Xenode
برند ایرانی تولیدکننده انواع آندهای MMO

 


 

حفاظت کاتدی

حفاظت کاتدی ]1[ به عنوان مؤثرترین روش حفاظتی در برابر خوردگی سازه‌های مدفون در خاک شناخته شده ‌است که به‌ طور گسترده در حفاظت از خوردگی لوله‌های توزیع و انتقال گاز، مواد نفتی و آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

1-1- تاریخچه

حفاظت کاتدی نخستین بار توسط همفری دیوی، در سال۱۸۲۴ میلادی، در شهر لندن و در میان سلسله مقالاتی که ایشان به انجمن سلطنتی ارائه می‌ کردند مطرح گردید. این دانشمند پیشنهاد نمود که برای حفاظت کاتدی کشتی ‌های با بدنه مسی قطعاتی از آهن به عنوان آندهای از بین رونده روی بدنه کشتی‌ ها نصب شود به ‌طوری‌که موجب رشد و توسعه دریانوردی شد.

1-2- حفاظت کاتدی

بطور کلی در حفاظت کاتدی، در کنار فلز تحت حفاظت، یک فلز با پتانسیل احیاء کمتر (فعال تر) قرار می ‌دهند تا اگر این دو فلز باهم یک پیل الکتروشیمیایی تشکیل دادند، فلز دارای پتانسیل احیای بیشتر، در نقش کاتد پیل قرار گیرد و خورده نشود. در این پیل، فلز دارای پتانسیل احیای کمتر خورده می‌ شود و فلز مقابلش را از خطر خورده شدن حفاظت می کند. برای اجرای سیستم حفاظت کاتدی دو روش کلی وجود دارد:

1-2-1- حفاظت کاتدی گالوانیک ]2[ (آند فداشونده ]3[)

در این بخش از یک الکترود کمکی که بر طبق جدول سری گالوانیکی فعالتر باشد استفاده می شود و به این ترتیب با فلز مدنظر پیل گالوانیکی به وجود می‌آید. بنابراین الکترود کمکی آند شده و به این صورت موجب حفاظت از فلز مدنظر که نقش کاتد را ایفا می کند می شود و دیگر نیازی به منبع جریان خارجی یا یکسو‌کننده نمی‌باشد. فلزات از بین رونده که برای حفاظت کاتدی به کار می ‌روند اغلب منیزیم و آلیاژهای آن و در برخی موارد روی و آلومینیوم می ‌باشند. اصولاً آندهای از بین رونده به عنوان منابع انرژی الکتریکی عمل می ‌نمایند، اهمیت آن‌ها مخصوصاً در مواردی است که امکان دسترسی به نیروی برق وجود نداشته و یا در نقاطی که نصب خطوط نیرو با صرفه نباشد.

 

 

1-1-1- حفاظت کاتدی با اعمال جریان ]4[

برخلاف روش آندهای فداشونده در روش جریان اعمالی به یک منبع خارجی جهت تأمین جریان مورد نیاز برای حفاظت نیاز می ‌باشد. جنس آندهای استفاده شده در این روش به دلیل عدم تجزیه آن‌ها مهم نمی ‌باشد و برخلاف روش آند فداشونده از فلزات و مواد بی اثر استفاده می شود. در این روش آندها نسبت به سازه مثبت نگه داشته شده که این عمل توسط یک منبع جریان مستقیم انجام می‌ گیرد؛ منبع جریان یکسو را به این ترتیب در سیستم قرار می‌ دهند که قطب مثبت آن متصل به الکترود کمکی و قطب منفی آن به فلز دستگاه مورد نظر وصل شود. به‌طوریکه یون ‌های مثبت در داخل الکترولیت از آند به سمت فلز مورد نظر برمی‌ گردد.

 

 

1-1-1-1-آندهای حفاظت کاتدی با اعمال جریان

آندهای مورد استفاده در حفاظت کاتدی با اعمال جریان از آنجایی که با اعمال جریان در قطب مثبت نگه داشته می شوند و همیشه آند هستند، از جنس خنثی هستند. بنابراین استفاده از الکترودهایی که از طول عمر بالاتری برخوردارند و زود تجریه نشده و از بین نمی روند اهمیت بالایی دارد. عمده آندهای مورد استفاده در این روش، آندهای گرافیتی، پلاتینی، MMO و ... هستند.

