کاربردهای سیستم آندهای فداشونده
روش آندهای فداشونده و کاربردهای آن
همانطور که می دانید کاربردهای سیستم آندهای فداشونده در صنعت بسیار با اهمیت می باشد لذا برای معرفی کاربرد سیستم آندهای فداشنونده در ادامه متن را بیان شده است. در روش آندهای فداشونده، جریان لازم جهت مقابله با خوردگی سازه توسط فلزی دیگر که معمولا از جنس روی، آلومینیوم و منیزیم می‌باشد، تأمین می‌گردد. از آنجا که این آندهای فداشونده توانایی تأمین جریان زیاد را ندارند بنابراین در جاهایی که به جریان کمی جهت حفاظت از خوردگی نیاز باشد از آندهای فداشونده استفاده می‌شود.
از موارد کاربرد آندهای فداشونده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- جایی که سازه تحت حفاظت کوچک باشد.
- مواردی که دسترسی به برق نیست مانند سکوهای دریایی یا خطوط لوله.
- مواردی که استفاده از برق خطرناک است مانند داخل مخازن ذخیره سازی نفتی.
- جاهایی که مقاومت ویژه خاک پایین است. استفاده از آندهای فداشونده در خاک با مقاومت بالا به دلیل پایین آمدن جریان خروجی، توصیه نمی‌گردد.
- برای رفع جریانات سرگردان.
شما می توانید با توجه موارد فوق الذکر در خصوص کاربردهای سیستم آندهای فداشونده از واحد فروش و توسعه شرکت کیمیاکاران کاوشگر کیهان کارون اطلاعات لازم در خصوص حفاظت کاتدی را دریافت نمایید و سایر سوالات در مورد کاربردهای سیستم آندهای فداشونده را از بخش پشتیبانی فروش پیگیری نمایید.
در این راستا شماره تماس های واحد فروش و توسعه را می توانید از بخش مربوطه دریافت نمایید یا از طریق ایمیل سوالات مربوط به حفاظت کاتدی یا آندهای فداشونده را ارسال نمایید.
حفاظت کاتدی مخازن ذخیره سازی رو زمینی (Aboveground Tanks)
حفاظت مخازن رو زمینی در برابر خوردگی
جهت حفاظت کاتدی مخزن های رو زمینی از هر دو روش آندهای فداشونده و سیستم تزریق جریان استفاده می‌شود. در این روش حفاظت سطح داخلی مخزن بوسیله روش آندهای فداشونده و حفاظت سطح خارجی کف مخزن توسط آندهای MMO ریبونی انجام می‌شود. از آنجا که مخزن دارای ابعاد بزرگ و در نتیجه وزن زیاد است، جهت تحمل وزن مخزن از آندهای ریبون با سطح مقطع تخت استفاده می‌شود. همچنین تخت بودن آند منجر به جریان دهی بهتری در کف مخزن خواهد شد. قبل از قرار دادن کف و بدنه مخزن در مکان مورد نظر، ابتدا آندها به روش صحیح کار گذاشته شده سپس روی آن یک لایه شن مخصوص ریخته شده و در نهایت کف مخزن روی شن قرار می‌گیرد.
حفاظت کاتدی کف مخزن
قرارگیری سیستم حفاظت تزریق جریان در کف مخزن به این صورت است که ابتدا آندهای MMO ریبونی به صورت نوارهای افقی در کف مخزن خوابانده شده و جهت اتصال آندها به ترانس رکتیفایر از کنداکتور بار که نوارهایی از جنس تیتانیوم بدون پوشش می باشند، به صورت عمود بر آندهای ریبونی استفاده می‌کنند. اتصال تیتانیوم بار به آندهای ریبونی توسط جوش نقطه‌ای انجام می‌شود. فاز منفی ترانس رکتیفایر به چندین نقطه از بدنه مخزن متصل می‌گردد. فاز مثبت ترانس رکتیفایر به یک جانکشن باکس متصل شده و سپس از آن طریق تیتانیوم بارها به آند وصل می‌گردد. وظیفه تیتانیوم بار رساندن جریان به آند می‌باشد. این اتصالات به خوبی و در نقاط مختلفی انجام می‌شود تا قطعی رخ ندهد. همچنین تعدادی رفرنس الکترود دائمی کف مخزن کار گذاشته می‌شود تا پتانسیل نقاط مختلف مخزن قابل اندازه‌گیری باشد.
