Nghiên Cứu Chống Ăn Mòn Kim Loại Bằng Hệ Ức Chế Gốc Imidazolin Hướng Ứng Dụng Trong Ngành Dầu Khí

Tài liệu nghiên cứu Nghiên cứu chống ăn mòn kim loại bằng các hệ ức chế gốc imidazolin hướng ứng dụng trong công nghiệp, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: Ninh Đức Hà
• Người hướng dẫn: GS. TSKH Nguyễn Đức Hùng
• Trường học: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Quân Sự
• Chuyên ngành: Công Nghệ Điện Hóa Và Bảo Vệ Kim Loại
• Đề tài: Nghiên Cứu Chống Ăn Mòn Kim Loại Bằng Hệ Ức Chế Gốc Imidazolin Trong Ngành Dầu Khí
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Ăn Mòn Kim Loại Trong Dầu Khí Vấn Đề Nhức Nhối

Trong ngành dầu khí, ăn mòn kim loại là một vấn đề nghiêm trọng, gây ra những thiệt hại to lớn về kinh tế và an toàn. Chi phí cho việc theo dõi và khống chế ăn mòn chiếm tỷ lệ đáng kể trong tổng chi phí vận hành. Các tác nhân gây ăn mòn rất đa dạng, bao gồm CO2, H2S, O2, và các ion clorua. Ăn mòn xảy ra ở nhiều vị trí khác nhau trong quá trình khai thác và chế biến, từ đường ống dẫn, bể chứa đến các thiết bị xử lý. Việc hiểu rõ về cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn là rất quan trọng để đưa ra các giải pháp phòng ngừa và khắc phục hiệu quả. Theo một nghiên cứu năm 2005, tổng chi phí cho bảo dưỡng và chống ăn mòn kim loại trong ngành dầu khí ở Mỹ lên đến hàng tỷ đô la, bao gồm chi phí sửa chữa, bảo dưỡng, chi phí giám sát và kiểm tra, và chi phí cho chất ức chế ăn mòn.

1.1. Thiệt Hại Kinh Tế Do Ăn Mòn Kim Loại Trong Dầu Khí

Chi phí trực tiếp của ăn mòn bao gồm thay thế thiết bị hỏng hóc, sửa chữa đường ống, và ngừng hoạt động sản xuất. Bên cạnh đó, còn có các chi phí gián tiếp như mất mát sản phẩm, giảm hiệu suất, và các rủi ro về an toàn. Việc sử dụng chất ức chế ăn mòn là một giải pháp quan trọng để giảm thiểu những thiệt hại này. Tuy nhiên, việc lựa chọn và sử dụng chất ức chế phù hợp cần được cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả và an toàn.

1.2. Các Tác Nhân Gây Ăn Mòn Kim Loại Phổ Biến Trong Dầu Khí

CO2 và H2S là hai tác nhân gây ăn mòn chính trong môi trường dầu khí. CO2 gây ra ăn mòn cacbonat, đặc biệt trong điều kiện áp suất cao và nhiệt độ thấp. H2S gây ra ăn mòn sulfide, một loại ăn mòn nghiêm trọng có thể dẫn đến nứt vỡ do ứng suất. Ngoài ra, O2 và các ion clorua cũng góp phần vào quá trình ăn mòn, đặc biệt trong môi trường nước biển.

II. Thách Thức Đối Mặt Điều Kiện Ăn Mòn Dầu Khí Khắc Nghiệt

Môi trường dầu khí có nhiều yếu tố làm gia tăng tốc độ ăn mòn. Áp suất cao, nhiệt độ cao, sự hiện diện của các chất ăn mòn, và tốc độ dòng chảy cao tạo ra những điều kiện khắc nghiệt cho vật liệu kim loại. Đặc biệt, sự thay đổi của các yếu tố này trong quá trình khai thác và chế biến có thể gây ra các loại ăn mòn cục bộ, rất khó phát hiện và kiểm soát. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp và sử dụng các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn là vô cùng quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động. Một số yếu tố khác như phương pháp bơm ép nước cũng tác động đến ăn mòn.

