ملخص
الحماية الكاثودية هي إحدى طرق التحكم في التآكل الكهروكيميائي-وتستخدم لحماية خطوط الأنابيب المدفونة وصهاريج التخزين والهياكل البحرية والخرسانة المسلحة ومعدات المياه الصناعية والأصول المعدنية الأخرى المعرضة لبيئات موصلة للكهرباء.
المبدأ الأساسي هو جعل الهيكل المعدني المحمي يتصرف ككاثود للنظام الكهروكيميائي. في نظام الحماية الكاثودية الحالي المؤثر، يرسل مصدر طاقة تيار مستمر خارجي تيارًا من أنود مساعد عبر التربة أو الماء أو الخرسانة أو أي إلكتروليت آخر إلى الهيكل الفولاذي المحمي. وهذا يقلل من الأكسدة على سطح الفولاذ ويساعد على التحكم في التآكل.
تُستخدم أنودات التيتانيوم المطلية بـ MMO على نطاق واسع في أنظمة التيار المؤثر لأنها تجمع بين ركيزة تيتانيوم مستقرة الأبعاد مع طلاء أكسيد فلز مختلط نشط كهروكيميائيًا. ومع ذلك، فإن اختيار أنود الحماية الكاثودية الصحيح يتطلب أكثر من مجرد اختيار الشكل. يجب مراعاة بيئة التشغيل، وكيمياء الطلاء، والإخراج الحالي المطلوب، وطريقة التثبيت، والهيكل المحمي، وتصميم التوصيلات الكهربائية.
يشرح هذا الدليل مبدأ الحماية الكاثودية، وأدوار الأنودات والكاثودات، والاختلافات بين طلاءات Ir-Ta وRu-Ir، والتطبيقات النموذجية لأنودات أنبوب MMO، والأنودات المرنة، وشريط MMO، وأنودات المسبار، وأسلاك أنود التيتانيوم.
1. ما هي الحماية الكاثودية؟
تآكل المعادن هو في الأساس عملية كهروكيميائية.
عندما يتلامس خط أنابيب فولاذي أو خزان أو جسر أو هيكل بحري أو سخان مياه مع إلكتروليت مثل التربة أو المياه العذبة أو مياه البحر أو الخرسانة الرطبة، يمكن أن تتشكل خلايا كهروكيميائية صغيرة على سطح المعدن.
تصبح بعض المناطق مناطق أنودية، حيث تفقد ذرات المعدن الإلكترونات وتدخل البيئة المحيطة كأيونات معدنية. تصبح مناطق أخرى مناطق كاثودية، حيث تحدث تفاعلات الاختزال.
يمكن تبسيط تفاعل التآكل على النحو التالي:
معدن → أيونات المعادن + الإلكترونات
في منطقة الأنوديك، يتم فقدان المعدن تدريجيا. تتحرك الإلكترونات عبر الهيكل المعدني، بينما تتحرك الأيونات عبر الإلكتروليت المحيط. إذا استمرت العملية، قد يتطور الهيكل:
● الصدأ السطحي
● تأليب التآكل
● تقليل سمك الجدار-.
● تلف الطلاء
● ثقب موضعي
● الضعف الميكانيكي
تعمل الحماية الكاثودية على تغيير هذا التوازن الكهروكيميائي.
بدلاً من السماح لأجزاء من الهيكل المحمي بالبقاء أنوديًا، يقوم النظام بتزويد الهيكل بالإلكترونات أو التيار الوقائي، مما يجبره على التصرف ككاثود.
الهدف ليس جعل الفولاذ أكثر صلابة فيزيائيًا أو أقوى كيميائيًا. والغرض من ذلك هو تغيير حالتها الكهروكيميائية بحيث يتم تقليل الأكسدة.
تُستخدم الحماية الكاثودية بشكل شائع عندما يكون من الصعب العزل الكامل عن الرطوبة أو الأملاح أو المواد الكيميائية. غالبًا ما يتم دمجه مع الطلاءات الواقية لأن الطلاء والحماية الكاثودية يؤديان وظائف مختلفة.
يخلق الطلاء حاجزًا ماديًا بين المعدن والبيئة. توفر الحماية الكاثودية تحكمًا كهروكيميائيًا في عيوب الطلاء والمناطق المكشوفة والمفاصل والخدوش والمواقع الأخرى التي قد يظل فيها الفولاذ ملامسًا للإلكتروليت.
2. لماذا تسمى الحماية الكاثودية؟
الشروطالأنودوالكاثودوصف الأدوار الكهروكيميائية.
في خلية التآكل:
● الأنود هو المكان الذي تحدث فيه الأكسدة.
● الكاثود هو المكان الذي يحدث فيه الاختزال.
● يحدث فقدان المعادن المرتبط بالتآكل-بشكل رئيسي في المناطق الأنودية.
تتم تسمية الحماية الكاثودية وفقًا لدور البنية المحمية. يتم تصنيع خط الأنابيب الفولاذي أو الخزان أو القضيب المقوى أو المكون البحري بشكل متعمد على أنه الكاثود.
يقوم الأنود الموجود في نظام الحماية بتزويد التيار أو الإلكترونات المطلوبة. إنه ليس الهيكل الذي يتم حمايته.
هناك طريقتان رئيسيتان للحماية الكاثودية.
