الحماية الكاثودية | أنواع الحماية الكاثودية | التطبيقات

ما هي الحماية الكاثودية؟

الحماية الكاثودية هي طريقة تستخدم للتحكم في التآكل الذي يحدث على سطح المعدن بجعله الكاثود لخلية كهروكيميائية. هذا الإجراء بسيط للغاية والذي يتضمن توصيل المعدن المراد حمايته، بمعدن أكثر تآكلًا والذي يُسمى عادةً "المعدن التضحوي" ليكون بمثابة القطب الموجب. ثم يتآكل هذا المعدن التضحوي بدلاً من المعدن المحمي.


المعدن التضحوي يستخدم كأنود تضحية في الحماية الكاثودية التي تتآكل لمنع المعدن الأساسي من التآكل أو الجلفنة أو الصدأ.



يُعرَّف التآكل أساسًا بأنه تدهور المواد بسبب العمليات الكيميائية. من أهم هذه العوامل هو التآكل الكهروكيميائي للمعادن، حيث يتم تمكين عملية الأكسدة (- M → M + + e) من خلال وجود متقبل إلكتروني مناسب يُطلق عليه اسم مزيل الاستقطاب. يمكن فهم التآكل على أنه عودة تلقائية للمعادن إلى خاماتها، أي أن الكمية الضخمة من الطاقة التي تم استهلاكها في التعدين والتكرير والتصنيع لهذه المعادن قد تبددت بعدة طرق مختلفة.

كل من الخطوات والعمليات الكاثودية والأنودية مطلوبة لحدوث التآكل. ومن ثم فإن منع أي منهما سيوقف عملية التآكل. الحل الأكثر شيوعًا هو طلاء المادة/المعدن بالطلاء أو أي طبقة واقية أخرى. ولكن في المناطق التي يتم فيها تكسير الطلاء، قد تبدأ عملية التآكل في الحدوث.


تم إجراء أول تطبيق لهذا الإجراء (الحماية الكاثودية) في عام ١٨٢٤، حيث تم ربط الأنودات التضحوية المصنوعة من الحديد بالألواح النحاسي للهيكل (الجسم الرئيسي للسفينة) أسفل خط الماء. هذا قلل بشكل كبير من معدل تآكل النحاس. كان التأثير الجانبي أو السلبي لهذه الحماية الكاثودية هو زيادة نمو الكائنات البحري. عندما يتآكل النحاس، فإنه يطلق أيونات النحاس التي لها تأثير مضاد لنمو الكائنات البحرية. تمنع مقاومة نمو البحريات من التلوث الحيوي الذي هو النمو غير المرغوب فيه للكائنات البحرية على الهياكل المغمورة مثل أجسام السفن وأنابيب / مواسير السحب وما إلى ذلك.

عندما بدأ نمو البحريات الزائد يؤثر على أداء السفينة، قررت البحرية الملكية السماح للنحاس بالتآكل والاستفادة من انخفاض نمو البحريات على جسم السفن. ومن ثم لم يتم استخدام الحماية الكاثودية أكثر من ذلك، حتى عام ١٩٢٨ حيث تم تطبيق هذا مرة أخرى على خطوط مواسير الغاز الفولاذية في الولايات المتحدة واستخدمت على نطاق واسع منذ الثلاثينيات في القرن الماضي.

تحمي أنظمة الحماية الكاثودية تقريبًا جميع أنواع المعادن في البيئات المختلفة. التطبيقات الأكثر استخدامًا هي خطوط المواسير الفولاذية التي تحتوي على الماء أو الوقود، وخزانات التخزين من الصلب، وخوازيق الدعم الفولاذية، ومنصات النفط البحرية، وأغلفة آبار النفط البرية، وقضبان التسليح المعدنية في المباني والهياكل الخرسانية. تطبيق آخر شائع أيضًا في الفولاذ أو الحديد المجلفن، حيث تتم الحماية 
من الصدأ بطلاء تضحوي من الزنك على الأجزاء فولاذية. يمكن أيضًا منع تشققات إجهادات التآكل من خلال الحماية الكاثودية.


