مقدمه:

 حفاظت کاتدی عبارت است از جلوگیری یا کاهش سرعت خوردگی فلزات توسط اعمال یک جریان الکتریکی خارجی (یکسو) یا تماس آن با یک آند از بین رونده، روی سطح فلز مورد نظر که دارای مناطق کاتدی و آندی باشد.

در این حالت مناطق آندی تبدیل به کاتد شده و در نتیجه دستگاه یا شبکه مورد نظر کلاً کاتدی می‌شود.

حفاظت کاتدیک از مهمترین و موثرترین طرق کنترل خوردگی می‌باشد،

به‌طوری‌که با اجرای این روش می‌توان فلزات را بدون اینکه خورده شوند به مدتی طولانی در محیط‌های خورنده نگهداری نمود.

مکانیزم حفاظت کاتدی مربوط به جریان خارجی است که در نتیجه آن عناصر کاتدی پیل‌های موضعی به پتانسیل مدار باز آندها پلاریزاسون می‌شوند.

یعنی در این حالت تمام سطح فلز هم پتانسیل گشته (پتانسیل‌های آند و کاتد معادل هم می‌شوند) و جریانهای خوردگی متوقف می‌گردند.

همچنین می‌توان چنین بیان کرد که به علت ایجاد یک شدت جریان خارجی شبکه‌ای از جریان مثبت در کلیه مناطق سطح فلز وارد شده و بدین ترتیب از ورود یون‌های فلز به محلول یا محیط اطراف جلوگیری به عمل می‌آید.

عملیات حفاظت کاتدی را می‌توان در مورد خوردگی فلزاتی از قبیل فولاد، مس، سرب، و برنج در زمین (خاک) و محلول‌های مختلف آبی به کار برد.

به کمک حفاظت کاتدیک می‌توان از خوردگی حفره‌ای فلزات روئین از جمله فولادهای ضد زنگ جلوگیری نمود.

کاربرد سیستم حفاظت کاتدیک:

حفاظت کاتدی به عنوان موثرترین روش حفاظتی به منظور جلوگیری از خوردگی سازه‌های مدفون در خاک شناخته شده‌است.

این سیستم به‌طور گسترده در حفاظت از خوردگی لوله‌های توزیع و انتقال گاز، مواد نفتی و آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سیستم حفاظت کاتدی در تمامی سازه های فولادی مدفون در الکترولیت کاربرد دارد.

در زیر به شرح برخی از متداولترین سازه های در تماس با الکترولیت اشاره می گردد:

• خط لوله های مدفون در الکترولیت:

با توجه به این نکته که پوشش خط لوله های در تماس با الکترولیت به صورت ایده آل اجرا نشده و دارای حفره هایی در سطح پوشش می باشد.

علاوه بر این در زمان اجرای خط لوله نیز ممکن پوشش آن دچار صدمه گردد.

جهت حفاظت نقاط مذکور در برابر خوردگی از سیستم حفاظت کاتدی استفاده می گردد.

جهت حفاظت کاتدیک خط لوله ها می توان از دو روش فداشونده (گالوانیک) و تزریق جریان استفاده شود.

در روش فدا شونده با توجه به مشخصات الکترولیت و شرایط محیطی به طور معمول از آندهای منیزیمی و روی استفاده می شود.

در سیستم های تزریق جریان از آندهای سیلیکونی، MMO در مدل های لوله ای، ریبونی، وایری و … استفاده می شود.

نوع بسترهای آندی با توجه شرایط محیطی مختلف از نوع بستر سطحی، پراکنده، چاهی، دور چین و … انتخاب می گردند.

• مخازن رو زمینی:

مخازن رو زمینی با توجه به مایع ذخیره سازی داخل آن ممکن است نیاز به حفاظت از خوردگی داخلی داشته باشند.

کف مخازن در تماس با الکترولیت نیز مورد حفاظت از خوردگی قرار می گیرد.

مخازن حاوی اسید با توجه به مواد اسیدی داخل آن حفاظت کاتدی و یا آندی می شوند.

حفاظت کاتدی داخل مخازن و کف مخازن در تماس با الکترولیک به روش فداشونده (گالوانیک) و تزریق جریان انجام می پذیرد.