2.1 حماية الأنود المضحي
تستخدم أنظمة الأنود المضحية معدنًا أكثر نشاطًا كهروكيميائيًا من الفولاذ المحمي.
تشمل المواد الشائعة ما يلي:
● سبائك المغنيسيوم
● سبائك الزنك
● سبائك الألومنيوم
يتم توصيل الأنود المضحي كهربائيًا بالهيكل المحمي. نظرًا لأن لديه ميلًا أقوى للأكسدة، فإنه يطلق إلكترونات ويتم استهلاكه تدريجيًا بدلاً من الفولاذ.
هذه الطريقة لها العديد من المزايا:
● لا يلزم وجود مصدر طاقة خارجي للتيار المستمر.
● هيكل النظام بسيط نسبيا.
● يمكن أن يكون التثبيت مناسبًا للأصول الصغيرة.
● قد تكون متطلبات الصيانة والمراقبة أقل بالنسبة للتطبيقات الأساسية.
تشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:
● خطوط الأنابيب الصغيرة
● خزانات المياه
● المكونات البحرية
● حاويات تحت الأرض
● سخانات المياه المنزلية
القيد الرئيسي هو أن الأنود المضحي يستهلك أثناء التشغيل. تتناقص كتلتها بمرور الوقت، لذا من الضروري إجراء الفحص والاستبدال في نهاية المطاف.
توفر الأنظمة المضحية أيضًا جهد قيادة محدود. بالنسبة للهياكل الكبيرة، أو خطوط الأنابيب الطويلة، أو التربة-عالية المقاومة، أو المشاريع التي تتطلب ناتج تيار قابل للتعديل، قد يكون نظام التيار المؤثر أكثر ملاءمة.
2.2 الحماية الكاثودية الحالية المثيرة للإعجاب
تستخدم الحماية الكاثودية الحالية، والتي يتم اختصارها عادةً باسم ICCP، مصدر طاقة خارجيًا يعمل بالتيار المستمر.
يتضمن النظام النموذجي ما يلي:
● مقوم التيار المستمر أو مصدر الطاقة المتحكم فيه
● الأنود المساعد
● هيكل معدني محمي
● الكابلات والتوصيلات الكهربائية
● الأقطاب الكهربائية المرجعية
● معدات الرصد والتحكم
المسار الحالي العام هو:
مصدر طاقة التيار المستمر ← الأنود المساعد ← المنحل بالكهرباء ← الهيكل المحمي ← مصدر الطاقة
يتم توصيل الأنود المساعد بالإخراج الإيجابي لمصدر الطاقة، بينما يتم توصيل الهيكل المحمي بالجانب السلبي.
يترك التيار القطب الموجب، ويمر عبر التربة، أو الماء، أو الخرسانة، أو أي محلول كهربائي آخر، ويصل إلى الهيكل المحمي. وبالتالي فإن الهيكل يعمل كالكاثود.
يتم اختيار ICCP عادة من أجل:
● خطوط الأنابيب المدفونة لفترة طويلة
● صهاريج تخزين كبيرة
● هياكل الموانئ
● المرافق البحرية
● الخرسانة المسلحة
● أنظمة المياه الصناعية
● الهياكل التي تتطلب تيار حماية يمكن التحكم فيه
على عكس الأنود المضحي، فإن أنود التيتانيوم المطلي بـ MMO مصمم ليعمل كقطب كهربائي مساعد مستقر نسبيًا. إنه لا يحمي الفولاذ من خلال استهلاك جسمه المعدني بالكامل بسرعة. وبدلاً من ذلك، يوفر طلاءه السطح الكهروكيميائي النشط اللازم لنقل التيار إلى البيئة.
3. دور أنودات MMO التيتانيوم في الحماية الكاثودية
سؤال شائع هو:
إذا كان المنتج يسمى أنودًا، فلماذا يحمي الكاثود؟
أنود التيتانيوم MMO هو الأنود الموجود في الدائرة الكهربائية والكهروكيميائية. وتتمثل مهمتها في توصيل التيار إلى المنحل بالكهرباء.
يستقبل الهيكل الفولاذي هذا التيار ويصبح الكاثود. ونتيجة لذلك، يتم تقليل الأكسدة وفقدان المعادن على الفولاذ المحمي.
ويمكن تلخيص العلاقة الوظيفية على النحو التالي:
● أنود التيتانيوم MMO:يزود التيار الكهروكيميائي
● المنحل بالكهرباء:يحمل التيار الأيوني
● الهيكل المحمي:يصبح الكاثود
● رد فعل التآكل:يتم التحكم فيها أو تقليلها
عادةً ما يحتوي أنود التيتانيوم MMO على جزأين مهمين.
الركيزة التيتانيوم
توفر الركيزة التيتانيوم:
● القوة الميكانيكية
● الاستقرار الأبعاد
● مرونة التصنيع
● دعم مقاوم للتآكل-.
● قاعدة مناسبة للطلاء النشط
يمكن تصنيع التيتانيوم في أنابيب، وشبكات، وأشرطة، وشرائط، وأسلاك، وألواح، وهياكل مخصصة.
ومع ذلك، فإن التيتانيوم العاري وحده لا يمثل عادةً سطح العمل النشط المطلوب لمصعد ICCP. يتم توفير الوظيفة الكهروكيميائية بواسطة الطلاء.
