طرق الحماية من التآكل في المعادن

- طرق الحماية من التآكل في المعادن
1- الحماية المهبطية Cathodic protection
2- الحماية المصعدية Anodic protection
3- المثبطات Inhibitors
4- التصميم Design
5- اختيار المواد Materials selection
6- الطلاء Coating

1- الحماية المهبطية و المصعدية Cathodic and Anodic protection
يوضح الشكل ادناه كيفية حساب التيار اللازم تجهيزه لحماية المعدن M والذي يكون سلوكه المصعدي من النوع نشط – خامد. يوضح الشكل ان مقدار معدل التآكل ( icorr) لهذا المعدن هو ( 100µA/cm2) وجهد التآكل هو ( Ecorr).
لغرض حماية المعدن مهبطيا, يتطلب تسليط تيار مهبطي بحيث ينخفض جهد التآكل ويصبح أقل من ( Ecorr). فلو اريد تخفيض كثافة تيار التآكل الى ( 1µA/cm2) فان الجهد الذي يجب ان يكون عليه المعدن في هذه الحالة هو ( Ec), وان كثافة التيار المهبطي اللازم تسليطها في هذه الحالة هي ( iapp(c)) وتكون ( 104 µA/cm2) مطروحا منها قيمة كثافة التيار الأنودي عند نفس الجهد ( 1µA/cm2), وتكون في هذه الحالة هي نفسها تقريبا كثافة التيار المهبطي ( 104 µA/cm2).
اما اذا اردنا حماية المعدن أنوديا ( وهذا ينطبق على المعادن من النوع نشط – خامد ) فانه يجب رفع جهد التآكل ( Ecorr) من المنطقة النشطة الى قيمة أعلى تكون في منطقة الخمود حيث يمكن من خلالها تخفيض كثافة تيار التآكل ( ويساوي تيار الخمود). يمكن حساب كثافة التيار المصعدي الواجب تسليطه من خلال نظرية الجهود المختلطة ايضا وكما مبين في الشكل. ان رفع جهد المعدن الى قيمة ( E1) يؤدي الى زيادة كثافة تيار التآكل الى ( 103 µA/cm2) وكذلك زيادة الجهد الى قيمة اكبر هي ( E2) يؤدي الى زيادة كثافة تيار التآكل الى قيمة ( 104 µA/cm2), ذلك لان كثافة تيار التآكل عند كلا الجهدين ( E1) و ( E2) يبقى واقعا في منطقة النشاط, اي ان المعدن يسلك سلوكا نشطا حيث يزداد كثافة تيار التآكل بزيادة الجهد. أما عندما يزداد الجهد الى (E3) فانه يكتسب الخمود ويصبح كثافة تيار التآكل مساويا الى كثافة تيار الخمود اي ( 1µA/cm2). وكذلك فان رفع جهد المعدن الى اي قيمة واقعة في منطقة الخمود يؤدي الغرض نفسه. ومن المفضل في هذه الحالة ان يرفع الجهد الى الى قيمة واقعة عند منتصف مدى الخمود مثل الجهد ( E4) ذلك كي يبقى التآكل واقعا في منتصف الخمود عند حصول أي زيادة أو نقصان لا يمكن السيطرة عليهما في قيمة هذا الجهد وكما في الشكل. ان قيمة كثافة التيار اللازم تجهيزها لرفع الجهد الى القيم( E1) و ( E2) و(E3) و( E4) هي iapp(1) و iapp(2) و iapp(3) و iapp(4) على التوالي, حيث ان قيمة التيار المصعدي اللازم تجهيزها هي كثافة التيار المصعدي مطروحا منها كثافة التيار المهبطي, ولحماية المعدن مصعديا يجب ان تكون كثافة المصعدي هي iapp(4) وقيمتها هنا تساوي ( 1µA/cm2) تقريبا.
ولغرض مقارنة متطلبات الحماية المهبطية بالحماية المصعدية في مثالنا أعلاه من حيث مقدار كثافة التيار اللازم تجهيزه لحماية المعدن, نرى بانه لخفض كثافة تيار التآكل الى ( 1µA/cm2) عن طريق الحماية المهبطية فإننا نحتاج الى تجهيز كثافة تيار خارجي قيمته حوالي ( 104 µA/cm2), في حين انه لتحقيق نفس الغرض عن طريق الحماية المصعدية يتطلب منا تجهيز كثافة تيار قدرها ( 1µA/cm2) فقط, يتبين من ذلك بان الحماية المصعدية في هذه الحالة هي أفضل لأنها تحقق نفس المتطلبات وبكلفة أقل.