TCVN10263:2014

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10263:2014 về Anốt hy sinh - Yêu cầu kỹ thuật TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10263:2014 ANỐT HY SINH - YÊU CẦU KỸ THUẬT Sacri f icial anode - Speci f ications Lời nói đ ầu TCVN 10263:2014 do Vi ện Khoa học và Công ngh ệ Giao thông Vận tải biên soạn , Bộ Giao thông vận t ả i đề ngh ị , Tổng cục Ti ê u chuẩn Đo lường Ch ấ t lượng th ẩ m định, Bộ Khoa học và Công nghệ c ô ng bố. TCVN 10263:2014 thay t hế TCVN 5741 - 1993 Prôtect ơ nhôm - Y ê u cầu kỹ thuật. TCVN 10263:2014 thay thế TCVN 6024 - 1995 Prôtectơ kẽm - Y ê u cầu kỹ thuật và phương pháp thử. ANỐT HY SINH - YÊU C Ầ U KỸ THUẬT Sacri f icial anode - Speci f ications 1 Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định các y ê u cầu kỹ thuật cho các loại anốt hy sinh nhôm, kẽm, magiê, quy định các yêu cầu về lưu giữ tà i liệu trong quá trình sản xu ấ t . Tiêu chuẩn này chỉ đưa ra yêu cầu kỹ thuật cho việc sản xuất các anốt hy sinh. Các vấn đề về thiết kế, lắp đặ t anốt hy sinh không thuộc phạm v i của tiêu chuẩn này. Tuy nhiên một số phần của tiêu chuẩn vẫn có thể tham khảo khi thiết k ế hay lắp đặt h ệ thống bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh. Tiêu chuẩn này không đề cập đến y ê u cầu kỹ thuật của các anốt sử dụng trong hệ thống bảo vệ catốt bằng dòng điện ngoài. 2 Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau r ấ t cần thiết cho v iệ c áp d ụn g tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm c ô ng bố thì áp dụng phi ê n b ả n được nêu. Đối với các tài liệu viện d ẫn không ghi năm c ô ng bố th ì áp dụng ph iê n b ả n mới nhấ t, bao gồm cả c á c sửa đổi, bổ sung (n ế u có ) . TCVN 3781-1983, Thép tấm mỏng mạ kẽm - Yêu cầu kỹ thuật; TCVN 5742-19 9 3, Prôte ct ơ nhôm - Phương pháp xác đị nh dung lượng và điện th ế ; TCVN 6360 - 1 9 98, Chi t iế t l ắ p xi ết. Bu lông, v í t, vít c ấ y và đai ốc - ký hiệu và tên gọi kích thước; ISO 8501-1, Visual assessment o f su rf ace cl eanliness - Quan sát đánh giá mức độ sạch bề mặt; ASTM G97 - 89, Standard test me th od for laboratory evaluation of magnesium sacri f icial anode test spe cim ens f or underground application - T iê u chuẩn ki ể m t ra - Ki ể m tra đánh giá trong phòng th í nghi ệ m các mẫu anốt hy sinh mag iê ứng d ụn g trong đất. 3 Thuật ngữ và định nghĩa Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau: 3.1 Anốt hy sinh (Sacri f icia l a node) Là một cực kim loại b ị tan mòn khi nối điện với kim loại khác có thế điện cực dương hơn trong môi trường điện ly, do ph ả i cấp dòng điện bảo vệ cho kim loại đ ó . 3.2 Chất bọc anốt (Anode back f ill) V ậ t liệu giữ ẩ m c ó điện trở thấp bọc trực tiếp quanh anốt chôn trong đất nh ằ m mục đích giảm điện trở tiếp xúc của anốt với đ ấ t. 3.3 Bảo vệ catốt (Cathodic protection) Phương pháp làm cho kim loại giảm được ăn mòn bằng cách phân cực kim loại đó thành catốt trong m ô i trường điện ly k hi cho dòng điện một chiều chạy từ môi trường điện ly vào b ề mặt kim loại đó. 3.4 Điện cực đồng/ sulfat đồng (Copper/copper sulphate electrode) Điện cực so sánh có chứa đ ồ ng trong dung d ị ch sulfat đồng bão hòa, (CSE). 3.5 Điện cực bạc/c l orua bạc (Silver/silver chloride electrode) Điện cực gồm bạc phủ clorua bạc trong dung dịch chứa ion clo ru a bạc. 3.6 Phân lớp nguội ( Cold lap) Phần l ớ p gây ra b ở i quá tr ì nh k ế t tinh của một phần kim loại lỏng trong anốt do đứt đoạn dòng rót. Lớp kết tinh đó s ẽ được phủ lên bằng một lớp khác khi d ò ng r ó t được phục h ồ i. Phân lớp này c ó thể dọc theo chiều dài c ủ a anốt. 3.7 T í nh ch ấ t điện hóa ( Electrochemical properties) Cá c t í nh chất về điện thế và dung lượng đặc trưng cho anốt hy sinh và có th ể đánh giá được bằng các thí nghiệm về l ượng. 3.8 V ết nứt (Cracking) Vế t rạn của kim loại theo đường b ấ t kỳ tạo ra sự phân cách tư ơ ng t ự như hai mặt tách rời. Chúng c ó thể xảy ra trong quá tr ì nh kết tinh của anốt (nứt n ó ng), quá trình co ngót sau khi kết tinh hoặc do tải trọng ngoài. N ứt nóng c ó th ể kết hợp với l õ m co ngót thường xảy ra tr ê n b ề mặt hở của khuôn đúc. 3.9 Mẻ n ấ u (Heat) Sản ph ẩ m được đúc th e o quy trình định sẵn trong một lần nấu chảy tr