طلاء MMO
MMO يعني أكسيد المعدن المختلط.
قد يحتوي الطلاء على أكاسيد تعتمد على:
● إيريديوم
● الروثينيوم
● التنتالوم
● مكونات أكسيد معدنية أخرى{0}}محددة أخرى
يتم تطبيق الطلاء على سطح تيتانيوم مُجهز ثم معالجته حرارياً لتكوين طبقة أكسيد نشطة.
وتشمل وظائفها الرئيسية ما يلي:
● توفير النشاط الكهروكيميائي
● دعم النقل الحالي
● تحسين الاستقرار في ظل ظروف التشغيل
● التحكم في رد فعل الأنود السائد
● السماح لركيزة التيتانيوم بالعمل كأنود مستقر الأبعاد
يجب أن تعمل الركيزة والطلاء معًا. إن الطلاء عالي الجودة-المطبق على سطح تيتانيوم تم إعداده بشكل سيئ قد يكون له التصاق ضعيف. قد تفشل أيضًا الركيزة المشكلة جيدًا- والمزودة بطبقة غير مناسبة في تلبية متطلبات المشروع.
ولهذا السبب، فإن اختيار الطلاء، وإعداد السطح، والمعالجة الحرارية، وفحص الجودة كلها أمور مهمة.
4. لماذا تتطلب البيئات المختلفة طبقات MMO مختلفة
تعمل أنظمة الحماية الكاثودية في بيئات مختلفة جدًا.
قد تختلف التربة في الرطوبة والمقاومة ودرجة الحموضة ومحتوى الملح والتلوث. تحتوي المياه العذبة عادة على كمية أقل من الكلوريد من مياه البحر. تحتوي البيئات البحرية على مستويات عالية من الكلوريد وقد تتضمن أيضًا حركة قوية للمياه وتنوع الأكسجين والنشاط البيولوجي. تقدم الخرسانة بيئة كهروكيميائية أخرى تتميز بخصائص نقل الرطوبة والأيونات- الخاصة بها.
لذلك، لا ينبغي استخدام صيغة طلاء واحدة تلقائيًا لكل مشروع.
يجب اختيار نظام الطلاء من خلال تقييم:
● تكوين المنحل بالكهرباء
● تركيز الكلوريد
● الرقم الهيدروجيني
● الموصلية أو المقاومة
● رد فعل الأنود المتوقع
● الكثافة الحالية المطلوبة
● جهد التشغيل
● تكوين التثبيت
● متطلبات خدمة المشروع
هناك فئتان شائعتان للطلاء لأنودات التيتانيوم هما Ir-Ta وRu-Ir.
5. أنودات التيتانيوم المطلية بـ Ir-Ta للتربة والمياه العذبة والخرسانة
يتم استخدام أنودات التيتانيوم المطلية بالتنتالوم-بالإيريديوم بشكل شائع في التطبيقات التي يكون فيها سلوك تطور الأكسجين واستقراره مهمًا.
تتضمن بيئات التطبيق النموذجية ما يلي:
● التربة
● المياه العذبة
● الرمال الناعمة
● الخرسانة المسلحة
● بعض ظروف المياه الصناعية
يجب أن يعتمد تصميم الطلاء النهائي على بيانات التشغيل الفعلية بدلاً من الاسم البيئي وحده.
5.1 الحماية الكاثودية للتربة
تتعرض خطوط الأنابيب والخزانات والأساسات الفولاذية المدفونة لظروف التربة المعقدة.
قد تحتوي التربة على:
● الرطوبة
● الأملاح الذائبة
● المواد العضوية
● الملوثات الصناعية
● مناطق مقاومة مختلفة
● اختلافات الرقم الهيدروجيني المحلية
● توافر الأكسجين غير المتكافئ
وحتى على طول مسار خط أنابيب واحد، قد تتغير ظروف التربة بشكل كبير.
تشمل الهياكل المحمية الشائعة ما يلي:
● خطوط أنابيب الغاز الطبيعي
● خطوط أنابيب النفط
● خطوط نقل المياه
● صهاريج التخزين المدفونة
● الهياكل الفولاذية تحت الأرض
● شبكات الأنابيب الصناعية
غالبًا ما يتم تركيب أنودات أنبوب MMO في قاعات أرضية مُجهزة مع ردم موصل. ويمكن أيضًا تركيب الأنودات المرنة بالتوازي مع خطوط الأنابيب أو حول الهياكل الكبيرة المدفونة لتحسين توزيع التيار.
بالنسبة لمشاريع التربة، يجب على المورد أن يفهم:
● مقاومة التربة
● تصميم السرير الأرضي
● عمق الأنود
● طول الكابل
● الإخراج الحالي المطلوب
● عدد الأنودات
● التوزيع الحالي المتوقع
● طريقة الردم والتركيب
غالبًا ما يتم أخذ طلاءات Ir-Ta في الاعتبار لظروف تطور الأكسجين-والتطبيقات الحالية المعتمدة على التربة-. ومع ذلك، قد تتطلب التربة الحمضية، أو التلوث الغني بالكلوريد-، أو التعرض الكيميائي غير المعتاد تصميمًا مختلفًا للطلاء.
5.2 تطبيقات المياه العذبة
تحتوي المياه العذبة بشكل عام على تركيز كلوريد أقل من مياه البحر، ولكن يمكن أن تختلف كيميائيتها الفعلية.