در گذشته از روشهای دیگری جهت حفاظت کاتدی مخزن در اطراف آن همچون حفر چاه و قرار دادن آند در اطراف مخزن استفاده می‌کردند. اما این روشها جریان را به طور یکنواخت به کف مخزن نمی‌رساندند.
حفاظت کاتدی داخل مخزن
آندهای ریبونی قرار گرفته در داخل خاک، تنها از سطح بیرونی کف مخزن در برابر خوردگی محافظت می‌کنند. از آنجا که داخل مخزن الکترولیتی متفاوت همچون آب یا نفت خام قرار دارد، لذا جهت حفاظت داخل مخزن نیز باید از آندهای دیگری استفاده شود. عموما جهت حفاظت سطح داخلی مخزن، آندهای فداشونده و در بعضی موارد آندهای تزریق جریان به کار گرفته می‌شود. درداخل مخازن نفت خام تنها از آند فداشونده روی استفاده می‌گردد.
انواع پشت بند(بکفیل) در سیستم حفاظت کاتدی
انواع پشت بند یا بکفیل
نوع بکفیل مورد استفاده در سیستم حفاظت کاتدی در بسترهای زمینی، بستگی به نوع سیستم حفاظت کاتدی به کار گرفته شده دارد. با توجه به اینکه سیستم حفاظت کاتدی در دو نوع سیستم آندهای فداشونده و سیستم آندهای تزریق جریان وجود دارد، لذا از دو نوع مواد بکفیل نیز استفاده می‌شود.
سیستم آندهای فداشونده
آندهای فداشونده روی و منیزیم که جهت حفاظت کاتدی سازه های مدفون در خاک استفاده می‌شوند، گاهی اوقات به همراه یک ماده پشت بند در داخل یک کیسه کتانی بسته‌بندی می‌شوند. این مواد با جلوگیری از تماس مستقیم آند با خاک، خوردگی موضعی آند را کاهش می‌دهد. همچنین از پسیو شدن آند در اثر واکنش با نمک های موجود در خاک جلوگیری می‌کند. بکفیل به کار برده شده با ایجاد محیطی با مقاومت پایین در اطراف آند، عملکرد آند را بهبود می‌بخشد. این مواد عموما ترکیبی از سه نوع ماده‌ی گچ گیپسوم، بنتونیت و سولفات سدیم می‌باشد و درصد ترکیبات آنها بستگی به محیط مورد استفاده دارد.
در جدول زیر انواع بکفیل بر اساس استاندارد IPS-M-TP 750 را ملاحظه می‌نمایید:
سیستم تزریق جریان
آندهای تزریق جریان برای حفاظت کاتدی سازه‌های زیرزمینی معمولا توسط یک پشت‌بند کربنی احاطه می‌شوند. هدف از به کارگیری این پشت‌بند این است که:
- با کاهش مقاومت محیط اطراف آند، منجر به افزایش مقدار جریان تولید شده توسط آند گردد.
- با افزایش سطح آند، مقدار جریان را افزایش دهد.
- نرخ خوردگی آند را کاهش و در نتیجه طول عمر آند را افزایش دهد.
پشت بند کربنی بر اساس استاندارد IPS-M-TP 750 در سه نوع کک متالورژی ۸۰%، کک پترولیوم ۹۰% و کک پترولیوم ویژه ۹۵% وجود دارد.
ترکیب شیمیایی این سه نوع پشت‌بند در جدول زیر مشخص شده است:
ذغال کک در حالت کلی در بسترهای افقی کم عمق مورد استفاده قرار می گیرد. برای به کار گیری در چاههای عمیق از کک پترولیوم یا پترولیوم ویژه استفاده می‌شود.
