حفاظت کاتدی چیست؟
حفاظت کاتدی همان طور که اشاره شد، برای جلوگیری از خوردگی فلز‌ها مورد استفاده قرار میگیرد. این روش معمولاً برای سازه‌‌های زیرزمینی و تاسیساتی کاربرد دارد که زیر دریا ها مدفون شده‌اند. اما برای سازه هایی که در محیط‌های مرطوب نیز قرار دارند می‌توان از این روش برای جلوگیری از خوردگی فلز استفاده کرد. شاید برای شما جالب باشد بدانید که روند حفاظت کاتدی چگونه است و این اقدام چگونه می‌تواند باعث کاهش سرعت خوردگی شود. سیستم این روش سیستمی نسبتاً پیچیده است؛ اما می‌توان با استفاده از اصول الکتروشیمی به راحتی و بدون هیچ گونه مشکلی این سیستم را راه‌اندازی کرد.
در این روش معمولاً تلاش میشود تا الکترون‌‌های اضافه‌ای به فلز اصلی سازه انتقال داده شود. هنگامی که این اتفاق بیفتد، تعداد الکترون ها بسیار زیاد خواهند شد و همین موضوع باعث میشود تا سرعت واکنش کاتدی بیشتر شود و در ادامه سرعت واکنش آند کاهش پیدا کند. این الکترون های اضافی میتوانند به کمک منبع جریان مستقیم یا یک فلز فعال تولید شوند. اگر این منبع جریان به اندازه‌ی کافی قدرتمند باشد، اختلاف پتانسیل بین آند و کاتد وجود دارد به طور کامل حذف میشود و همین موضوع باعث میشود تا خوردگی فلز متوقف شود. میزان خوردگی فلزاتی مانند آهن به طور مستقیم به اختلاف پتانسیل بین کاتد و همچنین آند وابسته می‌باشد. در نتیجه، اگر این اختلاف پتانسیل تا حد بسیار زیادی کاهش پیدا کند، سرعت خوردگی نیز پایین می‌آید یا روند خوردگی به طور کامل قطع میشود.
پیشنهاد برای مطالعه
سیستم حفاظت کاتدی چگونه کار می‌کند؟
شاید برای شما نیز این سوال پیش آمده باشد که حفاظت کاتدی چگونه می‌تواند باعث جلوگیری از خورده شدن فلز اسکلت اصلی سازه شود و چه واکنشی در این میان اتفاق می‌افتد؟ به طور کلی برای این که روند خوردگی شروع شود به چهار عنصر نیاز می‌باشد. این چهار عنصر شامل بدنه اصلی سازه محیط، یک مجموعه مقصدی که هیچ گونه از عوامل خوردگی در آن وجود ندارد، عوامل خورنده مانند آب، خاک، یا بتن و همچنین یک مسیر که بدنه اصلی ساز را به مقصد متصل می‌کند. به طور کلی خوردگی فلزات شامل اتفاقی است که طی آن یون هایی از یک فلز، به فلز دیگر انتقال پیدا میکنند.
به همین دلیل، می‌توان به صورت بالعکس از این اتفاق استفاده کرد تا روند خوردگی در اسکلت اصلی سازه را تا حد بسیار زیادی کاهش داد. به طور خلاصه با استفاده از حفاظت کاتدی فلز پایه و اصلی که سازه را ساخته، با یک فلز دیگر ارتباط میگیرد. فلز دیگر، فعال‌تر از فلز اصلی سازه می‌باشد و همین موضوع باعث میشود تا یون های بیشتری تولید کند. در واقع در این روش یک فلز فداشونده مورد استفاده قرار میگیرد که به جای سازه اصلی ساختمان، این فلز دچار خوردگی شود و سازه استحکام خودش را حفظ کند.
پیشنهاد برای مطالعه
مبانی حفاظت کاتدی چیست؟
برای راه اندازی روند حفاظت کاتدی سه مورد باید رعایت گردد. این سه مورد به عنوان مبانی اصلی این روش حفاظت شناخته می‌شوند که میتوانند دلیل اصلی جلوگیری از خوردگی فلز باشند. اجازه دهید در ادامه این سه مورد را برای شما نام ببریم.
