Cấp chống ăn mòn C5-M (Corrosivity category C5-M) là gì?

Định nghĩa C5-M trong ISO 12944-2:1998

Bảng 1 của ISO 12944-2:1998 ghi nhãn "C5-M very high (marine)", tức cấp cực cao loại vùng biển.[1] Cột ví dụ trong nhà ghi công trình hoặc khu vực gần như ngưng tụ hơi nước liên tục và ô nhiễm nặng.[1] Các cột ví dụ môi trường chỉ mang tính tham khảo, còn cấp ăn mòn được định nghĩa bằng tổn hao của mẫu chuẩn.[1]

Chữ C, số 5 và chữ M trong ký hiệu C5-M

Chữ C đứng đầu tên mọi cấp ăn mòn khí quyển, từ C1 đến C5 và CX.[9] Số 5 chỉ bậc thứ năm của thang, gắn với mức very high, tức cực cao.[1] Chữ M đi với từ marine, nghĩa là vùng biển, trong nhãn của Bảng 1.[1] Chữ I trong C5-I đi với từ industrial, nghĩa là công nghiệp.[1]

C5-I và C5-M khác nhau ở môi trường, giống nhau ở tổn hao

Cấp C5 trong bản cũ được chia thành C5-I cho môi trường công nghiệp và C5-M cho môi trường biển.[3] Hai cấp C5-I và C5-M có cùng dải tổn hao năm đầu: thép cacbon 650 đến 1.500 g/m², kẽm 30 đến 60 g/m².[1] Ví dụ ngoài trời của C5-I là vùng công nghiệp có độ ẩm cao và khí quyển xâm thực.[1]

Ăn mòn khí quyển và thời gian ẩm ướt

Ăn mòn khí quyển là ăn mòn xảy ra ở nhiệt độ môi trường, với khí quyển trái đất đóng vai trò môi trường ăn mòn.[2] Thời gian ẩm ướt là khoảng thời gian bề mặt kim loại bị phủ màng chất điện ly dạng hấp phụ hoặc dạng lỏng.[2] Tác nhân ăn mòn chính trong khí quyển là khí, nhất là lưu huỳnh đioxit, và muối.[2] Độ ăn mòn của khí quyển là khả năng khí quyển gây ăn mòn trong một hệ ăn mòn nhất định.[9]

C5-M chỉ là một bậc trên thang cấp ăn mòn khí quyển, nên vị trí của C5-M rõ nhất khi đặt cạnh các cấp còn lại.

Sáu cấp ăn mòn theo ISO 9223:2012

Bảng 1 của ISO 9223:2012 đặt tên sáu cấp: C1 Very low, C2 Low, C3 Medium, C4 High, C5 Very high và CX Extreme.[9] Bản tiếng Việt tương ứng là cực thấp, thấp, trung bình, cao, cực cao và khắc nghiệt. Thép cacbon ở cấp C1 mất không quá 10 g/m² mỗi năm, kẽm mất không quá 0,7 g/m².[9] Các cấp ăn mòn dùng trong bộ ISO 12944 được lấy từ tiêu chuẩn riêng ISO 9223:2012.[10]

Ví dụ môi trường điển hình từ C2 đến C5-M

Ví dụ ngoài trời của C2 là khí quyển ít ô nhiễm, phần lớn là vùng nông thôn.[1] Ví dụ ngoài trời của C3 là khí quyển đô thị và công nghiệp ô nhiễm lưu huỳnh đioxit vừa phải, cùng vùng ven biển độ mặn thấp.[1] Ví dụ ngoài trời của C4 là vùng công nghiệp và vùng ven biển độ mặn vừa phải.[1] Trong bảng ví dụ, vùng ven biển xuất hiện ở C3, C4 và C5-M, phân biệt bằng độ mặn thấp, vừa phải và cao.[1]

Cấp CX cho môi trường khắc nghiệt

Tốc độ ăn mòn vượt giới hạn trên của cấp C5 được xem là khắc nghiệt.[9] Cấp CX chỉ một số môi trường biển và môi trường biển kết hợp công nghiệp riêng biệt.[9] Ở cấp CX, thép cacbon mất trên 1.500 đến 5.500 g/m² và kẽm mất trên 60 đến 180 g/m² trong năm đầu.[9] Cấp CX bao trùm môi trường ngoài khơi.[10]

