کد خبر: ۲۲۶۷۷
تاریخ انتشار : ۱۰:۰۹ - ۲۷ خرداد ۱۳۹۶
در پروسه خوردگی لوله مدفون درخاک، نقاط آندی و کاتدی در هر حال موجود هستند و با انتقال جریان الکتریسیته از نواحی آندی از فلز به محیط اطراف خوردگی رخ می‌دهد و در نقاط کاتدی که جریان از محل اطراف به فلز می‌رسد خوردگی صورت نمی‌گیرد. به همین دلیل فلز را می‌توان به طور جزئی بوسیله استفاده از پوشش‌ها حفاظت نمود. ادامه مطلب را می‌توانید در مشاهده نمایید.
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: همانگونه که می‌دانیم اصول خوردگی براساس خواص فعل و انفعالات الکتروشیمیایی است که طی آن در آند الکترون تولید و در کاتد الکترون مصرف می‌گردد. واکنش‌های الکترو شیمیایی انحلال فلز و آزاد شدن گاز هیدروژن، بر طبق معادلات زیر می‌باشد:

M → Mn+ + ne

2H + +2e → H2 


در پروسه خوردگی لوله مدفون درخاک، نقاط آندی و کاتدی در هر حال موجود هستند و با انتقال جریان الکتریسیته از نواحی آندی از فلز به محیط اطراف خوردگی رخ می‌دهد و در نقاط کاتدی که جریان از محل اطراف به فلز می‌رسد خوردگی صورت نمی‌گیرد. به همین دلیل فلز را می‌توان به طور جزئی بوسیله استفاده از پوشش‌ها حفاظت نمود. اگر پوشش‌ها دائمی بودند و هنگام نصب و یا کار آسیب نمی‌دیدند لوله‌های فلزی هرگز خورده نمی‌شدند. پیدایش عیوب در لایه‌های محافظ یا وجود سوراخ ها، حتی اگر اتفاقی باشد ما را ملزم می‌کند که حفاظت نوع دومی را هم برای فلزات مدفون در خاک بکار بریم. روش عمومی استفاده از حفاظت کاتدی است.

در این روش با وارد شدن یک پتانسیل کاتدی، قطعه به یک کاتد (قطب منفی) تبدیل می‌گردد؛ در حقیقت جریان از طرف محیط به تمام سطح لوله می‌رسد پس در حقیقت دیگر خوردگی نخواهیم داشت و لوله محافظت می‌گردد.

حفاظت کاتدی را میتوان به تنهایی هم بکار برد ولی به مقدار جریان زیادی نیاز است. بنابراین بهترین روش آن است که از یک لایه محافظ مناسب استفاده کرد و بعدا بوسیله حفاظت کاتدی آنرا تقویت نمود.

حفاظت کاتدی به سه شیوه اعمال می‌گردد:

۱ - جریان اعمالی Impressed current

۲ - آند فدا شونده sacrificial anode

۳ -استفاده از آند جسدی (منیزیمی)

از آند جسدی (منیزیمی) جهت حفاظت سیستم Earth استفاده می‌گردد.


حفاظت کاتدی بوسیله جریان اعمالی:

در این روش ابتدا جریان متناوب AC توسط یکسو کننده (Rectifier) به جریان مستقیم DC تبدیل می‌گردد. سپس قطب منفی جریان مستقیم به خط لوله (یا هر تجهیز دیگری که می‌بایست حفاظت شود) و قطب مثبت به یک ماده رسانای دفن شده وصل می‌شود. این رسانا آند نامیده می‌شود. جنس آند بکار رفته معمولاً silicone-chromium-iron می‌باشد. از آنجا که درصد سیلیکون بکار رفته در این نوع آند بالاست (احتمالاً ۵ %) به این آند High silicone-chromium-iron گفته می‌شود. جریان مستقیم معمولا از طریق یک یکسو کننده به لوله وارد می‌گردد و در حقیقت یک مدار الکتریکی بوسیله عبور جریان توسط خاک از آند به خط لوله به وجود می‌آید. در واقع خاک نقش الکترولیت را داراست. (شکل ۱)
 
در حقیقت سرمایه گذاری برای تاسیسات حفاظت کاتدی، بخش کوچکی از هزینه کل تجهیزات است برخلاف حفاظت بوسیله پوشش‌ها، تداوم هزینه‌ها برای تجهزات و کنترل وجود دارد؛ در حقیقت این بحث شامل اندازه گیری و برآورد تجهیزات، طراحی و نصب آن‌ها، اندازه گیری و تفسیر نتایج بدست آمده و سپس تعمیر و نگه داری است.