2.1. Ảnh Hưởng Của Áp Suất Và Nhiệt Độ Đến Quá Trình Ăn Mòn

Áp suất cao làm tăng độ hòa tan của các chất ăn mòn như CO2 và H2S trong dung dịch, làm tăng tốc độ ăn mòn. Nhiệt độ cao cũng làm tăng tốc độ phản ứng hóa học, bao gồm cả các phản ứng ăn mòn. Do đó, trong môi trường dầu khí, áp suất và nhiệt độ cao thường đi kèm với tốc độ ăn mòn cao.

2.2. Tốc Độ Dòng Chảy Và Ăn Mòn Đường Ống Dẫn Dầu

Tốc độ dòng chảy cao có thể làm gia tăng ăn mòn do mài mòn và ăn mòn xâm thực. Các hạt rắn trong dòng chảy có thể bào mòn lớp bảo vệ trên bề mặt kim loại, làm cho kim loại tiếp xúc trực tiếp với môi trường ăn mòn. Ăn mòn xâm thực xảy ra khi dòng chảy cuốn trôi lớp màng bảo vệ trên bề mặt, làm tăng tốc độ ăn mòn cục bộ.

2.3. Ăn Mòn Bề Mặt Bên Trong Đường Ống Dẫn Dầu Vấn Đề Cần Giải Quyết

Môi trường bên trong đường ống dẫn dầu chứa nhiều tác nhân gây ăn mòn, bao gồm nước, muối, khí CO2, H2S và vi sinh vật. Các tác nhân này có thể gây ra các loại ăn mòn khác nhau, như ăn mòn điện hóa, ăn mòn hóa học và ăn mòn vi sinh. Việc kiểm soát và ngăn ngừa ăn mòn bên trong đường ống là rất quan trọng để đảm bảo tính toàn vẹn và tuổi thọ của đường ống.

III. Giải Pháp Ưu Việt Ức Chế Ăn Mòn Imidazolin Hiệu Quả Cao

Ức chế ăn mòn imidazolin là một phương pháp hiệu quả để bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn trong môi trường dầu khí. Imidazolin là một hợp chất hữu cơ có khả năng tạo thành lớp màng bảo vệ trên bề mặt kim loại, ngăn chặn sự tiếp xúc giữa kim loại và môi trường ăn mòn. Cơ chế hoạt động của imidazolin bao gồm hấp phụ hóa học, tạo phức và thụ động hóa bề mặt. Ức chế ăn mòn imidazolin đã được chứng minh là hiệu quả trong nhiều ứng dụng khác nhau trong ngành dầu khí, bao gồm bảo vệ đường ống, bể chứa và thiết bị xử lý.

3.1. Cơ Chế Ức Chế Ăn Mòn Của Imidazolin

Imidazolin hoạt động bằng cách hấp phụ lên bề mặt kim loại, tạo thành một lớp màng bảo vệ. Lớp màng này có thể là một lớp đơn phân tử hoặc một lớp đa phân tử, tùy thuộc vào nồng độ imidazolin và điều kiện môi trường. Imidazolin có thể hấp phụ bằng liên kết hóa học hoặc liên kết vật lý. Liên kết hóa học tạo ra một lớp màng bền vững hơn, trong khi liên kết vật lý dễ bị phá vỡ hơn.

3.2. Màng Bảo Vệ Imidazolin Rào Chắn Chống Ăn Mòn Tối Ưu

Lớp màng bảo vệ do imidazolin tạo ra có tác dụng ngăn chặn sự tiếp xúc giữa kim loại và môi trường ăn mòn. Lớp màng này có thể làm giảm tốc độ phản ứng ăn mòn bằng cách tăng điện trở bề mặt, giảm diện tích bề mặt hoạt động, hoặc thay đổi cơ chế phản ứng. Ngoài ra, imidazolin còn có khả năng trung hòa các chất ăn mòn và làm giảm tính ăn mòn của môi trường.