ong một lò kh ô ng có sự gián đoạn đ áng k ể nào. N ó xác đ ị nh l ư ợng kim loại nóng chảy trong lò và xác định sự t ư ơng đ ồ ng của các anốt đúc từ đó. 3.10 L õi (Insert) Là một thanh thép mà anốt s ẽ được đúc quanh nó và được sử dụng để nối anốt với các công trình cần bảo vệ. 3.11 Th é p cabon th ấ p (Low-carbon s t eel) Là loại thép có dưới 0,3% cabon và kh ô ng bổ sung hợp kim nào. 3.12 Xỉ (Nonmetallic inclusion) Những ô x ý t và vật liệu chị u lửa lẫn trong kim loại lỏng trong quá tr ì nh n ấ u luyện hoặc quá trình đúc. 3.13 Rỗ khí (Porosity) Thông thường là những lỗ nhỏ t ạ o ra do bọt khí, r ỗ x ố p hoặc là sự kết hợp của hai cơ ch ế mà hydro trong kim loại lỏng khuếch tán vào các lỗ xố p có áp su ấ t th ấ p. 3.14 Ba v ia (Protrusion) Là những vật li ệu thừa trên bề mặt anốt . Chúng c ó thể ảnh hưởng đến việc lắp anốt vào công tr ì nh, làm m ấ t mỹ quan, và nguy hiểm n ế u có cạch s ắ c. Ba v ia hình thành do lắp khuôn không khít hoặc bề mặt kết n ố i giữa các ph ầ n của kh u ôn đúc c ó lõi. 3. 15 Lõm do co ng ó t (Shrinkage depression) B ề m ặ t l õ m tự nhiên si nh ra khi kim loại lỏng bắt đ ầu kết tinh trong khuôn mà không có sự bổ sung kim loạ i l ỏ ng để bù vào co ngót th ể tích trong quá trình chuyển từ th ể lỏng sang thể r ắ n. Khái ni ệ m này còn sử dụng cho l õ m bề mặt khi kim l o ại lỏng kết tinh trong khuôn nhỏ mà khoảng không gian không đủ đ ể kim loại lỏng chảy vào trong quá trình đúc. 3.16 Phân lớp b ề mặt (Sur f ace lap) Một phân l ớ p trên b ề mặt nằm ngang ph í a tr ê n sinh ra do kim loại l ỏ ng kết tinh trước ở các cạnh và bị giảm đi d o dòng ch ả y kim loại lỏng không tới được, đi ề u này x ả y ra khi rót bù đ ể điền đầy phía mặt trên của khuôn đúc. 3.17 M ẫ u kiểm tra trong quá tr ì nh đúc (Tap samp l e) Một mẫu được l ấ y ra từ d ò ng kim loại lỏng. Các loại mẫu này có thể l ấ y từ khi bắt đầu rót và sau đ ó theo từng khoảng thời gian cho đến mẫu cuối cùng là kết thúc quá trình rót. 4 Phân loại anốt 4.1 Khái quát Tiêu chuẩn này đề cập đ ế n ba loại anốt: anốt hy sinh nhôm, anốt hy sinh k ẽ m, anốt hy sinh magiê. Hiệu quả và sự phù hợp của từng loại anốt cụ thể cho các ứng dụng khác nhau s ẽ phụ thuộc và o thành phần của hợp kim, m ô i trường điện ly, nhiệt độ làm việc v à mật độ d ò ng anốt. Thành phần trong tiêu chuẩn là điển h ì nh, nhưng ch ấ p nhận sự khác biệt v ề thành phần thực sự tồn tạ i trong các nhóm vật liệu. Một tính n ă ng quan trọng của anốt hy sinh là điện thế không đủ đ ể làm hỏng lớp sơn phủ tr ê n bề mặt được bảo vệ. Do điện th ế sinh ra th ấ p nên hệ thống anốt hy sinh ch ỉ sử dụng nơi đất c ó điện trở thấp. 4.2 Anốt hy sinh nhôm Có ba nhóm hợp kim nhôm dùng để làm anốt trong bảo vệ catốt . T ất cả đều chứa k ẽ m với hàm lượng rộng cùng với thiếc, thủy ngân, indi làm ch ấ t hoạt hóa. Trong những thành phần cụ th ể các nguyên tố hợp k i m như silic, bismute, mangan, magiê, hoặc titan có thể c ó trong lần biến t í nh cuối. Nhôm b ị ăn mòn sẽ tạo thành màng oxyt gắn chặt trên bề mặt và tạo ra màng ngăn cách đ i ệ n khi sử dụng nhôm sạch để làm anốt . Trong môi trường c ó chứa clo, lớp màng b ị ph á v ỡ đ ể tạo ra ăn mòn điểm không đều. Nguyên tố hợp kim thêm vào đ ể có th ể phá v ỡ toàn bộ lớp màng oxyt là r ấ t c ầ n thi ế t đ ể bi ế n nhôm thành một dạng anốt do nh ô m có nhiều đặc tính ưu việt như dung lượng điện h ó a cao, k hối lượng riêng th ấ p. CHÚ TH Í CH 1: Một số nguyên tố hợp kim như th ủ y ngân, i n di có tí nh độc hại, chúng có thể gây ô nhiễm m ô i trường kh i tan ra. Việc s ử dụng ch ú ng t rong các v ù ng d ễ b ị ô nhi ễ m có t hể b ị ngăn c ấ m. Việc s ử d ụng anốt tr ê n c ơ sở hợp kim nhôm bị hạn ch ế trong bùn biển, một số thành ph ầ n cụ th ể có th ể đ ư ợc dùng trong các ứng dụng đặc biệt. Không có loại hợp kim nhôm nào phù hợp đ ể làm việc trong đ i ều kiện nhiệt độ cao. Sự t í ch tụ hydro khi sử d ụ ng anốt nhôm r ấ t nhỏ. Tuy nhi ê n, c ầ n chú ý t ớ i an toàn cháy nổ v ì nguy cơ phát si n h tia lửa do va chạm kim loại nhẹ vớ i s ắ t gỉ c ó thể xảy ra. 4.3 A nố t hy sinh k ẽ m Kẽm th ư ơng mại b ị hạn c h ế đ ể làm vật li ệ u cho anốt kẽm do sự phân cực qu á mức cần thiết v ì sự có mặt của s ắ t tạp ch ấ t. An ốt đúc t ừ k ẽ m sạch