حفاظت کاتدی چگونه کار می کند؟

یک حفاظت الکتریکی می تواند به عنوان هر مانعی تعریف شود که خط لوله را در برابر خاک و آب محافظت می کند. این محافظت الکتریکی، می تواند یکی از این دو نوع باشد. یک محافظت می تواند با ایجاد یک مانع عایق کاری کننده بر روی لوله انجام شود که در این جا، هدف جلوگیری از ورود جریان می باشد. و روش دیگر منحرف کردن جریان به سایر ساختارهای ماده ای است که در اطراف خط لوله نصب می شود. این کار موجب محافظت از خط لوله می شود.

مقدمه پایان نامه حفاظت کاتدی

 امروزه خوردگی شیمیایی فلزات از جمله مشکلات اساسی و هزینه ساز صنایع بزرگ به خصوص صنعت نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهی، آب و فاضلاب و … میباشد. لوله های انتقال و توزیع سوخت و آب، اسکله ها، کشتی ها، کندانسورها، دکلهای انتقال نیرو، مخازن ذخیره سوخت و دیگر سازه های مدفون (و یا غوطه ور) در یک الکترولیت متناسب با شرایط موجود و با توجه به ساختار متالورژیکی خود ، خورده شده و بعد از مدتی کار یک سیستم و پروسه فعال را مختل کرده و منجربه ضرر و زیانهای غیر قابل پیش بینی میشوند.

کاربرد روش حفاظت کاتدیک (Cathodic Protection) در پیشگیری از خوردگی خطوط انتقال نفت و گاز

بطور کلی برای افزایش ضرایب ایمنی در صنایع از روشهای متعددی استفاده می شود که در این میان خوردگی با ایمنی ارتباط مستقیم و تنگاتنگی دارد، زیرا یکی از مشکلات همه صنایع مسئله خوردگی در سیستمهای آنهاست. بخصوص در صنایع خطوط انتقال نفت و گاز، مسئله خوردگی اهمیت ویژه ای پیدا می کند که جهت کنترل آن از روش حفاظت کاتدیک استفاده می شود. این روش که از قوانین الکتروشیمیایی پیروی می کند به 2 صورت انجام میگیرد: 1- استفاده از آند فداشونده و ایجاد یک پیل گالواینک مناسب، 2- استفاده از یک مولد برق DC یا استفاده از یک ترانسفورمر رکتی فایر که دارای دو قطب مثبت و منفی می باشد بطوریکه قطب مثبت به حفره آندی و قطب منفی به سازه مورد حفاظت متصل می شود. حفره های آندی معمولا در محلی احداث می شوند که اولا خاکی باشد و ثانیا pH آن پایین نباشد و معمولا برای پولاریزاسیون بهتر و یکنواخت تر فاصله آندها را بیشتر در نظر میگیرند تا از نظر توزیع پتانسیل تداوم بیشتری داشته و حفاظت بهتر انجام گیرد.

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا

مدلسازی و حل عددی پدیده خوردگی گالوانیکی سازه های دریایی

یکی از پیش نیازهای سیستم مونیتورینگ حفاظت کاتدی سازه های دریایی، دستیابی به حل عددی پدیده خوردگی گالوانیکی این سازه ها می باشد. پدیده فیزیکی خوردگی گالوانیکی را می توان با یک مسئله مقدار مرزی در میدان الکترولیت آب دریا توصیف نمود. چنانچه مشخصه توزیع پتانسیل نسبی هر نقطه نسبت به پتانسیل مرجع میدان و مشخصه شار جریان پلاریزه سطحی به عنوان شرط مرزی طبیعی فرض گردد، این مسئله مقدار مرزی با یک معادله دیفرانسیل با مشتقات پاره ای لاپلاس فرموله می شود. در این مقاله ابتدا ضمن توصیف پدیده خوردگی گالوانیکی یک سازه غوطه ور در آب دریا و معرفی مشخصه های این پدیده، معادله دیفرانسیل سیستم استخراج و شرایط مرزی هندسی و طبیعی آن تعیین می گردد. آنگاه بر اساس روش مانده های وزن دارد فرمولبندی اجزای محدود سیستم توسعه داده می شود. سپس بنامه کامپیوتری تهیه شده که بر اساس این فرمولبندی به حل سیستم خوردگی گالوانیکی می پردازد، معرفی و حل عددی یک سیستم ساده خوردگی که به کمک برنامه کامپیوتری مذکور بدست آمده ، ارائه می گردد. در نهایت ضمن مقایسه این نتایج با نتایج حل دقیق و همچنین اندازه گیری های تجربی، میزان توافق هر یک از نتایج با یکدیگر مشخص می گردد.