3.3. Tính Chất Hóa Học Của Imidazolin Và Khả Năng Ức Chế Ăn Mòn

Imidazolin là một hợp chất lưỡng tính, có khả năng hoạt động như một axit hoặc một bazơ. Điều này cho phép imidazolin tương tác với nhiều loại bề mặt kim loại khác nhau và tạo thành các lớp màng bảo vệ với các tính chất khác nhau. Khả năng tạo phức của imidazolin cũng đóng vai trò quan trọng trong việc ức chế ăn mòn. Imidazolin có thể tạo phức với các ion kim loại, làm giảm nồng độ của các ion này trong dung dịch và làm giảm tốc độ ăn mòn.

IV. Phương Pháp Nghiên Cứu Tổng Hợp Chất Ức Chế Ăn Mòn Imidazolin

Việc tổng hợp chất ức chế ăn mòn imidazolin bao gồm nhiều bước, từ tổng hợp các tiền chất như amit/amin đến đóng vòng tạo imidazolin và biến tính imidazolin để cải thiện hiệu quả. Các phương pháp tổng hợp cần được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất cao và chất lượng sản phẩm tốt. Các phương pháp phân tích hóa học như sắc ký khí khối phổ (GC-MS) và phổ hồng ngoại (FTIR) được sử dụng để xác định thành phần và cấu trúc của sản phẩm.

4.1. Tổng Hợp Amit Amin Tiền Chất Quan Trọng Điều Chế Imidazolin

Amit/amin là tiền chất quan trọng để tổng hợp imidazolin. Quá trình tổng hợp amit/amin thường bao gồm phản ứng giữa axit béo và polyamin. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng bao gồm nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ mol giữa các chất phản ứng. Việc kiểm soát chặt chẽ các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất cao và chất lượng sản phẩm tốt.

4.2. Điều Chế Ankyl Imidazolin Quy Trình Và Các Yếu Tố Ảnh Hưởng

Ankyl imidazolin được điều chế bằng cách đóng vòng các amit/amin. Quá trình này thường được thực hiện ở nhiệt độ cao và có sự hiện diện của chất xúc tác. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng bao gồm nhiệt độ, thời gian, chất xúc tác và dung môi. Việc lựa chọn các điều kiện phản ứng phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất cao và chất lượng sản phẩm tốt.

4.3. Biến Tính Imidazolin Cải Thiện Hiệu Quả Ức Chế Ăn Mòn

Biến tính imidazolin là một phương pháp để cải thiện hiệu quả ức chế ăn mòn của imidazolin. Quá trình biến tính có thể bao gồm gắn thêm các nhóm chức năng khác nhau vào phân tử imidazolin, hoặc tạo thành các phức hợp với các chất khác. Việc lựa chọn phương pháp biến tính phù hợp phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể và điều kiện môi trường.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Đánh Giá Hiệu Quả Ức Chế Ăn Mòn Imidazolin

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả ức chế ăn mòn của các hệ imidazolin khác nhau trong môi trường mô phỏng dầu khí. Các phương pháp đánh giá bao gồm phương pháp điện hóa (đường cong phân cực, tổng trở điện hóa) và phương pháp tổn hao trọng lượng. Kết quả cho thấy các hệ ức chế imidazolin có hiệu quả bảo vệ cao đối với thép N80 trong môi trường ăn mòn.

5.1. Phương Pháp Điện Hóa Đo Lường Hiệu Quả Ức Chế Ăn Mòn Chính Xác

Phương pháp điện hóa là một phương pháp chính xác để đo lường hiệu quả ức chế ăn mòn. Các kỹ thuật điện hóa như đường cong phân cực và tổng trở điện hóa cho phép xác định các thông số quan trọng như tốc độ ăn mòn, điện trở phân cực và hiệu quả bảo vệ. Kết quả từ phương pháp điện hóa cung cấp thông tin chi tiết về cơ chế hoạt động của chất ức chế và hiệu quả bảo vệ của chúng.