Cấp ngâm nước Im1 đến Im4

ISO 12944-2:1998 có ba cấp cho nước và đất: Im1 nước ngọt, Im2 nước biển hoặc nước lợ, Im3 đất.[1] Bản sửa đổi của bộ ISO 12944 thêm hạng mục mới IM4 cho kết cấu ngâm nước có bảo vệ catốt.[10] Cấp độ bền cực cao được đưa vào để bao trùm môi trường biển Im4 nêu ở Phần 9.[6]

Thang cấp ăn mòn đã thay đổi giữa hai phiên bản ISO 12944-2, trong đó có thay đổi ở bậc C5-M.

Bản 2017 thay bản 1998

Các thay đổi của bản 2017 gồm cập nhật tài liệu viện dẫn, thêm mục 4.2.1 và sửa đơn vị trong Bảng 1.[2] ISO 12944-2:2017 ban hành tháng 11/2017 và được rà soát, xác nhận lại năm 2023.[5] Bản 2017 vẫn là phiên bản hiện hành và đang ở trạng thái sẽ được sửa đổi.[5]

Nhóm công tác ISO bãi bỏ C5-M

Nhóm công tác ISO TC35/SC14 thống nhất bãi bỏ cấp ăn mòn C5-M.[3] Bước đầu tiên của thay đổi là gắn tiêu chuẩn ISO 20340 vào bộ ISO 12944 thành Phần 9.[3] ISO 12944-9:2018 là bản thứ nhất, thay ISO 20340:2009 sau khi được sửa đổi kỹ thuật.[12] Phần 9 đưa vào cấp CX, bao trùm kết cấu thép ngoài khơi.[3] Phạm vi của ISO 12944-9:2018 ghi các kết cấu này chịu môi trường cấp ăn mòn CX (ngoài khơi) và cấp ngâm nước Im4.[12] ISO 12944-1:2017 cũng thêm mục 7.8 dẫn chiếu sang ISO 12944-9.[13]

C5 và CX sau lần sửa đổi

Trong bảng đối chiếu của Liên đoàn Sơn phủ Anh (BCF), C5 là nhãn mới của cấp C5-I trước đây.[6] Nhãn C5 dùng cho môi trường công nghiệp và vùng đất ven biển.[6] Trong cùng bảng đối chiếu, CX là nhãn mới của cấp C5-M trước đây, dùng cho môi trường biển ngoài khơi.[6] Khi C5-M bị bãi bỏ, cấp C5 bao trùm mức ăn mòn cực cao và chỉ áp cho kết cấu trên bờ.[3][22] Nhà máy lọc dầu ven biển là một ví dụ của môi trường C5.[10] Ký hiệu C5-M thuộc hệ ký hiệu của ISO 12944-2:1998 và còn được dùng theo ISO 12944-5:2007.[1][17]

Bậc C5 vẫn được định nghĩa bằng tổn hao kim loại năm đầu, nên các con số tổn hao là phần cần xem tiếp theo.

Bảng tổn hao thép cacbon và kẽm năm đầu

Bảng dưới đây lấy theo ISO 9223:2012, đơn vị g/(m²·a) là gam trên mét vuông mỗi năm.[9]

Dải của C5 trong bảng trùng với dải chung của C5-I và C5-M trong ISO 12944-2:1998.[1] Chú thích 1 của Bảng 1 bản 1998 ghi các giá trị tổn hao giống giá trị trong ISO 9223.[1] Về nhãn, bảng đối chiếu của BCF ghi CX là nhãn mới của C5-M cũ.[6]

Tổn hao khối lượng và tổn hao chiều dày

ISO 9223:2012 in mỗi cấp bằng hai đơn vị, g/(m²·a) cho khối lượng và µm/a cho chiều dày.[9] Ở giới hạn trên của C5-M, thép cacbon mất 200 µm mỗi năm, tức 200 / 1.000 = 0,2 mm.[1][9] Thời gian sống của lớp mạ kẽm tỉ lệ nghịch với tốc độ ăn mòn.[14]

