حفاظت کاتدی چیست و چگونه انجام می شود؟

خوردگی یک پدیده طبیعی ست که منجر به تخریب سازه های فلزی و وارد شدن خسارات سنگین در کسب و کارها می شود.

برای ایجاد خوردگی به 4 عنصر نیاز داریم.

یک مجموعه ای میزبان دارای عوامل خوردگی، یک مجموعه مقصد که در آن هیچ کدام از این عوامل وجود ندارند، وجود موادی داری ویژگی ایجاد خوردگی (شامل: آب، بتن ویا خاک) و یک مسیر فلزی بین مجموعه میزبان و مقصد.

خوردگی الکتروشیمایی فلزات، فرآیندی است که در آن، یون های موجود بر روی سطح یک فلز به مواد دیگر( واقطبنده Depolarizer، ماده و یا فلز کمتر فعال) منتتقل می شوند.

چنین واقطبنده هایی شامل: اکسیژن، اسید، کاتیون و فلزات بیشترغیرفعال هستند.

محافظت کاتدی در چه مواردی استفاده می شود؟

این روش محافظت، اغلب به منظور کاهش خسارت خوردگی در سطوح فلزی فعال، به کار گرفته می شود.

محافظت کاتدی در همه نفاط دنیا برای حفاظت از خط های لوله، کارخانجات تصویه آب، قسمت زیرین و بالای مخازن آب، بدنه های قایق و کشتی، پلتفورم های ساحلی و دریایی، میله های ری بار درون بتن و لنگرگاه و خیلی از موارد دیگر، مورد استفاده قرار می گیرند.

این روش محافظت اغلب برای حفاظت از فولاد در برابر خوردگی، استفاده می شود.

خوردگی در اثر فرو بردن دو میله متفاوت درون یک ماده الکترولیتی نظیر: آب، خاک و یا بتن، ایجاد می شود.

این نوع از مسیر هدایت فلزی بین دو فلز متفاوت، اجازه حرکت الکترون های آزاد از طرف فلز بیشتر فعال (آند) به سمت فلز کمتر فعال (کاتد) را می دهد.

نرسیدن الکترون های آزاد از طرف آند، پیش از ورود اکسیژن، به مجموعه های فعال که بر روی کاتد قرار دارد، می تواند منجر به ایجاد زنگ زدگی و هیدروکسید آهنی شود.

نحوه عملکرد حفاظت کاتدی چگونه است؟

به طور خلاصه، حفاظت کاتدی، فلز پایه در معرض خطر(فولاد) را به یک فلز از بین رونده (فدا شونده) متصل کرده تا این فلز به جای فلز پایه دچار خوردگی شود.

تکنیک مورد استفاده در این روش برای حفاظت از فولاد، به کار بردن یک فلز بسیار فعال است که می تواند به عنوان آند عمل کرده و الکترون های آزاد تولید کند.

انواع مختلف حفاظت کاتدی

دو روش پایه ای برای این نوع حفاظت وجود دارد، که شامل: گالوانیک و حفاظت کاتدی اعمال جریان می شود.

گالوانیک

حفاظت گالوانیک ازایجاد یک روکش محافظتی زینک بر روی فولاد به منظور جلوگیری از خوردگی تشکیل شده است که فلز روی (زینک) به جای فولادی که در محفظه قرار داده شده است دچار خوردگی می شود.

این سیستم ها دارای عمر کارکرد محدودی هستند. زیرا آند های از بین رونده (فدا شونده) که از فلزهای لایه های زیرین محافظت می کنند به مرور زمان کارآیی خود را از دست داده و دیگر قادربه انجام عمل حفاظت نخواهند بود.

حفاظت کاتدی اعمال جریان

سیستم های این نوع از حفاظت، متشکل از آند هایی است که به منظور ایجاد یه جریان الکتریکی دائمی به یک منبع تغذیه متصل شده اند.

در روش استفاده از آند های از بین رونده (فدا شونده) برای حفاظت، به منظور قربانی کردن یون ها از فلز فعال تری نسبت به فلز پایه استفاده می شود.

این آندهای فدا شونده ( که معمولا شامل: منیزیم، آلومینیوم و یا روی هستند)، از پتانسیل الکتروشیمیایی بالاتری برخودار هستند.

این روش معمولا از حفاظت طولانی تری نسبت به آند فدا شونده در هنگامی که آند توسط یه منبع تغذیه نامحدود تامین میشود، برخوردار است.

معایب حفاظت کاتدی

حفاظت کاتدی برای حفاظت از سازه هایی که به مدت طولانی در معرض عوامل تخریبی محیط قرار داشته اند، سالیان سال مورد استفاده قرار گرفته است.

اما نصب این سیستم به خودی خود می تواند پرهزینه باشد. همچنین جزییات به خصوصی از نحوه ساخت سازه ها، می تواند بر پیچیدگی و هزینه نصب این نوع از حفاظت بیافزاید.

به علاوه، در بحث هزینه، این نوع از حفاظت مستلزم نگهداری منظم شامل: بازرسی منظم دوره ای است.

در مورد حفاظت کاتدی اعمال جریان، هزینه برق جاری نیز مطرح است. آندهای فدا شونده به طور معمول دارای یک مقدار محدود از جریان هستند که باعث خوردگی سریع آن ها می شود.

به همین دلیل از طول عمر کوتاهی برخوردار هستند.

به طور خلاصه، روش کاتدی برای حفاظت سازه های فلزی یک روش متداول به شمار می آید که همچنان پرهزینه و مستلزم تعمیر نگهداری روزمره است.

محصولاتی که از لایه محافظتی دارای واکنش پذیری صفر تولید شده اند، از قابلیت بیشتری برای افزایش طول عمرسازه های فلزی و ایجاد یک لایه حفاظتی غیر فعال برخوردار هستند.