حفاظت کاتدی مخازن با آند فداشونده

توجه داشته باشید در صورت رویت خوردگی حتما نسبت به رفع آن اقدام نمایید. چرا که در صورتی که نسبت به کاهش خوردگی اقدام نشود، خسارات سنگین و خطرناکی را به همراه دارد. معمولا رایج ترین روشی که به وسیله آن از ایجاد خوردگی جلوگیری می شود، استفاده از روش حفاظت کاتدی مخازن می باشد. این روش رایج ترین روش الکتروشیمیایی است که برای رفع خوردگی‌های به وجود آمده در فلز که در دید انسان نیست استفاده می شود.
حفاظت کاتدی چیست؟ در پاسخ باید گفت در این روش از یک آند فداشونده مخزن استفاده می شود. این آند از یک میله فلزی که معمولا جنس آن از روی، منیزیم یا آلومینیوم می باشد، ساخته می شود. این عنصر به فلزی که قرار است از آن محافظت کند متصل می شود.
همانطور که می دانید جریان های الکتریکی از خاک عبور می کنند. معمولا جریان الکتریکی تمایل دارد از آند به کاتد متصل شود. معمولا جریان هایی که از سمت آند به کاتد حرکت می کنند، تمایل دارند تا الکترون را با خود حمل کنند. در حین این عملیات آند فداشونده مخزن رفته رفته خورده می شود. در همین حین آند فداشونده مخزن مصرف شده و از خوردگی مخزن جلوگیری می‌نماید.
در این روش اگر فلزی از جنس منیزیم و یا روی به عنوان آند حضور نداشته باشد، مخزن، خود به عنوان آند عمل می کند. معمولا جریان هایی که از مخزن دور می شوند الکترون را با خود حمل می کنند و همین مورد باعث خوردگی مخزن می شوند.

حفاظت کاتدی مخزن چیست؟

همانطور که در بالاتر نیز اشاره کردیم حفاظت کاتدی مخزن روشی است برای محافظت فلزات در برابر خوردگی، این خوردگی در اصطلاح زنگ زدن نام دارد. زنگ زدگی یعنی تخریب یک ماده فلزی که با محیط واکنش نشان می دهد. به صورت کلی اگر فلزات مخزن به صورت درست محافظت نشوند دچار نشت و خوردگی می شوند. نتیجه این خوردگی و نشت، آلودگی خاک، آب های سطحی و انواع آب های زیرزمینی می باشد. این آلودگی به واسطه نفت و انواع مواد خطرناک به وجود می آید.

به صورت کلی دو نوع کلی از سیستم های حفاظت کاتدی در مخازن وجود دارد. آندی که نقش قربانی را ایفا می کند در دسته آندهای گالوانیکی جای می‌گیرد. همانطور که در بالا نیز اشاره کردیم آندها از جنس روی، آلومینیوم و یا منیزیم هستند. این آندها مانند یک قطعه طولی هستند (مانند شمش) و با استفاده از آند‌های فداشونده در طی گذشت زمان، به جای خوردگی فلزات مخزن و یا هر وسیله دیگری، تنها آندها هستند که خورده می‌شوند و از خوردگی فلز مخازن جلوگیری می‌کنند.
معمولا از جریان های الکترولیتی برای فعالسازی آندها استفاده می شود. از آند فداشونده مخزن برای جلوگیری از خوردگی مخازن یا لوله ها استفاده می شود. از این جریان برای ایجاد بار الکتریکی ضعیف جهت تقویت اثر محافظتی مخزن استفاده می شود.
یکسو کننده های جریان متناوب که با نام شیمیایی (AC) از منبع تغذیه به جریان مستقیم(DC) متصل می شوند به آند ها ارسال می شوند.
معمولا از روش حفاظت کاتدی برای محیط‌هایی استفاده می شود که جریان خاک در آن ها نسبت به خود آند بیشتر می باشد.

آند فداشونده چیست؟

همانطور که اشاره کردیم یکی از روش‌های حفاظت کاتدی مخزن، استفاده از آند فداشونده می باشد. شاید این سوال برای شما پیش آید که آند فدا شونده چیست؟ همانطور که از نام آندهای فداشونده پیدا است، این آندها برای محافظت از مخزن زودتر از عنصر فلز مخزن دچار خوردگی شده و در فرآیند خوردگی از بین می‌روند.
آند فداشونده مخزن یک آلیاژ فعال می باشد. معمولا ولتاژ آند فداشونده، فعال و دارای پتانسیل الکتروشیمیایی منفی می باشد. معمولا جنس این آندها بر گرفته از فلزی است که از آنها محافظت می کند، این فلز کاتد نام دارد. پتانسیل الکتروشیمیایی فلز به معنی تمایل یک فلز برای شرکت در واکنش خوردگی و یا زنگ زدگی است، این فلز ترجیح می دهد زود تر وارد واکنش شود. نتیجه کار آند ایجاد یک واکنش اکسیداسیون بر روی فلز می شود.
برای آنکه این روش یعنی روش آند فداشونده به خوبی عمل کند باید دارای شرایط دیگر نیز باشد. در این روش باید یک مسیر جریان برگشتی وجود داشته باشد تا آندها به ماده‌ای که از آن محافظت می‌کنند منتقل شوند. برای انجام این عمل باید محیط الکترولیت برای انتقال الکترون‌ها وجود داشته باشد.