الکترودهای MMO به دلیل دارا بودن خواص الکتروکاتالیستی، مقاومت به خوردگی و سایش بالا به عنوان آندهای جریان اعمالی (الکترود کمکی) در سیستم ‌های حفاظت کاتدی در محیط های مختلف از جمله آب دریا، آب شور، آب شیرین و بتن به طور گسترده استفاده می ‌شود.

2-حفاظت آندی

حفاظت آندی یک روش کنترل خوردگی است که با اعمال جریان الکتریکی، یک فیلم غیرفعال ]5[ روی سطح فلز تشکیل می‌ شود. این فیلم پس از تشکیل به عنوان محافظت در مقابل انحلال فلز عمل می‌ کند. از این روش برای کنترل خوردگی در فلزاتی استفاده می شود که قابلیت پسیو (رویین) شدن داشته باشند. در واقع، اصل اساسی در حفاظت آندی، نگه داشتن فلز در محدوده پسیو است. در این روش، بر خلاف روش حفاظت کاتدی، سعی می شود که فلز تا حد قابل قبولی خورده شود. در واقع این خوردگی اولیه، برای رویین شدن فلز و محافظت آن در برابر خوردگی های بیشتر لازم است! این کار تا جایی ادامه می یابد که یک پوسته محافظ بر روی سطح فلز ایجاد شود. این پوسته نازک، چسبنده و متراکم است و از ادامه خوردگی جلوگیری می کند (شکل ۴).

 

می توان گفت هدف از اعمال حفاظت آندی این است که پتانسیل اعمالی به فلز در محدوده ای باشد که پسیو شده و از خوردگی محافظت شود.

1-1- نکات مهم در طراحی سیستم حفاظت آندی

  • پتانسیل اعمالی بایستی از قبل با انجام آزمون پلاریزاسیون داینامیک مشخص شود.
  • تغییرات پتانسیل پسیو با زمان به دقت مشخص شود.
  • از پلاریزاسیون سیستم با نرخ بالا جلوگیری شود.
  • کاتد انتخابی نباید دچار خوردگی و تخریب شود.
  • سطح کاتد تا حد امکان نسبت به آند کوچک باشد.
  • مقاومت محلول کم باشد و مقاومت کلی سیستم توسط سطح کاتد کنترل شود.
  • جریان به صورت یکنواخت توزیع گردد.
  • دانسیته جریان بحرانی در یک فلز یا آلیاژی که پسیو می شود بایستی کم باشد.

1-2- مزایا و محدودیت های حفاظت آندی

1-2-1- مزایا

  • هزینه پایین
  • جریان پایین
  • قابل استفاده در محیط های اسیدی بسیار خورنده
  • جلوگیری تاحد زیادی از تردی هیدروژنی فلز

1-2-2- محدودیت ها

  • مختص فلزاتی است که لایه پسیو تشکیل می دهند.
  • ریسک بالا
  • نیاز به تخصص و مهارت بالا

2-تفاوت حفاظت کاتدی و آندی

  • در حفاظت کاتدی فلز به کاتد و در حفاظت اندی به آند تبدیل می شود.
  • در صورت اعمال صحیح حفاظت کاتدی، خوردگی کاملا متوقف می شود اما در حفاظت آند بطور عموم خوردگی با سرعت پایین ادامه می یابد.
  • حفاظت آندی در مورد فلزاتی قابل اجرا است که لایه پسیو چسبنده تشکیل می دهند.
  • حفاظت آندی در محیط هایی با شدت خورندگی متفاوت استفاده می شود، این در حالی است که حفاظت کاتدی مربوط به محیط هایی با غلظت متوسط است
  • هزینه های تجهیزات و نصب و نگهداری آن ها به دلیل خورندگی بالای محیط در حفاظت آندی بالاتر است.
  • شرایط لازم برای حفاظت آندی را می توان به دقت و با استفاده از منحنی های پلاریزاسیون تعیین کرد اما این شرایط برای حفاظت کاتدی عموما با آزمون و خطا تخمین زده می شود.

 

 

 

  1. Cathodic Protection
  2. Galvanic
  3. Sacrificial Anode
  4. Impressed current cathodic protection
  5. Passive film

 

گالری تصاویر
  • 1
  • 2