với hàm lượng sắt dưới 0,0014% là đạt yêu cầu. Anốt trên cơ s ở kẽm í t sạch h ơ n c ầ n phải đ ư ợc biến tính, trong đó tác hại của sắt được loại bỏ bằng cách cho th ê m nhôm, nó sẽ c ô lập sắt tạo thành hợp kim trung gian hoặc cho t h êm silic, chúng s ẽ kết hợp với s ắ t đ ể tạo thành x ỉ và c ó t hể loại b ỏ trong quá trình đúc. Cadimi có thể được thêm v à o để làm t ă ng việc hình th à nh s ả n ph ẩ m ăn mòn xốp và kh ô ng bám d í nh tr ê n anốt. Hợp kim đặc trưng có thể chứa 0,5 % nhôm, 0,1 % silic và cadi m i. Hợp k i m chứa l ư ợng bi ế n tính nh ỏ từ thủy ngân, indi, canci và liti cũng đ ã được đề xuất đ ể áp dụng khi cần suất điện đ ộng lớn. Ở nhiệt độ cao hơn 40 ° C k ẽ m có th ể giảm suất điện động và cho th ấ y bị ă n mòn giữa các hạt tinh th ể dẫn đ ế n giảm dung lượng. Hợp kim phải được bi ế n t í nh để giảm tối đa ăn mòn tinh giới. Anốt hy sinh k ẽ m đ ư ợc sử dụng nh iề u trong môi trường nước biển, như để bảo vệ vỏ tầu, nơi mà su ấ t điện động th ấ p không đủ để làm hỏng lớp s ơ n và đủ đ ể phát d ò ng theo y ê u cầu; ở mức độ nào đó chúng c ó t í nh tự điều khi ể n. Sử dụng anốt kẽm không t í ch tụ hydro và cũng kh ô ng nguy hiểm về cháy nổ. 4.4 A nố t hy sinh magiê C ó hai nhóm hợp kim mag i ê chính s ử dụng trong bảo vệ catốt: Loại magiê chứa khoảng 1,3 % man gan và loại chứa 6 % nh ô m, 3 % kẽm, 0,15 % mangan trong hợp kim. Trong cả hai trường hợp tạp chất ngẫu nhi ê n tồn tại tự nhi ê n trong m agi ê cần được kiểm soát để hạn ch ế tối đa sự phân c ự c và tự ăn mòn. Mangan đ ư ợc thêm vào để cô lập s ắ t và làm cho điện thế của anốt âm hơn. Hợp kim có man gan cao th ì có suất điện động cao và c ó thể sử d ụng trong môi trường có điện trở cao hơn là hợp kim của magi ê -nhôm-k ẽ m. Hợp kim magi ê được sử dụng nh iề u khi cần một su ấ t điện động cao, v í dụ trong đ ấ t, nước sạch. Vì s ả n ph ẩ m ă n m ò n của nó không độc nên c h úng còn phù hợp để sử dụng trong nước sinh hoạt. Với tỷ trọng th ấ p, su ấ t điện động cao làm cho ch ú ng tiện lợi kh i sử dụng ở dạng treo và bảo v ệ tạm thời ở những nơi s ố lư ợ ng anốt cần phải hạn ch ế như tàu n ằ m để sửa chữa hay đang được tân trang. Anốt magi ê có th ể tạo ra điện th ế âm tương đối lớn làm hỏng lớp sơn nên c ầ n thận trọng sử d ụng trong một s ố trường hợp. Hơn nữa, hydro có thể t í ch tụ t ừ anốt magiê và nổ do nhiệt có th ể xảy ra khi magi ê va chạm với gỉ sắt. Cầ n chú tr ọ ng s ự nguy hi ể m về cháy nổ. Những hạn ch ế đặc biệt liên quan đến sử dụng anốt mag iê cho tàu chở dầu đã được Quốc t ế c ấ m. 5 Yêu cầu kỹ thuật đối với anốt hy sinh 5.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với anốt hy sinh nhôm 5.1.1 Yêu cầu v ề thành ph ầ n hóa học và tính ch ấ t đ i ện hóa của anốt hy sinh nhôm 5.1.1.1 Thành ph ầ n h ó a học c ủ a anốt hy sinh nhôm trong bảng 1. Bảng 1 - Thành ph ầ n hóa học của anốt hy sinh nh ô m. Loại an ố t Thành ph ầ n h ó a học, % (tính theo khối lượng) Zn I n T i S i max F e max C u m ax Thành phần khác Al m in A1 2,5-5,75 0,015-0,04 0,02-0,05 0,15 0,12 0,006 0,02 93,864 A2 2,5-5,75 0,015-0,04 - 0,15 0,12 0,006 0,02 93 , 914 Thành phần hóa học trong bảng 1 là điển h ì nh, các thành phần khác có th ể được ch ấ p nhận n ế u anốt có tính chất điện hóa phù hợp với đi ề u 5.1.1.2 . 5.1.1.2 Tính chất điện hóa của anốt hy sinh nhôm Điện th ế làm việc phải âm hơn - 1050 mV (so với điện cực so sánh Ag/AgCI trong nước biển); các loại điện cực so sánh khác có thể được sử dụng nhưng phải chuyển đổi theo phụ lục C . Dung lượng thực tế không nh ỏ h ơ n 2500 Ah/kg; Kiểm tra thông s ố điện h ó a của anốt hy sinh nhôm theo TCVN 5742 -1993 hoặc các tiêu chuẩn tương đương được thỏa thuận giữa khách hàng v à nhà sản xuất. 5.1.2 Khối lượng của anốt hy sinh nhôm 5.1.2.1 Sai lệch khối lượng cho mỗi anốt hy sinh nhôm không quá ± 3 % khối lượng thiết k ế . 5.1.2.2 Tổng khối lượng không vượt quá 2 % và không dưới khối lượng thiết kế cho một công trình. 