چکیده

این پایان نامه فرایند خوردگی و عوامل تشدید آن را در محیطهای متفاوت نشان می دهد و روشهای مقابله با آن را بیان می کند. هدف آن است که خواننده با انواع سیستمهای حفاظت کاتدیک آشنا شود و اساس کار سیستمهای حفاظت کاتدیک را فرا بگیرد.

آندهای مورد استفاده در هر سیستم بصورت جداگانه دسته بندی شده اند و در همه موارد نرخ مصرف آنها به ازای پتانسیل و جریان عبوری ازآنها مشخص شده است.

این کتابچه نوع سیستم کارآمد در شرایط متفاوت را به ما نشان می دهد و با استفاده از جداول موجود در آن می توان سیستم حفاظت کاتدی گالوانیک ویا جریان تزریقی را برای یک مورد خاص طراحی نمود.

در ادامه استاندارد بین المللی خوردگی (NACE) معرفی می شود وبه خواننده این امکان را می دهد تا با بررسی یک سیستم حفاظت کاتدی نشان دهد آیا سیستم مورد نظر حفاظت کافی از سازه را به عمل       می آورد.

در پایان راههای عیب یابی  سیستمهای گالوانیک و جریان تزریقی بصورت پله به پله ارائه می شود.

 

کلید واژه ها

خوردگی- آند-کاتد- الکترولیت- مسیر فلزی- حفاظت کاتدی- – سیستم گالوانی – سیستم جریان تزریقی – دیود – یکسوساز-فیوز- عایق- رابط-