قد تشمل تطبيقات المياه العذبة ما يلي:
● هياكل الخزانات
● مرافق معالجة المياه-.
●أنظمة التبريد-المياه
● خزانات المياه الصناعية
● هياكل المدخول
● معالجة-معدات المياه
نظرًا لأن المياه العذبة قد تكون موصليتها أقل، فإن ترتيب الأنود وجهد التشغيل يتطلبان تقييمًا دقيقًا.
يجب على المورد مراجعة:
● الموصلية المائية
● محتوى الكلوريد
● درجة الحرارة
● ظروف التدفق
● التيار المطلوب
● مسافة الأنود-إلى-الهيكل
● مساحة التثبيت المتاحة
قد تكون أنودات التيتانيوم المطلية بـ Ir-Ta مناسبة عندما يكون تطور الأكسجين هو تفاعل الأنود الرئيسي ويكون الاستقرار على المدى الطويل- مطلوبًا.
تشمل نماذج المنتجات المحتملة ما يلي:
● الأنودات الأنبوبية
● الأنودات الشبكية
● لوحة الأنودات
● الأنودات الشريطية
● التجميعات المخصصة
5.3 حماية الخرسانة المسلحة
عادةً ما تتم حماية حديد التسليح في الخرسانة السليمة بواسطة بيئة الخرسانة القلوية.
ومع ذلك، يمكن أن يبدأ التآكل عندما تخترق المواد العدوانية الخرسانة. تشمل الأسباب الشائعة ما يلي:
● دخول الكلوريد
● الكربنة
● اختراق المياه
● الشقوق
● إذابة الأملاح
● التعرض البحري
● عيوب البناء
تشغل منتجات التآكل حجمًا أكبر من الفولاذ الأصلي وقد تخلق ضغطًا داخليًا. يمكن أن يساهم ذلك في تشقق الغطاء الخرساني وتصفيته وتشظيه.
يمكن استخدام الحماية الكاثودية لتقليل نشاط التآكل في الهياكل الخرسانية المسلحة مثل:
● الجسور
● أعمدة الجسور
● الأساسات الخرسانية
● هياكل مواقف السيارات
● الأنفاق
● المباني الصناعية
● مرافق الخرسانة البحرية
يمكن تصنيع أنودات MMO للخرسانة على النحو التالي:
● شبكة
● الشريط
● الشريط
● قطاع
● أنود مرن
● العناصر المدمجة المخصصة
الهدف هو توزيع التيار عبر حديد التسليح أثناء دمج الأنود مع ملاط الإصلاح أو التراكب أو الهيكل الخرساني.
بالنسبة للمشاريع الخرسانية، فإن وضع الأنود والاستمرارية الكهربائية لا يقل أهمية عن الطلاء نفسه.
بالنسبة للمشاريع الخرسانية، فإن وضع الأنود والاستمرارية الكهربائية لا يقل أهمية عن الطلاء نفسه.
6. أنودات التيتانيوم المطلية بالأشعة تحت الحمراء - لمياه البحر والكلوريد -البيئات الغنية والحمضية
يتم استخدام أنودات التيتانيوم المطلية بالروثينيوم-الإيريديوم بشكل شائع عندما يكون الكلوريد-الذي يحتوي على إلكتروليتات وموصلية عالية ونشاط تطور الكلور- مهمًا.
تشمل البيئات النموذجية ما يلي:
● مياه البحر
● الأنظمة البحرية
● مياه غنية بالكلوريد-.
● بعض أنظمة المياه الصناعية
● التربة الحمضية
● البيئات التي تتطلب جهدا كيميائيا
يجب تحديد نسبة الطلاء والتحميل بدقة وفقًا لظروف التشغيل.
6.1 التطبيقات البحرية ومياه البحر
تخلق مياه البحر بيئة شديدة التآكل للفولاذ الكربوني لأنها تحتوي على أيونات الكلوريد وتوفر موصلية أيونية جيدة.
قد تشمل الهياكل المحمية ما يلي:
● المنصات البحرية
● مرافق الميناء
● مكونات السفينة
● خطوط الأنابيب البحرية
● أنظمة سحب مياه البحر
● تبريد-معدات المياه
● الأرصفة والأكوام
● الهياكل الفولاذية المغمورة
في هذه التطبيقات، يجب أن يوفر الأنود خرج تيار ثابتًا مع مقاومة الظروف الكهروكيميائية المرتبطة بالكلوريد-.
Ru-يمكن تصنيع أنودات التيتانيوم المطلية بالأشعة تحت الحمراء على النحو التالي:
● الأنابيب
● قضبان
● شبكة
● لوحات
● شرائط
● تجميعات مخصصة
يعتمد هيكل المنتج على الأصل المحمي.
على سبيل المثال، قد يستخدم خط الأنابيب البحري أنودات أنبوبية موزعة أو مجموعات أنود مثبتة عن بعد. قد يتطلب نظام سحب مياه البحر أنودات مدمجة مثبتة بالقرب من قنوات المياه أو المعدات. قد يحتاج هيكل المنفذ إلى عدة أنودات موضوعة لتحقيق المزيد من الحماية الموحدة.
تتضمن معلومات المشروع المهمة ما يلي:
● درجة حرارة مياه البحر
● مستوى الكلوريد
● معدل التدفق
● عمق التثبيت
● التيار المطلوب
● التعرض الميكانيكي
● متطلبات إغلاق الكابلات-.
