مواد حامية للمبادل الحراري لحماية سبائك النحاس. الحماية الوقائية للمعادن: الجلفنة على البارد

إنها تسمح بإطالة عمر الخدمة للهيكل المعدني ، وكذلك الحفاظ على خصائصه الفنية والفيزيائية أثناء التشغيل. على الرغم من تنوع الطرق لتوفير عمل مضاد للتآكل ، فمن الممكن حماية الأشياء تمامًا من التلف الناتج عن الصدأ فقط في حالات نادرة.

لا تعتمد فعالية هذه الحماية على جودة تقنية المداس فحسب ، بل تعتمد أيضًا على شروط تطبيقها. على وجه الخصوص ، للحفاظ على الهيكل المعدني لخطوط الأنابيب ، فإنه يوضح أفضل خصائصه الحماية الكهروكيميائيةمن التآكل ، بناءً على عمل الكاثودات. إن منع تكوين الصدأ في مثل هذه الاتصالات ليس بالطبع المجال الوحيد لتطبيق هذه التكنولوجيا ، ولكن من حيث مجموعة الخصائص ، يمكن اعتبار هذا الاتجاه هو الأكثر صلة بالحماية الكهروكيميائية.

معلومات عامة حول الحماية الكهروكيميائية

تعتمد حماية المعادن من الصدأ عن طريق العمل الكهروكيميائي على اعتماد حجم المادة على معدل عملية التآكل. يجب تشغيل الهياكل المعدنية في نطاق الإمكانات حيث يكون انحلالها الأنودي أقل من الحد المسموح به. هذا الأخير ، بالمناسبة ، يتم تحديده من خلال الوثائق الفنية لتشغيل المرفق.

من الناحية العملية ، تتضمن الحماية من التآكل الكهروكيميائي توصيل مصدر بتيار مباشر بالمنتج النهائي. يشكل المجال الكهربائي على السطح وفي بنية الجسم المحمي استقطاب الأقطاب الكهربائية ، والذي يتحكم في عملية تلف التآكل. في الأساس ، تصبح مناطق الأنود على الهيكل المعدني كاثودية ، مما يسمح بإزاحة العمليات السلبية ، مما يضمن الحفاظ على بنية الجسم المستهدف.

كيف تعمل الحماية الكاثودية

يوجد حماية كاثودية وأنود من النوع الكهروكيميائي. ومع ذلك ، فإن المفهوم الأول ، الذي يستخدم لحماية خطوط الأنابيب ، قد اكتسب شعبية كبيرة. وفقًا للمبدأ العام ، عند تنفيذ هذه الطريقة ، يتم توفير تيار بقطب سالب للكائن من مصدر خارجي. على وجه الخصوص ، يمكن حماية الأنابيب الفولاذية أو النحاسية بهذه الطريقة ، ونتيجة لذلك سيحدث استقطاب مقاطع الكاثود مع انتقال إمكاناتها إلى حالة الأنود. نتيجة لذلك ، سيتم تقليل نشاط التآكل للهيكل المحمي إلى الصفر تقريبًا.

في الوقت نفسه ، يمكن أن يكون للحماية الكاثودية إصدارات مختلفة. تتم ممارسة تقنية الاستقطاب الموصوفة أعلاه من مصدر خارجي على نطاق واسع ، ولكن طريقة نزع الهواء بالكهرباء مع انخفاض في معدل العمليات الكاثودية ، بالإضافة إلى إنشاء حاجز وقائي ، تعمل أيضًا بشكل فعال.

لقد لوحظ مرارا أن هذا المبدأ الحماية الكاثوديةينفذها مصدر تيار خارجي. في الواقع ، تكمن الوظيفة الرئيسية في عملها. يتم تنفيذ هذه المهام بواسطة محطات خاصة ، والتي ، كقاعدة عامة ، هي جزء من البنية التحتية العامة لصيانة خطوط الأنابيب.

محطات الحماية من التآكل الكاثودي

تتمثل الوظيفة الرئيسية لمحطة الكاثود في توفير تيار ثابت للجسم المعدني المستهدف وفقًا لطريقة الاستقطاب الكاثودي. تستخدم هذه المعدات في البنية التحتية لأنابيب الغاز والنفط تحت الأرض ، وأنابيب إمداد المياه ، وشبكات التدفئة ، إلخ.

هناك العديد من أنواع هذه المصادر ، بينما يوفر جهاز الحماية الكاثودية الأكثر شيوعًا وجود:

• معدات المحول الحالي
• أسلاك للاتصال بالكائن المحمي ؛
• تأريض الأنود.

في نفس الوقت ، هناك تقسيم من المحطات إلى العاكس والمحول. هناك تصنيفات أخرى ، لكنها موجهة نحو تجزئة التركيبات إما عن طريق التطبيق أو عن طريق المواصفات الفنيةومعلمات الإدخال. يتم توضيح المبادئ الأساسية للتشغيل بشكل أوضح من خلال النوعين المعينين من محطات الكاثود.

محطات المحولات للحماية الكاثودية

يجب أن يلاحظ على الفور أن هذه الأنواعمحطات عفا عليها الزمن. يتم استبداله بنظائره العاكس ، والتي لها إيجابيات وسلبيات. بطريقة أو بأخرى ، يتم استخدام نماذج المحولات حتى في نقاط جديدة لتوفير الحماية الكهروكيميائية.

يستخدم محول التردد المنخفض 50 هرتز كأساس لمثل هذه الأشياء ، ويتم استخدام أبسط الأجهزة لنظام التحكم في الثايرستور ، بما في ذلك وحدات التحكم في طاقة النبضات الطورية. يتضمن النهج الأكثر مسؤولية لحل مشكلات التحكم استخدام وحدات تحكم ذات وظائف واسعة.

تسمح لك الحماية الحديثة من التآكل الكاثودي لخطوط الأنابيب بمثل هذه المعدات بضبط معلمات تيار الخرج ومؤشرات الجهد وكذلك معادلة إمكانات الحماية. أما بالنسبة لعيوب معدات المحولات ، فإنها تنخفض إلى درجة عالية من تموج التيار عند الخرج عند معامل القدرة المنخفض. لا يفسر هذا العيب الشكل الجيبي للتيار.

إلى حد ما ، يسمح إدخال خنق منخفض التردد في النظام بحل المشكلة بالتموج ، لكن أبعاده تتوافق مع أبعاد المحول نفسه ، مما لا يجعل مثل هذه الإضافة ممكنة دائمًا.

محطة عاكس الحماية الكاثودية

إعدادات نوع العاكستعتمد على محولات نبضية عالية التردد. ومن أهم مزايا استخدام هذا النوع من المحطات هي الكفاءة العالية التي تصل إلى 95٪. للمقارنة ، بالنسبة لتركيبات المحولات ، يصل هذا الرقم إلى متوسط ​​80٪.

في بعض الأحيان تظهر مزايا أخرى في المقدمة. على سبيل المثال ، توسع الأبعاد الصغيرة لمحطات العاكس من احتمالات استخدامها في المناطق الصعبة. هناك أيضًا مزايا مالية تؤكدها ممارسة استخدام هذه المعدات. وبالتالي ، فإن الحماية من التآكل الكاثودي العاكس لخطوط الأنابيب تؤتي ثمارها بسرعة وتتطلب الحد الأدنى من الاستثمار في الصيانة الفنية. ومع ذلك ، فإن هذه الصفات مرئية بوضوح فقط عند مقارنتها بتركيبات المحولات ، ولكن حتى اليوم توجد وسائل جديدة أكثر فعالية لتوفير التيار لخطوط الأنابيب.

هياكل محطات الكاثود

يتم تقديم هذه المعدات في السوق في حالات وأشكال وأبعاد مختلفة. بطبيعة الحال ، فإن ممارسة التصميم الفردي لهذه الأنظمة منتشرة أيضًا ، مما يجعل من الممكن ليس فقط الحصول على التصميم الأمثل لاحتياجات محددة ، ولكن أيضًا توفير المعلمات التشغيلية اللازمة.