فهرست مطالب

مقدمه………………………………………. 1

بخش یکم (اصول عملیات)………………………… 4

1-1- فرآیند خوردگی…………………………… 5

1-1-1- تعریف خوردگی…………………………… 5

1-2- انواع خوردگی……………………………. 10

1-2-1- خوردگی کلی…………………………….. 10

1-2-2-خوردگی متمرکز سلول………………………. 11

1-2-3- خوردگی گالوانیک………………………… 16

1-2-3-1- فلزات غیر مشابه………………………. 16

1-2-3-2- سندروم کهنه به نو…………………….. 17

1-2-3-3- آلیاژهای غیر مشابه……………………. 17

1-2-3-4- ناخالصی‌ها در فلز……………………… 18

1-2-3-5- آسیب و خراش در سطح فلز………………… 18

1-2-3-6- بخش های فلزی تحت فشار…………………. 19

1-2-3-7- دما…………………………………. 19

1-2-3-8- منابع همزمان خوردگی…………………… 19

1-2-4- جریان خوردگی سرگردان……………………. 19

1-3- سرعت خوردگی…………………………….. 25

1-3-1- تأثیرات الکتریکی بر روی سرعت خوردگی………. 26

1-3-2- اثرات شیمیایی………………………….. 27

1-3-3- ارتباط بین مساحت الکترود………………… 29

1-4- سری‌های گالوانیک…………………………. 30

1-5- مقدمه‌ای بر حفاظت کاتدی…………………… 31

1-6- حفاظت کاتدی گالوانیکی……………………. 34

1-6-1- انواع گالوانی آندی……………………… 37

1-6-2- مزایا و زیانهای حفاظت کاتدی گالوانیک……… 44

1-6-2-1- مزایا……………………………….. 44

1-6-2-2- زیانها………………………………. 44

1-6-3- نصب آندهای گالوانی……………………… 44

1-6-4- آندهای گالوانیک متصل به سازه…………….. 45

1-6-5- ایستگاههای تست گالوانیک…………………. 46

1-7- حفاظت کاتدی جریان مؤثر…………………… 48

1-7-1- یکسو کننده‌های جریان مؤثر………………… 49

1-7-2- مواد آندی جریان مؤثر……………………. 51

1-7-3- انواع بستر آندهای مؤثر………………….. 60

1-7-3-1- سیستم‌های حفاظت کاتدی جریان تزریقی قائم با فاصله 61

1-7-3-2- سیستمهای حفاظت کاتدی جریان تزریقی افقی با فاصله 61

1-7-3-3- سیستمهای حفاظت کاتدی جریان مؤثر توزیع شده.. 62

1-7-3-4- سیستمهای حفاظت کاتدی جریان تزریقی عمقی….. 63

1-7-4- معایب و محاسن سیستمهای آندی جریان مؤثر……. 64

1-7-4-1- محاسن……………………………….. 64

1-7-4-2- معایب……………………………….. 64

1-7-5- ایستگاههای آزمایش جریان مؤثر…………….. 64

بخش دوم شرایط……………………………….. 67

2-1- استانداردهای قابل کاربرد…………………. 68

2-2- ملاحظات مربوط به طراحی و ساخت……………… 68

2-3- سیستمهای نیازمند حفاظت کاتدی……………… 69

2-4- سیستمهایی که نیاز به حفاظت کاتدی ندارند……. 71

2-5- آزمایشهایی که در محل صورت می‌گیرد………….. 71

2-6- انحرافات……………………………….. 71

بخش سوم (برنامه ریزی‌هایی جهت نگهداریهای پیشگیرانه). 72

3-2- بررسی خوردگی در بازه‌های زمانی کوتاه مدت……. 73

3-3- بررسی خوردگی……………………………. 76

3-4- تنظیم مخزن آب…………………………… 80

3-5- اصلاح عملیات بازرسی………………………. 82

3-6- آندهای سیستم جریان مؤثر………………….. 84

3-7- بررسی سیستم جریان مؤثر…………………… 85

3-8- بررسی آندهای گالوانیک……………………. 87

3-9- بررسی مقاومت اتصال………………………. 88

3-10- بررسی نشت و تراوش……………………….. 89

3-11- سیستم‌های آند گالوانیک……………………. 90

3-12- ضرورت حفظ سوابق…………………………. 91

بخش چهارم (ضرورتهای برنامه ریزی نشده مربوط به تعمیر و نگهداری)…………………………………………… 92

