معلومات عن الحماية الكاثودية
تعتبر الحماية الكاثودية (CP) تقنية تستخدم لمنع تآكل سطح المعدن وحمايته. تستخدم أنظمة الحماية الكاثودية في العديد من البيئات لحماية مجموعة واسعة من الهياكل المعدنية. تشمل الاستخدامات الشائعة أنابيب المياه الفولاذية وأنابيب الوقود، وخزانات تخزين الصلب مثل سخانات المياه المنزلية، وأكوام الرصيف الصلب وهياكل السفن والقوارب، ومنصات النفط البحرية وأغلفة آبار النفط البرية، والقضبان الحديدية في المباني والهياكل الخرسانية. وهناك أيضا تطبيق شائع آخر في الفولاذ المجلفن، حيث يتم استخدام طلاء الزنك لحماية الأجزاء الفولاذية من الصدأ. في بعض الحالات، يمكن للحماية الكاثودية أن تمنع تكسير التآكل .
ما هي الحماية الكاثودية
الحماية الكاثودية (CP) هي واحدة من الأساليب الأكثر فعالية لمنع معظم أنواع التآكل على سطح المعدن. في بعض الحالات، يمكن للحماية الكاثودية حتى إيقاف تلف التآكل من الحدوث. المعادن، خاصة المعادن الحديدية، تتآكل في وجود الأكسجين والماء والشوائب الأخرى مثل الكبريت. بدون الحماية الكاثودية، تعمل المعادن كأنها أنود وتفقد الإلكترونات بسهولة، مما يؤدي إلى تآكلها. توفر الحماية الكاثودية ببساطة إلكترونات للمعدن من مصدر خارجي، مما يحميه من التآكل .
المصطلحات الأساسية
– الأكسدة – فقدان الإلكترونات
– التخفيض – كسب الإلكترونات
الأنود هو المكان الذي تحدث فيه تفاعلات الأكسدة
– الكاثود – حيث تتم التفاعلات التخفيضية
أنواع الحماية الكاثودية
1- الحماية الكاثودية الكالفينية
تشمل الحماية الكاثودية الكالفينية حماية سطح معدني عن طريق استخدام معدن آخر أكثر تفاعلا، والمعدن الأخير، المعروف أيضا بالأنود الكلفاني، لديه قدرة كهروكيميائية أقل سلبية من المعدن المحمي، لذلك يتعرض هذا الأنود للأكسدة بدلا من المعدن المحمي، وفي بعض الأحيان، يتم طلاء الفولاذ بطبقة من الزنك بدلا من استخدام أنودات كلفانية. والفولاذ المجلفن هو الفولاذ المطلي بطبقة واقية من الزنك، وتعمل طبقة الزنك على حماية الصلب بشكل كبير ضد التآكل في معظم البيئات تحت الأرض والبحر .
2- الحماية الكاثودية ICCP
تعد الـ ICCP طريقة أكثر اقتصادا للـ CP عندما تكون خطوط الأنابيب تحت الأرض طويلة، أو تكون المعدات البحرية كبيرة جدا بحيث لا يمكن حمايتها عبر واحد أو بضعة من الأنودات المجلفنة، وفي ICCP ، يتم إمداد الإلكترونات بالهيكل الكاثودي باستخدام مصدر طاقة DC خارجي (يسمى أيضاً مقوم)، ويتم توصيل المكون الفولاذي بالطرف السالب لمصدر الطاقة ويتم توصيل الأنودات الحالية المتقاربة بالطرف الموجب لمصدر الطاقة .
تطبيقات صناعة الحماية الكاثودية
تُستخدم الحماية الكاثودية بشكل روتيني لحماية المعدات التي تعمل في بيئات عدوانية، وتُستخدم بشكل شائع لحماية الأنظمة والسفن المدفونة للأنابيب والمنصات البحرية، ولكنها لا تستخدم لحماية المعدات في الظروف الجوية أو لحماية المكونات الداخلية .
بمجرد التركيب، يجب مراقبة والحفاظ على نظام الحماية المتوازن الحالي، وبالإضافة إلى ذلك، قد لا تؤدي مخططات الحماية المتوازنة غير الكافية إلى زيادة التيار الذي يصل إلى الجزء المحمي، ويجب أن تأخذ تصاميم الحماية المتوازنة بعين الاعتبار الظروف البيئية والمكون الذي يجب حمايته من التآكل. هناك عامل آخر حاسم للمراقبة، وهو التيارات الشاردة التي قد تتداخل مع النظام، ويمكن أن تكون هذه التيارات متسببة للتداخل نتيجة للظروف البيئية أو المكونات المجاورة (خاصة إذا تم تشغيل معدات جديدة). بالإضافة إلى ذلك، يجب الحفاظ على الأنودات والمعدلات لتحقيق أقصى فعالية وموثوقية لنظام الحماية المتوازن .
تاريخ الحماية الكاثودية
وصفت الحماية الكاثودية لأول مرة من قبل السير همفري ديفي في عام 1824، في سلسلة من الأوراق التي قدمها إلى الجمعية الملكية في لندن، ومساعدة ديفي في تجاربه جاءت من تلميذه مايكل فاراداي الذي واصل البحث بعد وفاة ديفي، وفي عام 1834، اكتشف فاراداي الارتباط الكمي بين فقدان الوزن بسبب التآكل والتيار الكهربائي، وبالتالي وضع الأسس لتطبيق الحماية الكاثودية في المستقبل .
في عام 1890، جرب توماس أديسون استخدام الحماية الكاثودية الحالية على السفن، ولكن لم ينجح ذلك بسبب عدم توفر مصدر مناسب لمواد الأنود، وتم استخدام الحماية الكاثودية على خطوط أنابيب الغاز الصلب ابتداء من عام 1928، وأصبحت شائعة أكثر في ثلاثينيات القرن العشرين .