5.1.2.3 Đ ể kh ẳ ng định sự phù hợp với 5.1.2.1, t ấ t cả các anốt có khối lượng thiết kế lớn hơn hoặc bằng 140 kg đều phải kiểm tra kh ố i lượng. Với các anốt nhẹ hơn, lựa chọn xác su ấ t 10 % để kiểm tra. 5.1.3 K í ch thước và độ thẳng của anốt hy sinh nh ô m 5.1.3.1 Sai lệch kích thước của anốt hy sinh nhôm cho phép: ± 2,5 % chiều dài thiết kế hoặc ± 25 mm tùy s ố nào nhỏ hơn; ± 5 % so v ớ i chiều rộng thiết kế; ± 10 % so với chiều cao thiết kế; ± 2.5 % so với đường k í nh thiết kế đối với các anốt hình trụ. 5.1.3.2 Sai lệch độ thẳng của anốt hy sinh nh ô m đúc k hông quá 2 % theo trục dọc suốt chiều dài của anốt . 5.1.3.3 Vị trí của lõi anốt hy s inh nhôm đúc không quá 5 % theo chiều ngang và chiều dọc, 10% theo chiều cao. Đối với các lõi thép phải đặt sát b ề mặt của vật liệu anốt, quy định sai s ố ở đây không phù hợp v à n ê n được th ỏ a thuận ri ê ng. 5.1.3.4 Đ ể kh ẳ ng định sự phù hợp v ới 5.1.3.1 t ớ i 5.1.3.3, tối thiểu 10 % số lượng anốt phải được kiểm tra k í ch thước. 5.1.4 Vật liệu làm l õ i cho anốt hy sinh nhôm 5.1.4.1 L õi của các a nốt hy sinh nhôm đúc phải đ ư ợc ch ế tạo từ thép t ấ m hoặc là một phần của ống thép có t í nh hàn tốt. Khi việc hàn giữa l õ i thép và công trình l à v ấ n đề đặc biệt th ì vật liệu làm l õ i có thể được quy định ri ê ng và do khách hàng (hoặc người mua chỉ định). 5.1.4.2 Th é p sôi s ẽ không được sử dụng để làm l õ i anốt. 5.1.4.3 Thành phần cabon đươ n g lượng (Cev) trong vật liệu làm l õ i kh ô ng được quá 0,41 %. Gi á trị này được t í nh theo công thức (1): (1) Trong đó mỗi nguy ê n tố được thể hiện ph ầ n trăm theo khối lư ợ ng. 5.1.5 Chu ẩ n b ị b ề mặt l õ i th é p của anốt hy sinh nhôm Đối với anốt hy sinh đúc h ệ nhôm, l õ i th é p cho anố t phải được xử lý b ằng phun c á t kh ô đ ế n độ sạch Sa2½ theo ISO 8501-1, hoặc tương đương do thỏa thuận giữa khách hàng và nhà sản xuất. Trước khi đúc, l õi thép có mầu gỉ v à nhi ễ m b ẩ n tr ê n b ề mặt kh ô ng được sử dụng. 5.1.6 Những khuyết tật trên b ề m ặ t của anốt hy sinh nhôm Lõm co ngót không được quá 10 % chiều cao anốt đo từ mặt trên miệng l ỗ đ ế n đáy của lõ m; Không cho ph é p l õ m co ngót l à m h ở bề mặt l õ i thép; Những lớp rót bù trên bề mặt đ ú c phải liền khối và không tách l ớ p; Tạp chất phi kim loại khô n g được quá 1 % bề mặt của anốt đúc nếu nh ì n bằng mắt thư ờ ng; Thi ế u h ụ t tại các góc xa đ i ể m r ó t không cho phép quá 10 mm; Toàn bộ ba v ia gây nguy hiểm cho con ngư ờ i khi vận chuyển đều phải được l à m sạch; Ngoài những quy định tr ê n, việc t á n đ ể che vết nứt hay các phương pháp cơ khí khác nhằm che đậy các khuyết tật đúc đều không đượ c ch ấ p nhận. 5.1.7 V ết nứt tr ê n vật l iệ u anốt hy sinh n h ô m 5.1.7.1 V ớ i những quy đ ị nh trong 5.1.7.2 đế n 5.1.7.4, v ế t nứt không đ ế n mức phải loại b ỏ an ố t, v ì dù có kinh nghiệm đúc tốt th ì với thành phần hợp k im cụ thể cho anốt nh ô m vẫn bị một mức độ nứt nhất định nhưng điều đó không ảnh hư ở ng tới t í nh ch ấ t điện hóa của anốt. 5 .1.7.2 Không cho phép các v ế t nứt dọc, ngoạ i trừ đ ó là do đ ổ bù đ ể làm đ ầ y bề mặt. 5.1.7.3 Đối với phần anốt có l õ i thép, ch ấ p nhận v ế t n ứ t ngang c ó chiều dài v à độ sâu không hạn ch ế nếu chiều rộng vết nứt kh ô ng quá 5 mm và có không quá 10 v ế t nứt trên một anốt. Vế t nứt có chiều rộng nhỏ hơn 0,5 mm không tính vào số v ế t nứt. Không chấp nhận nứt toàn bộ chu vi của anốt. 5.1.7.4 Đối với phần anốt không c ó l õ i thép, không chấp nhận một v ế t nứt nào. 5.1.7.5 Tất cả các anốt phải được kiểm tra sự phù hợp với các quy định trong điều 5.1.7.2 đ ế n 5.1.7.4. 5.1.8 Mặt c ắ t v à các kh u y ế t tật b ê n trong của anốt hy sinh nhôm 5.1.8.1 Số lượng và phương pháp lựa chọn anốt để ki ể m tra xác định khuyết tật b ê n trong s ẽ là y ê u cầu cụ thể của người sử d ụng, bao gồm cả các yêu cầu v ề ki ể m tra bổ sung. 5.1.8.2 Anốt hy sinh s ẽ được cắt ngang ở các đi ể m 25 %, 33 % và 50 % so với ch iề u dài, hoặc tại các điểm được thỏa thuận đối với từng thiết kế anốt cụ th ể . 