5.2. Thử Nghiệm Ăn Mòn Trong Điều Kiện Tĩnh Đánh Giá Khả Năng Bảo Vệ

Các thử nghiệm ăn mòn trong điều kiện tĩnh được thực hiện để đánh giá khả năng bảo vệ của chất ức chế trong điều kiện không có dòng chảy. Các thử nghiệm này thường được thực hiện bằng cách ngâm mẫu kim loại trong dung dịch ăn mòn có và không có chất ức chế, và sau đó đo lường sự thay đổi trọng lượng của mẫu theo thời gian. Kết quả từ các thử nghiệm này cho phép đánh giá hiệu quả bảo vệ của chất ức chế trong điều kiện tĩnh.

5.3. Mô Phỏng Dòng Chảy Động Đánh Giá Ứng Dụng Imidazolin Trong Dầu Khí

Các thử nghiệm ăn mòn trong điều kiện dòng chảy động được thực hiện để mô phỏng các điều kiện thực tế trong đường ống dẫn dầu. Các thử nghiệm này thường được thực hiện bằng cách sử dụng điện cực trụ quay (RCE) hoặc thiết bị flow loop. Kết quả từ các thử nghiệm này cho phép đánh giá hiệu quả bảo vệ của chất ức chế trong điều kiện dòng chảy động.

VI. Ứng Dụng Imidazolin Trong Dầu Khí Tiềm Năng Phát Triển Lớn

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả ức chế ăn mòn của imidazolin trong môi trường mô phỏng dầu khí. Kết quả này mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi của imidazolin trong ngành dầu khí, giúp bảo vệ đường ống, bể chứa và thiết bị xử lý khỏi ăn mòn, kéo dài tuổi thọ và giảm chi phí bảo trì.

6.1. Bảo Vệ Đường Ống Dẫn Dầu Ứng Dụng Imidazolin Thực Tiễn

Imidazolin có thể được sử dụng để bảo vệ đường ống dẫn dầu khỏi ăn mòn bằng cách bơm chất ức chế vào đường ống. Chất ức chế sẽ tạo thành một lớp màng bảo vệ trên bề mặt bên trong đường ống, ngăn chặn sự tiếp xúc giữa kim loại và môi trường ăn mòn. Việc sử dụng imidazolin có thể giúp kéo dài tuổi thọ của đường ống và giảm chi phí bảo trì.

6.2. Ngăn Ngừa Ăn Mòn Bể Chứa Vai Trò Quan Trọng Của Imidazolin

Imidazolin cũng có thể được sử dụng để ngăn ngừa ăn mòn bể chứa bằng cách phủ một lớp chất ức chế lên bề mặt bên trong bể chứa. Lớp chất ức chế sẽ tạo thành một lớp màng bảo vệ, ngăn chặn sự tiếp xúc giữa kim loại và môi trường ăn mòn. Việc sử dụng imidazolin có thể giúp kéo dài tuổi thọ của bể chứa và giảm chi phí bảo trì.

6.3. Imidazolin Giải Pháp Cho Các Thiết Bị Xử Lý Dầu Khí Khác

Ngoài đường ống và bể chứa, imidazolin cũng có thể được sử dụng để bảo vệ các thiết bị xử lý dầu khí khác, chẳng hạn như van, bơm và bộ trao đổi nhiệt. Việc sử dụng imidazolin có thể giúp kéo dài tuổi thọ của các thiết bị này và giảm chi phí bảo trì.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I: Tổng quan (32 trang), trong chương này nêu lên những thiệt hại do ăn mòn, phương pháp bơm ép nước ở Vietsovpetro, các khái niệm cơ bản về ăn mòn, quá trình ăn mòn trong đường ống và chất ức chế ăn mòn kim loại. Chương II: Phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm (22 trang), trong chương này nêu các phương pháp nghiên cứu tổng hợp chất ức chế, phương pháp khảo sát khả năng chống ăn mòn, khảo sát bề mặt kim loại. Chương III: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (70 trang), trong chương này dẫn các kết quả phân tích hữu cơ, các kết quả đo ăn mòn bằng phương pháp hao hụt trọng lượng và phương pháp điện hóa trong điều kiện tĩnh với 07 hệ ức chế. Kết quả đo ăn mòn của chất ức chế imidazolin trong điều kiện động, kết quả chứng minh cơ chế tác dụng của chất ức chế.