الحماية الكاثودية ICCP

الحماية الكاثودية | أنواع الحماية الكاثودية | التطبيقات



ما هي أنواع الحماية الكاثودية؟


الأنود الجلفاني:


في هذا النوع، يتم توصيل الأنود الجلفاني، وهو معدن نشط كهربيًا، بالسطح المعدني المهدد بالتآكل حيث يتعرض للإلكتروليت. يتم اختيار الأنودات الجلفانية لأن لديها جهدًا أكثر نشاطًا، مما يعني أن لديها جهد قطب سالب أكثر من معدن الهيكل المستهدف (وهو الصلب بشكل عام). الأنودات الجلفانية لها فترات عمر محدودة حيث سيستمر الأنود التضحوي في التدهور وحماية الخزان أو الأنابيب والمواسير. يحتفظ الأنود الجلفاني بالتآكل حتى يتم استهلاك مادة الأنود بالكامل وفي النهاية يجب استبداله.



أنظمة التيار القسري المسلط:



عند استخدام الأنودات الجلفانية للهياكل الأكبر حجمًا والتي تتميز بمقاومة عالية للكهرباء، فإنها لا تستطيع دفع تيار كافٍ اقتصاديًا لتوفير الحماية. في هذه الحالات، يتم استخدام أنظمة الحماية الكاثودية بالتيار القسري (ICCP) والتي لها عمر أطول بكثير من الأنودات الجلفانية. تشتمل هذه الأنظمة على مقوم يحول مصدر طاقة التيار المتردد إلى تيار مستمر، والذي يتم معايرته بشكل صحيح لتوفير الحماية المطلوبة.



نظرًا لأن مصدر الطاقة يتم توصيله إلى القطب ولا يتم إنشاؤه عن طريق تدهور القطب، فقد تتم إعادة معايرة مصدر الطاقة للقطب الكهربائي لتوفير طاقة إضافية، عند الحاجة.



ما هي تطبيقات الحماية الكاثودية؟



  • يختلف التطبيق على حديد تسليح الخرسانة قليلاً. عادة ما يتم تثبيت الأنودات والأقطاب المرجعية في الخرسانة في وقت البناء عندما يتم صب الخرسانة. الطريقة المعتادة المستخدمة هنا هي نظام ICCP.
  • تتم حماية خطوط المواسير التي تحمل المنتجات الخطرة بواسطة مكمل طلاء مع حماية كاثودية. يتم استخدام أنظمة ICCP في هذه الحالة. بينما في بعض الأحيان يكون من الأكثر اقتصادا حماية المواسير ذات القطر الأصغر والطول المحدود بواسطة الأنودات الجلفانية.
  • غالبًا ما يتم تنفيذ الحماية الكاثودية بواسطة أنودات كلفانية متصلة بهيكل السفن الصغيرة وللسفن الكبيرة، يتم استخدام أنظمة ICCP.
  • تغطي الحماية الكاثودية البحرية الأرصفة والمرافئ والهياكل البحرية. هنا يتم استخدام أنظمة الحماية الكاثودية الخاصة بالهيكل اعتمادًا على هندسة الهيكل والتكوين والمعمارية وما إلى ذلك.
  • تستخدم الحماية الكاثودية على خطوط المواسير والأنابيب والأوعية والخزانات التي تحمل السوائل لحمايتها من التآكل على أسطحها الداخلية. تستخدم هنا الأنودات الجلفانية وأنظمة ICCP.
  • الجلفنة هي طريقة لطلاء الفولاذ بطبقة من الزنك أو القصدير المعدني، والتي تعمل بمثابة أنود تضحوي.

اترك تعليق

يسعدنا أن نسمع منكم.

أحدث أقدم