thường bị rỉ và bong tróc rất nhanh, thậm chí một số hỗn hợp nhựa còn gây ăn mòn kim loại khá mạnh. Ngoài ra, việc bọc nhựa thông thường không tạo được độ bền bề mặt đủ lớn cho các bề mặt thiết bị kỹ thuật, kết cấu thép. Điều này chỉ có thể khắc phục nếu phủ lên các bề mặt làm việc kết cấu thép bằng vật liệu composite.
Chính vì vậy, việc “nghiên cứu khả năng bọc composite cho các kết cấu thép cacbon làm việc trong môi trường biển” là rất cần thiết. Nội dung nghiên cứu trên vật liệu composite sợi thủy tinh, nền vinylester với tỉ lệ pha trộn và công nghệ bọc phủ phù hợp để có khả năng bảo vệ lâu dài kết cấu thép, góp phần hoàn thiện công nghệ bảo vệ bề mặt các thiết bị kỹ thuật, kết cấu thép làm việc trong môi trường biển.
ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Đối tượng nghiên cứu
Vật liệu composite có khả năng bảo vệ chống ăn mòn các kết cấu thép làm việc trong môi trường biển. Vật liệu composite theo yêu cầu phải kín, không ngấm nước, chịu được một số tải trọng tác dụng nhất định, ít bị phá hủy theo thời gian, đặc biệt phải bám dính tốt vào bề mặt thép cần bảo vệ khi làm việc trong môi trường biển.
2. Vật liệu
Vật liệu được lựa chọn để gia công lớp phủ composite bảo vệ là loại composite cốt sợi thủy tinh ngắn, nền vinyleste có thành phần cấu tạo và đặc điểm tiêu chuẩn như nhà sx (liên hệ 0949 32 9799 để được tư vấn thêm)
- Chất đóng rắn:
Chọn chất đóng rắn là TETA (trietylentetramin), đây là loại alkylene amin không biến tính, thuộc hệ đóng rắn nguội được dùng phổ biến trên thị trường hiện nay. Tỷ lệ % trọng lượng giữa chất đóng rắn TETA với Vinylester đã được các nhà sản xuất quy định là 10%.
- Lớp lót primer: đóng vai trò kết dính giữa lớp phủ composite và vật liệu thép nền cần bảo vệ. Theo tính chất nhựa nền ta sử dụng lớp Primers làm lớp lót trước khi phủ composite. Theo nhà sản xuất, lớp lót này có chức năng như màng kết dính, tạo liên kết giữa lớp phủ composite và thép cacbon cần bảo vệ.
Các thành phần vật liệu composite lựa chọn như trên khi phân tích lý thuyết chúng có các đặc điểm thỏa mãn theo yêu cầu bảo vệ của lớp bọc phủ đặt ra.
3. Các thiết bị nghiên cứu chính
Danh mục các thiết bị phục vụ thử nghiệm
1 Máy đo chiều dày lớp phủ elcometer 456 (0 - 30mm) Anh
2 Máy đo độ nhám bề mặt elcometer 224---E (0 - 500µm) Anh
3 Thiết bị phun bi, phun cát, gồm: Bồn phun cát 200 lít, bình tách
ẩm, van cát, dây phun cát, béc phun cát Việt Nam
4 Máy thử kéo, uốn, nén HOUNSFEILD H50K - S Anh
5 Máy thử kéo SANS CHT 4206 Anh
6 Máy thử va đập Tinius Olsen, thang đo từ 0 ÷ 460 J Mỹ
7 Thiết bị đo tổng trở điện hóa - kiểm tra ăn mòn Auotlab PGS.30
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu dựa trên kết quả thực nghiệm để kiểm chứng việc phân tích và lựa chọn các thành phần vật liệu theo lý thuyết, nội dung tiến hành thực nghiệm như sau:
- Dựa vào kinh nghiệm thực tế và kết quả nghiên cứu , tỉ lệ phần trăm sợi và nền theo thực nghiệm đảm bảo vật liệu đạt độ bền cao nhất, đồng thời đảm bảo kín nước theo tỉ lệ chuẩn.
- Nội dung nghiên cứu: Phương pháp xử lý bề mặt để tăng độ bám dính của lớp phủ composite lên bề mặt thép cần bảo vệ:
+ Chuẩn bị mẫu: Phun cát tạo độ nhám bề mặt đạt giá trị trung bình là: 60µm.
+ Xử lý mẫu: Phốt phát hóa bề mặt sau khi tạo nhám vừa làm sạch bề mặt, cộng với sự
có mặt của H3PO4 sẽ tác dụng làm thụ động bề mặt thép (tăng khả năng chống ăn mòn).