5.1.8.3 B ề mặt cắt của anốt hy sinh nh ô m khi kiểm tra bằng mắt thường không ph ó ng đại: Rỗ kh í không được quá 2 % tổng diện tích của các bề mặt c ắ t hay kh ô ng quá 5 % so với b ấ t cứ diện tích mặt c ắ t nào; Lẫn xỉ không được quá 1 % t ổ ng diện tích của các bề m ặ t cắt hay 2 % so với diện tích của b ấ t cứ mặt c ắ t nào; Không cho phép quá 10 % không bám dính của vật l iệ u anốt vào lõi thép dạng ống tính theo chu vi đối với tất cả các mặt cắt và 20 % đối với 1 mặt cắt; Đối với anốt có l õ i thép không phải hình ố ng tròn th ì việc xác định mức bám dính có th ể c ó khó khăn, giới hạn cho phép phải được xác định và thỏa thuận trước với nhà s ả n xuất. 5.1.9 Mẫu kiểm tra. 5 .1.9.1 Mẫu kiểm tra sẽ được lấy để phân tích thành ph ầ n h ó a học tại thời điểm đầu và cuối của mỗi mẻ nấu, trừ trường hợp mẻ n ấ u dưới 1000 kg chỉ cần l ấ y mẫu tại thời đi ể m ban đầu. Khi được ch ỉ định, mẫu kiểm tra điện hóa được l ấ y ở khoảng giữa th ờ i đi ể m rót của mỗi mẻ nấu. 5.1.9.2 Mẫu kiểm tra điện hóa có thể c ắ t ra từ anốt thành phẩm . S ố l ượng mẫu kiểm tra l à 3 % l ô s ả n ph ẩ m nhưng không dưới 3. 5.1.9.3 Mẫu kiểm tra thành phần hóa học s ẽ được phân tích đ ể kh ẳ ng định sự phù hợp với mục 5.1.1.1. 5.1.9.4 Kiểm tra điện hóa tr ê n m ẫ u được chỉ định phải phù hợp v ớ i mục 5.1.1.2. ...................... 5.2.8.2 Đối v ớ i phần anốt có l õ i thép, chấp nhận vết nứt ngang có chiều dài không quá 50 mm và ch iề u rộng kh ô ng quá 3 mm. Kh ô ng chấp nhận n ứ t toàn bộ chu vi của anốt. 5.2.8.3 Đối với phần anốt không có lõi thép, không chấp nhận một vết n ứ t nào. 5.2.9 Mẫu ki ể m tra 5.2.9.1 Mẫu kiểm tra đ ể phân tích thành phần hóa học phải được lấy như sau: Anốt được chọn xác suất để là m mẫu k iể m tr a đại diện cho một l ô sản ph ẩ m. Một lô sản ph ẩ m sẽ không quá 1 000 kg anốt kẽm đ ú c từ một mẻ n ấ u hoặc không quá 2 500 kg anốt đúc trong v ò ng 24 h từ h ơ n một mẻ nấu. S ố lượng anốt tối thi ể u để kiểm tra quy định tr ong Bảng 3. 5.2.9 . 2 Lấy mẫu để phân tích thành phần hóa học - Mỗi anốt được lựa chọn sẽ được lấy m ẫ u bằng cách khoan hay cắt gọt bằng dụng cụ không phải l à sắt. Khuyến cáo sử dụng mũi khoan bằng cabit vonfran. Mảnh c ắ t hay phoi khoan không được chạm vào lõi của anốt Những mảnh cắt từ t ấ t cả các anốt trong một mẻ nấu sẽ được trộn vào với nhau đ ể tạo thành một mẫu kiểm tra thống nhất không dưới 50 g. Bảng 3 - S ố lư ợng anốt tối thiểu đ ể lấy mẫu S ố lượng anốt trong một lô sản phẩm Số l ượ ng anốt tối thiểu để lấy mẫu Từ 1 đến 500 2 T ừ 501 đ ế n 1 000 3 Từ 1001 đến 2 000 4 5 .2.9.3 Thành phần h ó a học được xác định bằng phương pháp phân tích quang phổ hoặc phân tích hóa h ọ c và phải phù h ợ p với điều 5.2.1.1. 5.2.9 . 4 Mẫu kiểm tra thông số điện hóa được l ấ y trong quá trình đ úc hoặc từ anốt thành phẩm, kết quả phải phù hợp với điều 5.2.1.3. 5.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với anốt hy sinh magiê 5.3.1 Y ê u cầu thành phần hóa học và t í nh ch ấ t điện hóa của anốt hy sinh magiê 5.3.1.1 Thành phần hóa học đố i với anố t hy sinh magiê Bảng 4 - Thành phần hóa học của anốt hy sinh magiê Lo ạ i an ố t Thành ph ầ n hóa học, % (tính theo khối lượng) AI Zn Mn S i m ax Cu max Ni m a x F e ma x Thành phần khác M g m i n M1 5,3-6,7 2 , 5-3,5 0,15-0 , 7 0,1 0,02 0,002 0,03 0 , 3 88,65 M2 0,01 - 0,5-1,3 0,05 0,02 0,001 0,03 0,3 98,589 Thành phần h ó a học trong Bảng 4 là điển hình, các thành ph ầ n khác có thể được chấp nhận nếu anốt mag iê c ó t í nh chất điện hóa phù hợp v ớ i điều 5.3.1.2 5.3.1.2 Y êu cầu t í nh chất điện hóa của anốt hy sinh magiê Điện thế làm việc phải âm hơn - 1 550 mV đ ố i v ớ i loại M1 và âm hơn - 1 750 mV đối với loại M2 (so v ớ i điện cực so sánh Cu/CuS O 4 ); các loại điện cực so sánh khác có th ể được sử dụng nhưng phải chuyển đ ổ i theo Phụ lục C. Dung lượng thực tế không nhỏ hơn 1 100 Ah/kg; Kiểm tra thông số điện h ó a của anốt hy sinh magiê theo ASTM G 97 - 89 hoặc các tiêu chuẩn tương đương được thỏa thuận giữa kh á ch hàng và nhà s ả n xuất. 5.3.2 Kh ố i lượng của anốt hy sinh magiê 5.3.2.1 Sai lệch k h ố i lượng m ỗ i anốt hy sinh magiê không quá ±3 % khối lượng thiết kế. 5.3.2.2 Tổng khối lượng không v ư ợt qu á 2 % và không dưới khối lượng thiết kế cho một công trình. 