فروشگاه اینترنتی ماهان

حفاظت کاتدی چیست و چطور از بروز حادثه جلوگیری میکند؟

حفاظت کاتدی چیست؟

موضوعی که نمی توان از آن اجتناب کرد خوردگی فلزات می باشد زمانی که یون های فلز حل می شوند و آزاد شدن الکترون های آن صورت می گیرد، مسئله خوردگی فلزات بیان می شود. به بیان دیگر باید گفت که مادامی که در یک مدار الکتروشیمیایی جهت جریان به سمت الکترولیت برقرار شود می توان گفت که فلز مد نظر در معرض تخریب و یا خوردگی باشد. شاید بپرسید چگونه فلز را از خوردگی محافظت نماییم؟ در پاسخ سوال باید گفت که اگر بتوان جهت جریان را از الکترولیت به سمت فلز تغییر داد می توان آن را از خوردگی محافظت نمود که همان حفاظت کاتدی مطرح می شود.

در واقع در حال حاضر از جمله مشکلات اساسی و حتی هزینه ساز در صنایع بزرگی همچون صنایع پتروشیمی، صنعت نفت و گاز، آب و فاضلاب و … خوردگی فلزات می باشد.

برای مثال اسکله ها، کشتی ها، لوله های توزیع و انتقال آب و یا سوخت، مخازن ذخیره سوخت و …

در یک الکترولیت متناسب با شرایط موجود و با توجه به ساختار متالورژیکی که دارند دچار خوردگی می شوند و با گذشت زمان یک سیستم و فرآیند فعال را مختل می نمایند که در نهایت ضرر و زیان بسیار زیادی را بر جای می گذارد.

آشنایی با فناوری حفاظت کاتدی

بهتر است بدانید که اکثر فلزات زمانی که با آب و یا هوا در تماس باشند به وسیله اثرات شیمیایی دیگر دچار خوردگی یا اکسید شدن می شوند.

برای نمونه اکسیداسیون آلومینیوم، خوردگی آهن به ویژه برای لوله های فلزی موجود در زیر زمین توسط آب می تواند بسیار خطرناک باشد.

معمولا برای پیشگیری از خوردگی فلز ها که لوله ها به وسیله آن ها تولید شده اند روش های مختلف حفاظتی بیان شده است.

برای مثال قرار دادن فلز فعال تر در نزدیکی لوله در تماس لوله است که معمولا به این روش حفاظت کاتدی یا Cathodic Protection می گویند به عبارت دیگر محافظت کاتدی در واقع نوعی روش محافظت از فلز می باشد.

شاید بپرسید چه عاملی می تواند در فلزات خوردگی را ایجاد کند؟ سه عامل می تواند که موجب خوردگی های فلز ها شوند که عامل اول یک الکترولیت می باشد که می تواند آب با هر نوع نمک و یا نمک محلول در آن باشد.

عامل دوم دو فلز غیر مشابه می تواند باشد. و عامل سوم یک مسیر فلزی به عبارتی رسانا بین فلزات غیر مشابه باشد.

برای مشاهده تجهیزات ارتینگ کلیک کنید.

تعریف حفاظت کاتدی ( Cathodic Protection )

در اصطلاح حفاظت کاتدی با نام کاتدیک هم شناخته شده می باشد به عبارتی دیگر برای فلزی که در معرض خوردگی باشد الکترون اضافی را فراهم می نماید.

محفاظت کاتدی با تبدیل کردن تمام مکان های فعال یا آندی موجود در سطح فلز به مکان های کاتدی با تامین جریان الکتریکی از منبع جایگزین قادر است که از خوردگی فلز جلوگیری نماید.

این حالت به صورت آند های گالوانیک در میاید که اغلب از فولاد هم فعال تر می باشند.

در حقیقت این روش به عنوان یک سیستم قربانی شناخته می شود چرا که برای حافظت از خط  لوله و یا فولاد سازه آند های گالوانیک خود را فدا می نمایند.

در صنایع برای حفاظت کاتدیک تاسیسات دو روش کلی در نظر می گیرند که این روش ها عبارت اند از:

» حفاظت با استفاده از آند فداشونده

» حفاظت با جریان مستقیم 

واکنش حفاظتی

واکنش در سطح آلومینیوم در رابطه با آند آلومینیوم عبارت اند از : چهار یون آلومینیوم  و 12 الکترون آزاد.

در سطح فولاد عبارت اند از: گاز اکسیژن به یون های اکسیژن تبدیل می شود که با آب ترکیب می شوند و یون های هیدروکسیل تشکیل می دهند.

زمانی که جریان سریع تر اکسیژن به فولاد یا همان کاتد برسد به هیچ عنوان خوردگی اتفاق نمی افتد.

خوردگی را می توان یک فرآیند الکتروشیمیایی در نظر گرفت کاتدیک هم یک فرآیند الکتروشیمیایی می باشد که با اعمال برق می تواند از خوردگی جلوگیری نماید.

سیستم محافظت کاتدیک در یک مکان مناسب می تواند که یک سیستم الکتریکی خارجی باشد که با جریان کم تولید می شود و به وسیله باتری خوردگی را خنثی می نماید.

این سیستم می تواند که قسمتی از باتری خورده شده را برای جلوگیری از خوردگی کنترل نماید.

حفاظت کاتدیک نه پیچیده است و نه مرموز میتوان گفت فقط یک کاربرد مستقیم برای اصول الکتروشیمیایی می باشد که مناسب برای جلوگیری از خوردگی است و قبلا رخ داده است به عبارت دیگر اصل آن اعمال یک جریان خارجی بر سطح سازه فلزیست و ساختار محافظت شده تبدیل به کاتد می شود.