آند اکسید فلزی مختلط (MMO) و کاربردهای آن
آند اکسید فلزی مختلط چیست؟
آندهای اکسید فلزی مختلط (Mixed Metal Oxide anodes) از زیرسطحی از جنس تیتانیوم ساخته می‌شود که توسط اکسیدهای فلزی مختلط پوشش داده می‌شود. پوشش توسط چندین فرایند حرارتی روی پایه تیتانیومی اعمال می‌شود تا یک لایه مقاوم در برابر مواد شیمیایی را ایجاد نماید. با توجه به پایداری ذاتی تیتانیوم این پوشش با تقویت رسانایی آند، بهترین عملکرد آند را به دنبال دارد.
آندهای MMO دارای مزیت هایی چون نرخ خوردگی بسیار پایین و ظرفیت جریان بالا می‌باشد.پایین بودن نرخ خوردگی آند باعث می‌شود که ابعاد آند در مدت زمان طول عمر آند، تقریبا ثابت باقی بماند. لذا این آندها مصرف بسیار گسترده‌ای در سیستم های تزریق جریان برای سازه‌های زمینی و دریایی دارد.
کاربردهای آند MMO
آند MMO در سیستم حفاظت کاتدی در انواع مختلف لوله‌ای، ریبونی، مش، وایری و صفحه‌ای استفاده می‌شود. این آندها در همه محیط‌ها مانند خاک، آب شیرین و آب شور به طور مؤثر قابل استفاده هستند. با توجه به محیطی که آند در آن قرار می‌گیرد، دو نوع پوشش برای آند در نظر گرفته می‌شود. در محیط خاک و آب شیرین از پوشش ایریدیوم-تانتالیوم و در آب شور از پوشش ایریدیوم-تانتالیوم-روتینیوم استفاده می‌شود. ظرفیت جریان آند در خاک، ذغال کک و یا آب شیرین 100Amps\m2 و در آب شور 600Amps\m2 می‌باشد.
انواع آندهای MMO
- آند لوله‌ای (Tubular Anode)
آند لوله‌ای متداولترین نوع آند MMO است که در سیستم های حفاظت کاتدی به کار برده می‌شود. تیتانیوم این آند بر اساس استاندارد ASTM B338 Grade1 تولید می‌شود. آندهای لوله‌ای معمولا به صورت استرینگ در چاههای عمیق استفاده می‌شوند.
- آند ریبونی (Ribbon Anode)
پایه تیتانیوم این آندها بر اساس استاندارد ASTM B265 Grade1 تولید می‌شود و از پوشش اکسید فلزی مختلط ایریدیوم/تانتالیوم استفاده می‌شود. از این نوع آند جهت حفاظت پایه‌های خارجی مخازن ذخیره‌سازی روزمینی استفاده می‌شود. آندهای ریبونی برای اتصال به کنداکتورهای تیتانیومی از طریق جوشکاری نقطه‌ای برای ایجاد یک شبکه در زیر مخزن مناسب هستند که توزیع یکنواخت جریان را نیز فراهم می‌کنند.
- آند مش (Mesh Anode)
آندهای MMO از نوع Mesh در سیستم های حفاظت کاتدی سازه‌های بتن مسلح به کار برده می‌شود. پایه تیتانیوم آند مش همانند آند ریبونی بر اساس استاندارد ASTM B265 Grade1 تولید می‌شود و کیفیت آند مطابق با استاندارد NACE TM0294 مورد بررسی قرار می‌گیرد.
- آند وایری (Wire Anode)
آند وایری تیتانیومی یک محصول حفاظت کاتدی ایده‌آل برای محافظت کف مخازن، شناورهای زیرزمینی و خطوط لوله می‌باشد. این نوع آند از تیتانیوم گرید بالا با پوشش اکسید فلزی مختلط ساخته می‌شود و دارای طول عمر بیش از ۵۰ سال می‌باشد.
- آند صفحه‌ای/دیسکی (Plate Anode)
این نوع آندها به صورت صفحه های مستطیلی یا دایره‌ای برای کاربرد در کشتی‌ها و شناورها طراحی می‌شوند.