حفاظت آندی یک روش و فن آوری پیشرفته در جلوگیری از خوردگی فلزات اعم از مخازن و مبدل ها و لوله ها به خصوص در صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی و صنایع مرتبط با اسید سولفوریک می باشد که متاسفانه نه تحقیقات و پایان نامه های دانشگاهی و نه در صنعت آن طور که بایسته است به آن پرداخته شده است ، حفاظت آندی ویژگی ها وتمایزات و تشابهاتی با حفاظت کاتدی دارد که بشرح زیر به صورت خلاصه و با زبان ساده به آن پرداخته شده است ، امید است مورد توجه قرار گیرد.
یکی از معضلات اساسی واحدهای اسید سولفوریک بروز خوردگی شدید در بخش خنک سازی اسید تولیدی میباشد. این مسئله با توجه به هزینههای هنگفت تأمین تجهیزات این بخش (لولههای استنلس استیل) و نیز هزینههای تحمیلی ناشی از خواب واحد تولیدی در اثر بروز خوردگی و انجام تعمیرات مورد نیاز بسیار حائز اهمیت میباشد. با توجه به استفاده اکثر واحدهای تولید اسید سولفوریک کشور از سیستمهای سنتی خنک سازی اسید در حال حاضر هزینههای بسیار زیادی برای ساخت، نگهداری و تعمیرات این بخش انجام میگیرد. سیستم خنک سازی ارائه شده توسط شرکت سازه صنعت پادهنگ مبتنی بر استفاده از مبدلهای حرارتی استنلس استیل مجهز به سیستم نوین و پیشرفته حفاظت از خوردگی آندی جایگزینی مطمئن، با صرفه و بهینه برای روشهای سنتی میباشد. برخلاف سیستم حفاظت کاتدی، سیستم حفاظت آندی نسبتاً جدید است و اولین بار در سال ۱۹۵۴ پیشنهاد شده است. این تکنیک با استفاده از اصول سینتیک الکترود ابداع گردیده و بدون اطلاع از نظریههای مدرن تئوری الکتروشیمی توصیف آن مشکل است. به طور خلاصه، حفاظت آندی براساس تشکیل یک پوسته سطحی محافظ روی فلزات با اعمال جریانهای آندی میباشد. با اعمال جریان آندی به یک فلز قاعدتاً سرعت انحلال فلز بایستی افزایش پیدا کند و سرعت آزاد شدن هیدروژن کاهش یابد .معمولاً در مورد فلزات این حالت اتفاق میافتد بجز در مورد فلزات فعال-غیر فعال مثل نیکل، آهن، کرم، تیتانیم و آلیاژهای آنها. اگر به دقت جریان آندی به این فلزات اعمال گردد، غیر فعال شده و سرعت انحلال تقلیل مییابد. برای حفاظت آندی، دستگاهی بنام پتانسیواستات لازم است، پتانسیواستات یک دستگاه الکترونیکی است که فلز را در یک پتانسیل ثابت نسبت به یک الکترود مقایسه نگه میدارد. در شکل۱ حفاظت آندی یک تانک فولادی حاوی اسید سولفوریک نشان داده شده است. پتانسیواستات دارای ۳ ترمینال است، یکی به تانک متصل میشود، دیگری به یک الکترود کمکی بعنوان کاتد (الکترود پلاتین یا پوشش داده شده بوسیله پلاتین) و سومی به یک الکترود مقایسه (مثلاً الکترود کالومل) در عمل پتانسیواستات همواره پتانسیل ثابتی بین تانک و الکترود مقایسه برقرار میسازد. این پتانسیل با اندازهگیریهای الکتروشیمیایی قبلاً تعیین میشود .
