کاربرد حفاظت کاتدی در ساختمان های اسکلت فلزی

خوردگی در سازه های فلزی از اوائل قرن بیستم سبب صدمات جدی به یکپارچگی و ظاهر بسیاری از سازه های مهم تاریخی شده است. تکنولوژی های تعمیرات متداول ، گران و مشکل زا هستند و ممکن است موجب شوند تا سازه های حساس به چیزی بیشتر از بازسازی های مدرن تبدیل شوند. علاوه بر این، روش های تعمیر سنتی لزوما سبب افزایش عمر کافی سازه نمی شوند.حفاظت کاتدی می تواند به عنوان اولین راهکار مهندسی برای حل مشکلات مربوط به خوردگی آلیاژ آهنی دیده شود. پیشرفت های اخیر در طراحی و کنترل آند و نظارت بر سخت افزار، این تکنیک را برای استفاده در سازه های اسکلت فلزی به روشی که هم از نظر تجاری و هم از نظر حفاظتی قابل قبول باشد مناسب ساخته است. حفاظت کاتدیک ابزاری است در خدمت بشر ، برای آن که بتواند از خسارت ناشی از خوردگی تأسیسات و سازه های فلزی بکاهد ، خسارتی که هر چند از دیرباز با آدمی عجین شده است ، ولی می توان گفت زائیده تکنولوژی و گسترش روز افزون مدرنیته درجوامع بشری است ، که خوردگی یا همان زوال و انهدام فلز در اثر ترکیب شیمیایی با محیط اطراف ،بیش از پیش رخ می نمایاند. حفاظت کاتدیک که کاربردی ترین ابزار در پیشگیری از خوردگی سازه های مدفون در صنایع نفت و گاز ، پتروشیمی ، آب وفاضلاب و نیروگاهی است ، سازه را در پیل خوردگی به کاتد تبدیل می نماید ؛ عموما از دو روش کاربردی برای حفاظت بهره می برند : سیستم حفاظتی گالوانیکی با کمک آند های فنا شونده که از لحاظ الکتروشیمیایی الکترونگاتیوتر از سازه ای است که بناست حفاظت شود ، روش دیگر استفاده از تزریق جریانی است ، که انرژی سازه ای را که بناست حفاظت شود را از یک منبعDC تغذیه می نمایند .این مقاله به بررسی عملی بودن حفاظت کاتدی ساختمان های اسکلت فلزی پرداخته است.

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا

مقایسه آند MMO با انواع آندهای مورد مصرف درسیستمهای حفاظت کاتدی به روش اعمال جریان

باتوجه به گسترش استفاده ازسیستمهای حفاظت کاتدی بخصوص روش اعمال جریان جهت جلوگیری ازخوردگی سازه های فلزی مدفون لازمست تا آندهای مورد مصرف دراین سیستمها مورد بررسی قرارگرفته و پس از مقایسه معایب و مزایای هریک با توجه به شرایط خاص هرپروژه بهترین و مناسبترین آند موردنیاز انتخاب گردد بدیهی است که این مقایسه بایستی درابعاد مختلفی چون خواص فیزیکی شیمیایی راندمان کارکرد نحوه نصب و اجرا و صرفه اقتصادی صورت پذیرد تا مهندس طراح بتواند با بررسی کلیه شرایط و ویژگیهای مربوط به آندهای موجود سازه های مدفون شرایط محیطی و هزینه های اقتصادی مناسبترین نوع سیستم حفاظت کاتدی به همراه آند مربوطه و روش نصب مناسب را انتخاب و ارایه نماید لذا بدین منظور سعی شده است تا دراین مقاله انواع آندهای مورد مصرف درسیستمهای حفاظت کاتدی به روش اعمال جریان مورد ارزیابی قرارگرفته و درنهایت معایب و مزایای هر یک با آند MMO مقایسه تا شاید زمینه ای باشد تا صاحبان صنایع درایران نیز ازاین نوع آند که دارای مزایای زیادی می باشد استفاده بهینه به عمل آورند

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا

مبانی حفاظت کاتدی

حفاظت کاتدی نخستین بار توسط همفری دیوی، در سال1824 میلادی، در شهر لندن و در میان سلسله مقالاتی که ایشان به انجمن سلطنتی ارائه میکردند مطرح گردید. بعد از یک سری آزمایشات موفق، اولین استفاده عملی از این فناوری جدید در همان سال و در رزم ناو اچ ام اس سمرینگ به وقوع پیوست. ساختار اولیه این سامانه عبارت بود از یک آند فداشونده که از آهن ساخته شده بود که اطراف آن غالفی از جنس فلز مس قرار داده بودند و به بدنه کشتی در زیر آب متصل کرده بودند و واکنش شیمیایی که بین آهن و مس انجام میشد، از سرعت خورده شدن فلز مس در اطراف میله آهنی می کاست و آن را حفاظت میکرد. این دانشمند پیشنهاد نمود که برای حفاظت کاتدی کشتیهای با بدنه مسی قطعاتی از آهن به عنوان آندهای از بین رونده روی بدنه کشتیها نصب شود به طوری که نسبت سطحی آهن به مس۴ به۴۱۱ باشد.

