CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH BỀ MẶT MỚI, THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG

Sử dụng hạt Super Garnet để làm sạch bề mặt (LSBM) thay cho hạt xỉ đồng (Nix) và Cát trong công tác chống ăn mòn các công trình dầu khí.

Chống ăn mòn cho các công trình dầu khí là một trong những nhiệm vụ quan trọng và khó khăn. Để đảm bảo việc sơn chống ăn mòn đạt hiệu quả tốt, việc làm sạch bề mặt đóng một vai trò rất quan trọng. Theo thống kê thường 50 - 70% lớp sơn bị hư hỏng, bong tróc trước thời hạn là do làm sạch bề mặt không đạt tiêu chuẩn.

Làm sạch bề mặt là công việc mất nhiều thời gian, không an toàn, hao mòn thiết bị máy móc, khó kiểm soát và tốn kém nhất. Thường nó chiếm tới 60 - 70 % chi phí trong việc chống ăn mòn. Đặc biệt, đây là công đoạn gây ô nhiễm nhất, bẩn nhất. Chính vì lý do ô nhiễm này nên các nước tiên tiến đang chuyển dần các công việc sửa chữa tàu, giàn khoan,… sang các nước đang phát triển.

Để làm sạch bề mặt có các phương pháp sau:
1. Làm sạch bằng thủ công (Power Tool): Dùng búa gõ, đánh giấy nhám, máy mài tay,… đạt tới độ sạch St3 theo tiêu chuẩn ISO 8501-1:1988.
2. Bắn hạt mài: Sử dụng các hạt cứng như Nix, Cát, Bi sắt, PS Ball,… phun đến độ sạch đạt yêu cầu của hãng sơn (thường là Sa2.5) theo tiêu chuẩn ISO 8501:1-1988.
3. Bắn nước siêu cao áp (UHP): Sử dụng nước sạch với áp lực từ 30.000 - 40.000 psi để bắn làm sạch đến Wj2 theo tiêu chuẩn NACE/SSPC SP12.

Trong các phương pháp trên, phương pháp bắn bằng hạt mài có tốc độ nhanh, rẻ,…. nên được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam.

• Về khối lượng sử dụng:

Để làm sạch bề mặt đạt được tiêu chuẩn từ Sa2.5, có độ nhám đạt trên 50 micron, phải cần tới:
- Với Cát: 80 - 90 kg/m2
- Với Nix: 40 - 50 kg/m2
- Với PS Ball: 40 - 60 kg/m2
Như vậy, để sửa chữa cho một tàu hay giàn khoan có diện tích khoảng 150.000 m2, cần sử dụng tới 12.000 - 14.000 tấn Cát hoặc 6.000 - 8.000 tấn Nix hoặc 6.000 – 9.000 tấn PS Ball. Số lượng này cộng với khoảng 10% các cặn rỉ, sơn cũ, chất thải,... của công trình sẽ tạo ra một lượng chất thải rắn rất lớn. Đây cũng là nguồn gốc sinh ra ô nhiễm môi trường, chi phí xử lý tốn kém, ảnh hưởng tới điều kiện an sinh xã hội nhiều nhất,

Nếu xem xét về từng loại cụ thể, ta thấy:

A, Cát:

Ưu điểm nổi bật của cát là có sẵn ở Việt Nam, dễ mua, giá rẻ, song cát có các nhược điểm sau:
- Phải sử dụng cát sông, cát biển không sử dụng được và tốt nhất phải là cát thạch anh.
- Chất lượng LSBM không cao, chỉ đạt độ sạch Sa2.0, không thỏa mãn yêu cầu của nhiều loại sơn nên sẽ không được bảo hành.
- Độ nhám bề mặt tạo ra không cao, thường chỉ ở 30 – 40 micron làm độ bám dính thấp.
- Dễ gây ra hơi ẩm, tạp chất, muối.. bám lên trên bề mặt tạo ra việc ăn mòn từ dưới lớp sơn.
- Khối lượng sử dụng quá lớn.
- Gây ô nhiễm không khí lớn: Do độ cứng thấp, khi bắn vỡ ra bay vào không khí gây ô nhiễm trên diện rộng tới hàng trăm mét.
- Song nhược điểm lớn nhất của cát là do thành phần hóa học chủ yếu là Silic, khi bắn vỡ nát tạo ra loại bụi SiO2 bay khắp nơi, nếu người hít phải sẽ nằm lại trong phổi gây ung thư. Chính vì nhược điểm này mà ở nước ngoài người ta đã cấm sử dụng cát để làm sạch. Ở Việt Nam xu hướng sử dụng cát cũng đang chậm lại, mọi người đang tìm kiếm các chất LSBM khác tốt hơn.

