EN
Hệ thống bảo vệ catốt bằng dòng điện cưỡng bức (ICCP) là hệ thống bảo vệ then chốt cho phần thân tàu dưới mặt nước. Hệ thống này được sử dụng để phân cực bề mặt thép tới một thế bảo vệ nhất định nhằm ngăn ngừa ăn mòn điện hóa khi hoạt động đúng cách. Tuy nhiên, ngay cả những hệ thống đã được phát triển kỹ lưỡng cũng có thể mất cân bằng. Các tình huống gọi khẩn cấp tại SME bao gồm hơn 70% vấn đề liên quan đến hiện tượng bảo vệ quá mức, hư hại lớp sơn và cảnh báo sai từ tế bào tham chiếu — tất cả những vấn đề này đều xuất hiện lặp đi lặp lại trong các nhật ký này. Những biểu hiện này thường xảy ra riêng lẻ, nhưng trong nhiều trường hợp, chúng có mối liên hệ với nhau. Nhận diện bộ ba triệu chứng này là bước đầu tiên trong việc xử sự cố.
Nguyên nhân gốc rễ của hiện tượng bảo vệ quá mức và hiện tượng anốt vận hành quá tải
Nếu dòng điện quá cao, hệ thống ICCP sẽ cung cấp quá nhiều dòng điện, khiến điện thế vỏ tàu vượt quá mức -900 mV (so với điện cực tham chiếu Ag/AgCl), hiện tượng này được gọi là bảo vệ quá mức. Đây thường không phải là vấn đề xảy ra tức thời; thay vào đó, nó thường là một vấn đề tiến triển do điện cực tham chiếu không cho giá trị đo chính xác hoặc bộ điều khiển không được hiệu chuẩn đúng với vòng phản hồi. Trong nhiều trường hợp, giá trị đặt (setpoint) tự động của bộ điều khiển bị cố định ở mức sai do kết nối kém giữa điểm nối đất và bộ điều khiển, hoặc do cách điện cáp giữa tế bào tham chiếu và bộ điều khiển bị suy giảm. Một nguyên nhân cơ học khác là bản thân cực dương: nếu phần bề mặt của nó bị thụ động hóa một phần, diện tích bề mặt hoạt động sẽ giảm, khiến hệ thống tăng điện áp — điều này có thể dẫn đến hiện tượng bảo vệ quá mức trên toàn bộ bề mặt tiếp xúc với nước. Tại SME, chúng tôi luôn bắt đầu bằng việc loại trừ khả năng bảo vệ quá mức thông qua việc đo trực tiếp điện thế vỏ tàu bằng một điện cực bán tế bào cầm tay, thực hiện ngoài bảng điều khiển và ở vị trí cách xa thân tàu.
Hư hại sơn và bong lớp phủ catot: Hiệu ứng thứ cấp
Việc bảo vệ quá mức không chỉ lãng phí dòng điện mà thực tế còn phá hủy lớp phủ bảo vệ. Một phản ứng catot xảy ra tại giao diện thép–lớp phủ nếu điện thế thân tàu giảm xuống dưới -1.000 mV. Môi trường kiềm sẽ làm đứt các liên kết polymer trong sơn epoxy và sơn hắc ín than đá, dẫn đến hiện tượng bong lớp phủ do catot. Dấu hiệu đầu tiên là những nốt phồng nhỏ hoặc lớp cặn trắng như phấn xuất hiện quanh các mối hàn và cạnh mép, nơi lớp phủ vốn có độ dày mỏng hơn bình thường. Khi sơn bong tróc, kim loại trần lộ ra sẽ hút thêm dòng điện, từ đó khiến phần sơn còn lại tiếp tục bong tróc theo chu kỳ này. Chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm trên các mẫu lớp phủ của tàu bị hư hại với diện tích trên 5.000 m² tại Nam Thông, và kết quả cho thấy độ bám dính của lớp phủ giảm tới 60% chỉ trong vòng ba tháng đối với các thân tàu bị bảo vệ quá mức. Giải pháp không phải là giảm dòng điện, mà là sửa chữa lớp phủ một cách đúng kỹ thuật đồng thời điều chỉnh hệ thống — việc sơn mới lên bề mặt đã bị phân cực mạnh mà không điều chỉnh hệ thống đồng thời sẽ không mang lại hiệu quả, và lớp sơn mới sẽ lại hỏng chỉ sau vài tuần.
