حفاظت کاتدی،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 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.
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.
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.
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.
» حفاظت با استفاده از آند فداشونده
» حفاظت با جریان مستقیم
واکنش در سطح آلومینیوم در رابطه با آند آلومینیوم عبارت اند از : چهار یون آلومینیوم و 12 الکترون آزاد.
در سطح فولاد، گاز اکسیژن به یون‌های اکسیژن تبدیل شده و با آب ترکیب می‌شوند، سپس یون‌های هیدروکسیل را تشکیل می‌دهند. جریان سریع‌تر اکسیژن به کاتد (فولاد) برسد، خوردگی اتفاق نمی‌افتد. خوردگی به عنوان یک فرآیند الکتروشیمیایی در نظر گرفته می‌شود، و سیستم محافظت کاتدیک می‌تواند با اعمال جریان الکتریکی کم خوردگی را جلوگیری نماید. این سیستم ممکن است یک سیستم الکتریکی خارجی باشد که با جریان کم تولید می‌شود و توسط باتری خوردگی را خنثی کند.
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.
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.
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.
برای جلوگیری از زنگ زدگی فولاد از یک پوشش محافظ روی فولاد استفاده می‌شود که معمولاً روی آند قربانی می‌شود و طول عمر این سیستم محدود است. زیرا آند قربانی محافظت کننده تدریجاً تخریب می‌شود و به مرور زمان از بین می‌رود، تا زمانی که آند جدید قادر به تامین حفاظت نباشد.
محافظت کاتدی تحت تاثیر
سیستم‌های محافظت کاتدیک از آندهایی با منبع تغذیه متصل استفاده می‌کنند که جریان الکتریکی دائمی را فراهم میکند. آندها، از فلزهای فعال‌تر از فلز پایه استفاده می‌کنند، از جمله آلومینیوم، منیزیم و روی که دارای پتانسیل الکتروشیمیایی قوی‌تری هستند. این روش به دلیل تأمین منبع تغذیه نامحدود می‌تواند محافظت موثری ارائه دهد و مدت زمان طولانی‌تری داشته باشد.
برای مشاهده اطلاعات بیشتر کلیک کنید.
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.
با افزایش مقاومت لایه ضد خوردگی، چگالی جریان محافظتی کاهش مییابد و این گزینه مناسب‌تری برای توزیع حریان یکنواخت است، که موجب گسترش دامنه محافظت می‌شود.
زمانی که چگالی جریان محافظتی بیشتر شود اثر تداخل بر روی دستگاه های خارجی هم بیشتر می شود.
در صورت اجرای خطوط لوله در نزدیکی تاسیسات الکتریکی با فشار قوی، حفاظت از ولتاژ تماس، تخلیه، و انفجار را در نظر بگیرید. اتصال برق با تجهیزات خارجی به زمین ضروری است و نباید این اتصال قطع یا لغو شود.
فروشگاه گیتی شاپ بزرگترین عرضه کننده تجهیزات ارتینگ و کاتدیک در ایران.