Lấy cấp cao hơn khi thép và kẽm cho kết quả khác nhau

Tổn hao của mẫu thép và mẫu kẽm đôi khi cho ra hai cấp khác nhau.[1] Khi hai kết quả lệch nhau, ISO 12944-2:1998 yêu cầu lấy cấp ăn mòn cao hơn.[1]

Vì sao chỉ dùng số liệu năm đầu

Bảng 1 của ISO 12944-2:1998 định nghĩa cấp ăn mòn bằng tổn hao của mẫu chuẩn sau năm phơi đầu tiên.[1] Ngoại suy từ thời gian phơi ngắn hơn hoặc dài hơn một năm không cho kết quả tin cậy và không được phép.[1] Ở vùng ven biển thuộc khu vực nóng ẩm, tổn hao khối lượng hoặc chiều dày có thể vượt giới hạn của cấp C5-M.[1]

Con số tổn hao cho biết mức độ, còn nguyên nhân khiến vùng biển ăn mòn mạnh nằm ở muối, gió và độ ẩm.

Lắng đọng clorua giảm nhanh theo khoảng cách tới bờ

Độ mặn khí quyển giảm theo khoảng cách tới bờ biển theo quan hệ hàm mũ.[15] Ảnh hưởng của khí quyển biển về cơ bản chỉ kéo dài vài trăm mét tính từ bờ.[15] Ăn mòn thường mất hẳn tính chất biển ở vài kilômét sâu trong đất liền.[15] Hàm lượng muối trong không khí ở khoảng cách trên 1 đến 2 km từ biển thường thấp hơn rõ so với sát mép nước.[16]

Gió biển mang muối vào đất liền

Tổng quãng gió thổi từ biển là thông số ảnh hưởng lớn nhất tới độ mặn khí quyển.[15] Gió tác động mạnh tới lượng sol khí biển sinh ra, nhất là khi tốc độ gió vượt khoảng 3 đến 5 m/s.[15] Từ số liệu thu thập, tốc độ ăn mòn thép cacbon tăng đáng kể khi độ mặn khí quyển tăng.[15]

Độ ẩm, thời gian ướt và lớp gỉ akaganeite

Bề mặt sắt phủ hạt NaCl bắt đầu bị ăn mòn từ độ ẩm tương đối 70%.[15] Trong khí quyển biển, khi chất điện ly bề mặt chứa clorua, gỉ akaganeite (β-FeOOH) cũng hình thành.[15] Akaganeite là pha gỉ có vai trò then chốt trong quá trình ăn mòn khí quyển biển của thép.[15] Dải độ ẩm in trên datasheet thiết bị được trình bày ở bài dải độ ẩm tương đối.

Vùng té sóng và vùng ngập triều

Vùng té sóng là vùng bị sóng và bụi nước làm ướt.[2] Vùng té sóng có thể chịu ứng suất ăn mòn đặc biệt cao, nhất là với nước biển.[2] Với kết cấu điện gió ngoài khơi, cấp C5-M theo ISO 12944-5:2007 được xét cho vùng thủy triều, vùng té sóng và vùng khí quyển.[17] Vùng ngập triều là vùng có mực nước thay đổi do tác động tự nhiên hoặc nhân tạo.[2]

Các yếu tố muối, gió và độ ẩm thay đổi theo từng địa điểm, nên cấp ăn mòn phải được xác định cho chính địa điểm lắp đặt.

Phơi mẫu chuẩn trong một năm

ISO 12944-2:1998 khuyến nghị mạnh việc phơi mẫu chuẩn để xác định cấp ăn mòn.[1] ISO 9226:2012 quy định các phương pháp xác định tốc độ ăn mòn bằng mẫu chuẩn.[18] Tốc độ ăn mòn năm đầu đo được dùng làm tiêu chí xếp cấp ăn mòn khí quyển theo ISO 9223.[18]

Đo thông số môi trường theo ISO 9225

ISO 9225:2012 quy định phương pháp đo các thông số cần cho việc ước tính độ ăn mòn theo ISO 9223.[19] ISO 9225:2012 đưa ra phương pháp riêng để đo tốc độ lắng đọng SO₂ và Cl⁻.[19]