حفاظت کاتدیک تجهیزات زیرزمینی (UG)

شکل ۱ - نمایی از سیستم حفاظت کاتدیک با اعمال جریان




فاکتور های مورد نظر جهت طراحی سیستم حفاظت کاتدیک:

عواملی که باید مد نظر قرار گیرند عبارت اند از:

۱ - اندازه پتانسیل: که با استفاده از دیاگرام ایوانز آن چنان اختیار می‌شود که فلزات متفاوت در ناحیه کاتدی حفاظت می‌گردند. (شکل ۲)

۲ - جریان مدار: شدت جریان (آمپر) مورد نیاز جهت رسیدن به پتانسیل حفاظت کننده می‌بایستی محاسبه شود.

۳ - فاصله بسترهای آندی: هر قدر که فاصله آند‌ها از قطعه بیشتر باشد جریان بیشتری در مدار می‌بایست تزریق گردد تا حفاظت کامل تری صورت پذیرد.

نزدیکی بیش از حد آند به قطعه از رسیدن جریان به تمامی سطح (بخصوص طرف پشت قطعه) جلوگیری خواهد نمود.

۴ -احتمال بکار گرفته شدن پوشش‌های حفاظتی و تاثیر آن‌ها بر طراحی سیستم حفاظت کاتدی

۵ - اندازه‌های قطعه مهندسی، قطر، طول یا عرض جهت محاسبه سطح و در نتیجه اندازه مقاومت الکتریکی آن

۶ - نوع و جنس خاک، به لحاظ خواص شیمیایی و تعیین مقاومت آن اهمیت خاص دارند.

۷ - احتمال وجود جریان‌های ناخواسته (سرگردان)، جریان‌های القائی که بنا بر عبور برق فشار قوی از نزدیکی قطعه مهندسی و یا وجود ترانس‌ها و دیگر دستگاه‌ها ایجاد می‌گردد.

 حفاظت کاتدیک تجهیزات زیرزمینی (UG)

شکل ۲ - دیاگرام ایوانز



رابطه مقاومت، جریان و پتانسیل با یکدیگر:

با فرض اینکه قطعه مهندسی، خاک و یا سیال هر یک دارای مقاومت الکتریکی خاص خود هستند، هر گاه جریان حفاظتی با استفاده از یک منبع تغذیه و یا آند فدا شونده برقرار گردد، در نزدیکی آند مقاومت کمتری بوجود آمده، شدت جریان بیشترین خواهد بود؛ لذا هر قدر که از منبع آندی دورتر شویم مقاومت الکتریکی افزایش یافته جریان کمتر خواهد شد، در نتیجه حفاظت کامل نخواهد بود این پدیده را اصطلاحا (افت ولتاژ) می‌نامند، اگر ولتاژ به اندازه‌ای افت نماید که از ناحیه حفاظت کاتدی (ایوانز) خارج شود دیگر حفاظتی صورت نمی‌گیرد. همین پدیده را می‌توان با استفاده از یک مدار مقاومتی نشان داد که جریان در مقاومت‌های نزدیک به بستر آندی بیشترین خواهد بود (شکل ۳). شدت جریانی که از واحد سطح زمین و در نزدیکی بستر آندی خارج می‌شود؛ به مراتب از شدت جریان عبوری در فواصل دورتر از آند بیشتر است. در نتیجه به ازای بعد مسافت، جریان کاهش خواهد یافت، این پدیده باعث افت پتانسیل می‌شود (با فرض مقاومت ثابت).

 
 
حفاظت کاتدیک تجهیزات زیرزمینی (UG) 

شکل ۳ - افت ولتاژ و عدم حفاظت کاتدی بعد از ۱۵ متر فاصله از آند (لوله بدون پوشش)


در سیستم حفاظت کاتدی به روش آند فدا شونده این افت پتانسیل نیز می‌بایستی در نظر گرفته شود هر چند که آند معمولا از قدرت کمتری برخوردار است.

