خوردگی یکنواخت
ماهيت اين نوع خوردگي، شيميايي يا الکتروشيميايي است. به هر حال سطوح آند يا کاتد جداگانه وجود ندارد. اين نوع خوردگي بر روي سطحي از فلز که در مجاورت محيط قرار دارد بصورت يکنواخت ايجاد مي‌شود. فلز به تدريج نازکتر شده و در نهايت مي‌شکند.
اصـولا سـطح انـرژي فلز اسـت که باعث ايجـاد اين واکنـش مي‌شـود. در فرايندي که بـه آن عنـوان “غبـار بـه غبار” اطلاق مي‌شـود، سـطوح بالای انـرژي به ماده خـام افزوده مي‌شـوند تـا فلـز توليـد شـود. اين سـطح بالای انـرژي باعـث ايجـاد پتانسـيل الکتريکي بـالا و غيرمعمـول مي‌گـردد. براسـاس قانونـي در شـيمي، تمامـي مـواد تمايـل دارند به پايين‌تريـن سـطح انـرژي يـا حالـت طبيعـي خـود برگردند. پس از افزوده شـدن سـطوح بـالای انـرژي بـه فلـز، هنگامي‌کـه ايـن فلـز در مجـاورت محيـط (يـک الکتروليـت) قرار گيـرد، تمايـل خواهـد داشـت کـه بـه حالـت طبيعي خـود برگـردد.
ايـن فرآينـد معمولا بسـيار کنـد صـورت مي‌گيـرد و بـه غلظـت يـون الکتروليتـي کـه در مجـاورت آن قـرار گرفتـه اسـت بسـتگي دارد. فقـط در شـرايط بسـيار خـاص (الکتروليت اسـيدي) اين نوع خوردگـي اهميـت پيـدا مي‌کنـد. در PH زير 4 نـرخ خوردگي فولاد بسـيار افزايش يافته و در PH حـدود 3 فـولاد تجزيـه خواهد شـد.
بـا گذشـت زمـان پتانسـيل فلز به تدريـج کمتـر مي‌شـود و بنابراین سـرعت خوردگي عمومـي کاهـش مي‌يابـد. تخريـب خطـوط لولـه يـا مخـازن در اثر ايـن نـوع خوردگي به سـرعت رخ نمي‌دهـد، زیـرا سـازه متخلخـل نشـده يـا نفـوذ در داخـل آن رخ نمي‌دهـد و فقـط يـک خوردگي عمومي بر روي کل سـطح ايجاد مي‌شـود. (بجز تحت شـرايط بسـيار خاصـي کـه فلـز مي‌توانـد در داخـل يـک الکتروليـت اسـيدي حـل شـود). بـه هرحـال طبیعتـاً فلـز کامـلاً يکنواخـت نیسـت و الکتروليـت نیز کاملا همگـن نمی‌باشـد، از این رو پيل‌هـاي خوردگـي الکتروشـيميايي تشـکیل شـده و تـا حـد زيـادي ايـن نـوع خوردگي ملایم را تحـت الشـعاع قـرار مي‌دهند.
خوردگی غلظتی
اين نوع خوردگي توسط يک پيل خوردگي الکتروشيميايي ايجاد مي‌شود. اختالف پتانسيل (نيروي محرکه الکتريکي) در اثر اختلاف غلظت بعضي عناصر تشکيل دهنده در الکتروليت بوجود مي‌آيد. هرگونه اختلاف در الکتروليت مجاور فلز باعث ايجاد نواحی آند و کاتد جداگانه در فلز مي‌شود. هر فلزی که در مجاورت يک الکتروليت باشد، پتانسيل يا ولتاژی قابل اندازه‌گيري خواهد داشت.
همین فلز در الکتروليت‌هاي مختلف يا الکتروليت‌هاي با غلظت متفاوت عناصر، پتانسيل الکتريکي متفاوتي دارد. اين اختالف پتانسيل در فلز نواحی آندي و کاتدي به وجود می‌آورد. زمانی‌که الکتروليت و مسير فلزي نيز وجود داشته باشند، مدار کامل شده، جريان برقرار مي‌شود و خوردگي الکتروشيميايي رخ خواهد داد.
