حفاظت کاتدی چیست ؟

اصل کار حفاظت کاتدی

در حفاظت کاتدی، با اعمال یک جریان الکتریکی یا استفاده از یک فلز فعال‌تر (آند فداشونده)، قطعه فلزی مورد نظر را به عنوان کاتد قرار می‌دهیم. در این حالت، جریان الکتریکی به گونه‌ای هدایت می‌شود که الکترون‌ها به سمت قطعه فلزی (کاتد) حرکت کنند. در نتیجه، واکنش خوردگی که در آن فلز الکترون از دست می‌دهد، متوقف شده و یا به شدت کاهش می‌یابد.

انواع روش‌های حفاظت کاتدی

 حفاظت کاتدی به طور کلی به دو روش اصلی تقسیم می‌شود:

حفاظت کاتدی با آند فداشونده (Galvanic Anode Cathodic Protection):

در این روش، از یک فلز فعال‌تر (آند فداشونده) مانند منیزیم، آلومینیوم یا روی به فلزی که قرار است محافظت شود (کاتد) متصل می‌شود.
به دلیل خاصیت الکتروشیمیایی، آند فداشونده به جای فلز اصلی دچار خوردگی می‌شود و از آن محافظت می‌کند.
این روش ساده و ارزان است و نیاز به منبع تغذیه خارجی ندارد.
بیشتر برای سازه‌های کوچک و محیط‌های با خورندگی کم مناسب است.

حفاظت کاتدی با جریان اعمالی (Impressed Current Cathodic Protection):

در این روش، از یک منبع جریان خارجی (rectifier) برای ایجاد جریان الکتریکی استفاده می‌شود.
جریان از طریق یک آند (که معمولاً از جنس گرافیت یا MMO است) به فلز مورد نظر (کاتد) اعمال می‌شود و از خوردگی آن جلوگیری می‌کند.
این روش برای سازه‌های بزرگ و محیط‌های با خورندگی بالا مناسب است.
قابلیت کنترل و تنظیم جریان را دارد و می‌تواند حفاظت بیشتری ارائه دهد.
علاوه بر این دو روش اصلی، روش‌های دیگری نیز وجود دارند که در شرایط خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند:

حفاظت کاتدی با استفاده از پوشش‌های محافظ:

در این روش، از پوشش‌های عایق مانند رنگ، اپوکسی یا پلی‌اورتان برای جلوگیری از تماس فلز با محیط خورنده استفاده می‌شود. این پوشش‌ها به عنوان یک مانع فیزیکی عمل می‌کنند و از خوردگی جلوگیری می‌کنند.

حفاظت کاتدی با استفاده از تزریق جریان به خاک:

این روش برای حفاظت از خطوط لوله و سایر سازه‌های مدفون در خاک استفاده می‌شود. جریان الکتریکی از طریق آندهای مدفون در خاک به سازه اعمال می‌شود و از خوردگی آن جلوگیری می‌کند.
انتخاب روش مناسب حفاظت کاتدی بستگی به عوامل مختلفی از جمله نوع سازه، اندازه سازه، شرایط محیطی، میزان خورندگی محیط و بودجه موجود دارد. برای انتخاب بهترین روش، توصیه می‌شود با یک متخصص حفاظت کاتدی مشورت شود.

کاربردهای حفاظت کاتدی

حفاظت کاتدی به طور گسترده‌ای برای حفاظت از خوردگی فلزات در صنایع مختلف استفاده می‌شود. برخی از کاربردهای رایج حفاظت کاتدی عبارتند از:

خطوط لوله:

حفاظت از خطوط لوله نفت، گاز و آب در برابر خوردگی و نشتی بسیار مهم است. حفاظت کاتدی با استفاده از آندهای فداشونده یا جریان اعمالی می‌تواند از خوردگی این خطوط لوله جلوگیری کند و عمر آنها را افزایش دهد.

مخازن ذخیره:

مخازن ذخیره نفت، گاز، آب و سایر مواد شیمیایی نیز در معرض خوردگی قرار دارند. حفاظت کاتدی می‌تواند از خوردگی این مخازن جلوگیری کند و از نشت مواد ذخیره شده و آلودگی محیط زیست جلوگیری کند.