Hiểu các cảnh báo của tế bào tham chiếu: tín hiệu giả so với sự cố thực tế
Một trong những vấn đề dễ gây hiểu lầm nhất là cảnh báo tế bào tham chiếu phổ biến. Cảnh báo điện thế cao hoặc lỗi tế bào có thể đơn giản chỉ nghĩa là đầu dò tham chiếu của bạn đã bị rút ra khỏi bảng điều khiển. Các điện cực làm bằng bạc/bạc clorua thường bị bám bẩn bởi sinh vật biển, bùn cát hoặc màng dầu, làm thay đổi điện thế nối tiếp bên trong điện cực và dẫn đến các giá trị mV sai. Tương tự, rò rỉ cáp cũng xảy ra rất thường xuyên (khi độ ẩm xâm nhập vào hộp nối hoặc một đoạn cáp có chỗ nối bị tổn thương chạy qua khoang hút nước biển), tạo ra một đường dẫn điện trở song song mô phỏng tín hiệu tham chiếu trôi. Để thay thế thiết bị, kỹ sư hỗ trợ kỹ thuật của SME thực hiện quy trình chẩn đoán ba bước: (1) kiểm tra điện trở một chiều của tế bào so với một điện cực sạch đã biết, (2) kiểm tra điện trở cách điện giữa tế bào và đất (phải lớn hơn 20 MΩ), và (3) thực hiện kiểm tra ngắt dòng điện động để xác định liệu cảnh báo có xuất hiện đồng thời với các điểm giao cắt dòng điện hay không. Hơn 40% số lần chúng tôi xử lý cảnh báo được giải quyết bằng cách làm sạch bề mặt tế bào và bịt kín lại đầu nối cáp, thay vì thay thế toàn bộ.
Quy trình chẩn đoán và khắc phục sự cố thực tế tại hiện trường
Việc xử lý sự cố cần được thực hiện theo quy trình thay vì dựa vào suy đoán. Việc đầu tiên bạn cần làm là ghi lại các giá trị đo được của dòng điện và điện áp trong vòng 72 giờ qua. Trong hầu hết các trường hợp, sự sai lệch (drift) của dòng điện và điện áp sẽ cho biết liệu hệ thống đang gặp hiện tượng bảo vệ quá mức chậm (do trôi bộ điều khiển) hay đột ngột (do lỗi cáp hoặc tế bào). Nếu sau các bước trên bạn vẫn nghi ngờ hiện tượng bảo vệ quá mức, hãy chuyển hệ thống sang chế độ điều khiển thủ công. Giảm dòng điện và quan sát thiết bị tham chiếu di động trên vỏ tàu: nếu thiết bị tham chiếu di động hoạt động bình thường trong khi bảng điều khiển hiển thị trạng thái bảo vệ quá mức, thì tế bào tham chiếu lắp trên tàu có khả năng bị lỗi. Nếu cả hai màn hình đều hiển thị giá trị âm, rất có thể bạn đang cấp dòng quá lớn cho mạch anốt; hãy kiểm tra điện trở anốt và thay thế bất kỳ anốt nào có độ sụt áp một chiều đạt 8 V. Luôn kiểm tra khu vực phía trước anốt hoặc tế bào tham chiếu để tìm lỗ hổng hoặc lỗ kim (pinhole) trên lớp phủ. Bạn có thể phát hiện các lỗ hổng này bằng phương pháp trực quan mà không cần sử dụng thiết bị dò lỗ hổng. Phương pháp khác để xác nhận sự tồn tại của lỗ hổng là dùng thiết bị dò lỗ hổng (holiday detection). SME cung cấp bảo hành 12 tháng cho toàn bộ công việc bảo trì khắc phục sự cố; đồng thời, chúng tôi cũng thông báo đầy đủ cho khách hàng — tuy nhiên, bảo hành này không thay thế được việc đo điện thế tắt (off-potential) của tế bào tham chiếu mỗi tuần và làm sạch vỏ tàu tại bất kỳ cầu cảng nào. Luôn theo dõi sự gia tăng dòng điện như một dấu hiệu cảnh báo sự kiện bảo vệ quá mức sắp xảy ra. Phần lớn các trường hợp bảo vệ quá mức đều có thể tránh được nếu chúng ta áp dụng cách tiếp cận giám sát hệ thống một cách kỷ luật và nhất quán; dựa trên phân tích này, chúng tôi ghi nhận hơn 500 trường hợp mỗi năm. Đừng đọc quá sâu vào chi tiết; hãy tuân thủ các nguyên tắc cơ bản đúng đắn — những nguyên tắc này sẽ luôn hiệu quả đối với tàu của bạn.