● إمكانية الوصول إلى الصيانة
6.2 التربة الحمضية والتلوث الصناعي
بعض أنواع التربة حمضية بشكل طبيعي، بينما يتأثر بعضها الآخر بما يلي:
● تسرب كيميائي
● النفايات الصناعية
● الأسمدة
● نشاط التعدين
● معالجة-تصريف المياه
● الظروف الميكروبيولوجية المحلية
قد تخلق هذه البيئات ظروف تشغيل أكثر تطلبًا للأنودات والتوصيلات الكهربائية.
يمكن استخدام طلاءات Ru-Ir في بعض تطبيقات التربة التي تحتوي على حمض أو كلوريد-، ولكن لا ينبغي اتخاذ القرار باستخدام الرقم الهيدروجيني وحده.
يجب على المورد أيضًا تقييم:
● موصلية التربة
● تركيز الكلوريد
● محتوى الكبريتات
● مستوى الرطوبة
● ردم السرير الأرضي
● الكثافة الحالية
● رد فعل الأنود المتوقع
قد يكون تصميم الطلاء المخصص ضروريًا عندما تجمع البيئة بين الرقم الهيدروجيني المنخفض والكلوريد العالي والتلوث الصناعي وارتفاع الطلب الحالي.
6.3 المياه النقية-وأنظمة المياه الصناعية-.
يغطي مصطلح "الماء النقي" مجموعة واسعة من صفات المياه. تتمتع بعض الأنظمة بموصلية منخفضة جدًا، بينما يحتوي البعض الآخر على مواد كيميائية معالجة أو محتوى أيوني خاضع للرقابة.
ولذلك، ينبغي أن يعتمد اختيار الطلاء على التحليل الفعلي للمياه.
يمكن استخدام أنودات التيتانيوم المطلية بالأشعة تحت الحمراء Ru- في بعض أنظمة المياه التي تتطلب تفاعلات مرتبطة بالكلوريد- أو أداء كهروكيميائي محدد. في المياه ذات الموصلية المنخفضة-، يصبح التصميم الكهربائي والتباعد بين الأقطاب الكهربائية وجهد التشغيل ذا أهمية خاصة.
قبل الاختيار، قم بتوفير:
● الموصلية
● محتوى الكلوريد
● الرقم الهيدروجيني
● درجة الحرارة
● معدل التدفق
● التيار المطلوب
● غرض النظام
● الحد الأقصى لجهد التشغيل
7. الأنواع الرئيسية لمنتجات الحماية الكاثودية وتطبيقاتها
تتوفر أنودات الحماية الكاثودية بأشكال مختلفة نظرًا لاختلاف شروط التثبيت ومتطلبات التوزيع الحالية.
تشمل أنواع المنتجات الرئيسية ما يلي:
● الأنودات أنبوب MMO
● الأنودات المرنة
● الأنودات الشريطية MMO
● الأنودات التحقيق
● أسلاك الأنود من التيتانيوم
يجب أن يتطابق شكل المنتج مع البنية المحمية بدلاً من تحديده فقط من الكتالوج.
7.1 الأنودات أنبوب MMO
تستخدم الأنودات الأنبوبية MMO على نطاق واسع في أنظمة الحماية الكاثودية الحالية.
يتضمن المنتج النموذجي ما يلي:
● الركيزة أنبوب التيتانيوم
● طلاء MMO
● اتصال الكابل
● وصلة كهربائية محكمة الغلق
● الردم الاختياري أو مجموعة الحماية
يوفر أنبوب التيتانيوم بنية مستقرة، بينما تشكل طبقة MMO السطح النشط كهروكيميائيًا.
تشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:
● أسرة أرضية لخطوط الأنابيب تحت الأرض
● صهاريج التخزين
● الهياكل الفولاذية المدفونة
● المرافق البحرية
● أنظمة مياه البحر
● معدات المياه الصناعية
يمكن تركيب الأنودات الأنبوبية عموديًا أو أفقيًا، بشكل فردي أو في مجموعات.
بالنسبة للتطبيقات تحت الأرض، يمكن وضعها في ردم موصل لتحسين توزيع التيار وتقليل مقاومة التلامس.
بالنسبة لصهاريج التخزين، يمكن تركيب الأنودات الأنبوبية حول محيط الخزان، أسفل قاع الخزان، أو في ترتيب هندسي آخر.
بالنسبة للأنظمة البحرية والمائية، يجب أن يقاوم إغلاق الكابلات والتصميم الميكانيكي الرطوبة والضغط والحركة والغمر-على المدى الطويل.
7.2 الأنودات المرنة
الأنودات المرنة مصممة للتركيبات الطويلة والموزعة والأسطح غير المنتظمة.
قد يشمل الأنود المرن النموذجي ما يلي:
● موصل من التيتانيوم المطلي بتقنية MMO
● مادة موصلة للكهرباء-تعتمد على الكربون
● طبقة خارجية مضفرة واقية
● كابل توصيل معزول
● مكونات هيكلية مرنة
الميزة الرئيسية هي قدرتها على اتباع طرق التثبيت الطويلة أو المعقدة.
تشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:
● مدارج ومآزر المطار
● مناطق الخرسانة المسلحة
● خطوط الأنابيب المدفونة
● حماية قاع الخزان-.