4-1- مقدمه………………………………….. 93

4-2- عیب یابی سیستمهای جریان مؤثر……………… 93

4-2-1- ولتاژ DC………………………………. 94

4-2-2- جریان DC………………………………. 96

4-2-3- سیمهای اتصال آند……………………….. 99

4-2-4- اتصال سازه…………………………….. 100

4-2-5- ولتاژ AC به سمت سازه……………………. 101

4-2-6- فیوز………………………………….. 101

4-2-7- دیودها………………………………… 102

4-2-8- پایه آند………………………………. 102

4-2-9- جریان یکسو کننده……………………….. 104

4-2-10- ولتاژ ورودی یک سو کننده………………… 105

4-3- مشکلات عام سیستم جریان موثر……………….. 105

4-4- عیب یابی سیستمهای حفاظت کاتدی گالوانیک…….. 107

4-5- تست تداخل………………………………. 108

4-6- کنترل خوردگی تداخلی……………………… 109

بخش پنجم (فرآیند بازرسی و ضوابط مربوط به آن)……. 114

5-1- مقدمه………………………………….. 115

5-2- قابلیت اجرا…………………………….. 115

5-3- ضوابط………………………………….. 116

5-3-1- خطوط لوله فولادی و چدنی………………….. 117

5-3-2- شرایط ویژه…………………………….. 117

5-3-3- لوله‌های آلومینیومی……………………… 118

5-3-4- لوله‌های مسی……………………………. 119

5-3-5- لوله‌هایی از جنس فلزات نا مشابه…………… 119

5-4- ملاحظات دیگر…………………………….. 119

5-5- الکترودهای مرجع جایگزینی…………………. 120

بخش ششم (آزمایشها)…………………………… 122

6-1- اندازه‌گیری پتانسیل………………………. 123

6-2-منابع خطا……………………………….. 123

6-2-1- دقت الکترود مرجع……………………….. 123

6-2-2- خطای افت IR……………………………. 126

6-2-3- خطای گرادیان آند……………………….. 127

6-2-4- خطای مقاومت تماسی………………………. 127

6-2-5- خطای پتانسیل‌های چندگانه…………………. 128

6-3- اندازه‌گیریهای عملی پتانسیل‌های حفاظت کاتدی….. 129

6-3-1- انتخاب معیار آزمایش…………………….. 129

6-3-1-1- سیستم‌های حفاظت کاتدی فدا شونده…………. 130

6-3-1-2- سیستم حفاظت کاتدی جریان مؤثر…………… 130

6-3-2- روش های ازمایش معیار 0.85 – در وضعیت ON…… 131

6-3-3- روشهای آزمایش برای معیار 0.85 – در وضعیت OFF.. 134

6-3-4-روش‌های انجام ازمایش برای معیار 100 میلی‌ولت…. 134

6-3-5- روش‌های انجام آزمایش در حالت OFF………….. 134

6-3-6- انواع قطع کننده‌ها………………………. 135

6-4- روش‌های ازمایش اساسی پیل به پیل……………. 135

6-5- روشهای اندازه‌گیری بازده یکسو کننده………… 138

6-6- روشهای آزمایش عایق………………………. 139

6-7- آزمایشات مربوط به پوشش‌ها…………………. 144

6-8- بررسی اتصالی بین دو سازه…………………. 148

6-9- سیستم‌های حفاظت کاتدی موقت………………… 155

6-10- اندازه‌گیری مقاومت ویژه الکترولیت………….. 159

6-10-1- روش 4- پین …………………………… 159

6-10-2- روش آزمایش 2 پین………………………. 160

6-10-3- روشها دیگر……………………………. 161

6-11- روش انجام آزمایش PH……………………… 163

6-11-1- روش آزمایش الکترود آنتیموان…………….. 163

6-11-2- روش‌های شیمیایی آزمایش………………….. 165

6-12- تصحیح آزمایش افت IR……………………… 166

6-13- فرآیند آزمایش تداخل……………………… 173

نتیجه گیری …………………………………………………………………………………………………………………………………………………174

منابع …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….175

واژه نامه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..176

دیکشنری …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….177

 

 

فهرست جدول ها

 

جدول 1-1-  افت وزنی مخصوص فلزات تحت جریان یک آمپری و در مدت یک سال ……………………………..22

جدول 1-2  پتانسیل الکتریکی فلزات در سلول های مرجع متفاوت …………………………………………………………..31

جدول 1-3-جریان لازم برای حفاظت کاتدی فولاد بدون عایق …………………………………………………………………..33

جدول 1-4-جریان لازم برای حفاظت کاتدی فولاد پوشش گذاری شده ………………………………………………….. 34

جدول 1-5-ترکیبات آندهای منیزیمی …………………………………………………………………………………………………………38

جدول 1-6- ترکیبات آندهای روی ……………………………………………………………………………………………………………….39

جدول 1-7-ترکیبات آندهای آلومینیوم ………………………………………………………………………………………………………..40

جدول 1-8-ولتاژهای موجود آندهای فداشونده برای حفاظت کاتدی ………………………………………………………….41

جدول 1-9-جریان تخمینی خروجی از آندهای فدا شوند ……………………………………………………………………………42

جدول 1-10- جداول قابل اجرا در MIL-HDBK-1004/10 ……………………………………………………………………43

جدول 1-11- معادل های الکتروشیمیایی سازه های فلزی مرسوم ……………………………………………………………..52

جدول 1-12- ترکیبات چدن ………………………………………………………………………………………………………………………..53

جدول 1-13- آندهای چدنی …………………………………………………………………………………………………………………………54

جدول 1-14-  جداول کاربردی در MIL-HDBK-1004/10 …………………………………………………………………..60

جدول 3-1- شرایط بررسی های کوتاه مدت اجزای سیستم حفاظت کاتدی ……………………………………………..74

جدول 3-2- محل اندازه گیری پتانسیل های مربوط به بررسی های کوتاه مدت ……………………………………….75

جدول 3-3- آزمایش های مربوط به بررسی خوردگی ………………………………………………………………………………….77

جدول 3-4 اندازه گیری پتانسیل مربوط به مطالعه خوردگی ……………………………………………………………………….78

