Tại sao chi tiết bị ăn mòn cục bộ chứ không đều
Trong thực tế sử dụng thiết bị cơ khí, rất hiếm khi kim loại bị ăn mòn đồng đều trên toàn bộ bề mặt. Thay vào đó, hư hỏng thường xuất hiện tại một vài vị trí rất cụ thể như mép chi tiết, mối ghép bulong, khe hở hoặc vùng trầy xước. Hiện tượng này được gọi là ăn mòn cục bộ và thường nguy hiểm hơn nhiều so với ăn mòn đều.
Ăn mòn cục bộ không làm chi tiết “xấu dần” một cách từ từ, mà làm suy yếu nhanh tại đúng vị trí chịu lực, dẫn đến hỏng hóc đột ngột dù phần còn lại của chi tiết vẫn còn tốt.
1. Môi trường không tác động đều lên toàn bộ bề mặt
Trong điều kiện làm việc thực tế, môi trường ăn mòn không phân bố đồng đều. Nước, hơi ẩm, muối và bụi bẩn thường tập trung tại các vùng trũng, khe hở hoặc vị trí khó thoát nước.
Những khu vực này có thời gian ẩm kéo dài hơn so với bề mặt thoáng, tạo điều kiện cho phản ứng ăn mòn diễn ra liên tục. Trong khi đó, các bề mặt khô nhanh hơn sẽ bị ăn mòn chậm hơn rất nhiều.
2. Khe hở và mối ghép là điểm yếu tự nhiên
Khe hở giữa các chi tiết lắp ghép, đặc biệt là mối ghép bulong, là nơi điển hình xảy ra ăn mòn cục bộ. Tại đây, môi trường dễ xâm nhập nhưng khó thoát ra, tạo ra vùng kín với nồng độ oxy thấp.
Sự chênh lệch điều kiện hóa học giữa bên trong khe hở và bề mặt bên ngoài làm tăng tốc quá trình ăn mòn tại vị trí này. Đây là lý do vì sao bulong, đai ốc hoặc vùng tiếp giáp giữa hai chi tiết thường hỏng trước.
. Trầy xước phá vỡ lớp bảo vệ
Hầu hết các chi tiết kim loại đều có lớp bảo vệ bề mặt như mạ kẽm, sơn hoặc lớp oxit tự nhiên. Khi lớp bảo vệ này bị trầy xước trong quá trình gia công, vận chuyển hoặc lắp đặt, kim loại nền sẽ bị lộ ra.
Điều đáng chú ý là phần kim loại bị lộ thường chỉ chiếm diện tích rất nhỏ, nhưng lại trở thành tâm điểm ăn mòn. Trong khi bề mặt xung quanh vẫn được bảo vệ, vị trí trầy xước sẽ bị phá hủy nhanh hơn, tạo ra ăn mòn cục bộ rõ rệt.
4. Khác biệt vi cấu trúc trong cùng một chi tiết
Ngay cả khi cùng một chi tiết, tổ chức kim loại tại các vùng khác nhau vẫn có thể không hoàn toàn giống nhau. Các vùng chịu biến dạng, vùng hàn, vùng gia công nguội hoặc vùng chịu nhiệt có thể có đặc tính ăn mòn khác nhau.
Những khác biệt này khiến một số khu vực phản ứng với môi trường nhanh hơn các khu vực còn lại, dẫn đến ăn mòn tập trung tại những vị trí tưởng như không đáng chú ý.
5. Ảnh hưởng của mối ghép kim loại khác loại
Khi hai kim loại khác nhau tiếp xúc trong cùng một chi tiết hoặc cụm lắp ráp, quá trình ăn mòn thường không xảy ra đều.
Kim loại yếu hơn về mặt điện hóa sẽ bị ăn mòn mạnh tại vùng tiếp xúc, trong khi kim loại còn lại gần như không bị ảnh hưởng.
Điều này khiến ăn mòn xuất hiện cục bộ quanh mối ghép, dù bề mặt các phần khác vẫn còn nguyên vẹn.
6. Hậu quả của ăn mòn cục bộ trong cơ khí
Ăn mòn cục bộ làm giảm tiết diện chịu lực tại những vị trí quan trọng nhất của chi tiết. Các vết rỗ nhỏ trở thành điểm tập trung ứng suất, dễ phát sinh nứt mỏi khi chi tiết chịu tải hoặc rung động.
Hệ quả thường gặp là:
-
Chi tiết gãy đột ngột dù tải chưa vượt thiết kế
-
Mối ghép lỏng nhanh, mất lực kẹp
-
Khó phát hiện hư hỏng ở giai đoạn đầu
So với ăn mòn đều, ăn mòn cục bộ nguy hiểm hơn nhiều vì khó kiểm soát và khó dự đoán thời điểm hỏng.