- وجود کاتد، آند، الکترولیت در کنار مسیری که باعث انتقال الکترون های اضافی شود
- ایجاد منبع تغذیه‌ای که به تأمین الکترون های اضافی می‌پردازد و روند خوردگی را کاهش می‌دهد
- ایجاد جریان کافی که باعث میشود اختلاف پتانسیل میان آند و کاتد تا حد بسیار زیادی کاهش پیدا کند
این سه عامل میتوانند تا حد بسیار زیادی روند خوردگی را کاهش دهند. معمولاً برای جلوگیری از خوردگی فلز در سازه های گوناگون موجود از این سه مبنا بهره گرفته میشود تا روند خوردگی کاهش پیدا کند. در این شرایط، فلز کمکی یا آند خورده میشود و به جای آن اسکلت و بنای اصلی سازه مورد نظر سالم و بدون آسیب باقی می‌ماند. قاعدتاً آند فدا شونده باید مورد بررسی قرار گیرد تا در صورت نیاز تعویض شود یا از اقدامات گوناگونی در این زمینه بهره گرفته شود.
به طور کلی این نوع حفاظت آن قدر ها که بسیاری از افراد تصور میکنند پیچیده نیست. تنها از علوم الکتروشیمی در این زمینه بهره گرفته میشود و یک قاعده ساده دنبال میشود. این سیستم ها میتوانند به طور کلی شرایط خوردگی را کنترل کنند و از به وجود آمدن مشکلات شدیدتر در ادامه جلوگیری نماید. کنترل خوردگی، می‌تواند هزینه های بازسازی را تا حد بسیار زیادی پایین بیاورد و اسکلت اصلی سازه را برای مدت زمان بسیار طولانی بدون آسیب نگه دارد.
پیشنهاد برای مطالعه
علت خوردگی سازه ها بدون حفاظت کاتدی چیست؟
فاکتور های گوناگون و متنوعی وجود دارند که ممکن است باعث خوردگی سازه های بدون حفاظت کاتدی شوند. همانطور که همه شما می‌دانید، سازه های بتنی ممکن است که در شرایط آب و هوایی گوناگونی ساخته شوند همین فاکتور های آب و هوایی و تغییر آن ها می‌تواند تا حد بسیار زیادی روی خوردگی سازه تاثیرگذار باشند. در ابتدا این فاکتور های آب و هوایی گوناگون، توانایی بتن را تحت تأثیر قرار می‌دهند. در ادامه این روند آن قدر ادامه پیدا می‌کند که فرسایش به بدنه اصلی ساختمان و فلز می‌رسد. خوردگی فولاد یکی از مهم‌ترین عواملی است که ممکن است باعث ریزش ساختمان و آسیب به بخش های متفاوت شود. همین موضوع می‌تواند عمر سازه را تا حد بسیار زیادی کاهش دهد. علاوه بر این موضوع، حتی اگر ساختمان دچار ایراد نشود، ممکن است که در دراز مدت با کوچک‌ترین عاملی برای مثال با زلزله هایی با ریشتر پایین، ساختمان به طور کامل فرو بریزد و از بین برود.
حتی در برخی موارد آتش سوزی های جزئی و ایجاد حرارت در ساختمان نیز ممکن است باعث ریزش آن شود. هر کدام از این دلایل که به نحوی باعث آسیب به ساختمان می‌شوند، ممکن است که هزینه های زیادی را برای بازسازی یا ساخت دوباره با خودشان به همراه داشته باشند. دلیل اصلی خوردگی فولاد، از بین رفتن لایه های محافظ روی آن می‌باشد. حضور اکسیژن و آب دو مورد از مهم‌ترین عواملی هستند که ممکن است باعث رخ دادن این اتفاق شوند. دلیل اصلی که باعث میشود اکسیژن و آب روی خوردگی فلز تاثیرگذار باشند، نفوذ یون های کربن دی‌اکسید و همچنین کلرید به داخل بتن می‌باشد. دقیقاً به همین دلیل است که هنگام ساخت سازه، باید فاکتور های محافظتی گوناگون را مورد توجه قرار داد تا در ادامه از نفوذ عوامل خورنده به بتن و رسیدن آن به بدنه اصلی ساختمان جلوگیری گردد.