سازه های دریایی:

سازه‌های دریایی مانند سکوهای نفتی، اسکله‌ها و کشتی‌ها به دلیل قرار گرفتن در معرض آب شور و رطوبت بالا، به شدت در معرض خوردگی قرار دارند. حفاظت کاتدی می‌تواند از خوردگی این سازه‌ها جلوگیری کند و عمر آنها را افزایش دهد.

پل‌ها و سازه‌های بتنی:

میلگردهای فولادی مورد استفاده در پل‌ها و سازه‌های بتنی نیز می‌توانند دچار خوردگی شوند. حفاظت کاتدی می‌تواند از خوردگی این میلگردها جلوگیری کند و از تخریب سازه‌های بتنی جلوگیری کند.

تاسیسات زیرزمینی:

تاسیسات زیرزمینی مانند کابل‌های برق و مخابرات نیز در معرض خوردگی قرار دارند. حفاظت کاتدی می‌تواند از خوردگی این تاسیسات جلوگیری کند و از اختلال در عملکرد آنها جلوگیری کند.

کشتی‌ها و شناورها:

بدنه کشتی‌ها و شناورها به دلیل قرار گرفتن در معرض آب شور، به شدت در معرض خوردگی قرار دارند. حفاظت کاتدی می‌تواند از خوردگی بدنه این شناورها جلوگیری کند و عمر آنها را افزایش دهد.

تجهیزات نیروگاهی:

تجهیزات نیروگاهی مانند توربین‌ها، ژنراتورها و کندانسورها نیز در معرض خوردگی قرار دارند. حفاظت کاتدی می‌تواند از خوردگی این تجهیزات جلوگیری کند و از کاهش راندمان و خرابی آنها جلوگیری کند.
در کل، حفاظت کاتدی یک روش مؤثر برای جلوگیری از خوردگی فلزات در محیط‌های مختلف است و می‌تواند به طور قابل توجهی عمر سازه‌ها و تجهیزات فلزی را افزایش دهد.

مزایای حفاظت کاتدی

حفاظت کاتدی یک روش مؤثر برای جلوگیری از خوردگی فلزات است که مزایای متعددی دارد:

افزایش طول عمر سازه:

با جلوگیری از خوردگی، حفاظت کاتدی می‌تواند طول عمر سازه‌های فلزی مانند خطوط لوله، مخازن و سازه‌های دریایی را به طور قابل توجهی افزایش دهد.

کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری:

با کاهش خوردگی، نیاز به تعمیر و نگهداری سازه‌های فلزی کاهش می‌یابد و در نتیجه هزینه‌ها نیز کاهش می‌یابد.
جلوگیری از نشت و آلودگی: خوردگی می‌تواند منجر به نشت مواد ذخیره شده در مخازن و خطوط لوله شود که می‌تواند آلودگی محیط زیست را به دنبال داشته باشد. حفاظت کاتدی از این نشت‌ها جلوگیری می‌کند.

افزایش ایمنی:

خوردگی می‌تواند باعث ضعف سازه‌های فلزی و در نتیجه افزایش خطر تخریب آنها شود. حفاظت کاتدی با جلوگیری از خوردگی، ایمنی سازه‌ها را افزایش می‌دهد.

کاهش هزینه‌های جایگزینی:

با افزایش طول عمر سازه‌ها، نیاز به جایگزینی آنها کاهش می‌یابد و در نتیجه هزینه‌ها نیز کاهش می‌یابد.

حفاظت از محیط زیست:

با جلوگیری از نشت مواد خطرناک و کاهش نیاز به تعمیر و نگهداری، حفاظت کاتدی به حفظ محیط زیست کمک می‌کند.
در کل، حفاظت کاتدی یک روش اقتصادی و مؤثر برای حفاظت از فلزات در برابر خوردگی است که مزایای متعددی از جمله افزایش طول عمر سازه، کاهش هزینه‌ها، افزایش ایمنی و حفاظت از محیط زیست را به دنبال دارد.

عوامل مؤثر در انتخاب روش حفاظت کاتدی

انتخاب روش مناسب حفاظت کاتدی بستگی به عوامل مختلفی دارد که در زیر به برخی از مهم‌ترین آنها اشاره می‌کنیم:

نوع سازه:

نوع سازه‌ای که قرار است در برابر خوردگی محافظت شود، در انتخاب روش حفاظت کاتدی مؤثر است. برای مثال، خطوط لوله، مخازن، سازه‌های دریایی و سازه‌های بتنی نیاز به روش‌های حفاظت کاتدی متفاوتی دارند.