● الجسور
● الأنفاق
● هياكل مواقف السيارات
● مرافق الخرسانة الصناعية
يمكن للأنودات المرنة تحسين توزيع التيار حيث قد يؤدي عدد صغير من الأنودات الصلبة إلى إنشاء تركيز تيار محلي.
بالنسبة للمساحات الخرسانية الكبيرة، يمكن تركيبها في فتحات أو ملاط إصلاح أو تراكبات أو قنوات معدة. بالنسبة لخطوط الأنابيب، يمكن وضعها بالتوازي مع الخط المحمي.
يجب أن يأخذ الاختيار في الاعتبار:
● طول الكابل
● الإخراج الحالي لكل وحدة طول
● متطلبات الانحناء
● تباعد التثبيت
● تصميم الاتصال
● الحماية الميكانيكية
7.3 أنودات شريط MMO
يعد شريط MMO، والذي يُسمى أيضًا شريط MMO أو الشريط الشبكي الموسع-، مناسبًا للحماية الموزعة الخطية والسطحية-.
إنه رقيق ومرن بشكل عام، مما يجعل من السهل تثبيته حول:
● أعمدة الجسور
● العوارض الخرسانية
● أسطح الحوائط الكبيرة
● مناطق التسليح
● مناطق الإصلاح
● الهياكل الخرسانية البحرية
يمكن تثبيت شريط MMO على طول السطح الخرساني أو دمجه في طبقة الإصلاح.
وتشمل مزاياها ما يلي:
● تركيب مرن
● منطقة اتصال كبيرة
● التوزيع الحالي الموحد
● سهولة التكامل مع أنظمة إصلاح الخرسانة
● ملاءمة الهياكل المنحنية أو الخطية
يجب تحديد عرض الشريط، والسمك، وفتح الشبكة، ونوع الطلاء، وطريقة الاتصال وفقًا للمشروع.
7.4 الأنودات التحقيق
يمكن استخدام أنودات النوع -المسبارية في الخزانات وخطوط الأنابيب والحاويات وأنظمة المياه.
اعتمادًا على تصميم النظام، قد يكون أنود المسبار:
● أنود مقرب من المغنيسيوم أو الزنك أو سبائك الألومنيوم
● تجميع القطب الكهربائي الحالي المبهر
● مكون ذو صلة بالمراقبة أو المراجع-.
● نوع إدراج مخصص-أنود
ولذلك، ينبغي تأكيد الوظيفة الدقيقة قبل الاقتباس.
تستخدم الأنودات المسبارية بشكل شائع في الأماكن التالية:
● لا يتوفر مصدر طاقة خارجي
● الهيكل المحمي صغير نسبيا
● التيار المطلوب معتدل
● يفضل التثبيت البسيط
قد تشمل التطبيقات:
● خزانات المياه
● خزانات صغيرة تحت الأرض
● الحاويات الصناعية
● حماية خطوط الأنابيب المحلية
● المعدات المدمجة
ونظرًا لاستهلاك أنودات المسبار المضحية، فإن حجمها ومادتها يحددان قدرة الحماية المتاحة وفترة الاستبدال.
7.5 أسلاك الأنود التيتانيوم
أسلاك أنود التيتانيوم المطلية بـ MMO عبارة عن أقطاب كهربائية مدمجة مناسبة للأنظمة ذات مساحة التثبيت المحدودة.
أحد التطبيقات المهمة هو الحماية الكاثودية الإلكترونية لسخانات المياه.
غالبًا ما تستخدم سخانات المياه التقليدية قضبان المغنيسيوم. يذوب المغنيسيوم تدريجيًا مع حماية الخزان الفولاذي.
يعمل سلك أنود التيتانيوم MMO بشكل مختلف. إنه يعمل بمصدر طاقة خارجي ويوفر تيارًا وقائيًا دون أن يعمل كقضيب مغنيسيوم تقليدي مستهلك.
تشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:
● سخانات المياه الكهربائية
● أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية-.
● خزانات المياه الصناعية الساخنة-.
● أنظمة تخزين المياه-المدمجة
تشمل المزايا المحتملة ما يلي:
● حجم صغير
● انخفاض وتيرة الاستبدال
● التحكم الإلكتروني المستقر
● الملاءمة لتصميمات المعدات الحديثة
يجب أن يتطابق سلك الأنود مع مصدر الطاقة، وحجم الخزان، وكيمياء المياه، وتصميم التوصيل الكهربائي.
8. كيفية اختيار أنود الحماية الكاثودية المناسب
يتطلب اختيار الأنود الصحيح ثلاثة قرارات رئيسية:
1. ما هو الطلاء المناسب؟
2. ما هو شكل المنتج الذي يناسب الهيكل؟
3.ما هو التصميم الحالي للإخراج والتركيب المطلوب؟
8.1 تأكيد بيئة التطبيق
أولا تحديد المنحل بالكهرباء:
● التربة
● مياه البحر
● المياه العذبة
● الخرسانة
● المياه الصناعية
● التربة الحمضية
● البيئة الكيميائية
دليل الطلاء الأولي هو:
| بيئة | اعتبارات الطلاء الشائعة |
|---|---|
| تربة | إر-تا |
| المياه العذبة | إر-تا |
| الخرسانة المسلحة | إر-تا |
| مياه البحر | رو-اير |
| ماء غني بالكلوريد- | رو-اير |
| التربة الحمضية | Ru-تصميم مخصص |
هذا الجدول هو مجرد مرجع أولي. يجب مراجعة الكيمياء الفعلية والظروف الكهربائية.