خـاک ترکيبـي از مواد بسـيار مختلفي مي‌باشـد. همچنين انواع بسـياری خاک وجود دارد و حتـي غلظتهـاي مـواد تشـکيل دهنـده يک نـوع خاک هـم مي‌تواند بسـيار متغير باشـند. بنابرايـن چيـزي بعنوان خـاک کاملا همگن وجـود ندارد.
ايـن تغييـرات خـاک سـبب ايجـاد اختـلاف پتانسـيل (نيـروي محرکـه الکتريکي) بر روي سـطح فلزي شـده و منجر به تشـکيل پيل‌هاي خوردگي الکتروشـيميايي مي‌شـود. مايعـات يکنواختـي بيشـتري دارنـد، امـا غلظـت بعضـي ترکیبـات آنهـا نظيـر اکسـيژن مي‌توانـد بـا عمـق و سـرعت جریـان تغييـر کنـد. ارگانيسـم‌هاي زیسـتی در محيط‌هاي آبـی طبيعـي وجـود دارند. اين ارگانيسـم‌ها به سـطح مواد سـازه چسـبيده و بـر روي آنها رشـد مي‌کننـد و در نتیجـه باعـث شـکل‌گيري يـک لایه زیسـتی يـا بيوفيلم مي‌شـوند. ايـن لایه بـا الکتروليـت اطـراف تفاوت داشـته و تأثيـرات نامطلـوب بسـیاری دارند. در ادامـه مثال‌هايـي از اشـکال متـداول خوردگـي پيـل غلظتي ارائه شـده اسـت.
خوردگي پيل غلظتي
خطوط لوله از ميان خاکهاي متفاوتي عبور مي‌کند. فلز در خاکهاي مختلف پتانسيل‌هاي الکتريکي متفاوتي از خود نشان مي‌دهد. پتانسيل الکتريکي فلز در اين خاکها تعيين مي‌کند که کدام سطوح آندي و کدام کاتدي مي‌شوند. از آنجا که آند و کاتد هر دو پيوستگي الکتريکي داشته و الکتروليت با هر دو در تماس است، جريان برقرار شده و منجر به ايجاد واکنش‌هاي اکسيداسيون و کاهش (خوردگي و حفاظت) مي‌گردد. بنابراین سطح خط لوله يا مخزن، که آند است، خورده مي‌شود.
بدليل آنکه زمين از لایه‌هاي افقي با خاکهاي متفاوت تشـکيل شـده اسـت، خطوط لوله کـه از چنديـن لایه خـاک مي‌گذرنـد اغلب تحـت تأثير ايـن نوع خوردگـي قـرار مي‌گيرند. بدنـه چاه‌هـاي آب و نفـت مثال‌هاي اولیه از اين نوع پيل خوردگي الکتروشـيميايي هسـتند. مثـال ديگـر خطـوط لوله‌ای اسـت کـه از مناطقي بـا مواد مختلف نظير سـنگ، سـنگ ريزه، ماسـه، خاک رس و شـن يـا ترکيبات مختلـف اين مواد عبـور می‌کند.
بيـش از 50 نـوع کلـی خـاک وجـود دارد کـه ويژگي‌هـاي خوردگـي آنهـا شناسـایی شـده اسـت. هـر نـوع از ايـن خاکهـا مقاومـت خـاک متفاوتـي دارد. در مناطقـي کـه مقاديـر مقاومـت خـاک در فواصـل نسـبتاً کوتـاه تغييرات بسـيار شـديدي دارد، پيل‌هاي خوردگـي محيـط ناهمسـان تشـکيل مي‌شـوند. زمانی‌کـه آنـد ايـن پيل‌هـاي خوردگـي الکتروشـيميايي نسـبتاً کوچـک، مقاومـت خـاک حداقـل و اختـلاف پتانسـيل الکتريکي حداکثـر باشـد، شـديدترين خوردگـي ايجـاد مي‌شـود. نمونه‌هايـي از خاک‌هـاي خورنده عبارتنـد از خـاک رس و شـن مرطـوب (قليايـي) می‌رسـد، خـاک رس خشـتی (قليايي) مونتزومـا، کـود و خـاک گلدانـي رسـي فارگو.
