طراحی طول عمر سیستم حفاظت کاتدی
ضرورت طراحی طول عمر سیستم حفاظت کاتدی
به منظور حفاظت سازه های فلزی غوطه ور در آب و یا مدفون در خاک در برابر خوردگی، استفاده از یک سیستم حفاظت کاتدی مناسب ضروری است. سیستم حفاظت کاتدی باید به گونه ای طراحی شود که جریان لازم را برای هر قسمت از ساختار، برای طول عمر مورد نیاز تأمین کند. این امر مستلزم تعیین اندازه، وزن، تعداد و نوع آند است. همچنین طراحی طول عمر بر اساس هر یک از سیستم های حفاظت کاتدی با در نظر گرفتن شرایط خاص آن سیستم ها انجام میشود.
طراحی بر اساس سیستم تزریق جریان
محاسبات برای سیستمهای حفاظت کاتدی تزریق جریان نسبتا ساده است. از آنجا که آندهای تزریق جریان از نوع پایدار وزنی هستند، در این حالت تنها نیاز است که تعداد آندها با جریان خروجی مشخص را با مقدار جریان مورد نیاز کل سازه تطابق دهیم. توزیع آند باید به گونهای باشد که منجر به توزیع یکنواخت و متعادل جریان شود.
طراحی بر اساس سیستم آندهای فداشونده
محاسبات مربوط به سیستم آندهای فداشونده کمی پیچیدهتر است. مقدار مورد نیاز آندهای فداشونده برای حفاظت سازههای فلزی، ارتباط مستقیم با سطح در معرض خوردگی دارد. هر چه پوشش اولیه بهتر باشد، تعداد آند کمتری مورد نیاز است. چیدمان آندها روی سطح سازه به گونهای تنظیم میشود که توزیع یکنواخت جریان را در کل ساختار فراهم کند.
آند فداشونده با از دست دادن وزن خود، جریان مورد نیاز حفاظت را ایجاد میکند. لذا در سیستم آندهای فداشونده، تعداد آندها نه تنها باید جریان فعلی مورد نیاز سازه را تأمین کند، بلکه باید دارای وزن کافی برای تأمین جریان برای عمر طراحی شده سازه نیز باشد. اندازه و شکل آند بر اساس عوامل زیر تعیین میشود:
- الزامات حداقل و حداکثر جریان خروجی.
- الزامات نصب و اتصال.
- الزامات وزن آند مورد نیاز.
- مقرون به صرفه بودن.
تعمیر و نگهداری آندهای فداشونده برای سازههای ثابت فراساحلی عموما بسیار پرهزینه و گاه غیرعملی میباشد. بنابراین استفاده از تعداد و وزن بهینه برای سازه تحت حفاظت بسیار پراهمیت میباشد.
در این راستا می توانید از واحد فروش شرکت کیمیاکاران کاوشگر کیهان کارون استفاده نمایید و همچنین می توانید از ادرس پستی مربوطه اقدام به خرید محصولات شرکت کیهان کارون بفرمایید.
حال باید پرسید چرا طراحی طول عمر سیستم حفاظت کاتدی برای ما اهمیت دارد ؟
جواب این سوال را در سایر مقالات آموزشی شرکت کیهان کارون خواهیم داد تا درباره سیستم حفاظت کاتدی بیشتر بدانیم.
سیستم حفاظت کاتدی تزریق جریان چیست؟
سیستم حفاظت کاتدی تزریق جریان چیست و چگونه عمل می کند؟
جهت حفاظت کاتدی در سازه های بزرگ ممکن است استفاده از سیستم حفاظت کاتدی آندهای فداشونده مناسب نباشد. تعداد آندهای فداشونده مورد نیاز برای تأمین جریان کافی برای حفاظت از سازه در برابر خوردگی، ممکن است بسیار زیاد یا غیر عملی باشد. برای کنترل این مسئله، از منبع انرژی خارجی برای کمک به هدایت واکنشهای الکتروشیمیایی استفاده می شود. سیستم حفاظت کاتدی تزریق جریان(Impressed current cathodic protection) نوعی از سیستم است که معمولاً در مواردی که الزامات جریان بالا برای محافظت در برابر خوردگی وجود دارد و یا نیاز به افزایش کنترل است، اعمال می شود. در سیستم های حفاظت کاتدی تزریق جریان (ICCP)، جریان لازم برای محافظت، از منبع خارجی انرژی الکتریکی تأمین شده توسط منبع تغذیه تنظیم شده DC که به آن ترانس رکتیفایر گفته می شود، تامین میشود. سیستم های ICCP برای محافظت در برابر خوردگی برای بسیاری از سازه ها مانند خطوط لوله زیرزمینی، مخازن ذخیره سازی، کشتی های بزرگ و سازه های ساحلی و فراساحلی ایده آل هستند.