Phần Kết luận (2 trang). Ăn mòn điện hóa Ăn mòn kim loại trong khai thác dầu khí xảy ra chủ yếu theo cơ chế điện hóa. Đây là sự phá hủy tự diễn biến của kim loại hoặc hợp kim do tương tác điện hóa với môi trường điện ly xung quanh [42]. Phản ứng ăn mòn điện hóa bao gồm một phản ứng anốt và một phản ứng catốt, mỗi phản ứng lại xảy ra qua nhiều giai đoạn.

Tốc độ phản ứng chung sẽ bị giới hạn bởi giai đoạn chậm nhất. Giữa điện cực và dung dịch có tồn tại một lớp khuếch tán: - Trong lớp khuếch tán thì truyền khối là do khuếch tán (do chênh lệch nồng độ). - Ngoài lớp khuếch tán, truyền khối là do đối lưu bao gồm đối lưu cưỡng bức (do khuấy trộn dung dịch) hoặc đối lưu tự nhiên (do trọng trường). Quá trình ăn mòn trên ranh giới bề mặt kim loại - dung dịch điện ly [54] Phản ứng ăn mòn điện hóa được phân ra hai loại: - Ăn mòn do khống chế bởi động học các phản ứng phóng điện ở bề mặt điện cực dung dịch: khống chế động học hoặc khống chế phóng điện.

Ví dụ, ăn mòn sắt trong dung dịch axit. 5 - Ăn mòn bị khống chế bởi quá trình khuếch tán các chất ôxi hóa vào và sản phẩm phản ứng đi ra: khống chế khuếch tán. Ví dụ, ăn mòn sắt trong môi trường trung tính có sục khí. Cơ chế và đặc điểm của ăn mòn điện hóa Nguyên nhân chủ yếu gây ăn mòn kim loại nói chung và ăn mòn điện hoá nói riêng, là do sự không bền vững nhiệt động học của kim loại trong môi trường ăn mòn[5].

Khi bị ăn mòn, kim loại sẽ chuyển sang trạng thái ôxít hoặc muối (ion) bền vững nhiệt động hơn. Cơ chế ăn mòn điện hoá [80]: Do tính không đồng nhất của kim loại và hợp kim mà quá trình điện cực khi ăn mòn điện hóa xảy ra đồng thời trên các vùng đó cũng khác nhau. Quá trình anốt xảy ra ở khu vực mà ion kim loại bị hiđrat hoá và chuyển vào dung dịch. Do đó, trên bề mặt kim loại sẽ dư một lượng điện tử tương ứng.

Trong quá trình này kim loại (Me) bị mất điện tử (bị ôxi hoá). + mH2O ne ← Me → Men+.mH2O Quá trình catốt xảy ra ở khu vực kim loại mà ở đó các ion, nguyên tử hoặc phân tử của chất điện ly nhận điện tử trên bề mặt kim loại. Các ion, nguyên tử hoặc phân tử đó là chất khử phân cực. Hai quá trình khử phân cực catốt hay gặp nhất trong thực tế là quá trình khử phân cực ôxi và khử phân cực hiđrô.

Khi hai quá trình điện cực của ăn mòn điện hóa xảy ra thì đồng thời có sự chuyển dời của điện tử từ vùng anốt đến vùng catốt. Trong dung dịch điện ly cũng có sự dịch chuyển của các cation và anion tương ứng. Các điện tử dư của kim loại vùng anốt chuyển dời đến vùng kim loại catốt để bù vào số điện tử của vùng này bị mất đi do chất khử cực đã cho nhận. Kim loại vùng dương cực tiếp tục tan ra thì dòng điện tồn tại.