يسمح الحساب الدقيق لخصائص المحطة بمزيد من الاستغلال الأمثل لتكاليف تركيبها ونقلها وتخزينها. على سبيل المثال ، الحماية الكاثودية ضد تآكل خطوط الأنابيب على أساس عاكس بوزن 10-15 كجم وقوة 1.2 كيلو وات مناسبة تمامًا للأجسام الصغيرة. يمكن صيانة المعدات بمثل هذه الخصائص بواسطة السيارة ، ومع ذلك ، بالنسبة للمشاريع الكبيرة ، يمكن استخدام محطات أكثر ضخامة وثقيلة ، والتي تتطلب توصيل الشاحنات والرافعة وفرق التركيب.

وظيفة الحماية

يتم إيلاء اهتمام خاص في تطوير محطات الكاثود لحماية المعدات نفسها. لهذا ، تم دمج الأنظمة التي تسمح بحماية المحطات من الدوائر القصيرة وانقطاعات التحميل. في الحالة الأولى ، يتم استخدام الصمامات الخاصة للتعامل مع التشغيل الطارئ للمنشآت.

بالنسبة للارتفاعات والانقطاعات في التيار الكهربائي ، فمن غير المرجح أن تتأثر محطة الحماية الكاثودية بها بشكل خطير ، ولكن قد يكون هناك خطر حدوث صدمة كهربائية. على سبيل المثال ، إذا تم تشغيل الجهاز بجهد منخفض في الوضع العادي ، فعند حدوث انقطاع ، يمكن رفع مؤشرات القفزة إلى 120 فولت.

أنواع أخرى من الحماية الكهروكيميائية

بالإضافة إلى الحماية الكاثودية ، يتم أيضًا استخدام تقنيات الصرف الكهربائي ، بالإضافة إلى طرق المداس لمنع التآكل. يعتبر الاتجاه الواعد هو حماية خاصة ضد تكوين التآكل. في هذه الحالة ، ترتبط العناصر النشطة أيضًا بالكائن المستهدف ، مما يضمن تحويل السطح بالكاثود عن طريق التيار. على سبيل المثال ، يمكن حماية الأنبوب الفولاذي كجزء من خط أنابيب الغاز بواسطة أسطوانات الزنك أو الألومنيوم.

خاتمة

لا يمكن أن تُعزى طرق الحماية الكهروكيميائية إلى طرق جديدة ، علاوة على أنها مبتكرة. لقد تم إتقان فعالية استخدام مثل هذه التقنيات في مكافحة عمليات الصدأ لفترة طويلة. ومع ذلك ، هناك عيب واحد خطير يمنع التوزيع الواسع لهذه الطريقة. الحقيقة هي أن الحماية من التآكل الكاثودي لخطوط الأنابيب تنتج حتمًا ما يسمى إنها ليست خطيرة على الهيكل المستهدف ، ولكن يمكن أن يكون لها تأثير سلبي على الأشياء القريبة. على وجه الخصوص ، يساهم التيار الشارد في حدوث نفس التآكل على السطح المعدني للأنابيب المجاورة.

الحماية الوقائيةتعد خطوط الأنابيب والمنتجات المعدنية الأخرى من التآكل أحد الخيارات لحماية الهياكل المختلفة من ظواهر التآكل السلبية.

1 جوهر الحماية الوقائية للمعادن من التآكل

يتضمن ذلك إرفاق واقي خاص بالسطح المعدني المحمي - معدن يتمتع بخصائص كهربية أكثر. عندما يذوب تحت تأثير الهواء ، يبدأ هذا الواقي في أداء وظيفته ، والتي تتمثل في حماية المنتج الرئيسي من التدمير.

في الواقع ، تعد الحماية القربانية لخطوط الأنابيب وخطوط الأنابيب الأخرى ضد التآكل أحد أنواع الطرق الكهروكيميائية الكاثودية.

تعتبر الطريقة الموصوفة للمعالجة المضادة للتآكل هي الأمثل للحالات التي لا تتاح فيها للمؤسسة الفرصة لبناء خطوط كهربائية خاصة لتنظيم حماية كاثودية فعالة ضدها ، أو يتم التعرف على بنائها على أنه غير مجد اقتصاديًا. يقوم الحامي بتنفيذ مهامه بالكامل ، بشرط أن تكون قيمة المقاومة العابرة بين البيئة المحيطة بالكائن المعالج ونفس هذا الكائن صغيرة.

الحماية الوقائية للمنتجات المعدنية من التآكل فعالة فقط على مسافة محددة. من أجل تحديد هذه المسافة ، تم تقديم مفهوم نصف قطر العمل المضاد للتآكل للواقي المستخدم. يشير إلى أكبر إزالة للمعدن الواقي من الهيكل المحمي.

إن جوهر تآكل المعادن هو أن الأقل نشاطًا منها ، عند التفاعل ، سيرتبط بأيوناتها بالإلكترونات الأكثر نشاطًا ، والتي سينتجها المكون النشط للنظام. نتيجة لذلك ، تحدث عمليتان متزامنتان في وقت واحد:

• اختزال معدن أقل نشاطًا (كاثود) ؛
• أكسدة معدن الأنود الأقل نشاطًا ، بسبب حدوث الحماية ضد التآكل لخط أنابيب الغاز أو الشبكة الرئيسية الأخرى أو أي هيكل معدني.

بعد فترة زمنية معينة ، ينتهي عمل الواقي (بسبب فقدان الاتصال بالمعدن المحمي أو عندما يذوب "الواقي" تمامًا) ، وبعد ذلك يجب استبداله.

2 حماية ضد التآكل مع واقيات - ميزات التقنية

إن استخدام الحماية الوقائية ضد تآكل خطوط الأنابيب والهياكل المعدنية في البيئات الحمضية لا معنى له ، بسبب زيادة معدل الانحلال الذاتي للحامي. يوصى باستخدامه في البيئات المحايدة ، سواء كانت تربة عادية أو نهرًا أو مياه بحر.

فيما يتعلق بالحديد ، تكون المعادن التالية أكثر نشاطًا - المغنيسيوم والكروم والكادميوم والزنك وبعض المعادن الأخرى. من الناحية النظرية ، يجب استخدامها لحماية خط أنابيب الغاز أو أي هيكل آخر. ولكن يوجد هنا عدد من الفروق الدقيقة التي تجعل استخدام المعادن النقية "كمدافعين" غير مجدٍ من الناحية التكنولوجية.

يتميز المغنيسيوم في شكله النقي ، على سبيل المثال ، بمعدل متزايد من الصدأ الخاص به ، ويظهر فيلم سميك من أكسيد أكسيد على الألومنيوم بسرعة كبيرة ، والزنك ، بدون أي شوائب ، بسبب هيكله الحبيبي الخشنة ، يميل إلى الذوبان للغاية بشكل غير متساو. لتسوية كل هذه الظواهر السلبية ، تتم إضافة مكونات السبائك إلى المعادن النقية التي تهدف إلى حماية خطوط الأنابيب والهياكل المعدنية من التآكل. بمعنى آخر ، يتم تنفيذ الحماية ضد التآكل ، على سبيل المثال ، لخط أنابيب الغاز ، وخزان الأرض ، في معظم الحالات ، باستخدام سبائك مختلفة.

غالبًا ما تستخدم سبائك المغنيسيوم. يتم إدخال الألومنيوم (من 5 إلى 7 في المائة) والزنك (من 2 إلى 5 في المائة) ، وكذلك كميات صغيرة (حرفيًا المئات أو الأعشار) من النيكل والرصاص والنحاس. يتم استخدام الحماية من التآكل باستخدام سبائك المغنيسيوم عندما يعمل الهيكل المعدني (عناصر من خطوط الأنابيب وأنابيب الغاز وما إلى ذلك) في بيئات لا تزيد قيمة الأس الهيدروجيني فيها عن 10.5 (التربة العادية ، الخزانات ذات المياه العذبة أو المالحة قليلاً).