انواع خوردگی در حفاظت کاتدی
غلظت اکسيژن
معمولا خطوط لوله يا مخازني که در مجاورت الکتروليت با غلظت اکسيژن کم قرار دارند نسبت به ماده هم جنس در مجاورت الکتروليت با اکسيژن زياد، نقش آند پیدا می‌کنند. زماني‌که خط لوله يا مخزن درکف محل حفاري شده قرار گرفته و سپس اطراف آن با خاک پر مي‌شود، اين اثر شديدتر است. خاک پرکننده حاوي مقدار نسبتاً زيادي اکسيژن در طي عمليات حفاري و خاکريزي است. زماني‌که فلز در مجاورت مناطقي قرار بگيرد که سطوح اکسيژن متفاوتي دارند نيز ممکن است همين اتفاق رخ دهد.
الکتروليت مرطوب/خشک
خطوط لوله يا مخازن مجاور با نواحی کم‌آب و پرآب در الکتروليت، نيز پتانسيل‌هاي مختلفي در این نواحی از خود نشان مي‌دهند. معمولا نواحی مرطوب‌تر در اين پيل خوردگي الکتروشيميايي نقش آند را ايفا مي‌کنند. شدیدترین حالت زمانی است که خط لوله از منطقه باتلاقی مجاور با مناطق خشک عبور می‌کند يا مخزن در خاک خشک قرار دارد اما سطح آب خاک کف مخزن را اشباع کرده است.
خاک ناهمگن
خطوط لوله يا مخازني که در مجاورت الکتروليت ناهمگن قرار دارند، در قسمت‌های مختلف خاک پتانسيل‌هاي الکتريکي مختلفي از خود نشان مي‌دهند. اين حالت در هر خاک مخلوط که متشکل از ترکيبات داراي ابعاد ميکروسکوپي تا ابعاد نسبتاً بزرگ است، مي‌تواند رخ دهد. ناحیه (نواحی) با پتانسيل بيشتر دراين پيل خوردگي الکتروشيميايي آند مي‌شود. زماني‌که يک خط لوله يا مخزن در الکتروليتي قرار گيرد که اجزايي دارد که اختالف پتانسيل‌هاي بزرگ بوجود مي‌آورند، يا در آن نواحی آندي کوچک و نواحی کاتدي بزرگ است، اين حالت شديدتر خواهد بود.
سطح مشترک بتن/خاک
خطوط لوله يا مخازني که در تماس با سيمان و نیز در مجاورت الکتروليت ديگري هم قرار دارند، در هر ناحیه پتانسيل متفاوتی از خود نشان مي‌دهند. دراين پيل خوردگي الکتروشيميايي، سطحي که در تماس با سيمان قرار ندارد آند خواهد بود. خط لوله يا مخزني که در تماس با بتن و خاک (يا آب) قرار دارد به دلیل اختالف پتانسيل زياد فلز در دو الکتروليت مختلف مي‌تواند پيل خوردگي بسيار شديدي را بوجود آورد.
ناخالصي‌هـاي خاکریـزی
ايـن مـورد شـبيه بـه پيل‌هـاي غلظتـي خـاک ناهمگـن اسـت، بجـز آنکـه» ناخالصي‌هـاي خاکریزی موادي« هسـتند کـه بطور معمـول در خـاک وجود ندارند و موادی خارجي هسـتند که در طول یـا بین فرايندهاي حفـاري و خاکريـزي بـا الکتروليـت مخلوط شـده‌اند. ايـن ناخالصی‌هـا مي‌توانند موادی باشـند کـه سـطوح آنـدي يـا کاتـدي را بـر روي سـازه تشـکيل مي‌دهنـد. همچنیـن مي‌تواننـد مـواد ايزولـه کننـده‌اي باشـند کـه شـرايط مختلفـی را در الکتروليـت ايجـاد می‌کنـد يـا يـک مـاده فلـزي باشـد کـه بـا تمـاس بـا سـازه بـه آنـد يـا کاتـد تبديـل می‌شـود (خوردگـي گالوانيـک).
