Việc tìm kiếm một loại hạt mài tốt để làm sạch bề mặt trong công tác chống ăn mòn rất cấp thiết vì hiện tại ở Việt Nam do Cát có sẵn, giá rẻ nên được sử dụng rộng rãi, trong khi đó trên thế giới, do Cát gây ra ung thư nên bị cấm sử dụng. Còn hạt Xỉ Đồng (Nix), do ở Việt Nam chưa có nhà máy xử lý hạt Nix thải nên hạt này gây ra ô nhiễm rất lớn cho đất, nước và không khí. Từ trường hợp nhà máy đóng tàu Huyndai -Vinashin, nhà nước đã hạn chế sử dụng và quản lý theo quota.
Vừa qua, Công ty CP Tư Vấn và Đầu Tư Hóa Dầu Ta-Bạn & Người (TBN) kết hợp với Liên doanh dầu khí Việt-Nga (Vietsovpetro) để thử nghiệm, sử dụng hạt Super Garnet tại phòng thí nghiệm của viện Nippi và thử nghiệm đánh giá tính năng tại Xí nghiệp Xây lắp, Khai Thác và Sửa chữa các công trình dầu khí tại Vũng Tàu. Sau khi có kết quả tốt, các bên đã áp dụng loại sản  phẩm này cho 18.000m² trần hầm hàng tàu VSP-01 tại Nhà máy Đóng tàu Dung Quất, Quảng Ngãi. Hạt Garnet này cũng đã được sử dụng để làm sạch cho công trình sơn đường ống khí của  Nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ của EVN, Trạm Phân phối khí Phú mỹ của công ty Khí Đông Nam Bộ, Dàn nén khí trung tâm của PVGAS …đạt kết quả tốt

Bài báo này nói về tính chất lý hóa, tính năng sử dụng, hiệu quả kinh tế, an toàn môi trường, quá trình và kết quả thử nghiệm, sử dụng công nghiệp tại các cơ sở trên và hướng áp dụng.
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 (LSBM)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 công tác 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 đạt tới độ sạch Wj2 theo tiêu chuẩn NACE N^o.5/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 tới Sa2.0, không thỏa mãn yêu cầu của nhiều loại sơn nên thường không được bảo hành.
-         Độ nhám bề mặt tạo ra không cao, trung bình chỉ ở 20-30 micron làm độ bám dính của sơn 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 giảm 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 HuyndaiVinashin cho thấy, 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 xử lý, 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 HuyndaiVinashin 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 Liên doanh Dầu khí Việt-Nga (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 an toàn 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 40-60 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.
D. Hạt  GARNET
  Hai năm trước đây, Công ty CP Tư Vấn Đầu Tư Hóa Dầu Ta Bạn & Người (TBN) 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 SeaGarnet, 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 được TBN lựa chọn 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 và 2. Đây là loại Garnet thường do Ấn Độ, Úc sản xuất, cung cấp, chúng được các nước tiên tiến cho phép sử dụng để LSBM thay cho Cát và Nix.
 
Bảng 1: Thành phần/thông tin về chất cấu thành

Là hỗn hợp tự nhiên của Almandine Garnet và các khoáng chất khác
 

 

Bảng 2: Tính chất lý hóa của Super Garnet

 

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 cả 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 thấp và giá rẻ hơn.
Sau khi nghiên cứu về khả năng sử dụng, công ty TBN đã lấy mẫu Super Garnet của Ấn Độ và Úc để đánh giá về tác động môi trường, kết quả kiểm tra của Quatest 3, viện NiPi của Vietsovpetro, Phòng thí nghiệm ở nước thứ 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).

Bảng 3: Kết quả giám định Garnet của Quatest 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.
Bảng 4: Kết quả thử nghiệm Garnet và hạt Nix tại Vietsovpetro
 

Từ kết quả thử nghiệm, cho thấy: Sử dụng Garnet  đạt kết quả tốt hơn Nix.
Cụ thể:
-        Về chất lượng có thể đạt độ sạch tới Sa3.0, độ nhám 70-90 micron, bề mặt làm sạch trắng hơn hạt 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 18.000m² trần hầm hàng tàu VSP-01, tải trọng 150.000 DWT tại nhà máy đóng tàu Dung Quất.
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.
-        An toàn: Không gây tia lửa, không cháy nổ.
-        Về môi trường hoàn toàn không tạo ra bụi ô nhiễm, lượng chất thải tạo ra ít (bằng 20% so với Cát), không độc hại, có thể xử lý như rác thải thông thường. Khối lượng và chi phí xử lý chỉ bằng 20% so với Cát.
-        Về kinh tế rẻ hơn bắn hạt Nix nếu sử dụng 1 lần, nếu tái sinh 3 lần và cộng với tiền xử lý chất thải sẽ rẻ hơn Cát.
Kết luận:
Super Garnet là loại hạt LSBM rất tốt, nó thỏa mãn các tiêu chuẩn: Chất lượng LSBM cao, giá rẻ hơn Nix và Cát (nếu tái sinh được 3 lần), năng suất cao, dễ sử dụng, thân thiện với môi trường và con người, hoàn toàn không gây ô nhiễm, an toàn PCCC, rất phù hợp cho  công tác chống ăn mòn trong công nghiệp dầu khí 

Ts. Nguyễn Thanh Hải
Công ty CP Tư Vấn và Đầu Tư Hóa Dầu Ta-Bạn & Người (TBN)
Cố vấn Công ty TNHH Tư vấn Kỹ thuật 3N