حفاظت کاتدی چگونه مانع از خوردگی میشود؟
پیشتر کمی در رابطه با نحوه حفاظت نحوه پیاده سازی حفاظت کاتدی و روند کار آن صحبت کردیم. اما حال بهتر است به صورت دقیق‌تر در رابطه با روند این نوع حفاظت صحبت کنیم. معمولاً حفاظت کاتدی در سکو‌های نفتی دریایی، بدنه کشتی‌‌ها، مخازن آب گرم یا حتی سازه‌‌های ساختمانی در مناطق مختلف جهان مورد استفاده قرار میگیرد. در این روش یک فلز فعال‌تر نسبت به فلز اصلی مورد استفاده قرار میگیرد.
برای مثال اگر بدنه اصلی ساختمان یا لوله های انتقال نفت از فولاد یا آهن درست شده باشد، معمولاً از روی برای حفاظت کاتدی استفاده میشود زیرا روی فعال‌تر از فولاد و آهن می‌باشد. در این شرایط روی به جای آهن اکسید میشود و همین موضوع باعث میشود تا بدنه اصلی و بدون مشکل باقی بماند. طبق اطلاعات موجود، این نوع حفاظت به عنوان بهترین و تاثیرگذارترین روش های حفاظتی شناخته میشود که می‌تواند برای جلوگیری از خوردگی سازه های مدفون در آب یا خاک مورد استفاده قرار بگیرد. شاید استفاده‌ی بیشتر از این روش برای صنایع گوناگون باشد، اما اگر حس می‌کنید زمین ساختمان شما رطوبت زیادی دارد می‌توان با استفاده از این روند به راحتی و بدون هیچ گونه مشکلی روند خوردگی اسکلت اصلی ساختمان را کاهش دهید و از بروز مشکلات گوناگون در ادامه تا حد بسیار زیادی جلوگیری کنید.
پیشنهاد برای مطالعه
انواع روش های حفاظت کاتدی کدام است؟
برای پیاده سازی حفاظت کاتدی روش های گوناگونی وجود دارد. دو مورد از مهم‌ترین این روش ها، شامل سیستم آند فداشونده و سیستم حفاظت کاتدی با جریان اعمالی می‌باشد. هر کدام از این روش ها میتوانند به نحوی باعث بهبود روند حفاظت شوند و از به وجود آمدن مشکلات گوناگون برای سازه جلوگیری نمایند. البته با توجه به نوع سازه، اندازه محیط و … از روش های گوناگونی در این زمینه بهره گرفته میشود. اجازه دهید در ادامه بیشتر برای شما در رابطه با هر کدام از این روش صحبت کنیم و برای شما توضیح دهیم که این روش‌‌ها چگونه کار میکنند و به چه صورتی میتوانند از به وجود آمدن مشکلات گوناگونی مانند خوردگی اسکلت اصلی ساختمان شما جلوگیری نمایند.
سیستم آند فداشونده
سیستم آند فداشونده یکی از پرکاربردترین سیستم ها در حفاظت کاتدی می‌باشد. در این سیستم از یک فلز فعال‌تر مانند روی، منیزیم، و آلومینیوم استفاده میشود. این فلز ها فعال‌تر از فلز اصلی سازه سازنده ساختمان مانند فولاد و آهن می‌باشند و همین موضوع باعث میشود تا آند فدا شونده همان طور که از نام آن پیداست، فدا شود و به جای سازه اصلی ساختمان خورده شود. قطب منفی این سلول، آند فداشونده می‌باشد که خورده میشود و قطب مثبت آن فلز اصلی ساختمان یا کاتد می‌باشد که از آن تا حد بسیار زیادی محافظت میشود. این فلزات فعالیت شیمیایی بسیار بالایی دارند و به همین دلیل از خورده شدن فلز اصلی ساختمان تا حد بسیار زیادی جلوگیری میکنند.