اثرات بيولوژيکي
ارگانيسم‌هاي زیستی می‌توانند به سطح فلز چسبيده با رشد بر روي آن محيط متفاوتي را به وجود آورند که در بعضي موارد براي فلز بسيار خورنده است. اکثر باکتريهاي مرتبط با خوردگي، در دماهاي 15° C تا ( 60F° 45°C تا 115° F) بيشترين رشد را دارند. اين باکتريها معمولا با ميزان اکسيژن مورد نيازشان، که در گونه‌های مختلف بسيار متفاوت است، طبقه‌بندي مي‌شوند و مي‌توانند هوازي يا بي‌هوازي باشند.
محصوالت سوخت و ساز آنها با ايجاد مواد يا لایه‌هايي (لجن) که به عنوان سد نفوذ عمل مي‌کنند، يا تغيير غلظت يون‌ها و PH بر واکنش الکتروشيميايي تأثير مي‌گذارند. بعضي از باکتريها مي‌توانند مستقيماً در اکسيد يا کاهش يون‌هاي فلزي شرکت کرده و تعادل شيميايي را برهم بزنند، که این فرایند بر روي سرعت خوردگي تأثير مي‌گذارد.
باکتري‌های هوازي، پيل‌هاي غلظتی اکسيژنی و شيميايي را بوجود آورده در حضور باکتريهاي قادر به اکسيده کردن يون‌هاي آهن، فرایند خوردگي را تسریع می‌کنند. بسياري از این باکتریها، اسيدهاي آلي يا معدني توليد مي‌کنند که مي‌توانند پوشش‌هاي قطعه را نيز تجزيه کنند. گاهي اوقات محصوالت اين تجزيه، بعنوان مواد غذايي استفاده شده و منجر به تشديد خوردگي مي‌گردند
خوردگی گالوانیک
اين نوع خوردگي به واسطة يک پيل خوردگي الکتروشيميايي بوجود مي‌آيد. این پیل ناشی از وجود یک اختالف پتانسيل در فلز است که يک بخش از پيل را به آند و بخش ديگر پيل را به کاتد تبديل مي‌کند.
فلـزات مختلـف در يـک الکتروليـت يکسـان پتانسـيل‌هاي متفاوتـي دارنـد. ايـن اختـلاف پتانسـيل، نيـروي محرکـه يـا ولتـاژ پيـل مي‌باشـد. هماننـد هـر پيـل خوردگي الکتروشـيميايي، درصورتي‌کـه الکتروليـت از آنـد تـا کاتـد پيوسـته بـوده و یـک مسـیر فلـزی بـراي الکتـرون وجـود داشـته باشـد، مدار کامل شـده و جريـان برقرار خواهد شـد و خوردگـي الکتروشـيميايي رخ خواهـد داد.
فلـزات ناهمسـان
بارزتريـن شـکل ايـن نـوع خوردگـي زمانـي اسـت کـه دو نـوع فلـز مختلـف در الکتروليـت بـوده و بـه طريقـي اتصـال فلـزي برقـرار کننـد. تمامـي فلـزات پتانسـيل الکتريکـي دارنـد و هـر فلز پتانسـيل يـا ولتاژ مخصـوص به خود را دارد. در هنـگام اتصـال دو فلـز مختلف، فلزي که پتانسـيل منفي‌تري دارد، آنـد و فلـزي کـه پتانسـيل مثبت‌تـری دارد کاتـد مي‌شـود.
فلـز “فعـال”، فلـزي بـا انـدازه پتانسـيل منفـي زيـاد اسـت، کـه بـه اين معنـي نيز هسـت که درمقايسـه بـا اکثر فلـزات ديگـر آنـد مي‌شـود. فلز “نجيـب” فلزي با انـدازه پتانسـيل منفي کم اسـت، يعني درمقايسـه بـا اکثـر فلزهـاي ديگـر کاتـد مي‌شـود. هنگامي‌که اختـلاف پتانسـيل بين دو فلـز يـا “ولتـاژ محرک” در بيشـترين حد خود باشـد، خوردگي فلزات ناهمسـان شـديدتر است.