يرجع هذا القيد إلى حقيقة أن المغنيسيوم يذوب أولاً بسرعة كبيرة ، ثم تتشكل على سطحه مركبات تتميز بصعوبة انحلالها. وتجدر الإشارة بشكل منفصل إلى خطر استخدام تركيبات المغنيسيوم للحماية من التآكل - حيث يمكن أن تتسبب في تكسير المنتجات المعدنية وتقصفها (الهيدروجين).

بالنسبة للهياكل المعدنية المثبتة في المياه المالحة ، وهي عبارة عن خط أنابيب غاز يوضع في قاع البحر ، يوصى باستخدام واقيات الزنك ، والتي تحتوي على:

• الكادميوم (من 0.025 إلى 0.15٪) ؛
• ألومنيوم (لا يزيد عن 0.5٪) ؛
• النحاس والرصاص والحديد (من 0.001 إلى 0.005٪ إجمالاً).

سيتم ضمان الحماية الوقائية لخطوط الأنابيب في مياه البحر بتركيبات الزنك لتكون فعالة وطويلة الأمد. إذا تم استخدام هذه الواقيات في التربة أو المسطحات المائية العذبة ، يتم تغطيتها على الفور تقريبًا بالهيدروكسيدات والأكاسيد ، مما يبطل جميع تدابير مكافحة التآكل.

ولكن في المياه الجارية المالحة ، على الجرف البحري الساحلي ، عادة ما يتم استخدام واقيات التآكل المصنوعة من الألومنيوم. تحتوي على الثاليوم والكادميوم والسيليكون والإنديوم (إجمالي يصل إلى 0.02٪) والمغنيسيوم (لا يزيد عن 5٪) والزنك (لا يزيد عن 8٪). لا تسمح هذه التركيبة للأكاسيد بالظهور على الألومنيوم. يتم استخدام حماية المداس من مركبات الألمنيوم في نفس الظروف مثل المغنيسيوم.

تستخدم واقيات الزنك عادةً للحماية من التآكل لتلك الهياكل المعدنية التي يجب ضمان أقصى درجات السلامة من الحرائق والانفجارات لها (على وجه الخصوص ، خطوط الأنابيب المختلفة لنقل المواد القابلة للاحتراق ، على سبيل المثال ، خط أنابيب الغاز). أيضًا ، لا تخلق تركيبات الحماية من الزنك مركبات ملوثة أثناء الانحلال الأنودي. نتيجة لذلك ، لا يوجد بديل عمليًا لها عندما يتعلق الأمر بالحماية من التآكل لخطوط الأنابيب التي تنقل النفط ، وكذلك ناقلات النفط وسفن الشحن وناقلات النفط.

3 الجمع بين استخدام الدهانات والورنيشات والواقيات

في كثير من الأحيان ، يتم حماية خط أنابيب النفط أو الغاز ، وهيكل معدني معين من مظاهر التآكل من خلال مجموعة من حماية المداس والطلاء. يتم تصنيف هذا الأخير بطبيعته على أنه طريقة سلبية للحماية من التآكل. لا يقدم نتائج عالية حقًا ، لكنه يسمح بالاشتراك مع واقي:

• تسوية العيوب المحتملة في طلاء خطوط الأنابيب و الهياكل المعدنيةالتي تحدث لأسباب طبيعية (تقشير المعدن ، وتورمه ، وانتفاخه ، وتشققه ، وما إلى ذلك) ، وكذلك أثناء استخدامها (لا يوجد خط أنابيب غاز أو ناقلة ، لا يخضع طلاءها لتغييرات معينة أثناء عملية)؛
• تقليل (بشكل كبير في بعض الأحيان) من استهلاك مواد المداس باهظة الثمن ، مع زيادة عمرها التشغيلي ؛
• لضمان توزيع التيار الواقي على السطح المعدني لخطوط الأنابيب بشكل موحد (متساوٍ) قدر الإمكان.

نضيف أنه في كثير من الحالات يكون من الصعب تطبيق طبقات الطلاء على بعض أقسام الخزان أو خط أنابيب الغاز أو وعاء المياه الذي يعمل بالفعل. ثم من الأفضل ، بالطبع ، عدم تعقيد العملية واستخدام أدوات الحماية فقط.

لحماية جسم سيارتك من التآكل أو على الأقل تقليل شدته هي رغبة كل مالك سيارة. ونحن لسنا استثناء في هذا الصدد. على الرغم من حقيقة أن أجسامنا من البلاستيك ولا تتعرض للتآكل ، فإن العديد من العناصر المعدنية المخفية في الجسم تصدأ على الرغم من طلاء الزنك. وكلما تقدمت سياراتنا في السن ، قل ما تبقى من الزنك وكلما تجلت هذه الظاهرة. تتأثر التجاويف المخفية في الساريات وأقواس العجلات والإطار الفرعي وأسفل السيارة بشكل خاص. لا توجد طرق عديدة للحماية من الصدأ - فهي ميكانيكية وكيميائية وكهروكيميائية. في أبسط الحالات: رأيت الصدأ - نظفه ، وقم بتجهيزه ورسمه. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة ، على الرغم من أنها تعطي نتيجة ، ليست مريحة وفعالة. لا تعد معالجة كل شيء بمحولات الصدأ (التي تعتمد عادةً على حمض الفوسفوريك) خيارًا أيضًا ، حيث لا تزال بحاجة إلى تنظيف الأسطح الصدئة من الصدأ السائب على الأقل ، ثم استخدام محول ثم طبقة واقية. وكيف يتم معالجة التجاويف المخفية للقطارات الضيقة؟ هناك طريقة أخرى - الحماية الكهروكيميائية أو الكاثودية. إنه يعتمد على مبادئ معروفة للجميع من الدورة المدرسية ويستخدم منذ فترة طويلة في بناء السفن ، عند مد خطوط الأنابيب ، وفي الصناعات الأخرى.

والغريب أن استخدام هذه الطريقة غير شائع في صناعة السيارات. ربما لا يكون هذا مفيدًا للمصنعين أنفسهم - يجب تحديث موقف السيارات. لا يوجد شيء صعب في هذا على الرغم من الاسم الرهيب للمبتدئين. وللتأكد من ذلك ، حصلت على الإنترنت. كان هناك العديد من الإعلانات لبيع وتركيب الأجهزة الجاهزة.

بطبيعة الحال ، يخفي المصنعون تصميم مثل هذه الأجهزة ، ولكن هذا هو الغرض من الإنترنت. تعمل جميع الأجهزة على نفس المبدأ - إنشاء فرق جهد بين حديد الجسم والأقطاب الكهربائية الإضافية. الاختلاف هو فقط في استخدام مصادر الطاقة الخارجية أو عدم وجودها. بالطبع ، هناك أيضًا مخططات مختلفة لمراقبة حالة هذه الأجهزة ، والتي تزيد من تكلفة هذه الأجهزة بترتيب من حيث الحجم أو أكثر ، ولكن بدونها يمكن القيام بذلك تمامًا. ضع في اعتبارك العديد من الخيارات الموجودة على شبكة الويب العالمية (سأحتفظ بأسلوب المؤلفين إن أمكن):

Andrey Kosmos وموقعه الإلكتروني http://www.womanbusiness.ru. يمكن بسهولة صنع الجهاز الموصوف بواسطة كل سائق سيارة من أجزاء غير معيبة. هذا الجهاز مشابه لتلك المنتجات (مضادات التآكل) المتوفرة حاليًا تجاريًا ، لكن تكلفتها أقل عدة مرات.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الجهاز المقترح والجهاز الصناعي في أنه لغرض التبسيط ، لا توجد عناصر تشير إلى قابلية تشغيل الجهاز. ومع ذلك ، فإن الموثوقية العالية للجهاز والامتثال لأبسط ظروف التشغيل تجعل هذه العناصر زائدة عن الحاجة.

تظهر الدائرة الكهربائية لأبسط جهاز في الشكل. 3.

