دوره آموزشی حفاظت كاتدي تأسیسات و تجهیزات صنعتی- مقدماتی

درک اصول سيستمهاي حفاظت کاتدي برپایه درک ماهيت فرايند خوردگي است. خوردگي فلزات یک فرايند الکتروشيميایي است. در اين فرايند، يک مدار الکتريکي وجود دارد که جابجایی الکترونها از طريق واکنشهاي شيميايي در قسمتی از آن انجام ميشود. اين واکنشهاي شيميايي در سطحي از فلز که در مجاورت الکتروليت است رخ مي‌دهد. واکنشهاي اکسيداسيون (خوردگي) در سطح آند و واکنشهاي کاهشی در سطح کاتد انجام مي‌شوند. سيستم‌هاي کنترل خوردگي با تبديل سازه حفاظت شده به کاتد در يک پيل خوردگي بزرگتر، اين واکنشهاي اکسيداسيون را جابجا کرده و سيستم حفاظت کاتدي ناميده مي‌شوند. آندها در سيستم حفاظت کاتدي براي ايفاي نقش آند در اين پيل خوردگي بزرگتر نصب می‌شوند و مکاني را براي انجام تمامي واکنشهاي اکسيداسيون در پيل فراهم مي‌آورند. براي توصيف دقیق اصول حفاظت کاتدي، لازم است که ماهيت دقيق فرايند خوردگي با جزئيات کامل شرح داده شود.

 پيل خوردگي: خوردگي تخريب يک ماده در اثر واکنش آن با محيط اطراف مي‌باشد. در یک فلز، اين تخريب اصولا طي يك فرايند الکتروشيميايي صورت مي‌گيرد. این فرايند طی چهار مسیر مجزاي آند، کاتد، الکتروليت و فلز رخ می‌دهد. اين چهار جزء، پيل خوردگي را تشکيل مي‌دهند و خوردگي الکتروشيميايي فقط زماني اتفاق مي‌افتد. که هر چهار عامل حاضر باشند. براي درک عملکرد سيستم حفاظت کاتدي، شناخت اين چهار جزء پيل خوردگي الکتروشيميايي بسيار مهم است.

آنـد: واضـح تريـن بخـش پيـل خوردگـي آنـد مي‌باشـد. خوردگـي در ايـن قسـمت رخ مي‌دهـد. در يـک پيـل خوردگـي آنـد جایـی اسـت کـه در آن جريـان الکتريسـيته بـه طريـق شـيميايي از سـطح فلـز وارد الکتروليـت مي‌شـود. ايـن واکنـش شـيميايي يک واکنش اکسيداسـيون اسـت، که مشـخصه آن از دسـت دادن يک الکترون توسـط فلـز و ترکيـب شـدن آن با يـک عنصر ديگـر، معمولا اکسـيژن مي‌باشـد. درمورد فـولاد، مـاده حاصـل اکسـيد آهـن (زنگ آهن)  اسـت

 کاتد: دومين قسمت از پيل خوردگي کاتد ميباشد. کاتد جايي است که حفاظت مي‌شود. در يک پيل خوردگي کاتد جایی است که در آن جريان الکتريسيته به طريق شيميايي از الکتروليت به سطح فلز وارد مي‌شود. اين واکنش شيميايي يک واکنش کاهشي است که مشخصه آن فلز رسانای الكترونها تا الكتروليت می‌باشد.

سيستم‌هاي حفاظت کاتدي: حفاظت کاتدي يك روش الکتروشيميايي براي جلوگيري يا کنترل خوردگي سازه‌هاي فلزي مدفون يا مستغرق میباشد. سيستم‌هاي حفاظت کاتدي سيستم‌هایی پویا هستند که براي کنترل خوردگي از جريان الکتريسيته استفاده میکنند. درصورت قطع جريان، خوردگي با سرعتی متناسب با ترکيب ماده/محيط رخ خواهد داد و درصورتيکه جريان تأمين شده براي حفاظت کامل کافي نباشد، خوردگي با سرعت کمتري انجام میشود. پس از اینکه سيستم حفاظت کاتدي براي ايجاد حفاظت کافي ثابت بمانند. تغييرات جريان يا پتانسيل نصب و تنظيم شد، باید جريان و پتانسيلها نسبتا نشان‌دهنده بروز مشکل ميباشد.

تجهيزاتي که جهت کنترل خوردگي آنها می‌توان از سیستم حفاظت کاتدي استفاده کرد عبارتند از::

• مخازن زيرزميني ذخيره سوخت و مخازن هم سطح زمين
• شبکه‌هاي توزيع سوخت
• مخازن ذخيره آب هم سطح زمين ويا واقع در بلندي
• شبکه‌هاي توزيع آب آشاميدني
• شبکه‌هاي توزيع گاز طبيعي
• شبکه‌هاي توزيع هواي فشرده
• لوله‌هاي آب آتش نشاني
• تجهیزات پمپ فاضلاب
• موج شکنهای فولادي، پایه‌های نگهدارنده/ محافظ اسکله و دیگر سازه‌هاي فولادي مستغرق در آب
• شبکه‌های فولادی در سازه‌های بتنی

تعمیر و نگهداري سيستم حفاظت کاتدي:

 عملکرد سيستم را ميتوان با ترکيبي از هر دو اندازه گيري جريان تغذیه، اندازه گیری پتانسيل تجهیز، يا ترجيحا روش کنترل نمود. تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده ميتواند شامل بازرسي و تنظيم قسمت‌هاي مختلف دستگاه، مانند يکسوکننده‌هاي جريان يا آندها باشد. در حالیکه تعمیر و نگهداري برنامه‌ريزي نشده ميتواند شامل عيب يابي و تعمير قسمت‌هايي نظير بسترهاي آندي يا تجهیزات رسانا باشد که طي بررسي‌‌هاي برنامه‌ريزي شده معيوب شناخته شده‌ا‌‌‌ند.

مؤلفه‌هاي حفاظت کاتدي: برنامه حفاظت کاتدي شامل موارد زير ميباشد:

• کنترل خوردگي با طراحي سيستم حفاظت کاتدي
• کنتـرل خوردگـي طـی كارهـای درون سـازمانی و پيمانـکاري، سفارشـات کاري و پروژه‌هـا
• استفاده از حفاظت کاتدي جهت جلوگیری از رخداد واکنشهای الکتروشيميايي
• استفاده از پوششهاي محافظ براي کاهش جريان مورد نياز حفاظت کاتدي
• آناليـز خرابي‌هـا و پیاده سـازی اقدامـات اصلاحـي در خوردگي هـای ناشـي از مواد، طراحي، سـاخت يـا محيط
• ارائـه مسـتندات لازم درخصـوص مطابقـت با ضوابـط و عملکرد، تعمیـر و نگهداري کارآمد سيسـتم‌هاي حفاظـت کاتدي