5.3.3 K í ch thước và độ thẳng của anốt hy sinh mag i ê 5.3.3.1 Sai lệch kích thước của anốt hy sinh magiê cho phép: ± 2,5 % chiều dài thiết kế; ± 5 % so với chiều rộng thiết kế; ± 10 % so với chiều cao thiết kế; ± 2.5 % so với đường k í nh thiết kế đ ố i với các anốt hình trụ. 5 .3.3.2 Sai lệch độ thẳng của anốt hy sinh magiê không quá 2 % theo trục dọc su ố t chiều dài của anốt. 5.2.3.5 Sai lệch v ị trí của lõi anốt hy sinh magi ê không quá 5 % theo ch iề u ngang và chiều dọc, 10 % theo chiều cao. 5.3.4 Vật liệu làm lõi cho anốt hy sinh magiê 5.3.4.1 Lõi của các anốt hy sinh magiê phải được chế tạo từ thép thanh. L õ i thép phải được phủ kẽm bằng phương pháp mạ hoặc nhúng kẽm nóng. 5.3.4.2 Đối với anốt magi ê chôn trong đ ất , lõi của an ố t phải được nối với dây cáp điện và phải được bọc cách ẩm, cách điện hợp l ý. Phương pháp nối dây điện đi ể n hình trong Hình 1. 5.3.5 Bề mặt của anốt hy sinh magiê A nốt magiê phải có bề mặt sạch và không c ó b ẩ n, x ỉ và c á c kim loại khác. 5.3.6 Chất bọc anốt 5.3.6.1 Đ ể đảm bảo hiệu quả làm việc của anốt magiê chôn trong đ ấ t, c ầ n sử dụng ch ấ t bọc anốt nhằm giảm điện trở tiếp xúc giữa anốt với đất v à giữ độ ẩm thường xuyên. 5.3.6 . 2 Ch ấ t bọc anốt magiê hay sử dụng có th à nh phần từ 75 % thạch cao (CaS O 4 .2H 2 O), 20 % bentonit và 5 % sulphat natri (Na 2 SO 4 ). 5.3.6.3 Không sử dụng ch ấ t bọc anốt có tính dẫn điện từ graphit v ớ i anốt magiê. 5.3.6.4 Chất bọc đ ư ợ c đ ó ng chặt trong t úi vải xung quanh anốt đảm bảo các điều kiện sau: Khoảng cách từ các góc anốt đ ế n túi theo đường chéo tối thiểu 25 m m; Kho ả ng cách từ anốt đ ế n nắp, đáy túi và xung quanh tối thiểu 50 mm. 5.3.7 M ẫ u k iể m tra 5.3.7.1 Những mẫu ki ể m tra được lấy bởi nhà sản xuất để đảm b ả o sự phù hợp với yêu cầu thành ph ầ n hóa học c ủ a kim l oại. M ẫ u kiểm tra có thể l ấ y từ kim loại nóng chảy trong lò hoặc là từ các anốt đã đúc xong. 5.3.7 . 2 Trong trường hợp có tranh ch ấ p, m ẫ u kiểm tra thành phần hóa học sẽ phải lấy từ một anốt b ấ t kỳ do các b ê n lựa chọn. 5 .3.7.3 B ấ t cứ một phương pháp phân tích thành phần hóa học nào phù hợp đều có thể sử d ụng. Trong trường hợp tranh chấp, phải làm phân tích theo phư ơ ng pháp do các bên thống nhất. 5.3.7 . 4 Số lượng mẫu kiểm tra tính ch ấ t điện hóa được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà s ả n xuất. CHÚ DẪ N: 1 Dâ y cáp điện lõi đ ồ ng 2 Chất bọc cách điện, chống nước (thường bằ ng nhựa epoxy) 3 Lõi thép phủ kẽm 4 M ối nối bằng bulông, ô c u, long đen vênh bằng thép không g ỉ hoặc thép mạ cr ôm 5 Đệ m cao su đ ể đ ị nh v ị dây điện 6 Anốt magiê Hình 1 - Phư ơ ng pháp nối cáp điện đ iể n h ì nh đối với anốt magi ê chôn trong đất Phụ lục A (Quy định) Hồ sơ lưu giữ A.1 Lập hồ sơ lưu giữ A.1.1 Hồ sơ lưu g i ữ của nhà sản xuất H ồ sơ lưu giữ được thu thập bởi nhà s ả n xuất trong quá trình kiểm tra ch ấ t lượng thường xuyên do nhà s ả n xuất giữ và có t h ể cho người sử dụng xem xét hoặc chụp lại nếu yêu cầu. Hồ sơ lưu giữ phải sẵn sàng để người sử d ụng ki ể m soát trong suốt quá trình s ả n xuất theo hợp đồng tại cơ s ở s ả n xuất và có giá trị trong vòng 2 năm sau đó. Kết qu ả phân t í ch thành phần hóa học sẽ được tham chiếu cho s ố hiệu của từng mẻ đúc v à s ẽ là một phần của hồ sơ lưu giữ. Kết quả kiểm tra thông số điện hóa trên các mẫu kiểm tra sẽ được tham ch iế u cho toàn bộ lô hàng và l à một phần của h ồ sơ lưu giữ . Khối lượng của từng anốt và tổng khối lượng theo hợp đồng sẽ là một ph ầ n của h ồ sơ lưu giữ. A.1.2 H ồ sơ cung c ấ p cho người s ử dụng Hồ sơ cung c ấ p cho người sử dụng do nhà sản xuất lập và phải đầy đủ các thông tin sau: - Hồ sơ đóng gói, bao nhãn và vận chuy ể n; - Loại vật liệu anốt; - Khối lượng tính b ằ ng kg; - S ố lượng anốt; - Các kích thước của anốt và lõi; - Các chứng chỉ ki ể m tra thành phần hóa học; - Các chứng chỉ kiểm tra thông số điện hóa; - Chứng chỉ công nhận sự phù hợp với tiê u chuẩn này do bên thứ ba có tư c á ch pháp nhân c ấ p sẽ là một phần của hồ sơ nếu người sử dụng yêu cầu. Phụ lục B (Tham k hảo) Lưu giữ, bao gói, ghi nhãn và vận chuyển B.1 Nh ã n hiệu sản phẩm Mỗi một anốt hy sinh phải được đánh dấu phân loại theo mẻ nấu và số thứ tự đúc. Nh ã n hiệu phân loại của nhà sản xuất phải được đ ú c, đóng dấu hoặc th ể hiện trê n ít nhất một mặt của từng anốt . Mỗi một lô hàng phải được đóng nh ã n số hiệu đặt hàng, ch ủ ng loại, số lượng, số hiệu phân loại, khối lượng tịnh và khối lượng toàn bộ và t ê n của nhà sản xuất. B.2 Đóng g ó i và vận chuyển sản phẩm Anốt hy sinh phải được bó, buộc, xếp tr ê n giá hay xếp từng chiếc theo quy trình thỏa thuận đ ể tiện th áo d