جدول 3-5- آزمایشهای سیستم حفاظت کاتدی مخازن آب ……………………………………………………………………….81

جدول 3-6- اندازه گیری پتانسیل مخازن آب ………………………………………………………………………………………………82

جدول 3-7- بازه زمانی توصیه شده برای بررسی آندهای سیستم جریان مؤثر …………………………………………..85

جدول 3-8-  عملیات های حفاظتی به منظور جلوگیری از شکاف یا سوراخ ………………………………………………90

جدول 4-1- مشکلات عام یک سو کننده جریان موثر ……………………………………………………………………………….106

جدول 6-1- پتانسیل های مورد انتظار در حالت اتصالی داشتن / عدم اتصالی …………………………………………152

جدول 6-2- قرائت مقاومت ویژه خاک در روش 4 پین با دستگاه تقویت کننده ولت سنج ……………………..160

جدول 6-3- تخمین مقاومت لوله های فولادی ………………………………………………………………………………………….171

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

 

شکل 1-1-سلول خوردگی ……………………………………………………………………………………………………………………………….7

شکل 1-2 سلول خوردگی، باتری پیل خشک …………………………………………………………………………………………………8

شکل 1-3- سلول خوردگی متمرکز به علت محیط متفاوت ………………………………………………………………………..12

شکل 1-4- سلول خوردگی متمرکز به علت غلظت متفاوت اکسیژن …………………………………………………………..13

شکل 1-5- سلول متمرکز به علت تمرکز متفاوت آب ………………………………………………………………………………….13

شکل 1-6- سلول غلظتی ایجاد شده به علت خاک ناهمگن ………………………………………………………………………..14

شکل 1-7- سلول غلظتی به علت الکترولیت خاک و بتن ……………………………………………………………………………15

شکل 1-8- سلول خوردگی گالوانیک ایجاد شده بوسیله  فلزات متفاوت …………………………………………………….17

شکل 1-9-سلول خوردگی گالوانیک به علت فولاد کهنه و جدید ………………………………………………………………..17

شکل 1-10-سلول خوردگی گالوانیک که به علت خراش روی سطوح ایجاد شده است ……………………………..18

شکل 1-11-ترکیب سلولهای خوردگی مختلف ……………………………………………………………………………………………20

شکل 1-12- سلول خوردگی جریان نشتی ایجاد شده توسط کاتد و آند خارجی ………………………………………21

شکل 1-13- جریان پراکنده سلول خوردگی که به علت سیستم انتقال جریان DC بوجود می آید …………23

شکل 1-14- سلول خوردگی جریان پراکنده که توسط سیستم انتقال HVDC به وجود می آید …………….24

شکل 1-15- سلول خوردگی جریان پراکنده به علت  عملیات جوشکاری DC …………………………………………24

شکل 1-16- سلول خوردگی جریان نشتی ایجاد شده توسط سیستم حفاظت کاتدی ………………………………25

شکل 1-17-  اثرات PH الکترولیت بر سرعت خوردگی ………………………………………………………………………………29

شکل1-18-سیستم حفاظت کاتدی اتصال مستقیم گالوانیک ( فدا شونده ) ………………………………………………36

شکل 1-19-سیستم حفاظت کاتدی گالوانی توزیع شده ……………………………………………………………………………..37

شکل 1-20- نصب آندهای گالوانیک …………………………………………………………………………………………………………….44

شکل 1-21- ایستگاه آزمایش سطحی ………………………………………………………………………………………………………….46

شکل 1-22- ایستگاه آزمایش زیرزمینی ……………………………………………………………………………………………………….46

شکل 1-23- اتصالات انجام آزمایش پتانسیل – جریان ……………………………………………………………………………..47

شکل 1-24  سیستم حفاظت کاتدی جریان مؤثر ………………………………………………………………………………………..48

شکل 1-25- یکسو کننده سیستم حفاظت کاتدی جریان مؤثر ………………………………………………………………….50

شکل 1-26- سیستم حفاظتی جریان مؤثر قائم با فاصله ……………………………………………………………………………..61