مقدار جریان لازم از فرمول V. = IR محاسبه می‌شود. مقدار جریان مورد نیاز برای حفاظت واحد سطح از یک لوله فولادی بدون پوشش متغیر است؛ که وابسته به نوع خاکی که در آن لوله قرار گرفته است و همچنین تجربه می‌توان یک مقدار متوسط و معین را بکار برد. مقادیر جدول ۱ نشان می‌دهد که پوشش‌ها، حتی پوشش‌های ضعیف، تفاوت چشمگیری در میزان جریان ایجاد می‌کنند.
 
 
 

جريان لازم برحسب A

مقاومت پوشش به ازاي يك ft2 برحسب Ω

500

14.91

5.964

2.982

1.491

0.2982

0.1491

0.0298

0.000058

لوله بدون پوشش

10000

25000

50000

100000

500000

1000000

5000000

پوشش ايده آل

 

جدول 1- جريان مورد نياز براي محافظت لوله پوشش شده

 
 
اندازه گیری پتانسیل و شدت جریان:

صحت حفاظت کاتدی و مقدار پتانسیل قطعه مهندسی با استفاده از ولت متر نسبت به الکترود مرجع (Cu/Cu SO۴) سنجیده می‌شود. شکل (4و 5)

 حفاظت کاتدیک تجهیزات زیرزمینی (UG)

شکل 4- الکترود مرجع (Cu/Cu SO۴)

 حفاظت کاتدیک تجهیزات زیرزمینی (UG)

شکل 5- اندازه گیری پتانسیل خط لوله

برای این کار ابتدا بر روی زمین مقداری آب ریخته تا سطح زمین کاملا خیس شود، سپس نیم سلول Cu/Cu SO۴ را بر روی آن قرار می‌دهیم. یک سر ولت متر را به نیم سلول و سر دیگر آنرا به خط لوله وصل می‌کنیم. پتانسیل اندازه گرفته شده باید بیشتر از mv۸۵۰ - باشد؛ چون نقاطی که پتانسیل کمتر mv ۸۵۰ - دارند دیگر حفاظت نمی‌شوند. جهت حفاظت از خوردگی لوله‌های فولادی نو مدفون شده درخاک بوسیله اندازه گیری به شیوه فوق بعضی اعمال جریان مستقیم تا رسیدن به پتانسیل مورد نظر جهت حفاظت یعنی بالاتر از mv ۸۵۰ - صورت می‌پذیرد؛ که جریان مورد نیاز در این خصوص فقط حدود A/ft۲، ۱۰۰ است.

در بسیاری از موارد مدار الکتریکی محافظت کننده به شکل یک مدار باز با صرف جریان بیش از حد معمول عمل می‌نمایند (Current Drainage) این بنابر دلایل عدیده‌ای همانند ایجاد لایه‌های اکسیدی ناخواسته، اتصال پیش بینی نشده، القای جریان‌های سرگردان و ... صورت می‌گیرد. جهت کشف این موضوع که آیا حفاظت به روش کاتدی موثر افتاده است و یا خیر طبق شکل 6 از دو الکترود مرجع Cu/Cu SO۴ به همراه دو ولت متر استفاده می‌شود که در یک نقطه به لوله متصل می‌گردند. اگر اختلاف پتانسیل اندازه گیری شده توسط دو دستگاه ولت متر بیشتر از ۵ باشد. حفاظت به طورکامل انجام نمی‌پذیرداما برعکس اگر کمتر باشد حفاظت از خوردگی کامل خواهد بود.
 
حفاظت کاتدیک تجهیزات زیرزمینی (UG)
شکل 6- شیوه اندازه گیری برای حصول اطمینان از حفاظت کامل کاتدی
 
 
 
نظرات بینندگان
انتشار یافته: ۱
در انتظار بررسی: ۰
غیر قابل انتشار: ۰
نعمت اله رمضانیان
|
Iran, Islamic Republic of
|
۱۷:۱۰ - ۱۳۹۸/۰۸/۲۴
0
0
با درود لطفا بفرمایید برای انجام حفاظت کاتدیک به چه ابزاری نیاز و مبلغ حدودی ان چه میزان است . ایا کلاسی برای اموزش وجود دارد ؟؟؟؟؟؟؟
ارسال نظر قوانین ارسال نظر
لطفا از نوشتن با حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.
نام:
ایمیل:
* نظر:
وضعیت انتشار و پاسخ به ایمیل شما اطلاع رسانی میشود.
پربازدیدها
برق در شبکه های اجتماعی
اخبار عمومی برق نیوز
عکس و فیلم
پربحث ترین ها
آخرین اخبار
پرطرفدارترین عناوین