واکنش الکترود با انواع خاک و تاثیر خاک در خوردگی الکترود
واکنش فلز الکترود و هادي اتصال به زمین با انواع خاك(خوردگی شیمیایی)
جنس الکترود و هادي اتصال به زمین آن باید از نوعی انتخاب شود که تا حد امکان
نوع خاك کمتر سبب خوردگی الکترودها شود، بررسی این موضوع از نظر طول عمر
الکترودها اهمیت دارد. از طرفی مقررات ایمنی حکم می کند که براي از بین بردن
اختلاف پتانسیل بین اجزاي فلزي مختلف کلیه تاسیسات فلزي با یکدیگر و با الکترود
زمین همبندي شوند حال اگر خاك، املاح و نم موجود در آن را در نظر بگیریم درواقع با
نوعی الکترولیت سر و کار داریم که فلزات مختلفی در آن فرو رفته اند که با همدیگر
همبندي شده اند و این چیزي نیست جز یک پیل عظیم که الکترودهاي آن به همدیگر
اتصال کوتاه (همبندي) شده اند. پس بطور خلاصه الکترود یا الکترودهاي در تماس با
زمین را باید از دو جنبه مورد مطالعه قرار داد که هر دوي این جنبه ها جز در مورد
طرحهاي مخصوص نادیده گرفته می شوند:
1- از نظر اثر مواد شیمیایی و دیگر عوامل موجود در خاك بر روي فلز الکترود و هادي
اتصال زمین
2- از نظر خوردگی دراثر جریانهاي گالوانیک که در نتیجه همبندي الکترود زمین با
فلزات دیگر که با سیستم الکتریکی مربوط نبوده ولی در نزدیکی محل استقرار الکترود
مستقر می باشند بوجود می آیند این در واقع همان مسئله اي است که مربوط به
حفاظت کاتدي می شود.
تأثیر نوع خاك در خوردگی الکترود
عوامل زیر در خوردگی الکترود بوسیله خاك دخالت دارند:
1- خواص شیمیایی خاك مخصوصاً از نظر اسیدي بودن و محتواي نمکهاي آن
2- وجود باکتریهاي غیر هوازي در خاك
3- هوا خورش نسبی خاك (differential aeration)
درجه بندي کلی انواع خاکها از نظر شدت اثر آنها بر روي فلزات بترتیب زیر می باشد:
– خاکهاي شنی
– خاکهاي ماسه اي
– خاکهاي رسوبی
– خاکهاي رسی
– خاکهاي برگ و خاکهاي داراي مواد آلی
– خاکهاي دستی مخلوط محتوي خاکه ذغال و خاکستر
معمولاً شدت اثر شیمیایی خاکهایی که داراي مقاومت مخصوص الکتریکی بالاترند بر
روي فلزات الکترود کمتر است و بر عکس. محل استقرار الکترودها باید به نحوي انتخاب
شود که بدور از مسیر احتمالی آبرفت هاي آلوده به کودهاي زمینهاي کشاورزي باشد و
خاکهاي لایه روبی زمین را نباید در پس ریزي ( backfill ) اطراف الکترودها مورد
استفاده قرار داد. با اندازه گیري مقاومت مخصوص الکتریک خاك در شرایط هوا خورده
و اندازه گیري پتانسیل اکسایشی – کاهشی ( redox potential) آن، می توان اطلاعات
دقیقتري را بدست آورد اولی نشانگر خوردگی در اثر هواخورش و دومی نشانگر خوردگی
در اثر وجود باکتریهاي غیرهوازي است. در
عمل مس بهترین ماده اي است که در ساخت الکترود و هادي زمین در تماس با خاك
از آن استفاده می شود در مواردي که جریان اتصال کوتاه مورد انتظار خیلی بالا نباشد
بجاي مس خالص می توان از فولاد پوشیده شده با غلاف مس مانند میله هاي کاپرولد
که مقاومت مکانیکی آنها نیز بیشتر است در مقاطع کوچکتر استفاده کرد. در هر حال
اثر منفی نمکهاي حل شده در زمین، وجود اسیدهاي آلی در خاك و خاکهایی با ساختار
اسیدي باید در تخمین عمر الکترود منظور شوند. از فولاد یا میلگردهاي بتن که در
برابر خوردگی خاك بوسیله بتن حفاظت می شوند به شرطی که مداومت الکتریکی آنها
برقرار باشد می توان بعنوان نوعی الکترود زمین استفاده کرد که تا بحال این روش
ایجاد اتصال به زمین کمتر مورد توجه بوده است.
مزیت استفاده از فولاد داخل بتن بعنوان الکترود زمین علاوه بر مسایل بارزي مانند
مخارج اضافی ناچیز براي آماده نمودن اتصالات میلگردها به سیستم الکتریکی، این
است که پتانسیل الکتریکی سیستم فولاد/ بتن و مس برابر بوده و لذا امکان وصل
مستقیم سیستم الکترودهاي فولاد/ بتن و مس یا جنس دیگري که داراي پوشش مس
باشد (مانند فولاد پوشیده شده با مس) وجود دارد در صورتی که انجام این کار،
همبندي فولاد گالوانیزه با فولاد/ بتن یا مس به علت الکترود نگاتیو بودن شدید فولاد
گالوانیزه امکان ندارد.
خوردگی الکترودها در اثر همبندي با فلزات دیگر (خوردگی الکتروشیمیایی با کاتدي)
همبندي اجزاي فلزي مختلف مدفون در خاك یا براي دستیابی به مقاومتی کوچکتر براي
یک سیستــم الکترود زمین انجـــام می شود یا اینکه هدف از آن حصول ایمنی از راه هم
ولتاژ کردن اجزاي ساختمانی مختلف است.
شمار فلزات دفن شده در زمین که با همدیگر همبندي می شوند ممکن است بسیار
زیاد باشد، در زیر بعضی از آنها نام برده می شوند:
– زره کابلها
– فولاد / بتن پی ها
– لوله هاي سرویس مانند آب ، گاز ، فاضلاب و نظایر آن
– تسمه ، ورق و سیمهاي مسی
– تسمه ها و میله هاي فولادي
– تسمه ها و میله هاي فولادي ضد رنگ
– تسمه ها و میله هاي فولادي با پوشش مسی
– تسمه ها و میله هاي فولاد گالوانیزه
– تسمه ها و سیمهاي مسی قلع اندود
– هرگونه اجسام فلزي دیگر
سرعت تحلیل الکترودها در درجه اول به جنس الکترودها و تا حدودي به سطح نسبی
آنها بستگی دارد. نظر به اینکه فلزات یگانه که در محدوده الکترود زمین و فلزات
همبندي شده با آن موجودند در خوردگی خود آنها و فلزات الکترودها بی تاثیر نمی
باشند. انتخاب جنس الکترودها باید با مطالعه انجام شود تا سازگاري آنها نسبت به هم
مراعات شود یا روشهاي دیگري براي رفع خوردگی بکار گرفته شوند.
