حفاظت کاتدی چیست؟

مفهوم پتانسیل مختلط (Mixed Theory) در حفاظت کاتدی چیست؟

در اینجا بررسی می‌کنیم که مفهوم پتانسیل مختلط در حفاظت کاتدی چیست. شکل زیر تصویر یک قطعه روی (Zn) غوطه‌ور شده در اسیدکلریدریک (HCl) را نشان می­‌دهد.

طبق تئوری واگنر برای واکنش انحلال روی در اسید کلریدریک دو نیم واکنش آندی و کاتدی را می­‌توان در نظر گرفت:

نیم واکنش آندی اکسایش روی

نیم واکنش کاتدی کاهش هیدروژن

این دو نیم واکنش به صورت همزمان روی سطح فلز در حال رخ دادن هستند. هر نیم واکنش پتانسیل و دانسیته جریان مختص به خود را دارد.

ذکر این نکته ضروری است که این نیم واکنش­­‌ها نمی­‌توانند به صورت جداگانه و در یک زمان روی سطح روی (Zn) حضور داشته باشند. بنابراین باید پتانسیل خود را با آنچه پتانسیل خوردگی (Ecorr) نامیده می­‌شود تطبیق دهند. در حقیقت آنچه به عنوان  Ecorr می­‌شناسیم، ترکیب پتانسیل­‌های دو نیم واکنش آندی و کاتدی است و این همان مفهوم پتانسیل مختلط است.

طبق تئوری واگنر برای واکنش انحلال روی در اسید کلریدریک دو نیم واکنش آندی و کاتدی را می­‌توان در نظر گرفت:

نیم واکنش آندی اکسایش روی

نیم واکنش کاتدی کاهش هیدروژن

این دو نیم واکنش به صورت همزمان روی سطح فلز در حال رخ دادن هستند. هر نیم واکنش پتانسیل و دانسیته جریان مختص به خود را دارد.

ذکر این نکته ضروری است که این نیم واکنش­­‌ها نمی­‌توانند به صورت جداگانه و در یک زمان روی سطح روی (Zn) حضور داشته باشند. بنابراین باید پتانسیل خود را با آنچه پتانسیل خوردگی (Ecorr) نامیده می­‌شود تطبیق دهند.

در حقیقت آنچه به عنوان  Ecorr می­‌شناسیم، ترکیب پتانسیل­‌های دو نیم واکنش آندی و کاتدی است و این همان مفهوم پتانسیل مختلط است.

نمودارهای Evans یا Evans Diagrams در حفاظت کاتدی چیست؟

محور عمودی این نمودارها، پتانسیل نسبت به یک رفرنس الکترود استاندارد و محور افقی لگاریتم دانسیته جریان را به نمایش می­‌گذارد.

رسم نمودار Evans مستلزم در اختیار داشتن پتانسیل تعادلی(E0) و جریان تبادلی(i0) و خطوط مستقیم آندی و کاتدی است.

لازم به ذکر است که یک سیستم خوردگی الکتروشیمیایی می­‌تواند توسط پارامترهای سینتیکی مشخصه یابی شود. مثل شیب تافل (βa ،βc )، دانسیته جریان­‌های تبادلی (i0) و دانسیته جریان حدی (il).

اما E0 یک پارامتر ترمودینامیکی است و برای هر واکنش از سری EMF و در حالت تعادل ماده با محلول یون­‌های خودش بدست می­‌آید.

معادله نرنست

پتانسیل الکترود (Ecorr) و دانسیته­‌جریان (icorr) از نقطه‌­ای که خطوط احیای هیدروژن (H+/H2) و اکسیداسیون روی (Zn2+/Zn) هم‌دیگر را قطع می­‌کنند بدست می‌آید.

برای رسم نمودارها، دانسیته جریان تبادلی (i0) و پتانسیل مدارباز(EOCP) ضروری هستند.

این نوع نمودار پتانسیل-دانسیته جریان برای تمام مواد جامدی که در تماس با محلول دارای یک یا چندجزء عامل اکسید­کننده هستند قابل رسم است. محاسبات موردنیاز برای رسم خطوط را می­‌توان به کمک معادلات الکتروشیمیایی انجام داد.