يحتوي الجهاز على أبسط مقسم للجهد مصنوع على مقاومتين R1 و R2 على التوالي. يتم توصيل الطرف العلوي للمقاوم R1 بالطرف الموجب للبطارية ، ويتم توصيل الطرف السفلي للمقاوم R2 بالطرف السالب. مع هذا الاتصال للمقاومات عند النقطة B بالنسبة لمعدن جسم السيارة ، سيكون هناك جهد إيجابي V1 ، والذي يتم تحديده من التعبير:
U = E * R2 / (R1 + R2) ؛
حيث E هو جهد البطارية (في حالتنا ، سنأخذ 12 فولت).
يجب أن تكون U المحتملة مساوية لإمكانية الحماية التي تتوقف عندها عملية التآكل. عندما تكون المقاومات متصلة في سلسلة ، يتدفق تيار من خلالها يساوي I \ u003d E / (R1 + R2)
يتم تحديد القوة الحالية (0.1-100 مللي أمبير) من الحالة التي تحمي بشكل موثوق حوالي 4-10 dm2 من المنطقة تحت الرطوبة العادية. R2 = V / I ؛ R1 = (E / I) - R2

إذا كان من الضروري لسبب ما تغيير قيم إمكانات الحماية أو القوة الحالية ، فيمكن تحديد القيم المقابلة لمقاومات المقاومات من النسب المذكورة أعلاه. من الضروري لحام الأسلاك الطويلة (في العزل) للإشارة إلى 1 من الحاجز ، إلى الأطراف الأخرى التي يتم لحام ألواح الأنود الفولاذية منها.

كل أنود عبارة عن صفيحة مستطيلة من الصلب منخفض الكربون بحجم 2x2 سم تقريبًا ، ويمكن أيضًا استخدام الأنودات الخارجية للحماية ، كما سيتم مناقشته لاحقًا. يحول الجهاز المقترح جسم السيارة إلى كاثود ، والذي سيتم استعادته أثناء التشغيل بسبب أكسدة الأنودات. تصميم الجهاز عشوائي.

في أبسط الحالات ، يمكن وضع الحاجز على صفيحة عازلة صغيرة (getinaks ، بلاستيك) ، يمكن تثبيت الطرف العلوي للمقاوم R1 والمقاوم السفلي R3 على هذه اللوحة باستخدام البراغي ، ويمكن لحام الأطراف المتبقية صفيحة معدنية ، حيث يمكن أيضًا تثبيت الأسلاك من الأنودات بمسامير (الشكل 4).

يجب وضع الجهاز بالكامل في صندوق عازل من نوع ما أو مملوء بالإيبوكسي. يتم وضع الجهاز بشكل ملائم في حجرة محرك السيارة بالقرب من البطارية. تحتوي الأجهزة المضادة للتآكل المعروضة للبيع على وسائل تحكم معينة - مصابيح LED ، تشير إلى تضمين الجهاز وفقدان الإمكانات عند النقطة K. يمكن إضافة جهاز تحكم مشابه (على سبيل المثال ، مشغل Schmidt) إلى الجهاز المقترح .

ومع ذلك ، فمن الأسهل قياس الإمكانات عند إخراج الجهاز عند النقطة B مرة واحدة شهريًا والتأكد من أنها تعمل ، خاصة وأن التحكم البصري لا يزال ضروريًا. بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي إدخال عناصر التحكم إلى زيادة الاستهلاك الحالي من 1 إلى 10 مللي أمبير ، مما يحد من الفترة الزمنية التي لا يمكنك خلالها إعادة شحن البطارية. يمكن تقدير هذا الوقت بالطريقة التالية.

من دليل تشغيل السيارة ، ومن ممارسته الخاصة ، يعرف السائق أن المحرك المستقر يبدأ باستخدام بادئ التشغيل ممكن إذا كانت سعة البطارية 60٪ على الأقل من القيمة الاسمية. إذا كنت تستخدم جهازًا جاهزًا باستهلاك حالي يبلغ 5 مللي أمبير ، فإن الوقت الذي لا يمكن فيه إعادة شحن البطارية (T) هو 40 يومًا. مع الأخذ في الاعتبار التفريغ الذاتي للبطارية ، ستكون هذه المرة أقل. الجهاز المقترح لا يفرغ البطارية فعليًا (يمكن أن يكون الوقت T عند استخدامه أكثر من عام) ، وهو أمر مهم بشكل خاص عند تخزين السيارة لفترة طويلة.

يعرف الكثير من عشاق السيارات أنه يكفي وجود خدش صغير - ويبدأ الصدأ في امتصاص السيارة تمامًا. مهما كانت الحيل التي يبتكرها سائقي السيارات - الطلاءات المختلفة ، والمعاجين ، ومضادات التآكل ... لكن المشكلة هي: من أجل معالجة جميع الأماكن الأكثر تضررًا بجودة مناسبة ، يتعين عليك أحيانًا تفكيك السيارة بأكملها. لذلك ، فإن رغبة سائقي السيارات في شراء جهاز معجزة أمر مفهوم تمامًا: لقد تم إنفاقه مرة واحدة وإلى الأبد لحماية الجسم من الصدأ.

لطالما استخدمت طريقة الحماية من التآكل الكاثودي في مجموعة متنوعة من الكائنات. على سبيل المثال ، يتم تثبيت واقيات خاصة على السفن ، والتي تذوب في مياه البحر ، وتوفر الحماية لهيكل السفينة. يتم معالجة خطوط الأنابيب تحت الأرض قبل التمديد بمركبات مقاومة للتآكل وملفوفة بشريط خاص. على مسافة معينة من خط الأنابيب ، يتم دفن القطب الموجب (قطب كهربائي) - وهو معدن فارغ ، يتم توصيل "زائد" المصدر به التيار المباشر، وإلى الأنبوب نفسه - "ناقص". نظرًا لاختلاف الجهد بين القطب والمعدن المحمي ، يمر تيار في دائرة المنحل بالكهرباء الناتج (رطوبة ، ملح ، إلخ). عند الأنود ، يتم إطلاق الإلكترونات - تفاعل أكسدة ، ويتوقف الانحلال الذاتي للكاثود.

مع الاستقطاب الكاثودي ، يجب إعطاء المعدن مثل هذا الجهد السلبي الذي يصبح فيه أكسدة المعدن غير محتمل من الناحية الديناميكية الحرارية. بالنسبة للحديد وسبائكه ، يتم تحقيق الحماية الكاملة ضد التآكل بإمكانية 0.1 ... 0.2 فولت. أي تحول إضافي في الإمكانات له تأثير ضئيل على درجة الحماية. يجب أن تكون كثافة التيار الوقائي في حدود 10 ... 30 مللي أمبير / م 2.

بالإضافة إلى ذلك ، بمرور الوقت ، على المعدن ، بسبب استقطاب التركيز فيما يتعلق بالأكسجين ، لوحظ تحول إضافي محتمل إلى الجانب السلبي ، مما يجعل من الممكن إيقاف تشغيل الجهاز بشكل دوري (عند إصلاح السيارة ، شحن البطارية ، إلخ.).

يتكون جهاز الحماية من التآكل من وحدة إلكترونية وأقطاب واقية. يتم وضع مؤشر ضوئي لتشغيل الجهاز على جسم الوحدة الإلكترونية. يسمح الجهاز بالحفاظ على القيمة المحتملة للمناطق الرطبة من سطح الجسم عند المستوى اللازم للتوقف التام وإنهاء عمليات التآكل بسبب تدمير الأقطاب الكهربائية الواقية.

كأقطاب واقية (أنودات) ، يمكن استخدامها كمواد قابلة للتدمير ( الفولاذ المقاوم للصدأ، الألمنيوم) ، تتطلب الاستبدال بعد 4 ... 5 سنوات ، وغير مدمرة. يمكن استخدام الكربوكسيل أو المغنتيت أو الجرافيت أو البلاتين كأقطاب كهربائية غير مدمرة. تصنع أقطاب الحماية على شكل ألواح مستطيلة أو مستديرة بمساحة 4 ... 9 سم 2.