فـولاد نـو، آلومينيـوم، فـولاد ضد زنگ (در حالت فعـال)، روي و منيزيـم نمونه‌هايي از فلـزات فعـال مي‌باشـند. فولاد خورده شـده، فـولاد ضد زنـگ (در حالت غيرفعـال)، مس، برنـز، کربـن، طـلا و پلاتین نمونه‌هايـي از فلـزات نجيب هسـتند.
همرفـت فلـز کهنـه بـه نـو
ايـن نـوع خوردگـي نيـز مي‌توانـد نسـبتاً شـديد باشـد. بدليـل انـرژي زيـاد بـکار گرفتـه شـده در فراينـد توليـد فـولاد، ايـن فلـز در بيـن فلـزات منحصـر بـه فـرد مي‌باشـد. فـولاد نـو فعال‌تـر از فـولاد خـورده شـده اسـت. اختـلاف پتانسـيل بين پتانسـيل منفـي فـولاد نـو و پتانسـيل مثبت‌تر فولاد کهنـه، نيروي محرکـه يا ولتاژ اين پيـل خوردگي الکتروشـيميايي اسـت.
نمونـه شـديد و رایـج اين نـوع خوردگي زمانـي رخ مي‌دهـد که يک لولـه فولادی قديمي بدون پوشـش شکسـته شـده و بخش کوچکي از خـط لوله با يک قطعه فـولاد پوشـش‌دار نـو تعويض مي‌شـود. اين قطعه جديد نقـش آند پیدا کـرده و براي حفاظت از کاتـد بزرگتـر خـورده مي‌شـود کـه در نهايت منجر بـه تخريب قطعه جديـد مي‌گردد.
آلياژهاي ناهمسان
بارزترين نمونه اين نوع خوردگي در آلياژهاي فلزی متفاوت دیده می‌شود. به عنوان مثال، بيش از 200 نوع آلياژ مختلف از فولاد ضد زنگ وجود دارد. فلزات نيز صددرصد خالص نيستند. معمولا درصد اندکي از انواع فلزات دیگر در آنها وجود دارد. تفاوت سري‌هاي مختلف يک فلز در نسبت همين ناخالصی‌ها است.
توليدکنندگان مختلف از مواد اولیه متفاوت و حتی با منابع متفاوت استفاده مي‌کنند. پتانسيل الکتريکي آلیاژهای یک فلز اندکي با هم تفاوت دارند. حتي در يک آلیاژ هم، غلظت ناخالصی‌ها، در سرتاسر محصول يکسان نبوده و اندکي تغييرات خواهد داشت. تمام اين تغییرات منجر به توليد نيروي محرکه الکتريکي در جهت رخداد اين نوع خوردگي خواهد شد.
ناخالصي‌ها در فلز
هيچ فرايند توليدي کامل نيست. ممکن است در حین توليد يا خنک شدن فلز، ناخالصي‌هاي اندکي با آن مخلوط شوند. ممکن است ناخالصي‌ها در سطح فلز به بخشي از الکتروليت تبديل شده و خوردگي پيل غلظتي را بوجود آورند يا درصورت فلزي بودن، ممکن است به آند (که خورده شده) و حفره‌اي بر جاي مي‌گذارد يا کاتد (که فلز پیرامون را مي‌خورد) تبديل شوند.
بخش فلزي تحت فشار:
فلز تحت فشار نسبت به فلزات دیگر حالت آندي دارد . مهره‌ها، خمها، تنشهاي ساختاری يا مکانيکي و حرکت خاک نمونه‌هاي متداولي از این شرایط بشمار مي‌آيند. اين شرايط قبل از نفوذ خوردگي به کل ضخامت قطعه، باعث برش يا ترک خوردگي فلز در اثر فشار مي‌شود.