ỡ v à giảm thiểu hư hỏng của a n ốt và lõi t hép từ nhà máy sản xuất đến công trường sử d ụng. Kiểu cách đ ó ng gói và khối lượng của một g ó i hàng tùy theo nhà sản xuất, trừ khi đã có thỏa thuận giữa nhà sản xuất và người sử dụng. Ph ư ơng pháp đóng gói và g ó i h à ng phải lựa chọn sao cho máy móc có được khả năng tối đa bốc d ỡ hàng và công việc d ỡ hàng tiếp theo. Đ ó ng g ó i hay gói hàng phải phù hợp với các cách vận chuyển thông dụng để vận chuyển an toàn với giá thành rẻ nhất đ ế n nơi sử dụng. B.3 Lưu g i ữ sản phẩm Tại nơi s ả n xuất và sử d ụng, anốt hy sinh được bảo quản trong nhà kho thoáng, trên giá và được xếp riêng theo từng loại. Phụ lục C (Tham khảo) Chuyển đổi số liệu đo giữa các điện cực so sánh khác nhau C.1 Điện thế các điện cực so sánh so v ớ i điện cực hydro tiêu ch uẩn Bảng C.1 - Điện th ế các đi ệ n cực so sánh so v ớ i điện cực hydro tiêu chuẩn Loại đ iệ n cực so sánh Điện thế, V Đồng/Sulphat đồ n g (Cu/CuS O 4 ) +0.32 Bạc/Clorua bạc/Clorua kali bão hòa +0.20 Bạc/Clorua bạc/nư ớ c biển +0.25 Calomel (Clorua kali bão hòa) +0.25 Kẽm/nước biển -0.78 C.2 Chuyển đổi s ố liệu đo điện thế anốt khi sử d ụ ng các điện cực so s á nh khác nhau Điện thế làm việc của anốt (V) Hình C.2 - Chuyển đ ổ i số liệu đo điện thế anốt khi sử dụng các điện cực so sánh khác nhau Phụ lục D (Tham khảo) Anốt hy sinh kẽm - Phương pháp thử D.1 Thử các th ô ng số đ iện hóa D.1.1 Bản ch ấ t phương pháp Xác định dung lượng thực t ế và đ iện th ế là m việc của anốt hy sinh kẽm bằng cách dùng dòng điện một ch iều bên ngoài, trong đ ó mẫu th ử đóng v ai trò anốt. D.1.2 Mẫu thử Số lượng anốt hy sinh được thử l à 3 % l ô sản ph ẩ m nhưng không được ít hơn 3. M ẫ u thử được cắt ra từ anốt sản ph ẩ m ở vị trí bất kỳ. Mẫu thử đ ược gia công có hình dạng và kích thước theo Hình D.1. Độ nhám bề mặt mẫu thử, R z kh ô ng lớn h ơ n 40 m m theo TCVN 2511:1978. Phầ n bề mặt không làm việc được ph ủ kín bằng một lớp epoxy hoặc lớp sơn không dẫn điện bền trong nước mặn. Lớp phủ đó phải được làm kh ô trước khi thử nghiệm. Hình D.1 - H ì nh dạng và kích thước mẫu th ử D.1.3 Thiết b ị thử D.1.3.1 Sơ đ ồ nguy ê n l ý của các thiết b ị thử được chỉ ra trên H ì nh D.2 Hình D.2 CHÚ DẪN 1- Nguồn điện một chiều 5- B ì nh chứa dung d ịch thử 2- Điện lượng kế đ ồ ng 6- Catốt thép 3- Biến trở 7- Mẫu thử (anốt) 4- Dụng cụ đo dòng điện Thi ế t b ị thử bao gồm: 1) Nguồn điện một chiều: Tốt nhất dùng máy ổn định d òng (ganvanotsart). Nếu không có th ì có th ể thay b ằ ng nguồn điện hóa học (pin, ắ c quy) phù hợp. CHÚ TH Í CH: Trong trường hợp nguồn điện một chiều l à m á y ổn định d ò ng th ì không c ầ n bi ế n tr ở . Trong trường hợp ngu ồ n điện một c h i ề u là các nguồn điện h ó a học th ì d ùng biến tr ở để đ iề u ch ỉ nh cường độ dò ng điện trong mạc h . 2) Nguồn điện một chiều phải đảm bảo cung cấp dòng điện một chiều c ó đủ cường độ, ổn định và liên tục trong thời gian như theo qui định trong điều D.1.4. 3) Điện lượng k ế đ ồ ng có thể chế tạo từ các dụng cụ và hóa ch ấ t có sẵn trong phòng th í nghiệm theo mô tả dưới đây: - Điện lượng k ế đồng gồm anốt và catốt đồng nhúng trong dung dịch điện phân chứa tr ong b ì nh làm bằng vật liệu cách điện; - Anốt là tấm đ ồ ng nguy ê n ch ấ t cuộn thành hình trụ có chiều cao tối thiểu b ằ ng catốt; - Catốt làm bằng một dây đồng đặt gi ữ a anốt. Catốt đồng phải có diện tích bề mặt làm việc b ằ ng 6,53 cm 2 ; - Dung dịch điện phân của điện lượng kế đồng c ó thành phần như sau: CuSO 4 .5H 2 O TK 100 g H 2 SO 4 (d=1,84) TK 27 ml C 2 H 5 OH 96% 62 ml Nước cất 1 000 ml 4) Cung dịch thử là dung dịch 3 , 4 % NaCI pha trong nước cất. 5) B ì nh chứa dung d ị ch thử phải làm bằng vật liệu cách điện. B ì nh ch ứ a phải có dung tích chứa ít nhất 4 lít dung d ị ch cho một mẫu thử. 6) Catốt là ống hình t rụ l à m bằng thép không r ỉ , có kích thư ớ c: đường kính 120 mm, chiều cao 130 mm. 7) Dụng cụ đo lường ph ả i có c ấp chính xác cao hơn c ấ p 1,5 (theo TCVN 4476:1987). D.1.4 Tiến hành thử Trước khi tiến hành th ử , bề mặt m ẫ u th ử , catốt thép, anốt và catốt của điện lượng kế đ ồ ng ph ả i được làm sạch sơ lọc, rửa sạch bằng nước c ấ t, th ấ m khô và lau sạch bằng cồn hoặc ax ê t ô n. Khối lượng mẫu thử và