مانند معادله نرنست و واکنش‎‌­های نوشته شده روی خطوط آندی و کاتدی:

نتیجه گیری از تئوری واگنر

آنچه از تئوری واگنر و پتانسیل مختلط می‌­توان نتیجه گرفت، به صورت زیر خلاصه می­‌شود:

جریان خوردگی با افزودن گونه اکسید کننده ثانویه افزایش می­‌یابد.

پتانسیل خوردگی با افزودن گونه اکسید کننده ثانویه به سمت مقادیر مثبت‌تر متمایل می‌شود.

نرخ آزاد شدن هیدروژن با افزودن گونه اکسید کننده کاهش می­‌یابد.

امروزه با پیشرفت تکنولوژی قادر هستیم بدون محاسبات به نمودارهایی دست پیدا کنیم که سرعت محاسبه جریان و پتانسیل خوردگی را افزایش می­‌دهند. این کار با استفاده از دستگاه پتانسیوستات و یک سل سه الکترودی که شامل الکترود مرجع، الکترود پلاتین و نمونه مورد نظر انجام می شود.

نمودارهایی که از دستگاه­‌های تست خوردگی بدست می‌­آید با تصویری که از نمودارهای Evans و به صورت تئوری در ذهن داریم قدری متفاوت است. این نمودارها در ابتدا توسط جولیوس تافل معرفی شدند و به نمودارهای تافل معروف هستند.

خوردگی چیست؟

نمودار های تافل در حفاظت کاتدی چیست. شکل زیر یک نمونه از نمودارهای تافل را نشان می‌­دهد  که در محاسبات جریان حفاظت کاتدی بسیار تعیین کننده است. از تقارب خطوط مماس شده در ناحیه آندی و کاتدی جریان و پتانسیل خوردگی محاسبه می­‌شود.

اساس رسم این نمودارها اعمال یا تخلیه الکترون روی سطح نمونه در جهت افزایش یا کاهش پتانسیل به واسطه دستگاه پتانسیواستات است. سپس جریان با توجه به پتانسیل اعمال شده خوانده می­‌شود. پتانسیل در نقش محرک و جریان جواب آن است.

در هنگام خوردگی نمونه یا فلز در تعادل با محیط است و پتانسیل خوانده شده به عنوان پتانسیل مدارباز (EOCP) شناخته می­‌شود. اما با ارسال الکترون روی سطح قادر هستیم که پتانسیل منفی­‌تر ازEcorr  روی سطح نمونه اعمال کنیم.

اگر بخواهیم که پتانسیل­‌های مثبت­‌تر ایجاد کنیم باید از سطح الکترون پتانسیل خارج کنیم.

تشریح نمودار فلز

مورد مهمی که مد نظر قرار دارد، در حفاظت کاتدی چیست ؟

آنچه که در حفاظت کاتدی مدنظر هست نگاه داشتن تجهیز در پتانسیلی منفی­‌تر از پتانسیل خوردگی است. به عنوان مثال اگر پتانسیل آهن در محیطی که با آن درتماس است برابر 0.6V vs.SHE- باشد، برای حفاظت از آن می­‌توان پتانسیل را در 0.8V vs. SHE- نگاه داشت.

از آن جا که اصل برابری مجموع جریان­‌های آندی و کاتدی طبق تئوری واگنر برقرار است  و جریان کاتدی بیش از جریان آندی است، می­‌توان به نقش جریان  اعمالی کاتدی که جبران کننده اختلاف جریان کاتدی و آندی روی نمودار است پی برد:

شکل بالا نشان می­‌دهد که برای جبران اختلاف جریان آندی و کاتدی، دستگاه باید بر روی نمونه یا تجهیز موردنظر الکترون اعمال کند.