Ước tính bằng hàm liều lượng phản ứng

Mục 8.2 của ISO 9223:2012 dùng hàm liều lượng phản ứng (dose-response function) để tính tổn hao năm đầu ngoài trời.[9] Các biến đầu vào gồm nhiệt độ trung bình năm T, độ ẩm tương đối RH, lắng đọng SO₂ (Pd) và lắng đọng clorua (Sd).[9] Các hàm này dựa trên kết quả phơi mẫu ăn mòn ngoài hiện trường trên toàn thế giới.[9] Kết quả của các phương pháp đo clorua khác nhau không phải lúc nào cũng so sánh trực tiếp được.[15]

Vi môi trường và giá trị hướng dẫn dài hạn

ISO 12944-2:2017 coi việc đánh giá môi trường cục bộ và vi môi trường là thiết yếu.[2] Vi môi trường là môi trường tại mặt tiếp giáp giữa một bộ phận kết cấu và môi trường cục bộ.[10] ISO 9224:2012 cho giá trị hướng dẫn về mức ăn mòn của kim loại phơi ngoài trời trên một năm.[20] ISO 9224:2012 nêu ví dụ tính mức ăn mòn tối đa sau thời gian phơi dài tới 20 năm.[20]

Ví dụ xếp cấp từ kết quả phơi mẫu

Giả sử một địa điểm ven biển có mẫu thép cacbon mất 720 g/m² và mẫu kẽm mất 25 g/m² sau năm đầu.

1. Đối chiếu mẫu thép: 720 g/m² nằm trong dải 650 đến 1.500 g/m², ứng với cấp C5.[9]
2. Đối chiếu mẫu kẽm: 25 g/m² nằm trong dải 15 đến 30 g/m², ứng với cấp C4.[9]
3. Hai mẫu cho hai cấp khác nhau, nên lấy cấp cao hơn là C5.[1]
4. Trong ISO 12944-2:1998, dải này ứng với C5-I hoặc C5-M, và ví dụ môi trường của C5-M là vùng ven biển và ngoài khơi có độ mặn cao.[1]

Khi đã biết cấp ăn mòn của địa điểm, bước tiếp theo là chọn hệ bảo vệ có độ bền phù hợp với cấp đó.

Độ bền (durability) của hệ sơn bảo vệ

Độ bền là tuổi thọ kỳ vọng của hệ sơn tới lần bảo trì lớn đầu tiên.[11] Mỗi cấp ăn mòn được gán một khoảng độ bền thấp, trung bình, cao hoặc cực cao.[21] Lần sửa đổi năm 2018 đưa vào mức độ bền cực cao, trên 25 năm.[6][21]

Bảng hệ sơn đề xuất trong ISO 12944-5

ISO 12944-5 trình bày các hệ sơn đề xuất dạng bảng, ghi loại sản phẩm, chiều dày màng khô danh định tối thiểu và số lớp tối thiểu.[22] Hệ sơn phải phù hợp với khoảng thời gian tới lần bảo trì lớn đầu tiên.[22]

Thử lão hóa chu kỳ theo ISO 12944-6

Thử lão hóa chu kỳ hiện được dùng cho C5 độ bền cực cao, C5 độ bền cao và C4 độ bền cực cao.[23] Với C5 độ bền cao và C4 độ bền cực cao, chế độ thử phun muối và ngưng tụ vẫn được dùng thay cho thử chu kỳ.[23] Thử chu kỳ là bắt buộc với C5 độ bền cực cao, tùy chọn với C4 độ bền cực cao và C5 độ bền cao.[6] Mục tiêu của thử chu kỳ là mô phỏng sát hơn điều kiện ngoài hiện trường.[21]

ISO 12944-9 cho kết cấu ngoài khơi

Kết cấu ngoài khơi và kết cấu liên quan cần được chú ý riêng để chịu được ứng suất ăn mòn khắc nghiệt.[12] Phép thử chu kỳ của ISO 20340, tiêu chuẩn được gắn vào thành Phần 9, gồm phun muối nóng, cấp đông và chiếu tia cực tím, lặp lại theo tuần.[3] Vùng ngâm nước loại Im4 được thử bong tách catốt theo ISO 15711 và thử ngâm nước biển theo ISO 2812-2.[3]