پیشنهاد برای مطالعه
سیستم حفاظت کاتدی جریان اعمالی
روش دیگری که برای حفاظت کاتدی مورد استفاده قرار میگیرد بهره‌وری از یک جریان مستقیم برای تبدیل فلز سازه اصلی به کاتد می‌باشد. در این شرایط با استفاده از یک جریان مستقیم و با بهره‌گیری از پتانسیل و شدت مناسب، فلز اصلی سازه ساختمانی به کاتد تبدیل میشود و از طریق همین روش، روند خوردگی آن به طور کامل متوقف میشود. برخلاف روش قبلی که استفاده از آند فداشونده بود، در این روش هیچ فلز دیگری مورد استفاده قرار نمی‌گیرد و چیزی به جای بدنه اصلی ساز از بین نمی‌رود. در این روش می‌توان با استفاده از دستگاه های هوشمند روند جریان مستقیم را کم و زیاد میکنند و با تنظیم مناسب آن، از خوردگی سازه اصلی تا حد بسیار زیادی جلوگیری میکنند. دستگاه های گوناگون و متفاوتی در این زمینه وجود دارند که هر کدام از آن ها میتوانند برای سازه های متنوع مورد استفاده قرار بگیرند.
چه سازه هایی به حفاظت کاتدی نیاز دارند؟
معمولاً سازه هایی که در مجاورت رطوبت داخل زمین قرار دارند، بیشتر دچار خوردگی می‌شوند. به همین دلیل سازه های مدفون در زیر زمین یا دریا ها جزو آن دسته از سازه هایی هستند که می‌توان با استفاده از سیستم حفاظت کاتدی از تخریب آن ها تا حد بسیار زیادی جلوگیری کرد. برای مثال بخش پی ساختمان که در زمین وجود دارد و همچنین خطوط لوله های فولادی نفت و گاز، جزو آن دسته از مواردی هستند که میتوانند با استفاده از این نوع حفاظت از خوردگی محافظت شوند.
علاوه بر این موضوع، در برخی موارد مخازن بزرگی که در سطح زمین قرار دارند یا دکل های انتقال برق نیز جزو آن دسته از مواردی هستند که میتوانند با استفاده از این سیستم حفاظتی مراقبت شوند. اگر حس می‌کنید سازه مورد نظر شما که در زیر زمین مدفون شده در حال خوردگی می‌باشد، می‌توانید با مقرون به صرفه‌ترین هزینه ها و با استفاده از این سیستم به راحتی و بدون هیچ گونه مشکلی روند خوردگی را متوقف کنید و از وجود آمدن مشکلات بزرگ‌تر در ادامه تا حد بسیار زیادی جلوگیری نمایید. این سیستم، سیستمی کاملاً ایمن و کم هزینه است که می‌تواند در این زمینه تاثیرات شگفت‌انگیزی داشته باشد.
پیشنهاد برای مطالعه
عوامل و پارامتر های موثر در طراحی و اجرای سیستم حفاظت کاتدیک کدام است؟
فاکتور های گوناگون و متنوعی وجود دارند که ممکن است در استفاده از سیستم حفاظت کاتدی تاثیرگذار باشند. هر کدام از این عوامل، به نحوی روی استفاده از یه سیستم تأثیرگذار هستند و میتوانند به شما کمک کنند سریع‌تر به هدف خودتان برسید. برای مثال با توجه به مواردی مانند شرایطی که سازه در آن قرار دارد، نوع سازه، روش مناسب برای حفاظت کاتدی، و … روند استفاده از این عوامل کاملاً متفاوت می‌باشند. معمولاً با توجه به انتخاب روش خاص برای مثال سیستم آند فداشونده یا سیستم جریان اعمالی، به ابزار های گوناگونی برای حفاظت نیاز می‌باشد. اگر قرار باشد از سیستم آند فدا شونده بهره گرفته شود، شما به یک فلز فعال مثل روی، منیزیم و یا آلومینیوم نیاز خواهید داشت. اگر قرار باشد از این سیستم جریان اعمالی بهره ببرید قاعدتاً به تجهیزات بیشتری نیاز دارید. این تجهیزات، شامل دستگاه‌هایی می‌شوند که می‌تواند با جریان اعمالی به تزریق الکترون بپردازند و روند خوردگی سازه را تا حد بسیار زیادی کاهش دهند.
