حفاظت کاتدی

حفاظت کاتدی (به انگلیسی: Cathodic Protection) یکی از روش های محافظت از خوردگی فلزات توسط کاتد قرار دادن سطح فلز در یک سلول الکتروشیمیایی است. فولاد گالوانیزه یک نمونه حفاظت کاتدی فولاد توسط اتصال روی به فولاد در گالوانیزاسیون است.
49 CFR 192.451-491 - Requirements for Corrosion Control - TRANSPORTATION OF NATURAL AND OTHER GAS BY PIPELINE: MINIMUM FEDERAL SAFETY STANDARDS
ASME B31Q 0001-0191
DNV-RP-B401 - Cathodic Protection Design - Det Norske Veritas
EN 12068:1999 - Cathodic protection. External organic coatings for the corrosion protection of buried or immersed steel pipelines used in conjunction with cathodic protection. Tapes and shrinkable materials
EN 12473:2000 - General principles of cathodic protection in sea water
EN 12474:2001 - Cathodic protection for submarine pipelines
EN 12495:2000 - Cathodic protection for fixed steel offshore structures
EN 12499:2003 - Internal cathodic protection of metallic structures
EN 12696:2000 - Cathodic protection of steel in concrete
EN 12954:2001 - Cathodic protection of buried or immersed metallic structures. General principles and application for pipelines
EN 13173:2001 - Cathodic protection for steel offshore floating structures
EN 13174:2001 - Cathodic protection for harbour installations
EN 13509:2003 - Cathodic protection measurement techniques
EN 13636:2004 - Cathodic protection of buried metallic tanks and related piping
EN 14505:2005 - Cathodic protection of complex structures
EN 15112:2006 - External cathodic protection of well casing
EN 50162:2004 - Protection against corrosion by stray current from direct current systems
BS 7361-1:1991 - Cathodic Protection
NACE SP0169:2007 - Control of External Corrosion on Underground or Submerged Metallic Piping Systems
NACE TM 0497 - Measurement Techniques Related to Criteria for Cathodic Protection on Underground or Submerged Metallic Piping Systems
ASTM G8 CATHODIC DISBONDING
ASTM G95 CATHODIC DISBONDING
حفاظت کاتدی نخستین بار توسط همفری دیوی، در سال۱۸۲۴ میلادی، در شهر لندن و در میان سلسله مقالاتی که ایشان به انجمن سلطنتی ارائه می کردند مطرح گردید. بعد از یک سری آزمایش های موفق، اولین استفاده عملی از این فناوری جدید در همان سال و در رزم ناو اچ ام اس سمرینگ به وقوع پیوست. ساختار اولیه این سامانه عبارت بود از یک آند فداشونده که از آهن ساخته شده بود که اطراف آن غلافی از جنس فلز مس (همجنس بدنه اصلی کشتی) قرار داده بودند و به بدنه کشتی در زیر آب متصل کرده بودند و واکنش شیمیایی که بین آهن و مس انجام می شد، از سرعت خورده شدن فلز مس در اطراف میله آهنی می کاست و آن را حفاظت می کرد. این دانشمند پیشنهاد نمود که برای حفاظت کاتدی کشتی های با بدنه مسی قطعاتی از آهن به عنوان آندهای از بین رونده روی بدنه کشتی ها نصب شود به طوری که نسبت سطحی آهن به مس۱ به۱۰۰ باشد. به هر ترتیب یکی از نتایجی که حفاظت کاتدی به همراه داشت، رشد و توسعه دریانوردی بود.
به دلیل اینکه این فناوری جدید می توانست رشد دریانوردی را تسریع ببخشد و این امر نیز منجر به تحولاتی بنیادین و ساختار شکنانه در استفاده از کشتی های ساخته شده در آن زمان می شد؛ نیروی دریایی سلطنتی بریتانیا در اقدامی پیشگیرانه و محافظه کارانه، تصمیم به کنار گذاشتن این فناوری و ترجیح دادن به تعمیر بدنه های مسی پوسیده کشتی ها گرفت. بعد از او ادموند دیوی دستگاه ها و وسایل آهنی شناور در دریا را با نصب قطعاتی از فلز روی حفاظت کاتدی نمود، روبرت مالت در سال۱۸۴۰ آلیاژی از فلز روی ساخت که به عنوان آندهای از بین رونده مورد استفاده قرار گرفت. کاربرد آندهای از بین رونده ادامه داشت تا اینکه به تدریج رنگ های ضد زنگ ساخته شد و استفاده از آن ها به منظور حفاظت کاتدی و نیز صرفه جوئی در هزینه تعمیرات رواج بیشتری یافت. استفاده از پوشش های روی در روی فولاد از زمان های قدیم (قبل از ۱۷۴۲) معمول بوده است، ولی کاربرد اعمال جریان الکتریکی جهت حفاظت کاتدی لوله ها و تأسیسات زیر زمینی از حدود سال۱۹۱۰ آغاز شد و با سرعت زیاد گسترش پیدا نمود به طوری که امروزه تقریباً در تمام خطوط لوله و کابل های زیرزمینی از آن استفاده می شود. حفاظت کاتدی همچنین در موارد متعدد دیگر از قبیل دریچه ها، کانال ها، خنک کننده های آبی، زیردریایی ها، مخازن آب، اسلکه ها و تأسیسات دریایی، دستگاه ها و وسایل مختلفی که در تماس با مواد شیمیایی می باشند بکار برده می شود.
حفاظت کاتدی به عنوان مؤثرترین روش حفاظتی به منظور جلوگیری از خوردگی سازه های مدفون در خاک شناخته شده است که به طور گسترده در حفاظت از خوردگی لوله های توزیع و انتقال گاز، مواد نفتی و آب مورد استفاده قرار می گیرد.حفاظت کاتدی عبارت است از جلوگیری یا کاهش سرعت خوردگی فلزات توسط اعمال یک جریان الکتریکی خارجی (یکسو) یا تماس آن با یک آند از بین رونده، روی سطح فلز مورد نظر که دارای مناطق کاتدی و آندی باشد (در مناطق آندی خوردگی صورت می گیرد). در این حال مناطق آندی تبدیل به کاتد شده و در نتیجه دستگاه یا شبکه مورد نظر کلاً کاتدی می شود. حفاظت کاتدی از مهم ترین و مؤثرترین طرق کنترل خوردگی می باشد، به طوری که با اجرای این روش می توان فلزات را بدون اینکه خورده شوند به مدتی طولانی در محیط های خورنده نگهداری نمود. مکانیزم حفاظت کاتدی مربوط به جریان خارجی است که در نتیجه آن عناصر کاتدی پیل های موضعی به پتانسیل مدار باز آندها پلاریزاسون می شوند، یعنی در این حالت تمام سطح فلز هم پتانسیل گشته (پتانسیل های آند و کاتد معادل هم می شوند) و جریان های خوردگی متوقف می گردند. همچنین می توان چنین بیان کرد که به علت ایجاد یک شدت جریان خارجی شبکه ای از جریان مثبت در کلیه مناطق سطح فلز وارد شده و بدین ترتیب از ورود یون های فلز به محلول یا محیط اطراف جلوگیری به عمل می آید. عملیات حفاظت کاتدی را می توان در مورد خوردگی فلزاتی از قبیل فولاد، مس، سرب، و برنج در زمین (خاک) و محلول های مختلف آبی به کار برد. به کمک حفاظت کاتدی می توان از خوردگی حفره ای فلزات روئین از جمله فولادهای ضد زنگ جلوگیری نمود.