سیستم حفاظت کاتدی تزریق جریان چگونه عمل می کند؟
سیستم حفاظت کاتدی تزریق جریان از یک یا چند الکترود مرجع و چندین آند ICCP که همه به یک منبع تغذیه متصل هستند تشکیل شده است. الکترودهای مرجع با اندازه گیری پتانسیل حفاظت الکتریکی محیطی که سازه در آن قرار دارد، واحد جریان خروجی مورد نیاز را روی آندها تنظیم می کند. جریان تنظیم شده مانع از وقوع فرآیند خوردگی می شود. در این روش بر خلاف روش آندهای فداشونده که آندها منفی بودند، آندها از سازه مثبت تر هستند. قطب مثبت منبع تغذیه به آند و قطب منفی آن به سازه مورد نظر متصل می شود. لذا یونهای مثبت در داخل الکترولیت از آند به سمت فلز مورد نظر برمیگردد .با توجه به الکترولیتی که سازه در آن قرار دارد، ولتاژ اعمال شده باید به گونه ای باشد که بتواند شدت جریان کافی برای تمام نقاط دستگاهی که تحت حفاظت کاتدی قرار گرفتهاست را تأمین نماید. یک سیستم ICCP که به طور صحیح نصب، راه اندازی و سرویس دهی شده، می تواند به مدت ۲۵ سال یا بیشتر کار کند.
آندهای تزریق جریان
سیستم حفاظت کاتدی شامل دو نوع آند است: آند فداشونده و آند تزریق جریان.
یک آند تزریق جریان از یک منبع قدرت خارجی معروف به “یکسو کننده” استفاده می کند تا اختلاف پتانسیل بالایی بین سطح مورد محافظت و آند ایجاد کند. آندهای به کار رفته عموما از گرافیت ، چدن ، آلیاژ تیتانیوم و آهن سیلیکون ساخته شده اند. امروزه متداول ترین نوع آندهای تزریق جریان آندهای MMO می باشند که در اندازه ها و شکل های مختلفی مانند سیم ، میله ، لوله ، صفحه و نوار یافت می شوند. انتخاب نوع آندهای تزریق جریان برای محافظت سازه از خوردگی، منوط به درنظرگرفتن محیطی است که سازه در آن قرار دارد. به عنوان مثال از آندهای MMO ریبونی جهت محافظت کف مخازن استفاده می شود.
آندهای تزریق جریان دارای مزایایی نسبت به آندهای فداشونده هستند، از جمله:
- بازده جریان بالاتری دارند.
- به آندهای کمتری جهت حفاظت سازه نیاز است.
- هزینه اولیه را کاهش میدهند.
- منتشر شده در آموزشی, تالیف شده, دستهبندی نشده, علمی
انواع بکفیل در سیستم آندهای فداشونده
انواع بکفیل(Backfill) و کاربردهای آن:
در سیستم های حفاظت کاتدی خطوط لوله و یا سازه های زیرزمینی مدفون در خاک، آند مورد استفاده در تماس مستقیم با خاک قرار ندارد. زیرا مواد معدنی و شیمیایی موجود در خاک ممکن است با ایجاد یک لایه با مقاومت بالا هدایت جریان را مختل کند. جهت افزایش بازدهی آند، گاهی اوقات آندهای فداشونده منیزیم و روی همراه یک بکفیل (پشت بند) در کیسه های کتانی ارائه می شوند. مواد بکفیل به سرعت رطوبت خاک را جذب کرده و باعث کاهش مقاومت الکترولیت می شود بنابراین اجرای عملی حفاظت، بهبود می یابد. مواد بکفیل عموما شامل گچ گیپسوم، بنتونیت و سدیم سولفات می باشد. با توجه به محیطی که آند در آن قرار می گیرد یکی از انواع بکفیل که در جدول زیر ملاحظه می شود، مورد استفاده قرار می گیرد.
جدول ترکیب انواع بکفیل بر اساس استاندارد IPS-M-TP-750:
بکفیل نوع A، با توجه به خاصیت نگهدارندگی رطوبت بنتونیت، در مناطقی که رطوبت خاک پایین است مورد استفاده قرار می گیرد.
بکفیل نوع B، معمولا برای آندهای فداشونده روی مورد استفاده قرار می گیرد.
بکفیل نوع C، برای آند فداشونده منیزیم یا روی در خاکهای بسیار مرطوب یا باتلاقی مفید است تا از خروج سریع بکفیل از سطح آند جلوگیری شود.
بکفیل نوع D، این نوع بکفیل مقاومت پایینی دارد ودر نواحی که مقاومت خاک زیاد است جهت کاهش مقاومت آند نسبت به زمین به کار گرفته می شود.
ابعاد کیسه بکفیل
مطابق با استاندارد IPS-M-TP-750 قطر کیسه بکفیل باید حداقل ۵۰ میلی متر از قطر آند بزرگتر باشد. مواد پشت بند باید به گونه ای محکم در کیسه بسته بندی شود که از حرکت آند جلوگیری شود و پوشش کافی را در اطراف آند بدست آورد.
- منتشر شده در آموزشی, تالیف شده, دستهبندی نشده, علمی
- 1
- 2