الحماية الكاثودية للمواسير والخزانات CATHODIC PROTECTION
تعريف الحماية الكاثودية
الحماية الكاثودية هى اجراء متبع لحماية المواسير والهياكل المعدنية من التاكل نتيجة تماس سطحها مع التربة مصحوبا بسريان الكترونات التيار الكهربائي .
ويتم اتباعه لحماية المواسير والهياكل المعدنية مثل الخزانات من التاكل نتيجة ملامسة سطحها لسطح التربة أو المياه الجوفية ، فى وجود تيار كهربائي مجاور ، مما يؤدي الى حدوث تفاعلات كيميائية بسبب سريان الالكترونات من المنطقة الانودية الى المنطقة الكاثودية ، مما يؤدي الى تاكل سطح الأنود (المواسير) .
أهمية الحماية الكاثودية للمواسير
أيجاد حلول هندسية لتقليل اثار مشكلة تاكل المواسير المعدنية وما ينتج عنه من اثار جانبية وخسائر فادحة وخصوصا فى مشاريع انابيب الغاز الطبيعي والبترول الى تمتد الى ملايين الكيلومترات ، وكذلك خطوط مياه الشرب والخزانات الارضية المعدنية .
تعريف التآكل الكهروكيميائي CORROSION
التاكل يكون عبارة عن عملية كهروكيميائية يسري بموجبها تيار كهربائي من هيكل المعدن المدفون من مواقع ذات قطب موجب يطلق عليها الانودات Anodes مروراً بالوسط الالكتروليتي ، وعودة الى هيكل المعدن فى مواقع ذات قطب سالب يطلق عليها الكاثودات Cathodes، يطلق أسم (خلية التأكل) على المنظومة الكاملة فى عملية التأكل والاقطاب الموجبة والسالبة والوسط الالكتروليتي والمعدن الموصل .
ويتسبب التاكل فى الاضرار الاتية :-
-
تاكل بدن المواسير وتغيير السمك وبهذا تقل قدرتها على تحمل الضغوط الداخلية والخارجية .
-
حدوث تشققات نتيجة تاكل بدن الماسورة مما قد يؤدى الى كسر المواسير .
-
اضرار مادية نتيجة اعمال الصيانة وتغيير المواسير فى بعض الاحيان .
-
التلوث فى حالات خطوط مياه الشرب .
تصميم منظومة الحماية الكاثودية
تصمم منظومة الحماية الكاثودية للهياكل والمواسير المعدنية المدفونة بعد معرفة المساحة السطحية للهيكل المعدني ونوع المعدن ونوع التغليف ونوع التربة .
الطريقة الاولى :-
فى طريقة نظام التيار القسري impressed current يتم ربط الهيكل المعدني المراد حمايته بالقطب السالب ويربط القطب الموجب بالانودات المدفونة فى الارض وتكون عادة الانودات من مادة السيليكون أو الجرافيت ، حيث يسري تيار كهربائي مستمر DC الى الارض ومن ثم الى الهيكل المعدني جاعلاً منه كاثود ، وتدفن الانودات عادة فى مسحوق من الفحم الحجري لتقليل التماس بين التربة والانودات وتدفن عادة بأعماق من 2متر الى 3متر وفى حالات خاصة جدا يمكن ان يصل العمق الى 30 متر ، وهذه الطريقة تستطيع توفير حماية كاثودية لأنابيب معدنية قد تصل الى كيلومترات ولفترات زمنية قد تصل الى عشرون عاما .
الطريقة الثانية :-
يتم استخدام انودات تضحية sacrificial anodes ذات جهد كهربائي أعلى من جهد المعدن المراد حمايته ، مما يؤدي الى سريان تيار حماية كاثودية قليل ، إلا أنه من سلبيات هذه الطريقة محدودية عمرها التشغيلي والحاجة الى استبدال الانودات دوريا .
مثال على الطريقة الثانية :-
لحماية مواسير حديد** Fe **ذات جهد -0,44
يتم استخدام انودات تضحية من أحد المواد الاتية :
ماغنسيوم Mg = -2,37
الالومنيوم Al = -1,66
الزنك Zn = -0,763
المصدر