شکل 1-27- سیستم حفاظت کاتدی افقی جریان مؤثر ……………………………………………………………………………….62

شکل 1-28- سیستم گسترده حفاظت کاتدی جریان تزریقی ……………………………………………………………………..63

شکل 1-29- سیستم حفاظت کاتدی جریان مؤثر که با فاصله از سازه و به صورت عمیق می باشد ………….64

شکل 1-30- ایستگاه آزمایشی محفظه ای …………………………………………………………………………………………………..65

شکل 1-31- ایستگاههای آزمایش واقع شده در سطح زمین ………………………………………………………………………66

شکل 4-1- دیاگرام عیب یابی ……………………………………………………………………………………………………………………….95

شکل 4-2- نمودار سیم کشی یک یکسوکننده …………………………………………………………………………………………….96

شکل 4-3- ضرایب تقویت شانت …………………………………………………………………………………………………………………..97

شکل4-4- اصلاح تداخل توسط اصلاح مقاومتی ………………………………………………………………………………………..110

شکل4-5-اتصال برای پیوستگی …………………………………………………………………………………………………………………111

شکل4-6- استفاده از آندهای گالوانی برای کنترل تداخل …………………………………………………………………………111

شکل4-7- استفاده از پوشش کاتدی برای کنترل تداخل ………………………………………………………………………….111

شکل4-8- استفاده از عایق برروی سازه خارجی یرای کنترل تداخل ……………………………………………………….112

شکل4-9- ترکیب تکنیکهای مختلف برای کنترل تداخل …………………………………………………………………………113

شکل 6-1- الکترود مرجع مس / سولفات مس …………………………………………………………………………………………..125

شکل 6-2-  خطای افت    IR ……………………………………………………………………………………………………………………126

شکل 6-3- خطای گرادیان آند …………………………………………………………………………………………………………………. 127

شکل 6-4-  خطای مقاومت تماسی ……………………………………………………………………………………………………………128

شکل 6-5- خطای پتانسیل چندگانه ………………………………………………………………………………………………………….129

شکل 6-6- بررسی پتانسیل الکترود منفرد …………………………………………………………………………………………………132

شکل 6-7- قرائت مثبت برای بررسی سلول به سلول ………………………………………………………………………………..137

شکل 6-8- قرائت منفی برای بررسی سلول به سلول ………………………………………………………………………………..138

شکل6-9-راندمان یکسو کننده …………………………………………………………………………………………………………………..139

شکل 6-10- آزمایش برای عایق اتصالی پیدا کرده ……………………………………………………………………………………141

شکل 6-11- آزمایش دی الکتریک نصب شده با دستگاه با لبه های مجزا ……………………………………………….142

شکل 6-12- آزمایش اتصالی دی الکتریک با با استفاده از لوله یاب …………………………………………………………143

شکل 6-13-  آزمایش برای یافتن اتصالی عایق با منبع تغذیه ………………………………………………………………….144

شکل 6-14- نصب پوشش های معمولی …………………………………………………………………………………………………….145

شکل 6-15- آزمایش بررسی اتصالی یک پوشش ………………………………………………………………………………………146

شکل 6-16-  آزمایش اتصالی پوشش با منبع تغذیه …………………………………………………………………………………147

شکل 6-17- بررسی اتصال بین دو سازه ……………………………………………………………………………………………………149

شکل 6-18- بررسی اتصال بین دو سازه با منبع تغذیه …………………………………………………………………………….150

شکل 6-19-  بررسی اتصالی دو سازه که به صورت کاتدی حفاظت شده اند …………………………………………..151

شکل 6-20- بررسی اتصالی بین دو سازه بدون حفاظت کاتدی ……………………………………………………………….153

شکل 6-21- بررسی اتصالی بین دو سازه با منبع تغذیه ……………………………………………………………………………154

شکل 6-22درآوردن آندهای موقت …………………………………………………………………………………………………………….158

شکل 6-23- اندازه گیری مقاومت ویژه خاک با روش 4 پین ( ونر ) ………………………………………………………..159