به این ترتیب مهاجرت الکترون ناشی از خوردگی فلز مهار می شود و از خوردگی جلوگیری شده یا کاهش می یابد.

تاریخچه و کاربرد حفاظت کاتدی

لازم به ذکر است از جمله کاربرد های کاتدیک پروتکشن که میتوان آن ها را نام برد عبارت اند از:

» کنترل کردن خوردگی سازه های فلزی در آب شیرین  و یا خاک و آب دریا

» Cathodic Protection در محیط های شمیایی همچون کشتی ها، ته مخازن، لوله های فولای، کولر ها و … به کار برده می شود.

تاریخچه حفاظت کاتدیک به صورت خلاصه عبارت است از:

در جهت حفاظت از فلزات در الکترولیت در سال 1823 اعمل شد و شخصی به نام مایکل فارادی اساس Cathodic Protection را در سال 1834 بنا نمود.

ادیسون پیشنهاد عبور جریان برای حافظت از کشتی ها را در سال 1890 داد اما در سال 1892 بوده کوهن به پیشنهاد ادیسون پی برد و آن را عملی کرد.

ایالات متحده آمریکا  از اصل محافظت کاتدیک در جهت حافظت دیگ بخار در سال 1895 استفاده نمود.

و اما اولین کارخه  Cathodic Protection در آلمان در سال 1906 تاسیس کرد.

در سال 1913 این حفاظت با نام حفاظت الکتروشیمیایی شناخته شد و سپس در سال 1924 حفاظت کاتدیک از شبکه لوله های زیر زمینی امکان پذیر شد و در نهایت در سال 1973 این سیستم با موفقیت در حفاظت از بتن ها اعمال شد.

مراحل فرآیند حفاظت کاتدی

به واسطه یک منبع تغذیه معمولی جریان تامین می شود و این جریان سیستم حفاظت کاتدیک در حقیقت همان جریان قربانی است که به وسیله فلزات مختلف در الکترولیت تولید می شود.

به عبارتی از طریق مواد نسبتا بی اثر به سازه های خورده تحمیل می شود که این همان کار اصلی باتریست و زمانی فلز دیگری داخل الکترولیت قرار می گیرد.

جریان با پتانسیل بالاتر از انتها جریان مییابد و به وسیله الکترولیت به انتهای فلز با پتانسیل پایین هدایت می شود.

برای مثال پتانسیل الکتریکی روی بالاتر از آهن می باشد و زمانی هر دو در الکترولیت غوطه ور شوند جریان از روی به آهن جریان می یابدکه انتهای روی را آند می گویند و انتهای آهن را کاتد می گویند معمولا خوردگی در آند رخ می دهد.

انواع محافظ کاتدیک

باید اشاره کنیم که محافظت کاتدیک به دو صورت انجام می شود که در ادامه هر یک از این روش ها را بیشتر بررسی خواهیم کرد. 

حفاظت گالوانیک

برای جلوگیری از زنگ زدگی فولاد از یک پوشش محافظ روی بر روی فولاد استفاده می کنند که معمولا روی به جای فولاد خورده می شود و طول عمر این سیستم محدود می باشد.

چرا که آند قربانی محافظت کنندخ به مرور زمان تخریب می شود و از بین می رود تا زمانی که آند قربانی دیگر قادر به تامین حفاظت نباشد. 

محافظت کاتدی تحت تاثیر

سیستم های محافظت کاتدیک جریان تحت تأثیر از آندهایی تشکیل شده اند که به یک منبع تغذیه متصل هستند که منبع دائمی جریان الکتریکی را فراهم می کند.

لازم است بدانید که در این روش آند قربانی، از فلز فعال تر از فلز پایه در جهت قربانی کردن یون ها استفاده می نمایند این آند های قربانی عبارت اند از آلومینیوم، منیزیم، روی که از پتانسیل الکتروشیمیایی قویتری برخوردار می باشند.

معمولا این روش می تواند محافظت بسیار طولانی تری نسبت به آند فداکار داشته باشد چرا که آند از طریق منبع تغذیه نامحدود تأمین می شود.

برای مشاهده اطلاعات بیشتر کلیک کنید.

شرایط استفاده از سیستم Cathodic Protection

زمانی که می خواهید از سیستم Cathodic Protection یا همان محافظت کاتدی استفاده نمایید لازم است که شرایطی را رعایت و فراهم نمایید که این شرایط عبارت اند از:

» نباید هیچگونه اتصال رسنای فلزی با دستگاه های زمینی با اهم کم داشته باشد.

» سازه ای که قرار است از آن محافظت شود یک قطعه فلزی رسانا با نسبت طول و نقطه به اندازه کافی کم باشد .

» خط لوله و کانتینر هر دو باید از یک لایه ضد خوردگی با مقاومت کافی برخوردار باشند.

فراموش نکنید که با افزایش مقاومت لایه ضد خوردگی موجب کاهش چگالی جریان محافظتی می شود که برای توزیع حریان یکنواخت گزینه بسیار مناسب تری می باشد و موجب گسترش دامنه محافظت می شود.

زمانی که چگالی جریان محافظتی بیشتر شود اثر تداخل بر روی دستگاه های خارجی هم بیشتر می شود.

اگر خطوط لوله در مجاورت تاسیسات الکتریکی فشار قوی اجرا می شوند حفاظت از ولتاژ تماس تخلیه و انفجار در نظر گرفته شود اتصال برق با تجهیزات خارجی با زمین احتیاج است و این اتصال نباید قطع و یا لغو شود.

فروشگاه تک ارت بزرگترین عرضه کننده تجهیزات ارتینگ و کاتدیک در ایران.

0
دیدگاه‌های نوشته

*
*