Như vậy quá trình ăn mòn kim loại xảy ra đồng thời với sự xuất hiện dòng điện giữa 2 vùng khác nhau của kim loại. Vùng kim loại bị hòa tan đóng vai trò anốt, vùng 6 còn lại là catốt. Quá trình ăn mòn điện hoá chính là quá trình làm việc của các nguyên tố ganvanic. Đặc điểm của ăn mòn điện hoá: - Có sự tham gia của điện tử tự do từ ngoài hệ vào các quá trình phản ứng điện hoá.

- Quá trình ion hoá kim loại (quá trình ôxi hoá) và quá trình khử phải xảy ra đồng thời nhưng không tại một chỗ mà tại 2 vị trí khác nhau để tạo nên dòng điện tử chuyển động từ vùng ôxi hoá đến vùng khử. Tốc độ của quá trình ăn mòn kim loại phụ thuộc đại lượng thế điện cực kim loại, cụ thể: - Khi chuyển giá trị thế điện cực sang các giá trị dương hơn do tác dụng của phân cực bằng dòng ngoài sẽ làm tăng quá trình anốt và kìm hãm quá trình catốt. - Khi chuyển giá trị thế điện cực sang các giá trị âm hơn do tác dụng của phân cực bằng dòng ngoài sẽ làm tăng quá trình catốt và làm giảm quá trình anốt. Cơ chế ăn mòn kim loại điện hoá luôn luôn phải có 2 quá trình anốt (hoà tan kim loại) đồng thời với quá trình catốt (khử phân cực của một cấu tử trong dung dịch điện ly như: H+, H2O, hoặc ôxi hoà tan).

Vị trí các quá trình điện cực trên bề mặt kim loại có thể thay đổi theo thời gian phụ thuộc vào sự biến đổi tính chất điện hoá vi mô và vĩ mô của các vùng trên bề mặt kim loại. Phần anốt của bề mặt kim loại là phần bị ăn mòn, vì vậy nếu vùng anốt cố định thì vùng bị ăn mòn của kim loại cố định còn nếu vùng anốt thay đổi thì vùng kim loại bị ăn mòn cũng thay đổi. Ăn mòn khử phân cực ôxi Quá trình ăn mòn kim loại mà phản ứng khử phân cực catốt do ion hoá ôxi thì gọi là quá trình ăn mòn khử phân cực ôxi [54]. Quá trình này rất phổ biến 7 trong thực tế, thường gặp trong các công nghệ khai thác dầu bằng phương pháp ép nước, trong quá trình vận chuyển, tồn chứa dầu., đôi khi nó cũng xuất hiện cùng với quá trình ăn mòn khử phân cực hiđrô.

Quá trình khử phân cực ôxi có thể xảy ra trong môi trường kiềm, môi trường điện ly trung tính và dung dịch axit hữu cơ yếu. Quá trình ăn mòn khử phân cực ôxi gồm 6 giai đoạn chính sau đây: 1) Ôxi trong không khí hòa tan vào dung dịch điện ly qua bề mặt phân cách dung dịch điện ly - không khí. 2) Ôxi hoà tan trong dung dịch được vận chuyển sâu vào trong dung dịch điện ly nhờ chuyển động đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức (khuấy, dòng chảy…) của dung dịch điện ly. 3) Ôxi hoà tan trong dung dịch được vận chuyển qua lớp dung dịch có tốc độ dung dịch thay đổi, sự vận chuyển này nhờ chuyển động của lớp điện ly.