منابـع خوردگـی همزمـان
هـر يـک از انـواع پيل‌هـاي خوردگـي الکتروشـيميايي ذکـر شـده مي‌تواننـد خوردگـي قابـل توجهـی را ایجـاد کننـد. امـا در بسـياري از مـوارد، ترکيبـي از انـواع مختلـف خوردگـي بطـور همزمـان دسـت بـه کار شـده و خوردگـی در سـطح فلـز را تشـدید مي‌کننـد. آگاهـي از دليل واقعـي خوردگي، اهميـت زيـادي در نگهـداري يـک قطعـه فلزي مغروق يـا مدفـون نظير خـط لوله يا مخـزن دارد.
بـا اطـلاع یافتـن از وجـود خوردگـي يـا نشـتي ناشـی خوردگـي، لازم اسـت کـه علـت خوردگـي مشـخص شـود تـا بتـوان اقـدام اصلاحـي را انجـام داد. بـا شـناخت نـوع خوردگـي، مي‌تـوان روش اصـلاح مسـبب خوردگـي را بسـادگي تعییـن کـرده از نشـتی‌های آتـي جلوگیـری کـرد. در بسـياري مـوارد مي‌تـوان بـا درک فراينـد خوردگـي محـل سـطوح آنـدی را پيش‌بينـي کـرد. اغلـب ايـن سـطوح در بدتريـن مکان‌هـاي ممکـن قـرار دارنـد، مثـلاً در خطـوط لولـه عبـوری از رودخانـه يـا باتلاق، لوله‌هایـی کـه وارد گودالهـا يـا پيهـا مي‌شـوند. لوله‌هـاي تحـت فشـار و لوله‌هايـی که در دماهـاي بـالا قـرار دارند.
در اکثـر مـوارد نشـتي، اولويـت اول تعميـر سـوراخ لولـه يـا مخـزن اسـت. بـدون آگاهـي از خوردگـي و کنتـرل آن، وضعیـت مي‌تواند بدتر هم بشـود. حتـي با ملاحظه لـزوم توقـف نشـتي، بازهـم لازم اسـت کـه علـت نشـتي برطـرف شـود؛ يعنـي اقدامی در جهـت شناسـايي و کنتـرل دليـل نشـتي صـورت گيرد. گاهـی اوقات، عايق آسـيب ديـده يـا قطعـی سـيم اتصـال علت نشـتي مي‌باشـد.
می‌تـوان گفـت کـه متداول‌ترين علـت نشـتي‌هاي ناشـي از خوردگـي، روش‌هـا يـا مـواد بکارگرفتـه شـده در تعميرات نشـتي‌هاي قبلـي هسـتندکه یکنواختـی سـاختار را بهـم زده یـا آن را ناقـص کرده‌اند. در شـکل زيـر مي‌تـوان انـواع بسـیاری از خوردگي‌هايـي کـه در عمـل بطـور همزمان رخ مي‌دهنـد را مشـاهده نمـود. ايـن شـکل اکثـر انـواع مختلـف خوردگـي ذکر شـده را نشـان مي‌دهـد.
خوردگی جریان سرگردان
اين نوع پيل خوردگي الکتروشيميايي در اثر نيروي محرکه الکتريکي ناشي از يک منبع خارجي ايجاد مي‌شود که با ايجاد گراديان پتانسيل در الکتروليت يا با القاي يک جريان در فلز، بر سازه تأثير مي‌گذارد. با اعمال اين نيرو، بخشي از سازه به آند و بخش ديگر به کاتد تبديل مي‌شود. این جذب و تخلیه بار الکتریکی زمانی رخ می‌دهد که يک ساختار فلزي مسيري را با مقاومت کمتر برای برقراری جريان داخل الکتروليت فراهم کند.
از آنجا که ممکن است ولتاژهاي بسيار بالایی توسط منابع مختلف به سطح زمين اعمال شود، اين نوع خوردگي مي‌تواند بسيار شديد باشد. گراديان پتانسيل در الکتروليت باعث می‌شودکه بخشي از سازه جريان را جذب کرده (کاتد شود) و بخش ديگری جريان را تخلیه کند (آند شود).