شکل 6-24- روش دو پین در اندازه گیری مقاومت ویژه خاک …………………………………………………………………161

شکل 6-25- اندازه گیری مقاومت ویژه خاک با استفاده از میله ……………………………………………………………….162

شکل 6-26- اندازه گیری مقاومت ویژه خاک با استفاده از جعبه خاک …………………………………………………….162

شکل 6-27- تأثیر PH بر سرعت خوردگی فولاد ………………………………………………………………………………………163

شکل 6-28- الکترود آنتیموان …………………………………………………………………………………………………………………….164

شکل 6-29- اندازه گیری PH با الکترولیتی که در آن جریان برقرار باشد ………………………………………………165

شکل 6-30- افت های IR معمول در نصب دهانه آزمایش ……………………………………………………………………….167

شکل 6-31- تصحیح افت های IR آزمایش ………………………………………………………………………………………………167

شکل 6-32 افت IR ، تعیین جهت جریان ………………………………………………………………………………………………..170

شکل 6-33-  روش آمپرسنج نول، استفاده از اندازه گیرهای ترکیبی ……………………………………………………..172
مقدمه
چشم انداز (Scope): این کتابچه راهنما جهت بررسی و حفظ سیستمهای حفاظت کاتدی می باشد.این امر باید بوسیله پرسنل جهت اجرای برنامه ریزی شده و حفظ آن، عیب یابی و تعمیر نقایص بکار گرفته شود. اطلاعات در زمینه های غیر معمول شامل تواناسازی پرسنل کمکی و فنی جهت عیب یابی مسائل فراتر از ظرفیت رشته پرسنل می باشد.

سیستم های حفاظتی کاتدی : حفاظت کاتدی یک روش الکتروشیمیایی است که برای جلوگیری یا کنترل خوردگی سازهای متالیک غرق شده در آب یا مدفون شده در خاک بکار می رود. سیستم های CP سیستم های فعالی هستند که براساس کاربرد جریان الکتریکی برای کنترل خوردگی بکار می روند. اگر جریان قطع گردد ، خوردگی در حد نرمال برای مواد وترکیبات محیط پیشرفت خواهد نمود. اگر جریان عرضه شده برای حفاظت کامل نامناسب باشد، خوردگی در میزانی کاهش یافته پیشرفت می نماید. پس از آنکه سیستم CP نصب واصلاح گردید برای فراهم نمودن حفاظت مناسب، جریان و پتانسیل باید بطور نسبی ثبات یابند تغییرات در جریان یا پتانسیل وجود مشکل را نشان می دهد.

کاربردها: تاسیساتی که ممکن است حفاظت کاتدی در یک برنامه کنترل خوردگی برای آنها بکار رود شامل:
• تانکرهای ذخیره سوخت زیرزمینی و کف تانکرهای قرار گرفته برروی سطح زمین
• سیستم توزیع سوخت.
• سطح بالا و سطح روی زمین مخزن آب و قسمت درونی تانک ها.
• سیستم توزیع آب آشامیدنی
• سیستم های توزیع گاز طبیعی
• سیستم های توزیع هوای کمپرس شده
• ایستگاه آتش نشانی
• ایستگاه ها هدایت فاضلاب
• صفحه های فولادی دیواره ساحل و دریا و …
• فولاد تقویتی بتون

منافع عمومی (Benefits) برای استفاده عام، دو گزینه وجوددارد.
1- نصب و حفظ CP
2- تعویض دوره ای تا سیسات هنگام نشت یا خرابی
نصب و حفظ مناسب سیستم های حفاظت کاتدی ، هزینه های زندگی را با گسترش نامحدود عمر مفید تاسیسات افزایش می دهد. آنها هزینه های دولتی را بصورت کنترل خرابی قبل ازموعد واحد های صنعتی ،مانند ترکیدگی خط لوله گاز یا نشتی های سوخت جت کاهش می دهند. عملیات نظافت محیط، حمل و نقل ومستعد شدن برای آلودگی محیط و ابزار آلات هشدار دهنده و سایر هزینه های مربوط قابل گزارش نشتی می تواند هزینه ای بالغ بر میلیون ها دلار بر دولت تحمیل نماید.
گزارش هایی از تخلفات (NOV) می تواند جزائم و مجازات های سختی را بدنبال داشته باشد. سیستم CP برای بقاء هر سازه فلزی در محیطی تخریب کننده برای پایین نگهداشتن هزینه زندگی لازم و ضروری است.