4) Ôxi hoà tan trong dung dịch khuếch tán qua lớp chất lỏng nằm sát điện cực. Lớp chất lỏng này không chuyển động gọi là lớp khuếch tán. 5) Ion hoá ôxi xảy ra gồm nhiều giai đoạn phức tạp: Trong môi trường kiềm hoặc môi trường điện ly trung tính thì quá trình ion hoá ôxi được biểu diễn bằng phương trình sau: O2 + 2H2O + 4e = 4OH- Trong môi trường axit thì quá trình iôn hoá ôxi biểu diễn bằng phương trình tổng quát: O2 + 4H+ + 4e = 2H2O 6) Sau khi ion hoá, trong môi trường kiềm thì có quá trình khuếch tán của ion OH- vào sâu trong lòng dung dịch điện ly. Trong 6 giai đoạn thì giai đoạn 4 và 5 là khó khăn hơn cả.

Do đó 2 giai đoạn này khống chế quá trình ăn mòn khử phân cực ôxi. Khi dung dịch điện ly không chuyển động thì lớp khuếch tán dày đến 1mm; 8 nhưng khi dung dịch được khuấy trộn mạnh thì chiều dày lớp khuếch tán chỉ còn 0,02 ÷ 0,1 mm. Vì vậy, khi khuấy trộn dung dịch điện ly, tốc độ ăn mòn khử phân cực ôxi tăng lên do giảm chiều dày lớp khuếch tán, ôxi dễ dàng xâm nhập vào vùng catốt để tiến hành quá trình khử. Sự có mặt của các ion có hoá trị thay đổi cũng đóng vai trò quan trọng đối với quá trình khuếch tán của ôxi, các chất này được gọi là chất mang ôxi hay chất kích thích ăn mòn.

Độ hoà tan của các chất này ảnh hưởng lớn đến quá trình ăn mòn khử phân cực ôxi. Quá trình ion hoá ôxi phụ thuộc vào mật độ dòng điện catốt, vào bản chất kim loại làm điện cực catốt, vào nhiệt độ. Sản phẩm của quá trình ăn mòn kim loại khử phân cực ôxi trong môi trường điện ly trung tính thường là các ôxit hoặc hiđrôxit. Ăn mòn khử phân cực hiđrô Quá trình ăn mòn kim loại có khí hiđrô thoát ra do khử phân cực catốt gọi là quá trình ăn mòn khử phân cực hiđrô, phương trình phản ứng như sau [62]: mMe(rắn) + m/2 H2O(lỏng) = MemOm/2(rắn) + m/2 H2(khí) Trong các chất khử phân cực catốt là ion H3O+ theo phản ứng tổng quát: 2H+ + 2e = H2 ↑ Quá trình catốt của sự khử phân cực hiđrô thường qua các giai đoạn sau: 1) Khuếch tán và điện chuyển H3O+ đến điện cực.

2) Ở catốt, các ion hiđrôxyt bị khử thành nguyên tử hiđrô có khả năng hấp phụ trên bề mặt kim loại gọi là hiđrô hấp phụ (Hhp): H3O+ + e → Hhp + H2O 3) Một phần hiđrô nguyên tử tạo thành trong phản ứng trên hoà tan và khuếch tán sâu vào trong kim loại vùng catốt. 4) Phần lớn các nguyên tử hiđrô hấp phụ tổ hợp lại thành phân tử khí 9 Hhp + Hhp = H2 ↑ Hoặc khử hấp phụ điện hóa Hhp + H3O+ + e = H2↑ + H2O 5) Khuếch tán và vận chuyển đối lưu H2 ra khỏi catốt và dung dịch để chuyển vào không khí. 6) Tập hợp lượng lớn hiđrô để tạo thành bọt khí. H2 + H2 + … = nH2 ↑ Quá trình ăn mòn khử phân cực hiđrô bị chậm chủ yếu do tốc độ của phản ứng khử ở catốt chậm, làm cho bề mặt kim loại dư điện tử, do đó thế điện cực catốt chuyển về phía âm hơn.

Nói cách khác, quá trình ăn mòn khử phân cực hiđrô bị khống chế chủ yếu do phân cực điện hóa. Trong trường hợp này cơ cấu catốt được thiết lập giữa bề mặt kim loại ở catốt được hấp phụ hiđrô với ion H+ trong dung dịch.