اند دریایی

اند دریایی (Sacrificial anodes) اجزایی از سیستم حفاظت کاتدیک (Cathodic protection) هستند که برای جلوگیری از خوردگی فلزات در محیط های دریایی استفاده می‌شوند. خوردگی (Corrosion) یک فرایند الکتروشیمیایی است که در آن فلزات با اکسیژن و مواد دیگر واکنش می‌دهند و به ترکیبات اکسیدی تبدیل می‌شوند. خوردگی می‌تواند باعث کاهش مقاومت، استحکام و عمر فلزات شود و در صنایع و سازه های مختلف مانند نفت و گاز، کشتی سازی، پل سازی و غیره مشکلات زیادی ایجاد کند.

حفاظت کاتدیک یکی از روش های موثر برای کنترل خوردگی فلزات است که بر اساس اصل انتقال الکترون بین فلزات مختلف کار می‌کند. در این روش، یک فلز دیگر که پتانسیل الکتریکی پایین تری دارد (مانند روی، آلومینیوم یا منیزیم) به عنوان آند به فلز مورد نظر (که کاتد می‌شود) متصل می‌شود. این فلز، که آند فداشونده نامیده می‌شود، با ایجاد یک جریان الکتریکی در محلول نمکی آب دریا، باعث می‌شود که فلز مورد نظر از اکسید شدن جلوگیری شود. در این فرایند، آند فداشونده به تدریج خورده می‌شود و باید در فواصل زمانی معین تعویض شود.

انواع  اند دریایی  و مشخصات آلیاژی آنها

اند دریایی (Sacrificial anodes) اجزایی از سیستم حفاظت کاتدیک (Cathodic protection) هستند که برای جلوگیری از خوردگی فلزات در محیط های دریایی استفاده می‌شوند. این آند ها با ایجاد یک جریان الکتریکی در محلول نمکی آب دریا، باعث می‌شوند که فلزات مورد نظر از اکسید شدن جلوگیری شوند. در این فرایند، آند ها به تدریج خورده می‌شوند و باید در فواصل زمانی معین تعویض شوند.

اند دریایی معمولا از فلزاتی تشکیل شده اند که پتانسیل الکتریکی پایین تری از فلزات مورد حفاظت دارند. این فلزات عبارتند از:

روی (Zinc): روی یکی از متداول ترین آند های دریایی است که برای حفاظت از کشتی ها، قایق ها، سکوهای دریایی و سایر سازه های فلزی در آب دریا استفاده می‌شود. روی دارای ولتاژ محرکه (Driving voltage) نسبتا پایینی است که باعث می‌شود در محیط های با مقاومت بالا، جریان کافی را تامین نکند. اما در محیط های با خطر شکنندگی هیدروژن (Hydrogen embrittlement)، این ولتاژ پایین تر سودمند است زیرا از محافظت بیش از حد اجتناب می‌شود. روی همچنین در دماهای بالا مستعد غیرفعال شدن (Passivation) است که باعث می‌شود لایه ای از اکسید روی روی سطح آند بیفتد و جریان را کاهش دهد. آند های روی معمولا از آلیاژهایی با درصد بالای روی (حدود ۹۹ درصد) و مقادیر کمی از مس، آلومینیوم، سیلیسیم و آهن تشکیل شده اند. آند های روی دارای ظرفیت انرژی نسبی (Relative energy capacity) ۳۶۸ آمپر ساعت بر پوند با ولتاژ منفی ۱۰۵۰ میلی ولت هستند.
منیزیم (Magnesium): منیزیم یکی از فعال ترین آند های دریایی است که برای حفاظت از سازه های فلزی در خاک یا آب شیرین استفاده می‌شود. منیزیم دارای ولتاژ محرکه بالایی است که باعث می‌شود جریان زیادی را تولید کند. اما این ولتاژ بالا ممکن است باعث شکنندگی هیدروژن یا محافظت بیش از حد شود. منیزیم همچنین در آب دریا به سرعت خورده می‌شود و عمر کمی دارد. آند های منیزیم معمولا از آلیاژهایی با درصد بالای منیزیم (حدود ۹۰ درصد) و مقادیر کمی از آلومینیوم، منگنز، نیکل و مس تشکیل شده اند. آند های منیزیم دارای ظرفیت انرژی نسبی ۵۰۰ آمپر ساعت بر پوند با ولتاژ منفی ۱۷۰۰ میلی ولت هستند.
آلومینیوم (Aluminum): آلومینیوم یکی از پیشرفته ترین آند های دریایی است که برای حفاظت از سازه های فلزی در آب دریا استفاده می‌شود. آلومینیوم دارای ولتاژ محرکه متوسطی است که باعث می‌شود جریان مناسبی را تولید کند. اما این ولتاژ متوسط ممکن است باعث شکنندگی هیدروژن یا محافظت بیش از حد نشود. آلومینیوم همچنین در دماهای بالا مستعد غیرفعال شدن نیست و عمر بالایی دارد. آند های آلومینیوم معمولا از آلیاژهایی با درصد بالای آلومینیوم (حدود ۹۵ درصد) و مقادیر کمی از روی، سیلیسیم، آهن و مس تشکیل شده اند. آند های آلومینیوم دارای ظرفیت انرژی نسبی ۱۱۰۰ آمپر ساعت بر پوند با ولتاژ منفی ۱۱۰۰ میلی ولت هستند.