8.2 تأكيد البنية المحمية
تقديم معلومات حول:
مادة
أبعاد
مساحة السطح
حالة الطلاء
عمق التثبيت
الهندسة
عدد الهياكل
الاستمرارية الكهربائية
يتطلب خط الأنابيب الطويل وقاع الخزان الكبير وعمود الجسر وسخان المياه ترتيبات مختلفة جدًا للأنود.
8.3 تحديد المتطلبات الكهربائية
المعلومات الهامة تشمل:
تيار الحماية المطلوبة
تيار التشغيل العادي
الحد الأقصى الحالي
جهد التشغيل
الجهد الأقصى
وضع إمداد الطاقة-.
كمية الأنود
تباعد الأنود
طول الكابل
التوزيع الحالي المتوقع
التيار الإجمالي وحده لا يكفي. يحتاج المورد أيضًا إلى معرفة كيفية توزيع هذا التيار.
قد يؤدي التصميم غير الصحيح إلى:
حماية غير كافية في المناطق النائية
التيار المحلي المفرط
التوزيع المحتمل غير المتكافئ
ارتفاع جهد التشغيل
الإجهاد طلاء سابق لأوانه
أداء النظام غير مستقر
8.4 تأكيد طريقة التثبيت
قد يتبع اختيار المنتج النموذجي هذا المنطق:
خطوط الأنابيب المدفونة لفترة طويلة ← أنبوب MMO أو الأنودات المرنة
الهياكل الخرسانية الكبيرة → الأنودات المرنة
أعمدة وعوارض الجسر ← شريط MMO
خزانات صغيرة ← مسبار الأنودات
سخانات المياه → سلك أنود التيتانيوم
الهياكل البحرية ← أنبوب MMO أو قضيب أو شبكة أو تجميعات مخصصة
قد تتطلب شروط التثبيت أيضًا:
أطوال الكابلات الخاصة
ختم مقاوم للماء
وصلات مقاومة للضغط-.
تصاعد بين قوسين
المساكن الواقية
ردم موصل
محطات مخصصة
8.5 تقديم معلومات عن المياه أو التربة
لتطبيقات المياه، توفير:
الرقم الهيدروجيني
الموصلية
تركيز الكلوريد
درجة حرارة
ظروف التدفق
أيونات رئيسية أخرى
لتطبيقات التربة، توفير:
مقاومة التربة
رُطُوبَة
الرقم الهيدروجيني
محتوى الكلوريد أو الكبريتات
تصميم السرير الأرضي
مادة الردم
تسمح هذه المعلومات للشركة المصنعة بالتوصية بطبقة أكثر ملاءمة وهيكل المنتج.
9. لماذا تختار شركة تصنيع أنود تيتانيوم MMO محترفة؟
يعتمد أداء أنود الحماية الكاثودية على عملية التصنيع الكاملة.
تشمل العوامل المهمة ما يلي:
● جودة الركيزة التيتانيوم
● دقة التصنيع
● تحضير السطح
● تكوين الطلاء
● طلاء التوحيد
● المعالجة الحرارية
● التوصيل الكهربائي
● ختم الكابل
● التفتيش والاختبار
يجب أن يكون المصنع المحترف قادرًا على إنتاج حلول مخصصة بدلاً من توفير الأحجام القياسية الثابتة فقط.
معالجة ركيزة التيتانيوم
يجب أن تستوفي الركيزة الأبعاد والشكل وحالة السطح المطلوبة.
يمكن أن يؤثر استقامة الأنبوب وحجم الشبكة وعرض الشريط ومنطقة الاتصال وجودة اللحام على التثبيت والأداء.
تحضير السطح
قبل الطلاء، يجب تنظيف سطح التيتانيوم وإعداده بشكل صحيح.
الهدف هو:
● إزالة التلوث
● إنشاء حالة سطحية مناسبة
● تحسين التصاق الطلاء
● دعم تشكيل طلاء موحد
قد يؤدي التحضير غير الكافي إلى ضعف الترابط أو الأداء الكهروكيميائي غير المتناسق.
تطبيق طلاء
يجب اختيار الطلاء وفقًا للبيئة ورد الفعل التشغيلي.
السيطرة مطلوبة على:
● صياغة الطلاء
● التوحيد التطبيق
● عدد دورات الطلاء
● تحميل الهدف
● ظروف التجفيف
● ظروف التلبيد
-معالجة درجات الحرارة العالية
تساعد المعالجة الحرارية على تشكيل طلاء أكسيد المعدن المختلط.
يمكن أن تؤثر درجة الحرارة ووقت التسخين والتحكم في الدورة على:
● هيكل الطلاء
● الالتصاق
● التوحيد
● النشاط الكهروكيميائي
● الاستقرار
تصميم التوصيلات الكهربائية
يعد الاتصال بين أنود التيتانيوم والكابل نقطة حرجة.