يوضح الشكل مخططًا لجهاز بسيط مضاد للتآكل يمكنه التعامل بنجاح مع ظاهرة التآكل. بالطبع ، في أبسط أشكالها ، يمكن أن يتكون جهاز الحماية الكاثودية من أقطاب واقية وأسلاك متصلة مباشرة بالطرف "الموجب" للبطارية. ومع ذلك ، من الصعب هنا التحكم في دائرة القصر المحتملة للأقطاب الكهربائية بجسم السيارة وتشغيلها ككل. للقيام بذلك ، في الجهاز ، يتم تضمين VD1 LED في دائرة مقسم الجهد Rl ، R2 ، R3 ، والتي تضيء في وضع التشغيل بضوء ثابت ، وتستهلك تيارًا صغيرًا من البطارية (حوالي 2 مللي أمبير).

إذا انغلق أحد الأقطاب الكهربائية الواقية فجأة على جسم السيارة ، يتوقف مصباح VD1 LED عن التوهج. في هذه الحالة ، من الضروري إيجاد ماس كهربائى والقضاء عليه. مع زيادة رطوبة الجسم ، يمكن لمصباح VD1 LED تغيير توهجه إلى حد ضئيل ، مما يشير إلى تشغيل الحماية الكاثودية. بالإضافة إلى ذلك ، يتمتع هذا الجهاز بموثوقية عالية ، لأنه يعطي تيارًا زائدًا لا يزيد عن 25 ... 30 مللي أمبير في حالة حدوث ماس كهربائي في الإخراج بجسم.

عند تثبيت الجهاز وتثبيته ، تذكر ما يلي:
- قطب كهربائي واحد يحمي المنطقة بنصف قطر يبلغ حوالي 0.25 ... 0.35 م ؛
- يتم تثبيت الأقطاب الكهربائية الواقية فقط في الأماكن المحمية بطلاء ورنيش ؛
- يمكنك استخدام غراء الايبوكسي أو المعجون فقط على أساسه ؛
- يجب عدم تغطية الجانب الخارجي للأقطاب الواقية (حيث لا يوجد لحام) بالمصطكي أو الطلاء أو الغراء أو أي طلاء عازل كهربائيًا.

يتم تركيب الوحدة الإلكترونية في أي مكان في السيارة ومتصلة بالدائرة الكهربائية العامة للسيارة. في الوقت نفسه ، من الضروري أن تظل الوحدة الإلكترونية قيد التشغيل حتى في حالة إيقاف تشغيل المعدات الكهربائية العامة للسيارة.

بشكل عام ، لا يستهلك الجهاز أكثر من ساعة السيارة ويضمن التشغيل الفعال على المدى الطويل حتى مع وجود بطارية مفرغة الشحن.

وخيار آخر - نفس المبدأ ، ولكن بدون استخدام مصادر الطاقة (الموقع هنا). يعتمد على استخدام المعادن ذات القدرة الكهربية المختلفة (انظر الجدول الدوري). كقاعدة عامة ، في هذه الحالة ، يتم استخدام المعدن الأكثر سهولة ، وهو الزنك ، للأقطاب الكهربائية القابلة للتدمير. على الرغم من أنه يمكنك اختيار آخر:

حماية الجسم الكاثودية من التآكل

الصدأ هو العدو الأول لأي معدن تقريبًا. "الطاعون الأحمر" ، بإصرار وثبات يحسد عليهما ، يحول مئات الأطنان من سبائك الفولاذ المتلألئة عالية الجودة إلى أكوام من المسحوق البني. مرض لا حواجز له .. لكن له أدوية: الطلاءات المطلية بالكهرباءوالورنيش والدهانات والقار والمعاجين - يجب أن تحمي جميعها ، من حيث المبدأ ، المعدن. لكن في الواقع ، كل شيء ليس بهذه البساطة.

مشكلة الحماية من التآكل حادة للغاية ، على سبيل المثال ، أمام سائقي السيارات. من المعروف أنه في حالة عدم اتخاذ إجراءات معينة ، يمكن أن يتحول جسم السيارة حرفيًا إلى منخل صدئ في غضون أربع إلى خمس سنوات. في كثير من الأحيان ، لا تساعد أعمال الطلاء أو المصطكيين ، لأن الجسم به العديد من التجاويف المغلقة والجيوب الأنفية والجيوب والصناديق ، حيث تخلق الأوساخ والرطوبة على الطرق الممزوجة بملح المائدة ظروفًا ممتازة للتآكل الكهروكيميائي. ومع السماكة الحديثة للصفائح الفولاذية للسيارات ، يؤدي ذلك إلى فشلها السريع جدًا.

لكن التآكل لا يمكن حمايته فقط بالدروع المصنوعة من اللك أو الكروم ، بل يمكن أيضًا خداعه عن طريق الانزلاق مثل هذا الطعم كطعم كمعدن بإمكانيات قطب كهربائي أعلى.
إمكانات الكهربائية؟ وما علاقتها بتآكل المعادن؟ اتضح أنه الأكثر مباشرة.

إذا خفضنا اثنين مترابطين كهربائيًا قطب كهربائي، ثم سيبدأ أحدهما في الذوبان ، بينما سيبقى الآخر سليماً. لذلك ، اتضح أن المعدن يذوب ، وإمكانات القطب الكهربائي أعلى. جعلت هذه الخاصية للزوجين الجلفانيين من الممكن استخدام تأثير الحفاظ على الكاثود لحماية جسم السيارة من التآكل الكهروكيميائي.

لطالما استخدم بناة السفن هذا المبدأ المتمثل في حماية الجزء الداخلي من الحجز من التآكل - حيث يضعون أنودات معدنية خاصة داخل الهيكل (مصنوعة من المعدن بإمكانية إلكترود أعلى من معدن الهيكل). تم اعتماد هذه الطريقة مؤخرًا من قبل سائقي السيارات.

تستخدم قطع الزنك المضلعة (لزيادة السطح) لحماية الأنود ، وبمساعدة المغناطيس الدائم المضمّن فيها ، يتم ربطها بأكثر الأماكن التي يتعذر الوصول إليها وتلوثها في الجسم. يتم التوصيل الكهربائي بواسطة سلك مجدول: بمساعدة البراغي ، يتم توصيل أنود الزنك بالجسم.

تتجمع أوساخ الطريق والرطوبة وملح المائدة على ضلوعها وتبدأ مجموعة الزنك والصلب في العمل بالطريقة التي تعمل بها خلية كلفانية معروفة. أثناء تشغيل مثل هذه "البطارية" ، يتم إذابة أنود الزنك ، ولا يتم استهلاك الكاثود في هذه الحالة.

أرز. 1. مجموعة لحماية جسم السيارة الأنود:

1 - قطب الزنك الزعانف ، 2 - سلك التوصيل.

تشبه عملية التآكل عمل الخلية الجلفانية ، لأن الفولاذ هو في الأساس سبيكة من الحديد والكربون ، أي مواد ذات إمكانات إلكترود مختلفة. عندما يضرب المنحل بالكهرباء سطح مثل هذه السبيكة ، يبدأ تفاعل كهروكيميائي بين جزيئات الحديد والكربون ، مصحوبًا بتفكك القطب الموجب (الحديد) وانتقاله إلى هيدرات ، ثم إلى أكاسيد.

أرز. 2. تركيب القطب في قوس العجلة.

يؤدي وجود قطب كهربائي من الزنك متصل كهربائياً بالمعدن الأساسي إلى تغيير الصورة بشكل جذري. فيما يتعلق بكل من الحديد والكربون ، فإن الزنك معدن ذو جهد قطب كهربائي أعلى ، أي أنه يعمل كأنود. لذلك ، في وجود وسيط موصل كهربائيًا ، والذي يكون موجودًا دائمًا تقريبًا على أسطح جسم السيارة ، يستمر التفاعل الكهروكيميائي مع انحلال القطب الموجب (الزنك) ، مع الحفاظ على الكاثود ، أي معدن الجسم.