روش های انجام حفاظت کاتدیک با استفاده از اند دریایی

حفاظت کاتدیک (Cathodic protection) یک روش کنترل خوردگی (Corrosion) در فلزات است که بر اساس انتقال الکترون بین فلزات مختلف کار می‌کند. در این روش، یک فلز دیگر که پتانسیل الکتریکی پایین تری دارد، به عنوان آند (Anode) به فلز مورد نظر که کاتد (Cathode) می‌شود، متصل می‌شود. این فلز، که آند فداشونده (Sacrificial anode) نامیده می‌شود، با ایجاد یک جریان الکتریکی در محلول نمکی آب دریا، باعث می‌شود که فلز مورد نظر از اکسید شدن جلوگیری شود. در این فرایند، آند فداشونده به تدریج خورده می‌شود و باید در فواصل زمانی معین تعویض شود.

برای اجرای سیستم حفاظت کاتدیک با استفاده از اند دریایی، دو روش کلی وجود دارد:

روش اتصال مستقیم (Direct connection): در این روش، آند فداشونده به طور مستقیم به فلز مورد حفاظت متصل می‌شود. این روش ساده و ارزان است، اما ممکن است باعث ایجاد اختلالات الکترومغناطیسی یا تداخلات با سیستم های دیگر شود. این روش بیشتر برای حفاظت از سازه های کوچک و محدود مانند قایق ها، موتورها، پروانه ها و غیره مناسب است.
روش اتصال غیرمستقیم (Indirect connection): در این روش، آند فداشونده به طور غیرمستقیم به فلز مورد حفاظت متصل می‌شود. این روش پیچیده و گران تر است، اما ممکن است باعث کاهش اختلالات الکترومغناطیسی یا تداخلات با سیستم های دیگر شود. این روش بیشتر برای حفاظت از سازه های بزرگ و گسترده مانند کشتی ها، سکوهای دریایی، لوله ها، مخازن و غیره مناسب است.

در روش اتصال غیرمستقیم، دو نوع از آند های دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرند:

آند های ثابت (Fixed anodes): در این نوع، آند های فداشونده به صورت ثابت و بدون حرکت در محیط دریایی قرار می‌گیرند. این آند ها معمولا از آلیاژهای روی، آلومینیوم یا منیزیم ساخته شده اند و به صورت میله ها، صفحه ها، توپ ها یا شکل های دیگر طراحی می‌شوند. این آند ها با استفاده از کابل های مقاوم در برابر خوردگی به فلز مورد حفاظت متصل می‌شوند.
آند های متحرک (Mobile anodes): در این نوع، آند های فداشونده به صورت متحرک و با حرکت در محیط دریایی قرار می‌گیرند. این آند ها معمولا از آلیاژهای آلومینیوم ساخته شده اند و به صورت تیوب ها، کیسه ها، بالون ها یا شکل های دیگر طراحی می‌شوند. این آند ها با استفاده از کابل های مرن و الاستیک به فلز مورد حفاظت متصل می‌شوند.

کاربردهای اند دریایی در صنایع و سازه های مختلف

اند دریایی (Sacrificial anodes) اجزایی از سیستم حفاظت کاتدیک (Cathodic protection) هستند که برای جلوگیری از خوردگی (Corrosion) فلزات در محیط های دریایی استفاده می‌شوند. این آند ها با ایجاد یک جریان الکتریکی (Electric current) در محلول نمکی (Saline solution) آب دریا، باعث می‌شوند که فلزات مورد نظر از اکسید شدن (Oxidation) جلوگیری شوند. در این فرایند، آند ها به تدریج خورده می‌شوند و باید در فواصل زمانی معین تعویض شوند.

آند های دریایی در صنایع و سازه های مختلف کاربرد دارند که از جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

حفاظت از خوردگی لوله ها، مخازن، تانکرها و سایر تجهیزات نفت و گاز (Oil and gas) در محیط های دریایی

حفاظت از خوردگی کشتی ها، قایق ها، پل ها، سکوهای دریایی (Offshore platforms) و سایر سازه های دریایی

حفاظت از خوردگی موتورها، پروانه ها، چرخ دنده ها و سایر قطعات مکانیکی (Mechanical parts) کشتی ها و قایق ها

حفاظت از خوردگی میله ها، سیم ها، قفس ها و سایر تجهیزات پرورش ماهی و آبزیان (Aquaculture) در محیط های دریایی.

اند دریایی

اند دریایی