الحماية الكاثودية (CP) هي تقنية تستخدم للتحكم في تآكل سطح المعدن، وتحمي أنظمة الحماية الكاثودية مجموعة واسعة من الهياكل المعدنية في بيئات مختلفة، والتطبيقات الشائعة هي: أنابيب المياه الفولاذية أو أنابيب 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 تطبيق شائع آخر في الفولاذ المجلفن ، حيث يقوم طلاء الزنك على أجزاء فولاذية بحمايتها من الصدأ، ويمكن للحماية الكاثودية ، في بعض الحالات ، منع تكسير التآكل .
ما هي الحماية الكاثودية
الحماية الكاثودية (CP) هي واحدة من أكثر الطرق فعالية لمنع معظم أنواع التآكل على سطح معدني، وفي بعض الحالات ، يمكن لـ CP حتى إيقاف تلف التآكل من الحدوث، والمعادن ، وخاصة المعادن الحديدية ، تتآكل في وجود الأكسجين ، والمياه ، وغيرها من الشوائب مثل الكبريت، فبدون CP ، تعمل المعادن كالأنود وتفقد الإلكترونات بسهولة وبالتالي تصبح المعادن مؤكسدة ومتآكلة، ويقوم CP ببساطة بإمداد المعدن بالإلكترونات من مصدر خارجي ، مما يجعله محمي من الأنود .
المصطلحات الأساسية
– الأكسدة – فقدان الإلكترونات
– التخفيض – كسب الإلكترونات
– الأنود – حيث تحدث تفاعلات الأكسدة
– الكاثود – حيث تحدث تفاعلات التخفيض
أنواع الحماية الكاثودية
1- الحماية الكاثودية الكالفينية
تتضمن الحماية الكاثودية الكالفينية حماية سطح معدني مكون من قطعة من المعدن باستخدام معدن آخر أكثر تفاعلًا، والمعدن الأخير ، عادة ما يطلق عليه الأنود الكلفاني، له قدرة كهروكيميائية أقل سلبية مقارنة بالمكون المعدني المحمي، لذلك ، يخضع هذا الأنود للأكسدة بدلاً من معدات التشغيل، وفي بعض الأحيان ، يتم جلفنة الفولاذ بدلاً من توصيله بأنودات 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
يتم استخدام الحماية الكاثودية بشكل روتيني لحماية المعدات التي تعمل في بيئات عدوانية، والاستخدامان الأكثر شيوعًا للبرنامج القطري هما للأنظمة والسفن المدفونة للأنابيب بالإضافة إلى المنصات البحرية، ولا يستخدم CP لحماية المعدات في الظروف الجوية أو حماية المكونات داخليا .
وبمجرد التركيب ، يجب مراقبة CP والحفاظ عليه، علاوة على ذلك ، قد لا تؤدي مخططات CP غير الكافية إلى زيادة حجم التيار الذي يصل إلى البند المحمي، ويجب أن تأخذ تصاميم CP بعين الاعتبار الظروف البيئية والمكون الذي يجب حمايته من التآكل، وهناك عامل آخر حاسم للرصد ، وهو التيارات الشاردة التي قد تتداخل مع النظام، ويمكن أن تكون هذه التيارات المسببة للتداخل ناتجة عن البيئة أو عن المكونات المجاورة (خاصة إذا تم تشغيل معدات جديدة)، بالإضافة إلى ذلك ، يجب الحفاظ على الأنودات والمعدلات من أجل أن يكون CP أكثر فعالية وموثوقية .
تاريخ الحماية الكاثودية
تم وصف الحماية الكاثودية لأول مرة من قبل السير همفري ديفي في سلسلة من الأوراق المقدمة إلى الجمعية الملكية، في لندن عام 1824، وساعد ديفي في تجاربه من قبل تلميذه مايكل فاراداي ، الذي واصل بحثه بعد وفاة ديفي، وفي عام 1834 ، اكتشف فاراداي الارتباط الكمي بين فقدان الوزن للتآكل والتيار الكهربائي ، وبالتالي وضع الأساس للتطبيق المستقبلي للحماية الكاثودية .
وقد جرب توماس أديسون الحماية الكاثودية الحالية على السفن في عام 1890 ، لكنه لم ينجح بسبب عدم وجود مصدر مناسب لمواد الأنود، وقد تم تطبيق الحماية الكاثودية على خطوط أنابيب الغاز الصلب ابتداء من عام 1928، وبشكل أوسع في ثلاثينيات القرن العشري