أرز. 3. تركيب الأقطاب الكهربائية في هذه النقاط هو الأكثر فعالية:

1 - مكبرات صوت Mudguard على شكل صندوق ، 2 - نقاط ربط للمصباح الأمامي وأغطية المصابيح الجانبية ، 3 - الجزء السفلي من اللوحة الأمامية ، 4 - تجاويف خلف دروع تقوية الحاجز الأمامي ، 5 - الأسطح الداخلية للأبواب ، 6 ، 7 - أمامي الجزء السفلي من الجناح الخلفي وقوس العجلة عند التقاطع مع الجناح ، 8 - ساحة اللوحة الخلفية.

كما أظهرت التجارب ، فإن قطبًا كهربيًا من الزنك بحجم علبة الثقاب يكفي لمدة 3-5 سنوات.

خداع "الطاعون الأحمر". أعطها طُعمًا - قطعة من المعدن ذات جهد قطب كهربائي أعلى من الفولاذ. سوف يتشبث التآكل به بسهولة ، متناسيا جسم سيارتك لمدة ثلاث سنوات على الأقل.

وخيار أخر منتج صناعياً وباستخدام إمكانيات سابقاتها (الموقع هنا وهنا):

الحماية الكاثودية. يتم تنفيذ التحول المحتمل للمعدن باستخدام مصدر خارجي للتيار المستمر أو عن طريق الاتصال بمعدن آخر يكون أكثر كهرسلبية بطريقته الخاصة. إمكانات الكهربائية(الأنود الواقي). في هذه الحالة ، يصبح سطح العينة المحمية (تفاصيل البناء) متساوي الجهد وتحدث العمليات الكاثودية فقط في جميع أقسامه ، بينما يتم نقل الأنوديك ، التي تسبب التآكل ، إلى الأقطاب الكهربائية المساعدة. ومع ذلك ، إذا تجاوز التحول المحتمل للجانب السلبي قيمة معينة ، فإن ما يسمى بالحماية المفرطة يكون ممكنًا ، المرتبط بتطور الهيدروجين ، والتغيرات في تكوين الطبقة القريبة من القطب الكهربائي ، وظواهر أخرى يمكن أن تؤدي إلى تآكل متسارع . يتم الجمع بين الحماية الكاثودية ، كقاعدة عامة ، مع تطبيق الطلاءات الواقية ؛ يجب مراعاة إمكانية تقشير الطلاء.
إذن ... كيف يعمل "IT" ؟؟؟

الجواب الذكية؟

يعتمد جهاز الحماية الكاثودية لجسم السيارة من التآكل على مبدأ الاستقطاب الكاثودي لمعدن الجسم وإنشاء زوج كلفاني بين جسم السيارة وقطب كهربائي إضافي. مع الاستقطاب الكاثودي ، يضفي الجهاز مثل هذا الجهد السلبي على الحديد ، حيث تصبح أكسدة الحديد غير محتملة من الناحية الديناميكية الحرارية. بالإضافة إلى ذلك ، بمرور الوقت ، على المعدن ، بسبب تركيز الاستقطاب فيما يتعلق بالأكسجين ، لوحظ تحول سلبي إضافي للجهد.

إجابة بسيطة؟

يعمل نظام الحماية الكاثودية بنفس طريقة عمل "الجسم المجلفن". في الواقع ، هذا هو التناظرية الكاملة. إنه يحمي فقط الأماكن التي يصعب الوصول إليها والتي يصعب الوصول إليها من ظهور الصدأ. على سبيل المثال: الجزء السفلي من السيارة من مقصورة الركاب ، والأجزاء الداخلية من الرفارف الأمامية والخلفية ، والعتبات الأمامية والخلفية ، والأرضية في مقصورة الركاب تحت أقدام السائق والركاب ، والسطح الداخلي للصندوق الخلفي غطاء المحرك وغطاء المحرك ، والجدران الخلفية لحجرة الأمتعة ، وسقف مقصورة الركاب ، والسطح الداخلي للأبواب ، وأجزاء الجسم التي تضررت نتيجة لحادث ، والأسلاك ، والتلامس ، والمسامير والبراغي ، والصواميل ، وبطانات الفرامل ، أقراص ، إلخ. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحماية الكاثودية تعيد جزئيًا أجزاء جسم السيارة المتضررة من الصدأ.

مزايا جهاز الحماية الكاثودية
استهلاك الطاقة على مستوى التفريغ الذاتي للبطارية (لا يتم تفريغ AB لأكثر من عام دون إعادة الشحن) ؛
عدم وجود عناصر ربط بين الواقيات والوحدة الإلكترونية ؛
سهل التركيب
تم تأكيد الكفاءة بمرور الوقت (تم إجراء التثبيت الأول على السيارة في عام 2004) ؛
استخدام ألواح الزنك الإلكتروليتية كواقيات ؛
حساب الكتلة وعدد الواقيات بالطريقة الأصلية ؛
الاستخدام المتزامن للكتلة الإلكترونية وواقيات الزنك لتعزيز الكفاءة ؛
المتانة (لسيارة ركاب تزيد عن 10 سنوات) ؛
ارتداء المقاومة؛
لا توجد تكاليف تشغيل
زيادة مورد مقاومة التآكل للسيارة بأكملها ككل (بدلاً من التأثيرات المحلية) ؛
منخفض التكلفة.

تركيب واقيات الزنك:

يتم تثبيت الواقيات على جسم السيارة عن طريق وصلة مثبتة بمسامير في الأماكن الأكثر ملاءمة لإحكام تثبيت اللوح المستطيل على سطح الجسم. في هذه الحالة ، يجب تنظيف نقطة التلامس حتى المعدن. يخلق الزوج الجلفاني من المواد السفلية واللوحات تيارًا ينقل ذرات الزنك من الألواح إلى جسم السيارة. مرة كل عامين ، من الضروري تسوية المخالفات الناتجة على سطح كل لوح باستخدام ملف (أو ورق زجاج).

خيارات التركيب الممكنة لألواح الزنك:
الأجزاء الداخلية من أجنحة السيارة.
أماكن في الجزء السفلي من السيارة تحت العتبات الأمامية والخلفية.

تركيب الوحدة الالكترونية:

يتم تثبيت الوحدة الإلكترونية (1) في حجرة محرك السيارة ، على أي سطح صلب باستخدام براغي ذاتية التنصت (2) ، بحيث يمكن خفض سلك التثبيت المرن (5).
يتم توصيل سلك التثبيت الأصفر (ناقص (-) ، الأرضي) بجسم السيارة بمسمار (3) ، يجب تنظيف نقطة التلامس حتى المعدن.
يتم توصيل سلك التثبيت الأحمر بالوصلة الموجبة (4) للبطارية (+12 فولت عبر فتيل 0.5 أمبير - مثبت على السلك!)
يتم إنزال سلك التركيب المرن (5) (النزول إلى القطب الموجب) ليلامس الأرض.

وإليكم صورة لخيار آخر ولكن هذه المرة بأقطاب واقية متصلة بالوحدة باستخدام الأسلاك.

لن أصف بالتفصيل - جميع الخيارات ، كما ترون بنفسك ، تعمل على نفس المبدأ. أيهما تختار لنفسك - قرر بنفسك. إذا كان من الممكن بهذه الطريقة إطالة عمر الأجسام ، فمن المنطقي تنفيذها على سياراتنا.

من بين جميع أنواع تدمير المعادن الموجودة ، الأكثر شيوعًا هو التآكل الكهروكيميائي ، والذي يحدث نتيجة تفاعله مع وسيط موصل بالكهرباء. السبب الرئيسي لهذه الظاهرة هو عدم الاستقرار الديناميكي الحراري للمعادن في البيئات المحيطة بها.

العديد من الأشياء والهياكل عرضة لهذا النوع من التآكل:

• خطوط أنابيب الغاز والمياه.
• عناصر من المركبات
• الهياكل المعدنية الأخرى.