cat ố t của đi ệ n lượng k ế đồng trước và sau thử nghiệm phải được xác đ ị nh bằng cân phân tích c ó độ ch í nh xác kh ô ng th ấ p hơn ± 0,1 mg. Mắc mạch thử nghiệm theo sơ đ ồ Hình D.2 sao cho việc nhúng mẫu thử vào dung dịch thử là thao tác cu ố i cùng và đ ồ ng thời l à thao tác đ ó ng mạch điện trong mạch . Cầ n chú ý sao cho bề mặt làm việc của mẫu t h ử ngập hoàn toàn tr ong dung dịch t h ử ít nhất là dưới mức dung dịch 20 mm và cách đáy b ì nh í t nhất là 10 mm. Mỗi lần có thể sử dụng một hoặc nhiều mẫu cùng một lúc. Điều chỉnh cư ờ ng độ d ò ng điện trong mạch thử sao cho mật độ dòng điện trên phần bề mặt làm việc của mẫu thử là 0,065 A/cm 2 . Thường xuy ê n kiểm tra để cư ờ ng độ dòng điện trong mạch th ử có giá trị qui định. Mỗi ngày một l ầ n ti ế n hành đo điện thế làm việc từng mẫu theo sơ đồ Hình D.3 bằng dụng cụ đo thế c ó tổng điện trở th ấ p hơn 10 6 W , c ấ p chính xác cao hơ n cấp 1,0 (theo TCVN 4476:1987). Khi đo điện thế, đầu điện cực so sánh c ầ n đ ặt cách bề mặt mẫu khoảng 1 mm ÷ 2 mm và các m ẫ u thử vẫn nối với nhau theo sơ đồ Hình D.2. Thời gian thử l à 96 giờ li ê n tục. CHÚ DẪN 1- Nguồn điện một chiều 6- Catốt thép 2- Biến trở 7- Mẫu thử (anốt) 3- Dụng cụ đo dòng điện 8 - Điện cực so sánh 4- Điện lượng kế đồng 9- Dụng cụ đo điện thế 5- Bình chứa dung dịch H ì nh D.3 Một số đ iể m c ầ n lưu ý trong quá trình thử: 1) Điện cực so sánh thường là điện cực cal ô men b ã o hòa. Tuy nhiên có th ể dùng b ấ t kỳ loại điện cực so sánh nào khác. 2) Trong suốt th ờ i gian thử nghiệm, nhiệt độ dung dịc h phải nằm trong khoảng (25 ± 2) ° C . 3) Khi quan sát thấy có lớp sản ph ẩ m hòa tan anốt che l ấ p b ề mật mẫu th ử phải ti ế n hành khuấy dung dịch đ ể làm tan lớp phủ đó. 4) Sau khi tháo, mẫu thử phải được rửa sạch bằng nước c ấ t. Ti ế p theo m ẫ u được ngâm trong dung dịch NH 4 CI bão hòa trong 2 giờ đ ể t ẩ y sạch sản ph ẩ m. Sau c ù ng, mẫu thử phải được rửa sạch bằng nước c ấ t, làm khô và lau lại bằng c ồ n hoặc axêtôn trước kh i cân. 5) Catốt của điện lượng k ế đồng cũng phải được r ử a sạch bằng nước c ấ t, làm khô và lau sạch bằng c ồ n hoặc ax ê t ô n trước khi cân. D.1. 5 Tính kết qu ả a) D ung lượng thực t ế của an ố t hy sinh kẽm Q (Ah/kg) được tính theo c ô ng thức sau: trong đó: M c1 l à khối lượng catốt của điện lượng k ế đồng tr ư ớc khi thử nghiệm, g; M c 2 là khối lượng catốt của điện lượng k ế đồng sau khi thử nghiệm, g; M a1 là khối lượng m ẫ u trước kh i thử nghiệm, g; M a 2 là kh ố i lượng mẫu trước sau th ử nghiệm, g; 843 , 34 l à dung lượng điện hóa của đồng kim loại, Ah/kg. b) Điện th ế làm việc của anốt hy sinh kẽm j (mV) được tính theo công thức: trong đ ó: j 1 , j 2 , j 3 , j 4 là những điện th ế làm việc của anốt hy sinh kẽm l ầ n l ư ợt tại các thời điểm ngày thứ 1 , 2 , 3, 4 tính từ khi bắt đầu thử nghiệm. D.1.6 Biên bản thử phải bao gồm các nội dung: - Cách l ấ y mẫu; - Số lượng mẫu; ký hiệ u mẫu; - Nhi ệ t độ th ử; - Loại nguồn điện một chiều đư ợ c sử dụng; - Điện cực so sánh đư ợ c sử dụng; - Dung lượng điện hóa thực tế c ủ a từng mẫu; - Điện thế làm việc của từng mẫu; - Kết l uận. Kiểm t ra các th ô ng số kỹ thuật khác D.2.1 Các khuyết tật bề mặt của anốt hy sinh được xác định bằng d ụng cụ đo có độ chính xác cần thiết. D.2.2 Kiểm tra chất lượng b ề m ặ t của anốt hy sinh bằng mắt thường. D.2.3 Khối lư ợ ng anốt h y sinh đ ư ợc xác định b ằ ng cân có sai số không vượt quá 3 %. D.3.3 Mỗi l ô anốt hy sinh xuất x ư ởng phải kèm theo phiếu ghi r õ : - Tên cơ sở s ả n xuất; - Ngày sản xuất; - Ký hiệu anốt hy sinh; - Khối lượng tịnh và các kích thước cơ bản; - Kết quả xác định dun g lượng và điện thế của anốt hy sinh. MỤC LỤC Lời n ó i đ ầ u 1 Ph ạ m vi áp d ụ ng 2 Tài liệu viện d ẫ n 3 Thuậ t ngữ và đ ị nh nghĩa 4 Phân loại anốt 5 Yêu cầu kỹ thuật đối v ới anốt hy sinh 5.1 Yêu c ầ u kỹ thuật đối với anốt hy sinh nhôm 5.2 Yêu cầu kỹ thuật đối với anốt hy sinh kẽ m 5.3 Yêu c ầ u kỹ thuật đối với anốt hy sinh magiê Phụ lục A (Quy đị nh): Hồ sơ lưu gi ữ Phụ lục B (Tham khảo): L ưu giữ, đ ó ng gói, b ao nh ã n và vận chuyển Phụ lục C (Tham khảo): Chuyển đổi số liệu đo giữa các đi ệ n cực so sánh khác nhau Phụ lục D (Tham khảo): Anốt hy sinh kẽm - Phương pháp thử