Với các lựa chọn xử lý trên, số mẫu tiến hành thí nghiệm như sau:
- Kiểm tra cơ tính: kéo, uốn, va đập - mỗi loại 5 mẫu: 3 x 5 = 15 mẫu.
- Kiểm tra độ bám dính: mẫu được xử lý sạch và tạo độ nhám bằng phun cát, phủ composite, gồm loại phủ composite và loại phủ composite + lớp lót primers- mỗi loại 5 mẫu: 2 x 5 = 10 mẫu.
- Thực nghiệm ăn mòn và hấp phụ nước: loại mẫu được phủ 1 lớp Mat, 1 lớp lụa và mẫu 2 Mat, 1 lụa + 2 phương pháp xử lý mẫu (không phốt phát hóa và phốt phát hóa) - mỗi loại 6 mẫu: 2 x 2 x 6 = 24 mẫu.
Với lớp phủ làm từ vật liệu composite sợi thủy tinh, nhựa vinyleste có các thành phần vật liệu theo tỉ lệ 40% sợi/60 nhựa, khối lượng xúc tác bằng 10% khối lượng nhựa hoàn toàn đáp ứng được các chỉ tiêu về biến dạng tương đối (ε) so với thép, và chỉ tiêu độ bền (σ) mà yêu cầu đề tài đặt ra. Ngoài ra với lớp phủ composite, bề mặt làm việc của kết cấu thép có thể chịu được năng lượng va đập đến 5.2J mà không bị bong tróc.
- Để tăng khả năng bám dính của lớp phủ vào thép, có thể sử dụng lớp lót làm “keo dán”. Với lớp lót này, khả năng bám dính của lớp phủ được tăng lên đáng kể (tăng >2,4 lần so với lớp phủ composite không có lớp lót). Đồng thời với việc sử dụng lớp lót thì chuẩn bị bề mặt thép đạt độ nhám theo quy định cũng có ý nghĩa vô cùng quan trọng để nâng cao độ bám dính của lớp phủ vào kết cấu thép.
- Để tăng khả năng bảo vệ của lớp phủ, bảo vệ kết cấu thép lâu bị ăn mòn nhất, cần phải phốt phát hóa kết cấu thép cần phủ trong dung dịch phốt phát H3PO4. Lớp phủ này có tác dụng làm thụ động hóa bề mặt thép, đồng thời giúp liên kết tốt hơn giữa lớp phủ composite và bề mặt kết cấu thép cần bảo vệ. Với các kết quả đạt được nêu trên, chúng ta nhận thấy với vật liệu composite có các thành phần được lựa chọn như trong đề tài nghiên cứu hoàn toàn có thể sử dụng để bọc phủ bảo vệ các kết cấu thép làm việc trong môi trường biển.
2. Kiến nghị
- Tăng thời gian thử nghiệm tự nhiên lên nhiều chu kỳ - đến 24, 30 tháng hoặc nhiều hơn nữa đến khi xuất hiện hiện tượng tách lớp và xuất hiện ăn mòn. Lúc đó mới có kết luận chính xác hiện tượng khi tách lớp thì lớp phủ có khả năng bảo vệ chống ăn mòn hay không. Qua đó kết luận tuổi thọ của lớp phủ composite và đưa ra kiến nghị sử dụng lớp phủ composite để bọc bảo vệ kết cấu thép làm việc trong môi trường biển hợp lý.
- Bên cạnh phương pháp đo điện hóa để xác định thời điểm xuất hiện ăn mòn, cần phải kết hợp với phương pháp chụp ảnh điện tử hiển vi quét (SEM) để phân tích sự thay đổi cấu trúc tế vi của lớp phủ. Từ sự thay đổi cấu trúc tế vi, chúng ta có thể đề xuất các biện pháp nghiên cứu nâng cao nhằm hoàn thiện khả năng ứng dụng của đề tài.
- Đối với các lớp phủ hữu cơ chịu lực, đặc biệt là lớp phủ composite cần phải có thử nghiệm uốn với tải trọng thay đổi nhằm xác định xem với bao nhiêu chu kỳ dao động, biên độ dao động bao nhiêu thì lớp phủ bị phá hủy (nứt), mất khả năng bảo vệ. Qua đó có kết luận chính xác về khả năng bảo bệ của lớp phủ
Cần biết thêm thông tin vui lòng liên hệ: Mr. Hòa - 0949 32 9799
TƯ VẤN NGUYÊN VẬT LIỆU BỌC PHỦ COMPOSITE FRP
CHỐNG THẤM NƯỚC - CHỐNG ĂN MÒN AXIT & NHIỆT ĐỘ
094 932 9799 | 096 432 9799 | sales@anphuockhanh.com
Sợi thuỷ tinh | Nhựa Polyester | Nhựa Vinylester