يمكن أن تحدث عمليات التآكل ، أي الصدأ ، في الغلاف الجوي ، في الأرض ، وحتى في المياه المالحة. يعتبر تنظيف الهياكل المعدنية من مظاهر التآكل الكهروكيميائي عملية معقدة وطويلة ، لذلك من السهل منع حدوثها.

الأصناف الرئيسية

أثناء التآكل في الإلكتروليت ، يحدث التحول الطاقة الكيميائيةفي الكهرباء. في هذا الصدد ، يطلق عليه الكهروكيميائية. من المعتاد التمييز بين الأنواع التالية من التآكل الكهروكيميائي.

بين الحبيبات

يشير التآكل الحبيبي إلى ظاهرة خطيرة يتم فيها تدمير حدود حبيبات النيكل والألمنيوم والمعادن الأخرى بطريقة انتقائية. نتيجة لذلك ، يتم فقدان القوة والخصائص البلاستيكية للمادة. يتمثل الخطر الرئيسي لهذا النوع من التآكل في أنه لا يكون مرئيًا دائمًا.

تأليب

تأليب التآكل الكهروكيميائي هو ضرر نقطي للمناطق الفردية من سطح النحاس والمعادن الأخرى. اعتمادًا على طبيعة الآفة ، هناك تنقر مغلق ومفتوح وكذلك سطحي. يمكن أن يختلف حجم المناطق المصابة من 0.1 مم إلى 1.5 مم.

مشقوق

يُطلق على التآكل الكهروكيميائي للشقوق عادةً عملية محسنة لتدمير الهياكل المعدنية في مواقع الشقوق والفجوات والشقوق. يمكن أن يحدث تآكل الشقوق في جو الهواء ، مخاليط الغازوكذلك مياه البحر. هذا النوع من التدمير نموذجي لخطوط أنابيب الغاز ، وقيعان السفن والعديد من الأشياء الأخرى.

حدوث التآكل في ظل ظروف كمية صغيرة من العامل المؤكسد أمر شائع بسبب الاقتراب الصعب لجدران الفتحة. هذا يؤدي إلى تراكم المنتجات المسببة للتآكل داخل الفجوات. قد يتغير المنحل بالكهرباء الموجود في المساحة الداخلية للفجوة تحت تأثير التحلل المائي لمنتجات التآكل.

من أجل حماية المعادن من تآكل الشقوق ، من المعتاد تطبيق عدة طرق:

• سد الفجوات والشقوق.
• الحماية الكهروكيميائية
• عملية التثبيط.

كطرق وقائية ، يجب استخدام تلك المواد الأقل عرضة للصدأ فقط ، بالإضافة إلى تصميم خطوط أنابيب الغاز والأشياء المهمة الأخرى بكفاءة وعقلانية في البداية.

تعتبر الوقاية الكفؤة في كثير من الحالات عملية أبسط من التنظيف اللاحق للهياكل المعدنية من الصدأ العنيد.

كيف يتجلى التآكل؟

كمثال على مسار عملية التآكل ، يمكن للمرء أن يستشهد بتدمير الأجهزة المختلفة ومكونات السيارات وأي هياكل مصنوعة من المعدن والموجودة:

• في الهواء الجوي
• في المياه - البحار والأنهار الموجودة في التربة وتحت طبقات التربة ؛
• في البيئات التقنية ، إلخ.

في عملية الصدأ ، يصبح المعدن متعدد الإلكترونات خلية جلفانية. لذلك ، على سبيل المثال ، إذا تلامس النحاس والحديد في وسط إلكتروليتي ، فإن النحاس هو القطب السالب والحديد هو الأنود. بالتبرع بالإلكترونات للنحاس ، يدخل الحديد على شكل أيونات في المحلول. تبدأ أيونات الهيدروجين في التحرك نحو النحاس ويتم تفريغها هناك. يصبح الكاثود سالبًا أكثر فأكثر ، وسرعان ما يساوي إمكانات الأنود ، ونتيجة لذلك تبدأ عملية التآكل في التباطؤ.

تتجلى أنواع مختلفة من التآكل بطرق مختلفة. يكون التآكل الكهروكيميائي أكثر شدة في تلك الحالات عندما يكون هناك شوائب من المعدن مع نشاط أقل في الكاثود مقارنة بالآثار المتآكلة - يظهر الصدأ عليها بشكل أسرع ويكون معبرًا تمامًا.

يحدث تآكل الغلاف الجوي في ظروف الهواء الرطب ودرجة الحرارة العادية. في هذه الحالة ، يتم تشكيل فيلم من الرطوبة مع الأكسجين المذاب على سطح المعدن. تصبح عملية تدمير المعدن أكثر كثافة حيث تزداد رطوبة الهواء ومحتوى أكاسيد الكربون والكبريت الغازية بشرط:

• شقوق.
• خشونة؛
• عوامل أخرى تثير تسهيل عملية التكثيف.

يؤثر تآكل التربة بشكل كبير على مجموعة متنوعة من الهياكل تحت الأرض وخطوط أنابيب الغاز والكابلات وغيرها من الهياكل. يحدث تدمير النحاس والمعادن الأخرى بسبب ملامستها الوثيقة لرطوبة التربة ، والتي تحتوي أيضًا على الأكسجين المذاب. يمكن أن يحدث تدمير خطوط الأنابيب بالفعل بعد ستة أشهر من بنائها ، إذا كانت التربة التي تم تركيبها فيها تتميز بزيادة الحموضة.

تحت تأثير التيارات الشاردة المنبعثة من الأجسام الغريبة ، يحدث التآكل الكهربائي. مصادره الرئيسية كهربائية السكك الحديديةوخطوط الكهرباء وكذلك التركيبات الخاصة التي تعمل بالتيار المباشر. يؤدي هذا النوع من التآكل إلى حد كبير إلى تدمير:

• خطوط أنابيب الغاز
• جميع أنواع الهياكل (الجسور ، حظائر الطائرات) ؛
• الكابلات الكهربائية؛
• خطوط أنابيب النفط.

يثير عمل التيار ظهور مناطق دخول وخروج الإلكترونات - أي الكاثودات والأنودات. تكون أكثر العمليات تدميرًا شدة في المناطق ذات الأنودات ، لذلك يكون الصدأ أكثر وضوحًا عليها.

يمكن أن يحدث تآكل المكونات الفردية لأنابيب الغاز وأنابيب المياه بسبب حقيقة أن عملية تركيبها مختلطة ، أي أنها تحدث باستخدام مواد متعددة. الأمثلة الأكثر شيوعًا هي التنقر في عناصر النحاس والتآكل ثنائي المعدن.

مع التركيب المختلط لعناصر الحديد مع سبائك النحاس والزنك ، تكون عملية التآكل أقل أهمية من صب النحاس ، أي مع سبائك النحاس والزنك والقصدير. يمكن منع تآكل خطوط الأنابيب باستخدام طرق خاصة.

طرق منع الصدأ

تستخدم طرق مختلفة لمكافحة الصدأ الخبيث. ضع في اعتبارك تلك الأكثر فاعلية.

الطريقة رقم 1

واحدة من أكثر الطرق شيوعًا هي الحماية الكهروكيميائية للحديد الزهر والصلب والتيتانيوم والنحاس والمعادن الأخرى. على ماذا يعتمد؟

المعالجة الكهروكيميائية للمعادن هي طريقة خاصة تهدف إلى تغيير الشكل والحجم وخشونة السطح عن طريق الانحلال الأنودي في المنحل بالكهرباء تحت تأثير التيار الكهربائي.

لضمان حماية موثوقة ضد الصدأ ، من الضروري معالجة المنتجات المعدنية بوسائل خاصة تحتوي على مكونات مختلفة من أصل عضوي وغير عضوي ، حتى قبل بدء التشغيل. تسمح لك هذه الطريقة بمنع ظهور الصدأ لفترة معينة ، ولكن سيتعين عليك لاحقًا تحديث الطلاء.

الحماية الكهربائية هي عملية يتم فيها توصيل هيكل معدني بمصدر خارجي للتيار الكهربائي المباشر. نتيجة لذلك ، يتشكل استقطاب أقطاب من نوع الكاثود على سطحه ، وتبدأ جميع مناطق الأنود في التحول إلى مناطق قطب كاثود.