ينبغي أن توفر:
● مقاومة كهربائية منخفضة
● القوة الميكانيكية
● ختم موثوق
● الحماية من الرطوبة
● التوافق مع بيئة التثبيت
لا يمكن للطبقة عالية الجودة-التعويض عن اتصال الكابل المحكم بشكل سيء.
فحص الجودة
قد يشمل التفتيش ما يلي:
● فحص الأبعاد
● فحص السطح
● طلاء التحقق من التحميل
● تقييم التصاق الطلاء
● اختبار المقاومة الكهربائية
● فحص توصيلات الكابلات
● اختبارات الأداء المخصصة
يجب أن تتوافق خطة الفحص مع متطلبات المنتج والمشروع.
حلول أنود التيتانيوم MMO المخصصة من Ehisen
شركة Ehisen متخصصة في أنودات التيتانيوم المطلية بالمعادن الثمينة للحماية الكاثودية والتطبيقات الكهروكيميائية الصناعية.
تشمل منتجات الحماية الكاثودية لدينا ما يلي:
● الأنودات أنبوب MMO
● الأنودات المرنة
● الأنودات الشريطية MMO
● أنودات شبكية من التيتانيوم
● أنودات سلك التيتانيوم
● تجميعات الأقطاب الكهربائية المخصصة
تشمل أنظمة الطلاء المتوفرة ما يلي:
● Ir-أنودات التيتانيوم المطلية بـ Ta
● Ru-أنودات التيتانيوم المطلية بالأشعة تحت الحمراء
● منتجات التيتانيوم المطلي بالبلاتين
تغطي خدمات التصنيع لدينا:
● معالجة ركيزة التيتانيوم
● تحضير السطح
● طلاء أكسيد المعادن الثمينة
● تلبيد بدرجة حرارة عالية-.
● تجميع التوصيلات الكهربائية
● فحص الجودة
● إنتاج OEM حسب الطلب
نحن ندعم تطوير النماذج الأولية والإنتاج الصناعي.
لإعداد توصية أو عرض أسعار موثوق به، يتم تشجيع العملاء على تقديم ما يلي:
● بيئة التطبيق
● رسومات المنتج
● معلومات البنية المحمية
● تحليل المياه أو التربة
● التيار والجهد المطلوب
● طريقة التثبيت
● الكمية
● متطلبات الكابلات والاتصال
بناءً على هذه المعلومات، يمكن لـ Ehisen المساعدة في اختيار الطلاء، وهيكل المنتج، وجدوى التصنيع، والإنتاج المخصص.
تغطي خدمات التصنيع لدينا:
● معالجة ركيزة التيتانيوم
● تحضير السطح
● طلاء أكسيد المعادن الثمينة
● تلبيد بدرجة حرارة عالية-.
● تجميع التوصيلات الكهربائية
● فحص الجودة
● إنتاج OEM حسب الطلب
نحن ندعم تطوير النماذج الأولية والإنتاج الصناعي.
لإعداد توصية أو عرض أسعار موثوق به، يتم تشجيع العملاء على تقديم ما يلي:
● بيئة التطبيق
● رسومات المنتج
● معلومات البنية المحمية
● تحليل المياه أو التربة
● التيار والجهد المطلوب
● طريقة التثبيت
● الكمية
● متطلبات الكابلات والاتصال
بناءً على هذه المعلومات، يمكن لـ Ehisen المساعدة في اختيار الطلاء، وهيكل المنتج، وجدوى التصنيع، والإنتاج المخصص.
10. الاستنتاج
الحماية الكاثودية هي نظام كهروكيميائي كامل وليس منتج أنود واحد.
يجب أن يصبح الهيكل الفولاذي المحمي هو الكاثود، بينما يقوم الأنود المحدد بتزويد التيار من خلال التربة أو الماء أو الخرسانة أو أي إلكتروليت آخر.
تتطلب التطبيقات المختلفة حلولاً مختلفة:
● Ir-أنودات التيتانيوم المطلية Ta تُستخدم عادةً في التربة والمياه العذبة والرمال الناعمة والخرسانة.
● يتم استخدام أنودات التيتانيوم المطلية بالأشعة تحت الحمراء Ru- بشكل شائع في مياه البحر، والمياه الغنية بالكلوريد-، وبعض البيئات الحمضية.
● الأنودات الأنبوبية MMO مناسبة لخطوط الأنابيب، والخزانات، والمرافق البحرية، وأنظمة المياه.
● الأنودات المرنة مناسبة للطرق الطويلة والأسطح الكبيرة أو المعقدة.
● شريط MMO مناسب لأعمدة الجسور، والكمرات الخرسانية، وحماية الخرسانة الموزعة.
● يتم استخدام أنودات المسبار في الخزانات وخطوط الأنابيب والأنظمة المدمجة.
● توفر أسلاك الأنود المصنوعة من التيتانيوم حلاً مدمجًا لحماية سخانات المياه الإلكترونية-.
يجب أن يعتمد الاختيار الصحيح على بيئة التشغيل وكيمياء الطلاء والطلب الحالي وحجم الهيكل وطريقة التثبيت.
بالنسبة لأنودات أنبوب MMO، أو الأنودات المرنة، أو شريط MMO، أو أسلاك أنود التيتانيوم، أو أقطاب الحماية الكاثودية المخصصة، اتصل بـ Ehisen لتزويدها بتفاصيل التطبيق والرسومات ومعلمات التشغيل للتقييم الفني وعروض الأسعار.