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا

آیا میتوان حفاظت کاتدی را حذف نمود؟

خوردگی درخطوط لوله زیرزمینی یکی ازمشکلات عمده ای است که اکثر صنایع استراتژیک مثل نفت و گازوپتروشیمی با آن مواجه هستند خطوط لوله دراین صنایع نقش شاهرگ حیاتی را ایفا می کنند و درتامین خوراک اصلی کارخانه و انتقال سیالات فرایندی در داخل کارخانه و بالاخره درنقل و انتقال محصولات تولیدی به پایانه ها استفاده میشوند به علاوه طراحی و نصب این شبکه های حیاتی صرف هزینه های عظیمی را دربردارد بنابراین حفاظت و کنترل این سازه ها امری لازم و حیاتی است یکی ازمعمولترین و موثرترین روش حفاظتی استفاده ازسیستم حفاظت کاتدی است استفاده ازاین روش سالهاست که درصنایع مختلف معمول می باشد درسالهای اخیر از این روش برای حفاظت الیاف فولادی تقویتی داخل سازه های بتوانی مثل سدها اسکله ها و غیره معمول شده است.

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا

استفاده از حفاظت کاتدی به روش تزریق جریان(ICCP) برای کنترل خوردگی در ساختمان های اسکلت فولادی

مسائل مربوط به خوردگی در سازه های اسکلت فولادی با پوشش بنایی اواخر قرن نوزدهم و اوائل قرن بیستم، در دو دهه اخیر به طور فزاینده ای آشکار شده است. آسیب حاصل از خوردگی نه تنها یکپارچگی این ساختمان ها را از بین می برد بلکه همچنین می تواند سبب یک خطر عمومی جدی و مشکلی برای اطمینان خاطر مالک شود. از هنگام اجرای نخستین نصب در اسکلت فولادی در سال 1991 در ایرلند، سیستم های CP مورد استفاده فزاینده ای در بریتانیا و آمریکای شمالی قرار گرفته اند. حفاظت کاتدی با تزریق جریان به عنوان یک روش موثر حفاظت در برابر خوردگی در پل ها، خط لوله ها و سایر سازه های فلزی مطرح شده است و اکنون به عنوان یک گزینه استراتژیک برای مهندسان، معماران و مالکان در حال توسعه می باشد. حفاظت کاتدی (CP) می تواند مزایای بسیاری نسبت به روش های معمول تعمیرات داشته باشد از جمله: صرفه جویی در هزینه ها از طریق افزایش طول عمر، کنترل خوردگی درازمدت، حداقل اختلال در مصالح ساختمان و مزایای معماری/حفاظتی. یونهای هیدروکسی با حفاظت کاتدی در سطح فولاد تولید می شوند، که به ملات تزریقی امکان بازگشت به حالت قلیایی را می دهند. این پروسه امکان تشکیل مجدد غشای اکسید حفاظتی روی سطح فولاد را می دهد. در صورتی که سیستم به درستی نصب شده و تعمیر نگهداری مناسبی برای آن انجام شود، سیستم به مدت طول عمر سازه از آن در برابر خوردگی حفاظت خواهد کرد. درک این نکته اهمیت دارد که سیستم های CP نمی توانند آسیب وارد شده به علت خوردگی را معکوس سازند، ولی می توانند به طور موثری خوردگی آتی را تا سطحی عقب بیاندازند که مشکلات مربوط به صدمات حاصل از خوردگی به حداقل برسد.در این مقاله به حفاظت کاتدیبهروش تزریق جریان(ICCP) برایکنترل خوردگی در ساختمان های اسکلت فولادی باروکش آجری می پردازیم.

دانلود فایل pdf این مقاله از اینجا

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

توجه به خوردگی در سیستم زمین ضرورتی انکارناپذیر در شبکه‌های توزیع برق

تامین ایمنی در برابر برق گرفتگی انسان یا حیوان در بهره‌برداری از سیستم الکتریکی، ایجاد مسیری مناسب و مطمئن برای جریان عملیاتی با هدف تحریک لوازم حفاظتی به واکنش و یا تامین ایمنی در برابر برق گرفتگی هنگام انجام تعمیرات بر روی تجهیزات ضرورت وجود سیستم اتصال زمین در سیستم‌های الکتریکی را اجتناب‌ناپذیر ساخته است.
ماهیت مقاومت اتصال زمین‌ یک الکترود شامل: 
 مقاومت الکترود 
مقاومت تماس بین الکترود و فلز
مقاومت خاک
است. در صورت استفاده ازتجهیزات استاندارد و اجرای صحیح اتصالات، دو مقاومت اول خیلی کوچک بوده (معمولاً‌کسری از یک اهم) و می‌توانند در موارد عملی صرفنظر شوند بنابراین مقاومت خاک موردی است که باید به آن توجه بیشتری شود.

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