در نتیجه آنچه که در حفاظت کاتدی به عنوان جریان کاتدی اعمال می­‌شود بر اساس نمودارهای تافل بدست آمده است. که جبران کننده جریان کاتدی موردنیاز برای نگاه داشتن تجهیز در پتانسیل کاتدی موردنظر و حفاظت تجهیز یا سازه است. در این مدار از یک آند خارجی که به واسطه آن بتوان جریان روی سطح فلز یا سازه اعمال کرد بهره می­‌بریم. فلز به عنوان گیرنده الکترون کاتد خواهد شد. به منظور تداوم جریان همیشه نیاز به یک ارتباط الکتریکی و یک مسیر هدایت یونی داریم.

حفاظت کاتدی توسط آند فداشونده (آند گالوانیک)

در این بخش به این می پردازیم که  نقش آند فدا شونده در حفاظت کاتدی چیست ؟

سیستم­‌های آند فداشونده براساس اختلاف پتانسیلی که در پی خوردگی فلزات یا آلیاژها بوجود می آید عمل می­‌کنند.

در این روش از یک فلز فعال‌تر مثل روی، منیزیم یا آلومینیوم برای حفاظت آهن یا سازه فولادی استفاده می­‌شود. این فلز در سری  EMF  پایین‌تر از آهن قرار دارد.

به عنوان مثال پتانسیل خوردگی طبیعی آهن نسبت به رفرنس الکترود مس/سولفات مس بین 0.4- تا 0.6- ولت است.  درحالی که پتانسیل خوردگی روی نسبت به رفرنس الکترود مس/سولفات مس 1.1- ولت است.

بنابراین اگر این دو فلز به صورت الکتریکی متصل شوند، اختلاف پتانسیل بین آهن و روی تقریبی بین 0.5 تا 0.7 ولت خواهد بود. همچنین خوردگی روی (Zn) رخ داده و از خوردگی آهن ممانعت خواهد شد.

ذکر این نکته ضروری است که حفاظت کاتدی به شرطی انجام می­‌شود که هر دو فلز در یک الکترولیت قرار داشته باشند. و همچنین هدایت الکتریکی و یونی بین آند و کاتد برقرار باشد. فلزی که خورده می­‌شود آند است و فلزی که حفاظت می­‌شود کاتد است.

هرآنچه که در خوردگی گالوانیک گفتیم برای حفاظت به روش آند فدا شونده نیز صادق می باشد. .در این روش آند فداشونده را در داخل خاک کار می گذاریم و اتصال الکتریکی توسط کابل‌­های فلزی برقرار می­‌گردد. به علت اختلاف پتانسیل بین آند (فلز فعال­تر) و سازه، جریان روی سطح سازه برقرار شده و شدت جریان خوردگی آن کمتر می­‌شود..باید توجه داشت که مسیر هدایت یونی و الکتریکی باید حتما برقرار باشد در غیر این صورت جریان برقرار نخواهد شد. همچنین فلز فعال­‌تر و نجیب‌تر هر دو خورده خواهند شد.

تئوری واگنر و پتانسیل مختلط

توسط تئوری واگنر  و پتانسیل مختط می­‌توان ثابت کرد که فلز فعال‌­تر (روی یا منیزیم) نسبت به زمانی که تنها در خاک قرار می­‌گیرد بیشتر خورده خواهد شد.

همچنین فلز نجیب­‌تر (Fe) کمتر خورده خواهد شد و به اصطلاح حفاظت می­شود. شکل زیر نشان می­‌دهد که در صورت حضور Zn، شدت دانسیته جریان خوردگی آهن (i’corr, Fe) نسبت به زمانی که آهن به تنهایی در محلول خورنده هست (icorr, Fe) کمتر خواهد بود.

بالعکس دانسیته شدت جریان خوردگی روی (i’corr, Zn) نسبت به زمانی که به تنهایی در محلول خورنده هست (icorr, Zn) بیشتر خواهد شد.

اجزای یک سیستم آند فداشونده

آند فدا شونده

براساس اکتیویته گالوانیک، دیگر ویژگی‌ها و قیمت، آند مناسب تعیین می‌شود. فلزات اکتیو مثل روی، منیزیم و آلومینیوم به عنوان آندهای فدا شونده استفاده می­‌شوند. این فلزات زمانی که با آهن متصل می شوند، جریان مورد نیاز برای حفاظت را مهیا می‌کنند.

سه آند پرکاربرد در حفاظت کاتدی چیست ؟

جدول زیر ویژگی­‌های سه آند پرکاربرد در حفاظت کاتدی مانند دانسیته، پتانسیل نسبت به الکترود مرجع مس/سولفات مس را مقایسه می­‌کند.

مشاهده می‌شود آلومینیوم و روی پتانسیل نزدیک به یکدیگر دارند و منیزیم منفی‌ترین پتانسیل را دارد.

توان آند که با آمپر-ساعت نشان داده می­‌شود عامل مهم دیگری است که باید در طراحی مدنظر قرار گیرد. هرچند آند منیزیم منفی‌­ترین پتانسیل را دارد ولی توان کمتری نسبت به دیگر آندها دارد و باید وزن بیشتری از آن برای رسیدن به یک جریان مشخص مورد استفاده قرار گیرد.

آند روی و ویژگیهای آن

دانسیته آند روی4 برابر منیزیم و یک آند سنگین هست و نسبت به منیزیم و آلومینیوم جریان کم‌تری فراهم می­‌کند. آند­های روی در جاهایی که مقاومت کمتر است بازدهی بیشتری دارند. این آند­ها درخاک با مقاومت کمتر از 1000ohm.cm، آب دریا، آب مخلوط دریا و شیرین کارایی خوبی دارند.

آند روی که برای خاک استفاده می­‌شود باید خلوص بالایی داشته باشد گاهی از روی ریخته­‌گری ساخته می‌­شوند. آن ها گاهی با آلومینیوم و کادمیوم ترکیب می­‌شوند. آندهای روی تا 90 درصد می­‌توانند به جریان تبدیل شوند. 10 درصد ما­بقی افت آند هست به علت محصولاتی که روی آن­ها تشکیل می­‌شود.

حضور مقادیر کمی از آهن در آند روی باعث می­‌شود یک پوشش چگال بوجود آید و از برقراری جریان جلوگیری شود. حضور آهن حتی در مقادیر کم مضر هست و افزودن آلومینیوم و کادمیوم این عیب را برطرف می­‌کند.

روی استفاده شده برای آندهای خاک باید 99.99% خلوص داشته باشد. روی زمانی که در پشت بند مناسب قرار داشته باشد دچار پلاریزاسون شدید نمی­‌شود.

حفاظت کاتدی

بازدهی جریان آندهای روی

بازدهی جریان آندهای روی تقریبا ثابت است و بسته به ترکیب شیمیایی آندهای روی جریان می­‌تواند از کم تا زیاد تغییر کند.

پتانسیل مدارباز روی نسبت به الکترود مرجع مس/سولفات مس 1.1- ولت است. اگر سازه فولادی باید در پتانسیل -0.85- ولت حفاظت شود، اختلاف پتانسیل 0.25- ولت خواهد بود. در صورت افت پتانسیل زیاد این اختلاف پتانسیل از بین خواهد رفت و محافظت ناکافی خواهد بود.

آندهای روی در وزن های متفاوت از 5 (2.3کیلوگرم) تا 250 (113.4کیلوگرم) پوند در دسترس هستند. همچنین  اشکال متفاوتی نیز دارند، مانند: صفحه، میله و نوار.

گاهی از پشت بندهای آماده نیز برای روی استفاده می‌شود:

مثل Gypsum (ترکیبی از سولفات کلسیم) و Bentonite (آلومینیوم پلی سیلیکات). این پشت­بندهای هادی مناسب برای یون­‌های روی هستند.

آند روی در چه شرایطی قابل استفاده نیست؟

روی درpH های بالای 8 یا دمای بالای 50 درجه سانتیگراد برای حفاظت مناسب نمی‌­باشند. زیرا در هر دو حالت سطح پاسیو شده و نسبت به سازه در یک موقعیت کاتدی قرار می­‌گیرد و حفاظت انجام نمی­‌شود.

آند منیزیم و ویژگیهای آن

منیزیم به سبب قیمت و کارایی مناسب پرکاربردترین آند فداشونده است. در خاک­‌های با مقاومت بالا و  آب دریا و مخلوط آب دریا و آب شیرین بهترین گزینه است.

آندهای منیزیم در وزن­های متفاوت از 1 (0.45کیلوگرم) تا 200 (90.7کیلوگرم) پوند در دسترس هستند. همچنین اشکال متفاوتی نیز دارند، مانند: صفحه، میله و نوار.

آند منیزیم گاهی با آلومینیوم (%6wt) و روی (%3wt) آلیاژ می‌شود، تا توزیع جریان یکنواخت شود. منیزیم از روی فعا‌ل‌­تر است و اختلاف پتانسیل بیشتری ایجاد می­‌کند. بنابراین انتظار می‌­رود که تا 4 برابر نسبت به روی بیشتر دچار خوردگی موضعی شود.

منیزیم قادر است پتانسیل سازه فلزی را تا 0.9- ولت منفی کند. حال فکر می‌کنید موارد استفاده در حفاظت کاتدی چیست ؟ برای حفاظت کاتدی مخازن آب، مبدل­‌های حرارتی و کندانسورها از آندهای منیزیم استفاده می­‌شود.

عمر آندهای منیزیم تحت تاثیر مقاومت محیط و پشت بند است. آندهای منیزیم برای خاک با مقاومت بالا کارایی بهتری دارند. علت را می‌توان در پتانسیل منفی تر نسبت به روی جستجو کرد.

هرچقدر مقاومت خاک زیاد باشد به علت اختلاف پتانسیل بالا، افت پتانسیل جبران خواهد شد و سازه در پتانسیل مورد نظر حفاظت می‌­شود.

آندهای آلومینیوم و ویژگیهای آنها

ویژگی شاخص آلومینیوم دانسیته جریان بالایی است که روی سطح ایجاد می‌­کند ولی چون پتانسیل کمی دارد برای خاک­‌های با مقاومت بالا مناسب نیست. هرچند برای استفاده در آب دریا می­‌تواند گزینه مناسبی باشد.

مشکل اصلی آلومینیوم ایجاد لایه محافظ  Al2O3 است که برای حل این مشکل از جیوه یا ایریدیوم استفاده می‌شود. هرچند جیوه به علت مسایل زیست محیطی استفاده نمی‌شود.

آلومینیوم معمولا با روی آلیاژ سازی می‌شود تا بازدهی جریان افزایش یابد.

1-بسترآند، پشت بند یا backfill

تقریبا همیشه آندهای فداشونده در بستری که پشت بند خوانده می­‌شود قرار می­‌گیرند تا مقاومت خاک کاهش یابد. در اثر این اقدام بازده آند بیشتر شده و جریان بیشتری از آن گرفته خواهد شد. پشت بند عمر آند را افزایش می­‌دهد و باعث می‌­شود جریان به صورت یکنواخت توزیع بشود. ضمن آن که از تجمع گاز جلوگیری می­‌کند.

از مواد پایه کک می­‌توان برای پشت بند آند استفاده کرد. تجمع محصولات خوردگی و گاز باعث تخریب آند می‌شود. نهایتا پشت بند می­‌تواند افت پتانسیل را کاهش دهد.

2- کابل اتصال

کابل اتصال در حفاظت کاتدی چیست ؟

کابل اتصال برقراری قوی بین آند و کاتد را به وجود می‌آورد. برقراری اتصال قوی بین آند و کاتد از ملزومات حفاظت کاتدی است.

آندهای فداشونده یا به سازه پیچ می‌­شوند یا جوشکاری می­‌شوند. روش دیگر اتصال با کابل عایق lead wire هست که یا به سازه جوش داده می­‌شود یا با روش­‌های مکانیکی اتصال می­‌یابد.

یکی دیگر از روش‌­های آند به سازه اتصال جوشکاری ترمیت هست. این جوشکاری حالت انفجاری یا گرما زا دارد.

3- Test Station

Test station مکانی است که برای اندازه‌­گیری پتانسیل لوله یا سازه نسبت به خاک، جریان، خروجی یا بازدهی آند و… تعبیه شده است. Test station همچنین این امکان را می­‌دهد که سیستم حفاظت کاتدی را پایش کنیم و اقدامات لازم برای حفاظت صحیح را انجام بدهیم.