خوردگـي جريـان سـرگردان در محلـی اتفـاق مي‌افتـد کـه جريـان منبـع خارجي از قطعـه فلـزي خـارج شـده و به الکتروليـت، که معمـولا در نزديکی سـرکاتد منبع خارجي اسـت، وارد می‌شـود. منبـع خارجـي، نيـروي محرکـه يـا ولتـاژ پيـل مي‌باشـد. خوردگي جريـان سـرگردان بـا خوردگـي عادی تفـاوت دارد، زیرا توسـط جريـان الکتريکـي القایی بوجـود آمـده و اصـولا مسـتقل از فاکتورهـاي محيطـي پيل‌هـاي غلظتـي، مقاومتي، PH پيل‌هـاي گالوانيکـی مي‌باشـد. مقـدار جريـان (خوردگـي) بـه منبـع خارجـي و نسـبت مقاومـت مسـير داخـل قطعـة فلـزي بـه مقاومـت مسـير بين آنـد و کاتـد منبـع خارجي بستگي دارد.
انواع خوردگی در حفاظت کاتدی
پيل خوردگي جريان سرگردان ناشی از آند و کاتد خارجي
نمونـه‌اي از خوردگـي جريـان سـرگردان توسـط سيسـتم‌هاي حفاظـت کاتـدي نـوع جريـان اعمالـي ايجـاد مي‌شـود. کـه در آن يـک سـازه “خارجـي” بـا پتانسـیل الکتريکي یکنواخت از نزديکي آندها گذشـته و سـپس به سـمت ديگر سـازه حفاظت شـده (کاتد) مـي‌رود. ايـن خوردگـي معمـولا پـس از تخريب سـازه خارجي کشـف مي‌شـود. خوردگي جريـان سـرگردان شـديدترين نوع خوردگي محسـوب مي‌شـود.زيرا قطعه فلـزي به اجبار آنـد شـده و مقـدار جريـان با تخریب فلـز رابطه مسـتقیم دارد.
اگـر بتوان مقـدار جرياني کـه از سـازه خـارج شـده و وارد الکتروليـت می‌شـود را اندازه‌گيـري نمـود، ايـن مقـدار را مي‌تـوان مسـتقيماً بـه کاهـش وزن فلـز تبديـل کـرد. فلـزات مختلـف هنگامي‌کـه در معـرض تخليـه جريـان قـرار گيرند مقـدار کاهش وزن مشـخصي از خود نشـان مي‌دهند. معمـولا ايـن کاهـش وزن برحسـب پونـد (کيلوگـرم) بـر آمپـر در بـازة زمانـي يک سـال (يـک آمپر-سـال) اندازه‌گيـري مي‌شـود. بعنـوان مثال اگر جريـان سـرگردان دو آمپري بـر روي يـک لولـه فولادی وجود داشـته باشـد، نتيجـه‌اش از دسـت دادن 18/2 کيلوگرم 40/2(پونـد)فـولاد در عـرض يـک سـال مي‌باشـد. بـراي يـک خـط لولـه پوشـش‌دهي شـده، ايـن امـر منجـر بـه نفـوذ خوردگـي در قسـمت معيـوب پوشـش در مـدت زمانـی بسـيار کوتـاه، گاهـاً تنهـا چنـد روز، مي‌گردد.
سيستم‌هاي انتقال مستقیم (DC)
ريل‌هاي راه‌آهن برقي، شبکه‌هاي مترو، شبکه‌هاي تراموا، سيستم‌هاي استخراج معدن و واگن‌های برقي که با جريان مستقيم کار مي‌کنند، منابع اصلي خوردگي جريان سرگردان محسوب مي‌شوند. اين سيستم‌ها می‌توانند با جريان بار چند هزار آمپري و در پتانسيل کاري معمول 600 ولت کارکنند.
ریل‌ها بر روي سطح زمين قرار گرفته‌اند و کاملا از زمين عايق نشده‌اند. ممکن است قسمتي از جريان بار از داخل زمين عبور کند و درصورت بروز نقصي در ريل‌هاي آهني، اين جريان‌ها به شدت افزايش مي‌يابند.