خرید محصولات حفاظت کاتدیک
برای حفاظت کاتدیک با توجه به روشی که شما انتخاب کرده‌اید به محصولات گوناگونی نیاز دارید. هر کدام از این محصولات تهیه شده، ویژگی های خاص خودشان را دارند و به راحتی میتوانند به شما کمک کند تا به هدف خود دست پیدا کنید. اجازه دهید در ادامه بیشتر به معرفی برخی از پرطرف‌دارترین انواع این محصولات بپردازیم.
- آند های تزریق جریان
- ترانسفورمر
- آند های فدا شونده
- باکس کاتدی حفاظت
- الکترودهای مرجع
- ابزار تست و همچنین اندازه‌گیری
- تجهیزات جانبی
- اتصال عایق‌کاری
- و…هر کدام از این محصولات، با توجه به روشی که شما انتخاب کرده‌اید مورد استفاده قرار می‌گیرند و روند خوردگی فلز را تا حد بسیار زیادی کاهش می‌دهند. به هر حال شما باید با توجه به سازه‌ای که دارید و شرایط محیطی، یکی از روش های کاربردی در این زمینه را انتخاب کنید و بعد با تهیه باکیفیت ترین و بهترین انواع محصولات مورد نیاز، در این زمینه روند توقف خوردگی را شروع نمایید.
برای استفاده از این خدمات حفاظتی، به چه فاکتورهایی توجه داشته باشیم؟
با توجه پرطرف‌دار بودن استفاده از سیستم حفاظت کاتدی، توجه به برخی نکات مهم در این زمینه حیاتی است. این نکات به شما کمک خواهند کرد تا با شانس موفقیت بیشتری از این خدمات بهره ببرید و کیفیت عملکرد این سیستم حفاظتی را بالا ببرید. نکته مهمی که توجه به آن در این زمینه ضروری است، استفاده از خدمات شرکت های سرویس دهنده‌ای است که در این زمینه از تخصص کافی برخوردارند. خدمات با کیفیت و مناسب به شما این اطمینان را می‌دهند که روند ایمن سازی و حفاظت با کیفیت بسیار بالایی طی خواهد شد و همین موضوع می‌تواند به شما اطمینان خاطر خوبی دهد.
در بعضی موارد برای استفاده از خدمات تخصصی هزینه‌‌های بیشتری را بپردازید، اما این هزینهها هیچ گاه هدر نخواهند رفت. پس سعی کنید که در این زمینه هوشمندی به خرج دهید و با استفاده از خدمات با کیفیت، با کمترین میزان مشکل و دغدغه روند حفاظت از سازه مورد نظر را پیش ببرید. برای کسب اطلاعات بیشتر به سایت افزیر مراجعه کنید.
جمع‌بندی
ما در این مقاله سعی کردیم به طور کامل برای شما در رابطه با حفاظت کاتدی و نحوه عملکرد این سیستم صحبت کنیم. قاعدتاً استفاده از علوم تخصصی در زمینه مراقبت از سازه ها به شما کمک می‌کند تا با کمترین هزینهها و در سریع‌ترین زمان ممکن از سازه محافظت کنید و از به وجود آمدن مشکلات بزرگ‌تر در ادامه جلوگیری کنید. به این موضوع دقت داشته باشید که شاید خوردگی اسکلت اصلی سازه در شرایط عادی مشکلی را برای شما به وجود نیاورد، اما در صورت بروز اتفاقاتی خاص مانند زلزله، طوفان یا حتی آتش‌سوزی، دوام سازه شما را تا حد بسیار زیادی کاهش می‌دهد و ساختمان را آسیب‌پذیر می‌کند. دقیقاً به همین دلیل است که در حال حاضر سیستم حفاظت کاتدی به عنوان یکی از مهم‌ترین سیستم ها برای حفظ قدرت ساختمان مورد استفاده قرار میگیرد.
سلام ، آيا حفاظت كاتدي در جايي مانند چاه هاي فاضلاب در بعضي مكانها كه در داخل آنها لوازم فلزي در طولاني مدت قرار ميگيرد مي تواند موثر باشد و از خوردگي فلزات ( آهن – آلومينيوم ) جلوگيري كند ، در صورت استفاده خطر انفجار به علت گازهاي موجود در اين گونه چاها به وجود نمي آيد؟