اندازه و شکل سازه:

اندازه و شکل سازه نیز در انتخاب روش حفاظت کاتدی تأثیرگذار است. برای سازه‌های بزرگ و پیچیده، معمولاً از روش حفاظت کاتدی با جریان اعمالی استفاده می‌شود، در حالی که برای سازه‌های کوچک‌تر می‌توان از روش حفاظت کاتدی با آند فداشونده استفاده کرد.

جنس فلز:

جنس فلزی که سازه از آن ساخته شده است، در انتخاب روش حفاظت کاتدی مؤثر است. برخی از فلزات مانند فولاد به راحتی دچار خوردگی می‌شوند، در حالی که برخی دیگر مانند آلومینیوم مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارند.

شرایط محیطی:

شرایط محیطی مانند دما، رطوبت، میزان خورندگی خاک و آب، و وجود آلاینده‌ها نیز در انتخاب روش حفاظت کاتدی مؤثر است. برای مثال، در محیط‌های با خورندگی بالا، معمولاً از روش حفاظت کاتدی با جریان اعمالی استفاده می‌شود.

دسترسی به برق:

در روش حفاظت کاتدی با جریان اعمالی، نیاز به منبع تغذیه برق وجود دارد. بنابراین، در مناطقی که دسترسی به برق محدود است، استفاده از این روش ممکن نیست.

هزینه:

هزینه اجرای روش حفاظت کاتدی نیز در انتخاب آن مؤثر است. روش حفاظت کاتدی با آند فداشونده معمولاً ارزان‌تر از روش حفاظت کاتدی با جریان اعمالی است.

 عمر مفید مورد انتظار:

عمر مفید مورد انتظار سازه نیز در انتخاب روش حفاظت کاتدی مؤثر است. برای سازه‌هایی که نیاز به عمر طولانی دارند، معمولاً از روش حفاظت کاتدی با جریان اعمالی استفاده می‌شود.
با توجه به عوامل ذکر شده، انتخاب روش مناسب حفاظت کاتدی نیازمند بررسی دقیق شرایط هر پروژه و مشاوره با متخصصین خوردگی است.

استاندارد حفاظت کاتدی شرکت گاز

حفاظت کاتدی یک روش مؤثر برای جلوگیری از خوردگی فلزات است که در صنایع مختلف از جمله صنعت گاز کاربرد فراوانی دارد. شرکت گاز نیز برای حفاظت از خطوط لوله و تاسیسات خود در برابر خوردگی از این روش استفاده می‌کند.
استاندارد حفاظت کاتدی شرکت گاز
شرکت گاز ایران برای حفاظت کاتدی تاسیسات خود، استانداردهای مختلفی را تدوین و اجرا می‌کند که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

 IGS-I-TP-001(0): این استاندارد به الزامات حفاظت کاتدی خطوط لوله می‌پردازد و شامل مواردی مانند طراحی، اجرا، بازرسی و نگهداری سیستم‌های حفاظت کاتدی است.
سایر استانداردها: علاوه بر استاندارد ذکر شده، شرکت گاز از سایر استانداردهای ملی و بین‌المللی مرتبط با حفاظت کاتدی نیز پیروی می‌کند.

نکات مهم در مورد استاندارد حفاظت کاتدی شرکت گاز

شرکت گاز برای حفاظت کاتدی تاسیسات خود، از پیمانکاران و متخصصین مجرب در این زمینه استفاده می‌کند.
کلیه مراحل طراحی، اجرا، بازرسی و نگهداری سیستم‌های حفاظت کاتدی توسط کارشناسان شرکت گاز نظارت و کنترل می‌شود.
شرکت گاز به طور دوره‌ای سیستم‌های حفاظت کاتدی خود را بررسی و بازرسی می‌کند تا از عملکرد صحیح آنها اطمینان حاصل کند.

مزایای رعایت استاندارد حفاظت کاتدی

افزایش طول عمر خطوط لوله و تاسیسات گازی
کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری
جلوگیری از نشت گاز و خطرات احتمالی
حفاظت از محیط زیست
در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر در مورد استاندارد حفاظت کاتدی شرکت گاز، می‌توانید به وب‌سایت این شرکت یا سایر منابع مرتبط مراجعه کنید.