B, Nix:

Đây là loại hạt LSBM rất tốt, nhanh, số lượng sử dụng vừa phải, độ nhám bề mặt cao, dễ sử dụng, ở nước ngoài được sử dụng thay cho cát,... song thực tế sử dụng ở nhà máy đóng tàu Huyndai Vinashin chỉ rõ, do hạt Nix có chứa một số kim loại nặng nên hạt thải sẽ gây ô nhiễm cho đất, nước và không khí trên diện rộng. Hiện có trên 1 triệu tấn hạt Nix thải đang phơi sương, gió,... Mặc dù nhà máy đã áp dụng nhiều biện pháp bảo vệ, song vẫn không có hiệu quả, bị người dân xung quanh nhà máy phản đối.
Hiện tại, vì chưa có nhà máy để xử lý nên nhà máy đóng tàu Huyndai Vinashin đã phải chuyển lĩnh vực hoạt động từ sửa chữa tàu sang đóng mới để dùng Bi sắt thay cho Nix.

Trong ngành dầu khí, do cát không thể làm sạch đến Sa2.5, không tạo ra độ nhám bề mặt đạt yêu cầu nên mỗi năm Vietsovpetro vẫn phải sử dụng khoảng 2.000 tấn Nix để bảo dưỡng ,sửa chữa ở ngoài giàn cho các khu vực như mớn nước thay đổi, có yêu cầu cao.

Tóm lại, mặc dù Nix có các ưu điểm về làm sạch song về môi trường không đạt, cho nên hiện nay nhà nước ta quản lý bằng Quota nhập khẩu và chỉ cho phép các đơn vị có cơ sở xử lý chất thải sau khi sử dụng, được áp dụng.

C, PS Ball:

Đứng trước khó khăn trên, nhiều công ty, cơ sở LSBM và sơn đã tìm kiếm các vật liệu khác để thay thế Cát và Nix. Vừa qua, một số cơ sở, nhà máy ở Việt Nam có nhập hạt PS Ball để sử dụng, thực tế cho thấy:

Ưu điểm của PS Ball là chất lượng bề mặt sau khi bắn đạt yêu cầu Sa2.5 có độ nhám tới 70 - 75 micron, tốc độ làm sạch nhanh, an toàn hơn Cát và Nix, song nó có các nhược điểm sau:

- Do thành phần cấu tạo có chứa các kim loại nặng nên vẫn gây ô nhiễm cho đất, nước và không khí.
- Lượng sử dụng vẫn lớn (40 - 60 kg/m2) nên số lượng chất thải tạo ra cũng rất lớn.
- Ảnh hưởng tới mỹ quan vì hạt mài màu đen, dễ vỡ, khi vỡ tạo ra các hạt nhỏ màu đen bay xa trong không khí, bám vào nhà cửa, thiết bị, bàn ghế rất bẩn, gây phản cảm.

Hai năm trước đây, Công ty Cổ Phần Hóa Dầu Công Nghệ Cao HI-PEC có tìm hiểu và nhập từ Úc, Ấn Độ, Trung Quốc loại hạt Garnet về nghiên cứu, thử nghiệm. Đây là loại đá bán quý được khai thác từ các mỏ tự nhiên. Garnet có thể chia làm hai loại xuất xứ: từ cát biển (Sea Garnet) và từ mỏ sâu trên đất liền (Rock Garnet). Với loại Garnet biển, chúng giống như Cát, người ta lấy lên, sàng phân loại, rửa nước ngọt nhiều lần đến hết muối, phơi khô, đóng bao đem sử dụng. Loại này có chất lượng tốt, ổn định, được sử dụng rộng rãi trong công việc LSBM, chúng có thành phần tới 98% là Almandine Garnet (Fe3Al2(SiO4)3) với các thành phần lý hóa như ở bảng 1, 2. Đây là loại Garnet thường được Ấn Độ, Úc sản xuất, cung cấp, chúng được các nước tiên tiến cho phép sử dụng để LSBM thay cho Cát và Nix.