آندهای آلومینیومی، پایه سرب به طور معمول در حفاظت کاتدی داخل مخازن بکار می رود.

در سیستم های تزریق جریان از آندهای سیلیکونی، MMO در مدل های ریبونی، وایری و … بکار می رود.

نوع بسترهای آندی با توجه شرایط محیطی مختلف از نوع بستر سطحی، پراکنده، چاهی، دور چین و … انتخاب می گردند.

در صورت وجود لایه ژئوممبرین (Geomembrane) در فوندانسیون کف مخازن استفاده از بستر نزدیک به کف مخازن اجتناب ناپذیر می باشد.

• مخازن مدفون:

سطح بیرونی ومخازن مدفون و در صورت نیاز سطح داخلی مخازن مذکور به دو روش فداشونده (گالوانیک) و تزریق جریان حفاظت از خوردگی می گردند.

در حفاظت داخلی مخازن به طور معمول آندهای آلومینیومی، پایه سرب و … استفاده می شود.

در روش تزریق جریان از تمامی بسترهای معمول در سیستم حفاظت کاتدی اعم از:

بستر نزدیک،

چاهی،

دورچین

و … می توان استفاد نمود.

آندهای بکار رفته در بستر های مذکور از نوع سیلیکون، MMO (وایری، ریبون) و … انتخاب می نمایند.

در مخازن مدفون داخل پیت های بتنی، می بایست از بستر نزدیک جهت حفاظت خارجی سطح مخازن بکار رود.

• سازه های دریایی:

حفاظت از خوردگی در دریا دارای بخش های مختلفی اعم از:

پایه اسکله ها،

سکوهای نفتی،

لوله های بستر دریا،

بدنه شناورها و کشتی ها و … می باشد.

این حفاظت خوردگی در دو روش فداشونده (گالوانیک) و تزریق جریان انجام می پذیرد.

به دلیل وجود نمک و کلر موجود در آب دریا بیشتر از آندهای آلومینیوم و یا پایه سرب در سیستم فداشونده استفاده می شود.

به دلیل رعایت موارد زیست محیطی (جلوگیری از ورود ناخالصیهای فلزی علی الخصوص سرب به داخل آب) در سیستم های تزریق جریان، آندهایMMO و پلاتینایز و … بکار می رود.

به دلیل شارژ جریان بسیار بالا در سازه های دریایی از بستر های نزدیک استفاده می گردد.

• آرماتور بتن:

در صنعت ساختمان و عمران، سازه های بتنی پایه و بنیان ساختمان ها محسوب می شوند.

میلگرد های فلزی از اجزای اصلی تشکیل دهنده سازه های بتنی می باشند.

خوردگی و یا آسیب دیدن میلگردها موجب تخریب سازه بتنی می گردد.

این تخریب ممکن است باعث وارد آمدن آسیب های جانی و مالی جبران ناپذیری گردد.

جهت حفاظت از خوردگی میلگردهای در تماس با بتن از روش های مختلفی از قبیل:

پوشش ضد خوردگی میلگردها،

استفاده از ممانعت کننده ها،

حفاظت کاتدی و … استفاده می گردد.

حفاظت کاتدی میلگردهای داخل بتن به روش فداشونده و یا تزریق جریان انجام می پذیرد.

در روش تزریق جریان به طور معمول به کارگیری از آند های MMO با اشکال نواری، مش-ریبون، توری با استفاده از ترانسفورمر رکتیفایرهای معمول حفاظت کاتدی و یا ترانس های پالسی مخصوص انجام می پذیرد.

• بویلر و مبدلهای حرارتی:

سطح داخلی سازه های فلزی بویلرها به دلیل در تماس بودن با آب پر فشار و دمای بالا در معرض خوردگی شدید می باشند.

با توجه به اینکه چرخه تولید نیروی برق در نیروگاه ها به عملکرد صحیح بویلرها وابسته می باشد، حفاظت از خوردگی سطح داخلی سازه های بویلر از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.

حفاظت خوردگی در بویلرها، با استفاده از روش فداشونده (بکارگیری آند منیزیمی) انجام می پذیرد.