Bộ ISO 12944 áp cho kết cấu thép, còn datasheet biến tần Sungrow SG125CX-P2 ghi khả năng chịu ăn mòn bằng một dòng riêng.[4]

Dòng "Corrosion: C5" trên datasheet Sungrow SG125CX-P2

Sungrow SG125CX-P2 là biến tần chuỗi nhiều MPPT cho hệ 1000 Vdc,[4] thuộc nhóm biến tần chuỗi (string inverter). Bảng thông số in các dòng môi trường như trích dưới đây.[4]

Độ cao vận hành 4000 m trong bảng là thông số riêng, giải thích ở bài độ cao vận hành tối đa.[4] Datasheet SG125CX-P2 ghi phương thức làm mát là quạt cưỡng bức thông minh,[4] nội dung ở bài phương thức làm mát.

Cách ZTE và Solis ghi cấp chống ăn mòn

Datasheet ZTE ZXEPG S050E 50 kW ghi "IP66 protection & C5 anti-corrosion rating".[7] Cùng datasheet đó ghi dải độ ẩm tương đối 0 đến 100% và độ cao vận hành tối đa 4000 m.[7] Datasheet Solis S5-GC50K và S5-GC60K ghi "IP66, C5 Anti-Corrosion Level".[24]

Đọc cấp ăn mòn cùng cấp bảo vệ IP

Datasheet Sungrow SG125CX-P2 và Solis S5-GC50K, S5-GC60K đều in IP66 cạnh cấp C5.[4][24] Datasheet ZTE ZXEPG S050E cũng in IP66 cạnh cấp C5.[7] Cấp IP66 được trình bày riêng ở bài IP66. Cấp độ ô nhiễm (pollution degree) là một khái niệm khác, được trình bày ở bài cấp độ ô nhiễm. Khung giá đỡ tấm pin là nội dung riêng, trình bày ở bài khung giá đỡ tấm pin.

Điều kiện lắp gần biển của ABB và SMA nằm trong sổ tay phần cứng và tuyên bố riêng của từng hãng.[25][16]

Tùy chọn nâng cấp C5 của trạm biến tần ABB PVS800-IS

Cấu hình cơ bản của trạm biến tần ABB PVS800-IS là container khung thép, khoang biến tần IP54 và cấp ăn mòn C4.[25] Tùy chọn G312 nâng cấp lên cấp ăn mòn C5 và cấp lọc F7.[25] Tùy chọn G312 là bắt buộc cho vị trí lắp gần bờ biển.[25] Vị trí gần bờ được định nghĩa là cách đường bờ có độ mặn trung bình đến cao trên 1 km và tới 10 km.[25]

Phân nhóm sản phẩm SMA theo cấp ăn mòn

SMA đánh giá sản phẩm theo EN 60068-2-52 và xếp vào cấp ăn mòn theo IEC 61701.[16] Tiêu chuẩn thử nghiệm môi trường họ IEC 60068 được giới thiệu ở bài IEC 60068. Bảng sản phẩm SMA ghi cho mỗi sản phẩm một cấp C3, C4 hoặc C5 theo IEC 61701.[16] Cấp ăn mòn ghi cho mỗi sản phẩm đã bao gồm mọi cấp thấp hơn.[16] Họ tiêu chuẩn IEC cho thiết bị điện mặt trời được tổng hợp ở bài tiêu chuẩn IEC.

Điều kiện bảo hành và khoảng cách tới biển

Không có công thức chính xác để suy khoảng cách tới vùng nước mặn từ một cấp ăn mòn.[16] Thiết bị SMA lắp ở vùng có cấp cao hơn cấp của sản phẩm chỉ được chấp nhận khi điều kiện tại chỗ làm giảm hàm lượng muối.[16] Nếu không có điều kiện đó, quyền yêu cầu dịch vụ theo bảo hành nhà máy của SMA bị loại trừ.[16]

Phần hỏi đáp dưới đây gom các câu hỏi thường gặp về C5-M, cấp C5 và việc chọn thiết bị cho vùng biển.