الکترود مرجع:

Test station مکانی است که برای اندازه‌­گیری پتانسیل لوله یا سازه نسبت به خاک، جریان، خروجی یا بازدهی آند و… تعبیه شده است. Test station همچنین این امکان را می­‌دهد که سیستم حفاظت کاتدی را پایش کنیم و اقدامات لازم برای حفاظت صحیح را انجام بدهیم.

محدودیت های روش آند فدا شونده در حفاظت کاتدی چیست ؟

میزان حفاظت از لحاظ ولتاژی  به اختلاف پتانسیل روی و آهن بستگی دارد.  چون اختلاف ولتاژ محدود است، آند فداشونده باید در نزدیکی سازه ای که قرار است حفاظت شود قرار بگیرد.
افت­‌پتانسیل (IR drop) همیشه در مسیر حفاظت کاتدی وجود دارد. که در محاسبات و انتخاب نوع آند فداشونده باید در نظر گرفته شود و نهایت اختلاف پتانسیل قابل اعمال 1 ولت هست.

مثلا اگر در مسیر سنگ و دیگر اجزای با مقاومت بالا وجود داشته باشند باید از فلز فعال­‌تر از روی مثل منیزیم استفاده کرد.به علت محدودیت در میزان اختلاف پتانسیل (کمتر از 1ولت)، در صورت افت پتانسیل و مقاومت بالا بازدهی کم خواهد بود دارد.
سیستم های گالوانیک در سازه های کوچک یا پوشش داده شده بازدهی بالاتری دارند.
دانسیته جریان اعمالی روی سازه­های بزرگ با سطوح بالا ناچیز خواهد بود.
اگر الکترولیت آب باشد، مقاومت آن نباید بیش تر از 200ohm.cm باشد. مقاومت بیشتر باعث کاهش توزیع جریان خواهد شد. در صورت مقاومت بیشتر باید تعداد آندهای بیشتری استفاده شود.
محدودیت دیگر pH است که باید بین 5.5 تا 11 باشد و دما که نباید از 60 درجه سانتیگراد تجاوز کند.

انواع آندهای فداشونده:

معمولا از سه فلز روی، منیزیم، آلومینیوم و آلیاژهایشان برای ساخت آندهای فداشونده استفاده می‌­شود که به شکل­‌های بلوک، میله، ذوزنقه، صفحه، دیسک یا نوار ساخته می­‌شوند.

حفاظت کاتدی توسط اعمال جریان

در سیستم حفاظت کاتدی به روش اعمال جریان، توسط یک منبع جریان الکتریکی (Power supply) DC یا رکتیفایر اختلاف پتانسیل بین آند (+) و کاتد (-) تامین می­‌شود تا الکترون به سطح کاتد تزریق شود. سطح آند و کاتد باید با یک سیم بهم وصل باشند.
سیستم آند فداشونده قابلیت تامین اختلاف پتانسیل­‌های محدود را دارد. برخلاف سیستم آند فداشونده، سیستم اعمال جریان قادر است تا 100 ولت یا بیشتر اختلاف پتانسیل را تامین کند. لذا برای سازه‌های بزرگ ترجیح بر استفاده از روش اعمال جریان است.
منبع جریان می‌­تواند یک سل خورشیدی، یک باتری یا یک رکتیفایر باشد. قطب منفی مولد جریان به کاتد و قطب مثبت به آند متصل می­گردد.

برای حفاظت کاتدی سازه‌های مختلف چه پتانسیلی اعمال کنیم؟

پتانسیل قابل اعمال برای حفاظت کاتدی چیست ؟ جدول زیر نشان می‌­دهد که چه پتانسیلی برای حفاظت کاتدی سازه­‌ها با متریال متفاوت لازم است.
این جدول نشان می­‌دهد که در حضور باکتری‌های احیا کننده سولفات (SRB) باید به میزان کافی الکترون روی سطح سازه فولادی اعمال کنیم. در حدی که به پتانسیل 0.95- ولت بر اساس الکترود مس/سولفات مس برسیم.
برای حفاظت کاتدی آلومینیوم نیاز به اعمال پتانسیل‌های بیشتری داریم.