بقاء سیستم CP. عملکرد سیستم میتواند بوسیله جریان عرضه شده با اندازه گیری پتانسیل سازه و یاترکیبی از هر دو متد نشان داده شود. حفظ و نگهداری برنامه ریزی شده ممکن است شامل وارسی دقیق واصلاح مواد وتجهیزات مانند یکسوکننده جریان و یا آندها باشد. نگهداری غیر برنامه ریزی شده ممکن است شامل عیب یابی وتعمیر مواد مشخص شده بعنوان مواد ناقص (دردوره بررسی برنامه ریزی شده )،مانند آندها و ناقلین الکتریکی باشد.
عناصری بنیادی برنامه CP. یک برنامه CP شامل:
• کنترل خوردگی بوسیله طراحی حفاظت کاتدی
• دوره کنترل خوردگی در منزل و ترتیبات شغلی ..
• استفاده از CP به منظور حذف واکنش های الکتروشیمیایی
• استفاده از پوشش های حفاظتی به منظور کاهش نیازمندی های جریان CP
• تحلیل ناکامی ها وشروع عملیات اصلاحی بر نقایص خوردگی …
• سوابق تاریخی و مستند سازی ضروری برای نشان دادن هماهنگی وعملیات موثر و حفظ سیستم های C

بخش یکم

اصول عملیات

1-1-فرآیند خوردگی: درک اصول سیستم حفاظت کاتدی بر اساس فهم فرآیند واکنش خوردگی می باشد. واکنش خوردگی فلزات یک جریان الکتروشیمیایی می باشد. به این معنا که یک چرخه الکتریکی است که الکترونها به وسیله واکنش شیمیایی هدایت می شوند. این واکنش های شیمیایی در سطح فلز که در معرض الکترولیت می باشد صورت می گیرد. واکنش های اکسیداسیون در سطح آند و واکنش های کاهشی در سطح کاتد صورت می گیرد. سیستمهای کنترل خوردگی که این واکنش های اکسیداسیون را مشخص می نمایند وسطحی را بصورت کاتدی حفاظت می کنند را سیستم حفاظت کاتدی می گویند. آندهای حفاظت کاتدی به منظور خوردگی بیشتر و فراهم شدن واکنش های اکسیداسیون سلول ها نصب می شوند. برای توصیف اصول عملیات حفاظتی کاتدی، فرآیندخوردگی باید به طور مشروح توضیح داده شود.

1-1-1- تعریف خوردگی .خوردگی عبارتست از از بین رفتن مواد از طریق واکنش با محیط. این تجزیه در مورد یک فلز از طریق فرآیند الکتروشیمیایی صورت می گیرد. فرآیند الکتروشیمیایی شامل 4 بخش متمایز می باشد: آند، کاتد، الکترولیت و مسیر فلزی. این چهار بخش شامل چیزی است که به آن سلول خوردگی می گویند. خوردگی الکتروشیمیایی زمانی رخ می دهد که آن چهار بخش وجود داشته باشد. برای فهم عملیات سیستم حفاظت کاتدی درک این چهار قسمت ضروری می باشد.

آند. آشکارترین قسمت سلول تجزیه آند است جایی که خوردگی رخ می دهد. آند در تجزیه سلول جایی است که الکتریسیته از سطح فلز به سمت الکترولیت عبور می کند. این واکنش شیمیایی یک واکنش اکسیداسیون است که در آن فلز الکترون از دست می دهد و با عنصر دیگر که اغلب اکسیژن است ترکیب می شود. در این حالت از فولاد ماده حاصله اکسید آهن ( زنگ ) می باشد.