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا

پایش خوردگی خطوط لوله نفت و گاز از طریق سیستم های مخابراتی

یکی از روشهای مدرن پایش خوردگی خطوط لوله، استفاده از روشهای مخابراتی در جمع آوری اطلاعات حفاظت کاتـدی می باشد. معمولا اطلاعات حفاظت کاتدی خطوط لوله از طریق Test point های نصب شده در مـسیر خطـوط لولـه بدسـت می آید. اینکار در دوره های زمانی مختلف توسط اپراتورهای مربوطه در طول خطوط لوله انجام می شود . بـا توجـه بـه وسـعت زیاد خطوط لوله، انجام اینکار مستلزم صرف زمان و هزینه بالا می شو د. از طرفی برخی نقاط ایران کوهستانی می باشد و امکان دسترسی به خطوط لوله در فصول سرد سال وجود ندارد. با استفاده از روشهای مخابراتی، اطلاعات پتانسیل خوردگی و جریان حفاظت کاتدی خطوط لولـه از طریـق سنـسورهای مربوطه در محل Test point ها اندازه گیری می شود و سپس اطلاعات به کمک روشهای مخابراتی به پایگاه های مـورد نظـر ارسال می شود. اطلاعات این پایگاه ها نیز به روش مخابراتی به یک پایگاه مرکزی انتقال داده می شود و به این ترتیب اطلاعات حفاظت کاتدی کل خطوط لوله در اختیار اپراتور قرار می گیرد. علاوه بر این امکان ارسال اطلاعات به شـبکه جهـانی اینترنـت وجود دارد. بدین ترتیب اپوراتور می تواند در محل هایی که امکان دسترسی به اینترنت وجود دارد از اطلاعات خوردگی خطوط لوله بصورت Online مطلع شود. در این روش می توان پتانسیل ترانس رکتیفایرهای موجود در خطوط لوله را از طریـق روش های مخابراتی تغییر داد و تاثیر آنرا بر وضعیت حفاظت کاتدی بصورت Online دریافت نمود. 

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا

اهمیت پوششهای حفاظتی در خطوط لوله مدفون

معضل خوردگی بعد از فجایع طبیعی از مهمترین عوامل ویرانگر اقتصاد کشور ً بطور روزمره و آرام در صنایع مختلف و ایمنی مردم است؛ اتفاقی که معموال صورت میگیرد و قطعی بودن آن، سبب شده که خسارات آن کمتر مورد توجه وبازنگری واقع شود. در مطالعات انجام شده توسط انجمن مهندسین خوردگی آمریکا (NACE) در سال 1998 کل هزینه مستقیم خوردگی در صنایع مختلف ً معادل 3/1% تولید ناخالص ملی آمریکا 276 میلیارد دالر برآورد شد که تقریبا آن کشور بوده است.

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا

بررسی انواع روش های شیمیایی حفاظت کاتدیک

حفاظت کاتدی به عنوان موثرترین روش حفاظتی به منظور جلوگیری از خوردگی سازه‌های مدفون در خاک شناخته شده است که به طور گسترده در حفاظت از خوردگی لوله‌های توزیع و انتقال گاز، مواد نفتی و آب مورد استفاده قرار می‌گیرد . حفاظت کاتدی عبارت است از جلو گیری یا کاهش سرعت خوردگی فلزات توسط اعمال یک جریان الکتریکی خارجی (یکسو) و یا تماس آن با یک آند از بین رونده، روی سطح فلز مورد نظر که دارای مناطق کاتدی و آندی باشد (در مناطق آندی خوردگی صورت می‌گیرد). در این حال مناطق آندی تبدیل به کاتد شده و در نتیجه دستگاه یا شبکه مورد نظر کلاً کاتدی می شود. حفاظت کاتدی از مهمترین و موثرترین طرق کنترل خوردگی می‌باشد، به طوریکه با اجرای این روش می‌توان فلزات را بدون اینکه خورده شوند به مدتی طولانی در محیط های خورنده نگهداری نمود. مکانیزم حفاظت کاتدی مربوط به جریان خارجی است که در نتیجه آن عناصر کاتدی پیل های موضعی به پتانسیل مدار باز آندها پلاریزاسون می شوند ، یعنی در این حالت تمام سطح فلز هم پتانسیل گشته (پتانسیل‌های آند و کاتد معادل هم می‌شوند) و جریانهای خوردگی متوقف می‌گردند. همچنین می‌توان چنین بیان کرد که به علت ایجاد یک شدت جریان خارجی شبکه‌ای از جریان مثبت در کلیه مناطق سطح فلز وارد شده و بدین ترتیب از ورود یون های فلز به محلول یا محیط اطراف جلوگیری به عمل می‌آید. عملیات حفاظت کاتدی را می توان در مورد خوردگی فلزاتی از قبیل فولاد، مس، سرب، و برنج در زمین(خاک) و محلول های مختلف آبی به کار برد.

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا

مروری بر روشهای مدلسازی سیستمهای حفاظت کاتدیک

حفاظت کاتدیک سازه های فلزی به عنوان یک راهکار مناسب جهت جلوگیری از خوردگی آنها هم اکنون به طور وسیعی مورد استفاده است. طراحی سیستم حفاظت کاتدیک معمولا بر اساس تجربه و استفاده از یک سری اطلاعات تجربی صورت میگیرد، با این حال روشهای محاسباتی برای شبیه سازی فرآیند حفاظت کاتدیک تاکنون توسعهی بسیاری یافتهاست. در این مقاله از بین روشهای عددی موجود، دو روش المانمرزی  (BEM) و روش مدار معادل که بیشترین کاربرد را در مدلسازی سیستمهای حفاظت کاتدیک دارند، معرفی شدهاند. همچنین دو نرمافزار تجاری BEASY و CATPRO که بر اساس کدهای مذبور نگارش شده همراه با قابلیتهای آنها مورد بررسی قرار گرفته اند. با توجه به نوپا بودن این مسئله در کشور محدود فعالیتهای انجام گرفته در کشور نیز معرفی شدهاست.

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا