حفاظت کاتدی به روش تزریق جریان

---

---

سیستم حفاظت کاتدی مبتنی بر تزریق جریان  یا ICCP[1]

خوردگی در فلزات سبب ایجاد خسارت های فراوانی بر سازه های فلزی می گردد. فرآیند خوردگی یا زنگ زدن آهن یک فرایند الکتروشیمیایی است و روند اکسیداسیون آهن از انتقال الکترون از آهن به اکسیژن آغاز می‌شود. رابطه زیر فرآیند جدا شدن الکترون از آهن در واکنش زنگ زدن را نشان می دهد:

در جدول ‏1.1 میزان خوردگی فلزات مختلف به ازای عبور یک آمپر جریان در یک سال برحسب واحدهای کیلوگرم و پوند ارائه شده است.

به منظور جلوگیری یا کاهش خوردگی در شناورهای دریایی، پل ها، تانکرها، لوله ها و ... روش های مختلفی ارائه شده است. ایده اصلی در حفاظت کاتدیک (CP[2])،  جلوگیری از آزاد شدن الکترون های آهن و به طبع آن کاهش خوردگی می باشد. حفاظت کاتدی (کاتدیک) عبارت از جلوگیری یا کاهش سرعت خوردگی[3] فلزات توسط اعمال یک جریان الکتریکی خارجی و یا تماس آن با یک آند از بین رونده می باشد[1]. در یک بیان ساده هر دو این روش ها تلاش می کنند تا جهت جریان را در جهت معکوس در فلز جاری کنند تا خوردگی را کاهش دهند.

جدول ‏1.1  مقایسه رفتار فلزات مختلف به ازای یک آمپر عبور جریان در یک سال [2]

به طور کلی دو روش برای جلوگیری از خوردگی فلزات وجود دارد:

1- آندهای فدا شونده ( (Anodes Sacrificial

2- اعمال جریان (Impressed Current)

 در روش اول، فلزی که دارای پتانسیل منفی تر نسبت به آهن است ( مثل روی)، مورد استفاده قرار می گیرد. از آنجا که انتقال جریان از آندها باعث از بین رفتن تدریجی آنها می شود، فلز مذکور کوچک شده و اثردهی و راندمان خود را از دست می دهند. به همین دلیل به این روش، آندهای فداشونده می گویند. عمر این فلزات تا چند سال می رسد و انواع آندهای فداشونده مرسوم، عبارتند از آند روی، منیزیم و آلومینیم. در روش دوم، از یک منبع خارجی جهت تأمین جریان مورد نیاز برای حفاظت کاتدی استفاده می شود. در این روش، برخلاف آندهای فداشونده که نسبت به سازه دارای پتانسیل منفی تر بودند، آندها از سازه ی تحت حفاظت، پتانسیل بیشتری دارند. در این روش، قطب مثبت مبدل، متصل به آند کمکی و قطب منفی مبدل، متصل به سازه (فلز) تحت حفاظت است. سامانه حفاظت کاتدی در روش دوم بهتر اجرا می شود و از طرفی نیاز به تعویض نمودن مکرر آندهای فداشونده ندارد. توصیف عملکرد سیستم ICCP به خوبی توسط شکل ‏1‑1 و شکل ‏1‑2 به دست  می آید. در این شکل ها وضعیت جسم تحت حفاظت، منبع تغذیه و آندها نشان داده شده اند. همچنین جهت پدید آمدن دید بهتر نسبت به حفاظت کاتدی جدول مقایسه رفتار فلز قبل از نصب سیستم حفاظت کاتدیک و پس از آن در جدول ‏1.2 ارائه شده است.

 

شکل ‏1‑1 ساختار کلی سیستم حفاظت کاتدی مبتنی بر تزریق جریان یا ICCP [1]

شکل ‏1‑2 نحوه اتصال آند در سیستم ICCP [5]

 

جدول ‏1.2  مقایسه رفتار فلز قبل و بعد از نصب سیستم حفاظت کاتدیک