🔹 حفاظت کاتدیک چیست؟
حفاظت کاتدیک (Cathodic Protection – CP) یک روش الکتروشیمیایی برای جلوگیری از خوردگی فلزات، به ویژه فولاد و آهن در تماس با خاک، آب یا محیط خورنده است.
در واقع، فلز مورد حفاظت به یک کاتد در مدار الکتروشیمیایی تبدیل میشود و جریان الکتریکی جریان خوردگی را معکوس میکند.
⚡ اهمیت حفاظت کاتدیک
- جلوگیری از خوردگی خطوط لوله نفت و گاز، تانکها، سازههای دریایی و صنعتی
- افزایش طول عمر تجهیزات فلزی
- کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری
- حفاظت از پلها، اسکلهها و تجهیزات زیرزمینی یا زیرآبی
🧰 مکانیزم حفاظت کاتدیک
خوردگی معمولاً در فلزات آهنی به صورت زیر رخ میدهد:
Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ (اکسیداسیون)
O₂ + 4e⁻ + 2H₂O → 4OH⁻ (کاهش)
در حفاظت کاتدیک:
- فلز اصلی به عنوان کاتد عمل میکند
- جریان اضافی یا آند فداشونده به سیستم اضافه میشود
- روند اکسیداسیون فلز کاهش مییابد یا متوقف میشود
🛠 انواع حفاظت کاتدیک
1️⃣ حفاظت با آند فداشونده (Sacrificial Anode)
- از فلز فعالتر (Zn, Mg, Al) به عنوان آند استفاده میشود
- آند فدا میشود و جریان محافظتکننده تولید میکند
- مناسب برای لولههای زیرزمینی کوچک و تانکها
مزایا:
- ساده و بدون برق خارجی
- نصب آسان
معایب:
- جریان محدود
- نیاز به جایگزینی دورهای
2️⃣ حفاظت با جریان خارجی (Impressed Current CP – ICCP)
- از منبع جریان DC خارجی استفاده میشود
- آند غیرفدا (سیلیکون، تیتانیوم پوشش داده شده) در خاک یا آب نصب میشود
- جریان توسط منبع DC به فلز منتقل میشود و خوردگی متوقف میشود
مزایا:
- مناسب برای خطوط طولانی و سازههای بزرگ
- جریان قابل تنظیم و کنترل دقیق
معایب:
- نیاز به منبع تغذیه DC
- پیچیدهتر و هزینه نصب بالاتر
🔍 تجهیزات اصلی سیستم حفاظت کاتدیک
- فلز مورد حفاظت (کاتد): لوله، تانک، سازه فلزی
- آند (Anode): فداشونده یا غیر فدا
- منبع جریان DC: برای ICCP
- هادی اتصال (Conductor): اتصال بین آند و کاتد
- پتانسیومتر و مانیتورینگ: برای کنترل جریان و ولتاژ
🖼 شماتیک ساده سیستم حفاظت کاتدیک
[DC Power / External Source] —-+
|
(+) Anode
|
|
خاک/آب
|
(-)
Protected Metal (Cathode)
برای آند فداشونده، منبع DC وجود ندارد و جریان به صورت خودبهخود از آند فدا به کاتد جریان پیدا میکند.
🌟 نکات کلیدی حفاظت کاتدیک
- ولتاژ بین کاتد و زمین باید مناسب باشد (مثلاً -0.85V تا -1.0V نسبت به الکترود مرجع برای فولاد)
- استفاده از آند و مواد مناسب محیط
- نصب و فاصله مناسب آندها برای پوشش کامل
- کنترل دورهای ولتاژ و جریان سیستم
- جلوگیری از تداخل سیستم با تجهیزات فلزی دیگر
📦 کاربردهای حفاظت کاتدیک
- خطوط لوله نفت و گاز زیرزمینی و زیرآبی
- تانکهای ذخیره سوخت
- سازههای دریایی، اسکله و پلتفرم نفتی
- پلها و سازههای بتنی با آرماتور فولادی
- تجهیزات صنعتی در محیطهای خورنده