کاتد: دومین مرحله خوردگی سلولی، کاتد است. جایی که حفاظت رخ می دهد. کاتد جایی است که الکتریسیته بوسیله تغییر شیمیایی از الکترولیت به سمت سطح فلز حرکت می کند. این تعامل شیمیایی نوعی واکنش کاهش است که در آن الکترون به سمت الکترولیت حرکت می کند.
کاتد آند
الکترودی که واکنش کاهش در آن الکترودی که در آن واکن اکسیداسیون
رخ می دهد ( حفاظت ) رخ می دهد ( خوردگی)

ارتباط آند / کاتد: یک الکترود در یک فرآیند الکتروشیمیایی میتواند هم آند و هم کاتد باشد. که بستگی به پتانسیل الکتریکی یک الکترود نسبت به الکترود دیگر دارد. این اختلاف پتانیسل الکتریکی نیروی انگیزش الکترون سلول می باشد که همان اختلاف ولتاژ بین آند و کاتد است. الکترودی که از نظر الکتریکی فعال تر می باشد و یا ولتاژمنفی تری دارد خوردگی را تحمل می کند آند نامیده می شود. الکترودی که کمتر فعال می باشد ( پتانسیل منفی کمتری داشته باشد) الکترون را به سمت الکترولیت عبور می دهد ( واکنش کاهش )، کاتد نامیده می شود که خوردگی ( واکنش اکسایش ) را تحمل نمی کند. همان گونه که قبلا بحث شد چهار قسمت مجزا برای سلول خوردگی الکتروشیمیایی وجود دارد که برای تشکیل یک مدار کامل برای حرکت الکترون ها باید هر چهار بخش وجود داشته باشد. ( ایجاد خوردگی )

الکترولیت. قسمت سوم سلول خوردگی الکترولیت می باشد. الکترولیت جایی است که یونها جریان دارند. هر ماده ای که در تماس با آند و کاتد باشد و اجازه دهد که یونها حرکت کنند الکترولیت نامیده می شود. الکترولیت قسمتی از سلول خوردگی است که اجازه می دهد فرآیند کاهش و اکسایش رخ دهد. الکترولیت شامل اتمها و اجزایی است که برای انتقال یون بین الکترودها مورد نیاز می باشد.

مسیر فلزی. مسیر فلزی بخش چهارم سلول خوردگی است. مسیر فلزی مدار حرکت الکترونها را کامل می کند. مسیر فلزی می تواند هر فلزی باشد که در تماس با آند و کاتد می باشد و اجازه می دهد الکترونها حرکت کنند. جریان الکترون برای فرآیند الکتروشیمیایی خوردگی باید وجود داشته باشد. در مورد مخزن یا خطوط لوله، مسیر فلزی می تواند مخزن و یا لوله و یا هر اتصال فلزی به سازه فلزی دیگر باشد.
مسیر فلزی الکترولیت
هر رسانایی که اجازه حرکت الکترونها هر خاک و یا مایع مجاور و در تماس
را از آند به کاتد بدهد. با آند و کاتد که اجازه حرکت یونها را بدهد.
برای رخ دادن خوردگی الکتروشیمیایی باید چهار بخش سلول خوردگی فراهم باشد. وقتی چهار بخش فوق موجود باشد یک مدار بسته به وجود می آید و جریان از طریق این مدار به حرکت در می آید. خوردگی تنها در آند رخ می دهد، جایی که واکنش اکسایش صورت می گیرد. یک مثال آشنا از سلول خوردگی باتری های پیل خشک رایج می باشد. در این مورد دو فلز مختلف یکی آند و دیگری کاتد می باشد که در تماس با الکترولیتی پیوسته قرار دارد و وقتی که یک مسیر فلزی برای مدار مهیا باشد، جریان جاری می شود.

 


مقطع : کارشناسی

بلا فاصاه بعد از خرید به ایمیلی که در مرحله بعد وارد می کنید ارسال می شود.