يمكن أن تحدث المعالجة الكهروكيميائية للمعادن بمشاركة الأنود أو الكاثود. في بعض الحالات ، تحدث المعالجة بالتناوب للمنتج المعدني بواسطة كلا القطبين.

الحماية من التآكل الكاثودي ضرورية في المواقف التي لا يظهر فيها المعدن المطلوب حمايته ميلًا إلى التخميل. ل منتج معدنيتم توصيل مصدر تيار خارجي - محطة حماية كاثودية خاصة. هذه الطريقة مناسبة لحماية خطوط أنابيب الغاز ، وكذلك خطوط أنابيب إمدادات المياه والتدفئة. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لها عيوب معينة في شكل تكسير وتدمير الطلاءات الواقية - يحدث هذا في حالات حدوث تحول كبير في إمكانات الكائن في الاتجاه السلبي.

الطريقة رقم 2

يمكن إجراء المعالجة الكهربية للمعادن باستخدام أنواع مختلفة من التركيبات - عدم التلامس والتلامس والأنود الميكانيكي.

الطريقة رقم 3

لحماية موثوقة لأنابيب الغاز وخطوط الأنابيب الأخرى من الصدأ ، غالبًا ما تستخدم طريقة مثل الرش بالقوس الكهربائي. مزايا هذه الطريقة واضحة:

• سمك كبير للطبقة الواقية ؛
• مستوى عال من الأداء والموثوقية ؛
• استخدام معدات غير مكلفة نسبيًا ؛
• عملية تكنولوجية بسيطة
• إمكانية استخدام الخطوط الآلية ؛
• انخفاض تكاليف الطاقة.

من بين عيوب هذه الطريقة الكفاءة المنخفضة في معالجة الهياكل في البيئات المسببة للتآكل ، فضلاً عن عدم كفاية الالتصاق بالقاعدة الفولاذية في بعض الحالات. في أي حالة أخرى ، تكون هذه الحماية الكهربائية فعالة للغاية.

الطريقة رقم 4

لحماية مجموعة متنوعة من الهياكل المعدنية - خطوط أنابيب الغاز ، وهياكل الجسور ، وجميع أنواع خطوط الأنابيب - هناك حاجة إلى معالجة فعالة ضد التآكل.

يتم تنفيذ هذا الإجراء على عدة مراحل:

• الإزالة الكاملة للرواسب الدهنية والزيوت باستخدام مذيبات فعالة ؛
• يتم تنظيف السطح المعالج من الأملاح القابلة للذوبان في الماء باستخدام أجهزة احترافية عالية الضغط ؛
• إزالة الأخطاء الهيكلية الموجودة ، ومحاذاة الحواف - وهذا ضروري لمنع تشقق الطلاء المطبق ؛
• تنظيف شامل للسطح باستخدام آلة الرمل - لا يتم ذلك فقط لإزالة الصدأ ، ولكن أيضًا لإعطاء درجة الخشونة المطلوبة ؛
• تطبيق مادة مضادة للتآكل وطبقة واقية إضافية.

ستوفر المعالجة المسبقة المناسبة لأنابيب الغاز والهياكل المعدنية المختلفة لهم حماية موثوقة ضد التآكل الكهروكيميائي أثناء التشغيل.

حماية المعدن من التآكل عن طريق تطبيق تيار كهربائي مباشر خارجي ، والذي يغير جذريًا إمكانات القطب للمادة ويغير معدل تآكلها ، يسمى الحماية الكهروكيميائية. يحمي الأسطح من التآكل بشكل موثوق ، ويمنع تدمير الخزانات تحت الأرض ، وخطوط الأنابيب ، وقيعان السفن ، وخزانات الغاز ، والهياكل الهيدروليكية ، وخطوط أنابيب الغاز ، وما إلى ذلك. تُستخدم هذه الطريقة في الحالات التي يكون فيها احتمال التآكل في منطقة التحلل الشديد أو أثناء التخميل ، أي عندما يكون هناك تدمير نشط للهياكل المعدنية.

مبدأ تشغيل الحماية الكهروكيميائية

يتم توصيل مصدر تيار كهربائي ثابت من الخارج بالهيكل المعدني. على سطح المنتج كهرباءيشكل الاستقطاب الكاثودي للأقطاب الكهربائية ، ونتيجة لذلك يحدث التبادل ، وتتحول أقسام الأنود إلى أقسام كاثودية. نتيجة لذلك ، تحت تأثير البيئة المسببة للتآكل ، يتم تدمير القطب الموجب ، وليس مادة المصدر. ينقسم هذا النوع من الحماية إلى كاثودي وأنود ، ويعتمد ذلك على الاتجاه (السالب أو الإيجابي) الذي يتم تحويل إمكانات المعدن إليه.

الحماية من التآكل الكاثودي

مثال: (+0.8) Au / Fe (-0.44)

لزيادة مقاومة الأجزاء المعدنية التي تتلامس مع أي بيئة عدوانية أو عند تعرضها لمياه البحر أو التربة ، يتم استخدام الحماية الكاثودية من التآكل. في هذه الحالة ، يتم تحقيق الاستقطاب الكاثودي للمعدن المخزن عن طريق تشكيل زوج جلفاني دقيق مع معدن آخر (الألومنيوم والزنك والمغنيسيوم) ، وخفض معدل العملية الكاثودية (نزع الهواء بالكهرباء) أو تطبيق تيار كهربائي من مصدر خارجي.

عادة ما تستخدم هذه التقنية للحفاظ على المعادن الحديدية ، لأن معظم الأشياء الموجودة في التربة والمياه مصنوعة منها - على سبيل المثال ، الأرصفة ، هياكل الخوازيق ، خطوط الأنابيب. وجدت هذه الطريقة أيضًا تطبيقًا واسعًا في الهندسة الميكانيكية ، في منع عمليات التآكل في الآلات الجديدة وفي التشغيل ، في معالجة جسم السيارة ، تجاويف قطع الغيار ، وحدات الهيكل ، إلخ. وتجدر الإشارة إلى أن نفس الطريقة تحمي بشكل فعال الجزء السفلي من السيارة ، والذي غالبًا ما يتعرض لبيئات عدوانية.

الحماية الكاثودية ، مع العديد من المزايا ، لا تزال لها بعض العيوب. واحد منهم هو الإفراط في الحماية ، مثل هذه الظاهرة لوحظت مع تحول قوي في إمكانات المنتج المخزن في الاتجاه السلبي. نتيجة لذلك ، هشاشة المعدن ، تآكل تكسير المواد وتدمير جميع الطلاءات الواقية. تنوعها هو حماية المداس. عند استخدامه ، يتم إرفاق معدن ذي إمكانات سلبية (واقي) بالمنتج المحفوظ ، والذي يتم إتلافه لاحقًا مع الحفاظ على الكائن.

حماية الأنود

مثال: (-0.77) Cd / Fe (-0.44)

تستخدم حماية الأنود ضد التآكل المعدني في المنتجات المصنوعة من سبائك حديدية عالية السبيكة ، والفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للأحماض ، الموجودة في البيئات المسببة للتآكل مع التوصيل الكهربائي الجيد. بهذه الطريقة ، يتم تحويل إمكانات المعدن في اتجاه إيجابي حتى تصل إلى حالة مستقرة (سلبية).

يتضمن تركيب الأنود الكهروكيميائي: مصدر حالي ، وكاثود ، وإلكترود مرجعي ، وكائن مخزّن.

لكي تكون الحماية فعالة قدر الإمكان لأي عنصر معين ، يجب مراعاة قواعد معينة:

تقليل عدد الشقوق والشقوق والجيوب الهوائية ؛

جودة اللحاماتيجب أن تكون وصلات الهياكل المعدنية بحد أقصى ؛

يجب وضع القطب السالب والقطب المرجعي في المحلول والبقاء هناك بشكل دائم