ممکن است سازه‌هاي فلزي مدفون یا مستغرق در مجاورت (چند مايلي) اين ريل‌ها در معرض اثرات جريان سرگردان قرار گيرند. خطوط لوله موازي که از زير ریل‌ها مي‌گذرند يا در نزديکي ايستگاه فرعي DC قرار دارند تا حد زيادي مستعد اين جريان‌ها هستند. درصورت وجود اتصاالت با مقاومت بالا در خط لوله، اين جريان از کنار اتصال گذشته، در يک طرف اتصال خط لوله را ترک کرده و از طرف ديگر دوباره به آن وارد مي‌شود. از آنجا که منبع جريان سرگردان متحرک است، ممکن است لازم باشد که سازه فلزي در طول يک بازه بيست و چهار ساعته بازرسی شود تا تأثيرگذاري اين جريان‌ها بر روي آن مشخص گردد.
انواع خوردگی در حفاظت کاتدی
خطوط انتقال برق با جريان مستقيم ولتاژ بالا
شبکه‌هاي توزيع برق منبع ديگري از جريان‌هاي سرگردان محسوب مي‌شوند. اکثر سيستم‌هاي قدرت از نوع AC هستند، درحالیکه گاهي از سيستم‌هاي DC همراه با اتصال زمين استفاده مي‌شود.
در شرايط وجود نقص، ممکن است اين خطوط انتقال از زمين بعنوان مسير برگشتي براي جريان DC استفاده کنند. از آنجا که انتقال جریان DC تنها به دو سيم نياز دارد و نه سه سيم، گاهي اوقات در هنگام انتقال توان‌هاي زياد به مسافت‌هاي دور، از آن استفاده مي‌شود. واحدهاي تبديل در هر دو انتهاي خطوط انتقال قرارداده شده‌اند. هر يک از اين واحدهاي تبديل به يک شبکه زمين بزرگ متصل است. هر گونه بار نامتعادل باعث ايجاد جرياني داخل زمين و بين اين دو شبکه مي‌شود. اين جريان‌هاي نامتعادل بطور طبيعي ثابت نیستند جهت و اندازه آنها تغيير مي‌کند. ممکن است ولتاژهاي خط HVDC، 750000 ولت يا بيشتر باشد.
عمليات جوشکاري
دستگاه‌های جوش الکتريکي DC، از جمله منابع جريان DC بشمار مي‌آيند. يک نمونه از اين نوع پيل خوردگي الکتروشيميايي زماني تشکيل مي‌شود که دستگاه جوش الکتريکي روي کشتي فلزي، که خط DC زمین آن در ساحل قرار دارد، جريان را از کف کشتي خارج کرده (آند) و به سیستم اتصال به زمين (کاتد) بازگرداند.
سيستم‌هاي حفاظت کاتدي
سيستم‌هاي حفاظت کاتدي منبع اصلي جريان سرگردان در ساير قطعات فلزي به حساب مي‌آيند. نمونه‌اي از اين پيل خوردگي الکتروشيميايي زماني بوجود مي‌آيد که يک خط لوله خارجي از نزديکي يک آند گذشته سپس به سمت ديگر سازه حفاظت شده (کاتد) می‌رود.
جريان‌هاي تلوریک
گاهي اوقات بی‌نظمی در ميدان مغناطيسي زمين باعث ايجاد جريان القائي در قطعات فلزي مي‌شود. بعضي مناطق به خاطر رسوبات معدني يا ساير ويژگي‌هاي فيزيکي يا محيطي، مستعد اين اثرات مي‌باشند. اين جريان‌ها مي‌توانند در پی اثرات موضعي شديد خورشيد نيز ايجاد گردند. ميدان مغناطيسي متغير زمين که خط لوله فلزي را قطع مي‌کند، ولتاژي را در سازه بوجود مي‌آورد و در جايي که اين جريان سازه را ترک کرده و وارد زمين مي‌شود خوردگي اتفاق مي‌افتد.
لینکدین دانش آریا را دنبال کنید.
دیدگاه خود را بنویسید