آندهای سیستم اعمال جریان

آندهای سیستم اعمال جریان حالت خنثی دارند و پتانسیل لازم روی سطح آن‌ها ایجاد می­‌شود. آنها معمولا از جنس گرافیت، چدن پر سیلیسیم، پلاتین یا Mixed Metal Oxide (MMO) هستند.
از این مواد به این دلیل استفاده می­‌ کنیم که کاهش وزن کمی در قبال ایجاد جریان بالا دارند و برای  اختلاف پتانسیل 100 ولت و دانسیته جریان‌های زیاد مناسب هستند.
نهایتا سطح وسیعی از سازه قابل حفاظت شدن با این یک آند است و آند می­‌تواند در فاصله زیادی از سازه قرار بگیرد. بسته به نوع آند استفاده شده در سمت آند واکنش تجزیه آب یا خوردگی آهن می‌تواند رخ دهد. لذا بهتر از متریالی که هادی جریان است و دچار خوردگی نمی­شود استفاده کنیم مانند گرافیت.

طراحی سیستمهای حفاظت کاتدی

• طراحی سیستم‌ها در حفاظت کاتدی چیست ؟
• برای طراحی سیستم‌­های حفاظت کاتدی استانداردهای متفاوتی مطرح می‌­شود:
• NACE Standards
• DNV Standards
• British Standards (BS)
• از میان استانداردهای مذکور، استانداردهای طراحی شده توسط NACE مهم­‌ترین هستند.
• اولین قدم در طراحی یک سیسیتم حفاظت کاتدی برای یک مخزن، لوله و یک سازه فلزی، تصمیم‌گیری در مورد نوع سیستم حفاظت است. نوع سیستم حفاظت می­‌تواند آند فدا شونده، تزریق جریان، یا ترکیبی از هر دو باشد.
• از سیستم تزریق جریان چه زمانی استفاده می‌­شود؟
• زمانی که سازه بزرگ است.
• زمانی که آندهای فداشونده توانایی تامین جریان مورد نیاز را نخواهند داشت.
• فاکتورهای اقتصادی نیز می­‌توانند نقش بسیار موثری داشته باشند.
• به منظور واضح شدن بیشتر معیارها، مزایا و معایب هر دو سیستم باید مورد بررسی قرار گیرد.

مزایای سیستم آند فداشونده

• مزایای سیستم آند فداشونده در حفاظت کاتدی چیست ؟
• آسان بودن نصب
• مستقل بودن از سیستم های تامین جریان
• مناسب بودن برای حفاظت از یک منطقه خاص
• تداخل کمتر با سازه­های مجاور
• احتمال کم بوجود آمدن مسئله Over-protection
• یکنواخت بودن پتانسیل در نقاط مختلف سازه

محدودیت های سیستم های فدا شونده در حفاظت کاتدی چیست

• محدود بودن اختلاف پتانسیل و جریان قابل تزریق
• پیچیده شدن نصب تعداد زیادی آند و حضور اتصالات الکتریکی

مزایای سیستم تزریق جریان در حفاظت کاتدی چیست

• اعمال اختلاف پتانسیل بالاتر که امکان محافظت از یک سازه بزرگ و بدون پوشش را در محیط با مقاومت بالا می‌دهد.
• در مقایسه با سیستم آند فداشونده به تعداد کمتری آند نیاز هست.
• ولتاژ می­‌تواند بسته به تغییرات محیط و پوشش متفاوت باشد.

محدودیت های سیستم تزریق جریان در حفاظت کاتدی چیست

• در صورت عدم کنترل کافی، این سیستم می­‌تواند سازه را دچار پدیده over-protection نماید­.
• تغییرات چشم­گیر پتانسیل روی سازه می‌­تواند غیرقابل اجتناب باشد.
• می‌­توانیم نتیجه بگیریم که سیستم آندفداشونده مناسب سازه­‌های کوچک و تزریق جریان برای سیستم­‌های بزرگ پیچیده که  پوشش مناسبی ندارند یا بدون پوشش هستند. همچنین زمانی که خاک مقاومت بالاتری دارد استفاده شود.