معمولا میله های روی، منیزیم و آلومینیوم به عنوان آند های فداشونده به کار می‌روند. این مواد یون طبیعی موجود در آب را جذب می کنند و از آسیب رساندن به فضای داخلی مخزن جلوگیری می کنند. این عنصر به عنوان محافظ کاتد شناخته می شوند. معمولا خوردگی آند منیزیم، آند روی و آند آلومینیوم به خوردگی گالوانیکی معروف هستند. معمولا این میله ها تضمین می کنند که یکپارچگی مخزن به صورت کامل حفظ شود و دچار خوردگی نگردد.
یکی از مزیت‌های استفاده از آند فداشونده عدم نیاز به منبع خارجی می باشد. این مزیت باعث تمایز بالای این آلیاژ نسبت به انواع آندهای دیگر شده است. بعلاوه نصب آسان آندهای فدا شونده از جنس روی از دیگر مزایای آن است.
معمولا ولتاژ و جریان پایین بین سطحی که از آن محافظت می شود و آند فداشونده مخزن باعث محافظت از مخزن می شود. همین مزیت باعث کاهش جریان مخرب در جریان فلز می شود. برای بازرسی آندها و شیوه درست عملکرد آنها معمولا به افراد آموزش داده می شود تا بتوانند به این موارد نظارت داشته باشند.
همانطور که به مزیت های آند اشاره کردیم به چند مورد از معایب آن نیز اشاره خواهیم کرد. معایب آندها به شرح ذیل می باشد.
ظرفیت جریان محدود یکی از معایب استفاده از این آلیاژ می باشد.
بر اساس جرم آند ناکارآمدی هایی در محیط هایی با جریان بالا وجود دارد.
افزایش وزن بر روی سازه مورد استفاده، جریان هوا و آب را در سازه به همراه دارد.

هر چند وقت یکبار باید آند فداشونده را بررسی و تعویض کنیم؟

معمولا طول عمر آند به دو عامل وابسته است این موارد به شرح ذیل می باشد:

1. کیفیت آند
2. وضعیت مایع

به طور مثال در آب نرم ( یعنی آبی که به آن نمک اضافه شده است)، میزان خوردگی فلز سریع تر می باشد. همین مورد باعث کاهش طول عمر آند می شود. توجه داشته باشید آند فداشونده زمانی از مخزن محافظت می کند که فلزی برای خوردگی وجود داشته باشد. در نتیجه مهم است که سالانه حتما وضعیت آند ها بررسی شوند. در زمانی که میله به حدی خراب شده باشد که قسمتی از سیم در مرکز آن قابل رویت باشد آند باید تعویض شود. توجه داشته باشید تعویض آند فداشونده مخزن قبل از خرابی امری است ضروری. چرا که در صورت از بین رفتن آند سطح مخزن به صورت کامل دچار زنگ زدگی می شود.

حفاظت کاتدیک مخازن با آند فداشونده روی

آند فداشونده روی دارای برای استفاده در آب دریا و استفاده استاندارد جهت محافظت از سازه های موجود در آب به عنوان سازه شناور مناسب می‌باشد. آلیاژ روی به کار رفته در این آند مناسب برای سازه های مدفون شده در زیر خاک نیز می باشد. معمولا در آب های شیرین با استفاده از آند روی، یک لایه هیدروکسید بر روی آند قرار می گیرد. این لایه باعث مسدود شدن جریان بر روی آند روی می شود.
در نتیجه توصیه ما به شما استفاده از آند روی درون آب های شور می باشد. برای سازه‌هایی که درون دریا استفاده می شوند مانند کشتی‌ها مخازن استوانه‌ای و پره ها از این نوع آلیاژ استفاده می شود. لازم به ذکر است از آند روی برای محافظت از لوله های کشتی و مخازن موجود در زیرزمین ها استفاده می شود. آند ها بر اساس نوع کاربرد دارای اشکال و ابعاد متفاوتی می باشند. آلیاژ روی دارای مزایای بی شماری می باشد. این مزایا به شرح ذیل می باشد:

1. برای اتصال این جنس از آند نیازی به نصب منبع خارجی نیست.
2. نصب این جنس از آند بسیار راحت می باشد.
3. ولتاژ محرک بسیار پایین.
4. هزینه نگهداری برای تعمیرات.

این جنس از آند دارای معایبی نیز می‌باشد که به اختصار به آن ها اشاره خواهیم کرد:

• از این آند در محیط هایی با مقاومت بالا استفاده نمی شود. چرا که توانایی کارایی در چنین محیط هایی را ندارد
• دارای محدودیت الکتروشیمیایی
• وزن بسیار بالا
• ایجاد تداخل بسیار بالا با جریان آب
• کاربرد آند های فداشونده

آند فداشونده دارای کاربرد‌های بی شماری می باشد. در ادامه به این کاربرد ها اشاره خواهیم کرد:

• معمولا لوله هایی که دارای پوشش خوبی هستند و نیاز به ایجاد جریان حفاظتی بسیار کمی دارند.
• برای استفاده در مواقعی که در جریان های سرگردان اختلال به وجود می آید.
• استفاده در خطوط لوله‌ای بسیار کوتاه با دارا بودن پوشش بسیار خوب.
• بر روی نقاط خاصی از لوله و یا مخزن که نیاز به محافظت بیشتر دارند.
• ایجاد محافظت نسبی از لوله‌ای که در معرض خوردگی نسبی قرار دارد. مانند لوله‌ای که از عرض رودخانه عبور کرده است و تنها قسمتی که داخل آب وجود دارد دچار خوردگی شده است، به راحتی می توانید از این روش استفاده نمایید.
• جهت حفظ و نگهداری از کف لوله و مخازن فلزی که دارای سطح وسیعی نباشند بسیار کاربردی و با اهمیت می باشد.