Loại Rock Garnet được sản xuất bằng cách nghiền nhỏ các khối quặng chứa Garnet. Vì vậy, chúng còn có nhiều tạp chất khác trong đó có nhiều kim loại nặng gây ô nhiễm môi trường, thành phần không ổn định, độ cứng kém. Đây là loại Garnet thường xuất xứ từ Trung Quốc. Loại này tuy giá rẻ, song bề mặt làm sạch không đạt yêu cầu nên không được các hãng dầu khí cho phép sử dụng trên các công trình của mình.

Garnet có nhiều kích cỡ, trong đó để LSBM cho sơn chống ăn mòn, người ta thường sử dụng hai loại cỡ 30 - 60 mesh và 20 – 40 mesh. Loại 30 – 60 mesh được sử dụng rộng rãi hơn vì mức tiêu hao và giá rẻ hơn.
Sau khi nghiên cứu về khả năng sử dụng, công ty HI-PEC đã lấy mẫu Super Garnet của Ấn Độ và Úc để đánh giá về tác động môi trường, kết quả kiểm tra của Trung Tâm 3, viện NIPI của Liên Doanh Dầu Khí Việt-Nga (Vietsovpetro) , nghiệm ở nước thu 3 cho thấy mẫu hoàn toàn phù hợp với quy chuẩn Việt Nam, hàm lượng kim loại nặng chứa trong chất rắn và nước nhỏ hơn nhiều lần so với tiêu chuẩn (Xem bảng 3).

Để đánh giá và so sánh về năng suất, lượng tiêu hao, chi tiêu kinh tế, điều kiện thiết bị áp dụng, khả năng thu hồi tái sinh, khả năng sử dụng tại ngành dầu khí, Vietsovpetro đã thành lập một hội đồng và tổ chức một cuộc thử nghiệm tại một cơ sở của Vietsovpetro. Kết quả thử nghiệm được trình bày ở bảng 4.

Từ kết quả thử nghiệm, cho thấy:
- Sử dụng hạt Garnet Úc và Ấn Độ đạt kết quả tốt hơn hạt Nix.
- Cụ thể về chất lượng có thể đạt độ sạch tới Sa3.0, độ nhám bề mặt từ 70 – 100 micron, bề mặt làm sạch trắng hơn Nix.
- Năng suất cao hơn Nix 1,5 lần.
- Tiêu hao Garnet nhỏ hơn Nix 1,7 lần.
- Khả năng phân tán Garnet nhỏ hơn Nix 2,6 lần, dễ thu hồi, hạt sau khi bắn ít vỡ hơn.
- Đặc biệt về an toàn PCCC, bắn hạt Garnet an toàn hơn Nix, không tạo ra các tia lửa như Nix.
- Về hiệu quả kinh tế, giá thành hạt Garnet rẻ chỉ bằng 88% so với Nix, giá có thể giảm xuống bằng 50% so với Nix nếu tái sinh 2 lần.
Trên cơ sở đánh giá của hội đồng, Vietsovpetro đã quyết định cho phép sử dụng hạt Garnet để làm sạch 18.000 m2 trần hầm hàng tàu VSP-01, tải trọng 150.000 DWT tại nhà máy đóng tàu Dung Quất. Công ty HI-PEC đã trực tiếp tổ chức thi công.
Kết quả thực tế cho thấy
Sử dụng hạt Garnet trên tàu rất tốt, chất lượng bề mặt đạt yêu cầu, sử dụng dễ dàng, không phải đầu tư thay đổi thiết bị. Lượng tiêu hao nhỏ hơn chỉ còn khoảng 12 – 15 kg/m2, Garnet được tái sinh tới 3 lần. Trong quá trình sử dụng không bị ảnh hưởng bởi thời tiết, đảm bảo tiến độ, sạch và nhanh hơn cát nhiều lần.

Về môi trường hoàn toàn không tạo ra bụi ô nhiễm, lượng chất thải tạo ra ít, không độc hại, có thể xử lý như rác thải thông thường.
Về kinh tế rẻ hơn bắn hạt nix nếu sử dụng 1 lần, nếu tái sinh 3 lần và công với tiền xử lý chất thải sẽ rẻ hơn cát .

Theo: Ts Nguyễn Thanh Hải -Cty cp hoá dầu công nghệ cao – HI-PEC
Ths Lê Công Thủy - Viện NIPI VIETSOVPETRO