حفاظت آندی سرعت خوردگی را به شدت تقلیل میدهد. جدول ۱ سرعت خوردگی فولاد زنگ نزن آستنیتی را در محلولهای اسید سولفوریک حاوی یونهای کلر با و بدون حفاظت آندی نشان میدهد. همانطور که ملاحظه میشود حفاظت آندی باعث میشود سرعت خوردگی در بعضی سیستمها ۱۰۰۰۰۰ برابر کمتر شود. اگر چه حفاظت آندی محدود به فلزات فعال -غیر فعال است ولی باید توجه داشت که اکثر فلزات ساختمانی شامل این فلزات میباشند لذا این محدودیت برخلاف آنچه که درابتدا به نظر میرسد، چندان مهم نیست. جدول ۲ برخی از سیستمهایی که حفاظت آندی به طور موفقیت آمیزی در آنها بکار رفته است را نشان می دهد. مزیت عمده حفاظت آندی قابلیت استفاده از آن درمحیطهای بسیار خورنده و نیاز به جریان الکتریکی کم میباشد. یک کاربرد جالب توجه و اقتصادی حفاظت آندی، استفاده از آن برروی لولههایی از جنس فولاد زنگ نزن نوع ۳۱۶ مورد مصرف در واحدهای اسید سولفوریک جهت خنک کردن اسید میباشد. لولهها دارای حفاظت آندی هستند و این کار به جای استفاده از مبدلهای حرارتی چدنی ضخیم صورت میگیرد. مقایسه حفاظت آندی و کاتدی در جدول ۳ بعضی از اختلافات مهم حفاظت کاتدی و آندی آورده شده است. هریک از این دو روش دارای معایب و مزایایی هستند و در عین حال مکمل یکدیگرند .حفاظت آندی در محیطهای ضعیف تا خیلی خورنده میتواند مورد استفاده قرار گیرد، در حالی که حفاظت کاتدی محدود به محیطهای متوسط ازنظر خوردگی میباشد زیرا با اضافه شدن خورندگی محیط، جریان الکتریکی بیشتری لازم است .لذا حفاظت کاتدی فلزات در محیطهای بسیار خورنده عملی نیست. بر عکس در حفاظت آندی جریانهای بسیار کمی بکار میرود، لذا درمحیطهای بسیار خورنده میتواند مورد استفاده قرار بگیرد.
مخارج سیستم حفاظت کاتدی چندان گران نیست زیرا اجزا مورد استفاده ساده بوده و به سهولت نصب میگردند. حفاظت آندی نیاز به تجهیزات پیچیدهای شامل پتانسیواستات و الکترود مقایسه داشته و مخارج نصب آن نیز بالاتر است. مخارج بهره برداری از این دو روش نیز به خاطر اختلاف جریان الکتریکی مورد نیاز که در بالا به آن اشاره شد با یکدیگر متفاوت است. منطقه مورد حفاظت یا قدرت پرتاب حفاظت کاتدی کم میباشد، لذا برای برقراری جریان یکنواخت احتیاج به الکترودهای متعدد در فواصل نزدیک به یکدیگر میباشد. سیستمهای حفاظت آندی دارای قدرت پرتاب بالایی هستند، لذا با یک الکترود کمکی به تنهائی می- توان یک خط لوله طویل را محافظت کرد. حفاظت آندی دارای دو ویژگی منحصر بفرد است:جریان الکتریکی اعمال شده معمولاً متناسب با مقدار خوردگی سیستم تحت حفاظت است
جریان الکتریکی اعمال شده معمولاً متناسب با مقدار خوردگی سیستم تحت حفاظت است شرایط لازم برای حفاظت آندی را با رسم منحنی پلاریزاسیون در آزمایشگاه به دقت میتوان تعیین نمود. بر عکس شرایط عمل برای حفاظت کاتدی معمولاً با آزمایشات متعدد به روش سعی و خطا تعیین میگردد. اگر چه روشهای ارزیابی سریع مختلفی برای تخمین جریان مورد نیاز برای حفاظت کاتدی پیشنهاد شده است، تمام آنها کم و بیش غیر قابل اطمینان هستند و انتخاب نهایی معمولاً براساس تجربیات قبلی است. حفاظت آندی بر اساس اصول علمی دقیقی قرار دارد و به طور موفقیت آمیزی برای حل مشکلات صنعتی بکار رفته است. لکن از زمان معرفی این روش، وارد شدن آن در مهندسی خوردگی به کندی صورت گرفته است. عدم تمایل مهندسین خوردگی برای استفاده از این روش حفاظت، عمدتاً به خاطر تجارب شخصی و اطلاعاتی که در مجلات خوردگی کلاسیک وجود دارند میباشند. اگر قطبهای مولد جریان مستقیم در یک سیستم حفاظت کاتدی اشتباهاً به فلز مورد نظر متصل شوند، نتیجه وحشتناکی به بار خواهد آمد. خوردگی سریع آند در یک زوج گالوانیکی، قانون کلی در مجلات خوردگی کلاسیک که جریانهای آندی اعمال شده خوردگی را تشدید میکنند، تمام اینها باعث کندی وارد شدن این روش حفاظت کاتدی در عمل شده است. در واقع حفاظت آندی یک حالت استثنا در مورد قاعده کلی تشدید خوردگی در اثر جریانهای آندی یا گرفتن الکترون از فلز مورد میباشد. حفاظت آندی در آینده احتمالاً انقلابی در زمینه حفاظت در مهندسی خوردگی به وجود خواهد آورد. با استفاده از این روش میتوان برای یک کاربرد معین خوردگی فلز ارزانتری بکار برد. حفاظت آندی را میتوان یکی از مهمترین دستاوردهای علم خوردگی در تمام طول تاریخ آن دانست.
