Corrosion and Protection by Cathodic Protection Method PDF

1  ‫يعتبر التآكل واحد من المشاكل الكبرى والمخاطر الجسيمة التي تواجه الصناعة بشكل عام وصناعة النفط على‬ ‫وجه الخصوص‪ ،‬والتي يجب أن تؤخذ بعين االعتبار منذ اليوم األول إلقامة منشأة صناعية او نفطية ألنه في بعض‬ ‫األحيان تكون خسائر التآكل تؤدي إلى فشل المشر...

1  ‫يعتبر التآكل واحد من المشاكل الكبرى والمخاطر الجسيمة التي تواجه الصناعة بشكل عام وصناعة النفط على‬ ‫وجه الخصوص‪ ،‬والتي يجب أن تؤخذ بعين االعتبار منذ اليوم األول إلقامة منشأة صناعية او نفطية ألنه في بعض‬ ‫األحيان تكون خسائر التآكل تؤدي إلى فشل المشروع مئة في المئة‪.‬‬ ‫وخطر التآكل في موضوع هذا البحث سيكون حول تآكل األجزاء المعدنية المدفونة مثل األنابيب وقواعد الخزانات‬ ‫ومن داخلها والتي تكون نتائجها ذات نتائج مباشرة مثل تسرب في خطوط األنابيب أو الخزانات‪ ،‬ويمكن أن يكون‬ ‫مدمرا القتصاد البالد‪ ،‬و البيئة والموارد البشرية‪.‬‬ ‫في بعض االحيان تقدر هذه الخسائر في المنشآت النفطية لنسبة تصل أكثر من ‪ ،٪5‬وهو رقم مخيف‪ ،‬لذلك هناك‬ ‫حاليا الكثير من المراكز العلمية في العالم ومنذ فترة طويلة تدرس هذه المشكلة ومازالت وبكل تفاصيلها لمعرفة‬ ‫االسباب الفعلية وكيفية السيطرة عليها وتقليل الخسائر الى الحد االدنى‪.‬‬ ‫و من األمور الهامة التي ينبغي ذكرها هنا هو أهمية العمل الذي يقوم به منتسبوا وحدات الحماية الكاثودية في هذا‬ ‫المجال وخطورته على سير المنشاة والتي في كثير من االحيان ال تكون (اهمية هذا العمل) واضحة اال بعد فوات‬ ‫االوان والصعوبة متاتية من حقيقة أن منظومات الحماية الكاثودية هي دائما خارج المدن ومخاطر هذا العمل‬ ‫واضحة من هذا السبب او من خصوصية وحدات أو أقسام الحماية الكاثودية والتي يجب أن تكون مستقلة أو‬ ‫‪2‬‬ ‫مرتبطة مباشرة مع اإلدارة العليا‪ ،‬و أكثر تحديدا نقول بإنه ال ينبغي لهذه الوحدات أن تكون مرتبطة بادارات اقسام‬ ‫الكهرباء أو الفحص الهندسي خصوصا للشركات النفطية التي يكون فيها عمل العمل الكاثودية كبيرا (شركات‬ ‫االستخراج والتصفية)‪.‬‬ ‫‪3‬‬  ‫‪Corrosion‬‬ ‫هناك من يقول بأن التآكل هو تأكسد(‪ )oxidation‬او اختزال)‪,( reduction‬واخر يقول بأنه تفاعل كيمياوي‬ ‫‪,‬وآخر من يقول بأنه ظاهرة كهربائية‪,‬وآخر يقول بأنه تفاعل كهروكيمياوي‪,‬وفي الحقيقة بأن كل من هذه االراء هو‬ ‫صحيح ولو جزئيا‪.‬‬ ‫والتآكل بصورة اعم هو انحالل المعدن وعودته الى حالته الطبيعية ومكوناته االولية بسب تفاعله مع‬ ‫الوسط الموجود فيه وبالتالي هو فشل يصيب سطح المعدن بسبب عوامل كيمياوية يؤدي بالتالي الى فشل‬ ‫ميكانيكي‪.‬الشكل في ادناه يوضح تاكل في معدن ما‪.‬‬ ‫‪4‬‬  ‫رقم ‪ -1-‬يوضح عملية تاكل غير محددة‪.‬‬ ‫كما ذكرنا في البداية التآكل الذي نتكلم عنه هو تآكل االنابيب المدفونة‪,‬فاالنبوب عادة في بيئة على العموم رطبة‬ ‫لذلك فالتفاعالت التي يتضمنها هذا التآكل هو تفاعل كهروكيمياوي‪.‬‬ ‫عليه يمكن تقسيم التاكل الحاصل في االنابيب المدفونة من حيث االلية الى ثالثة انواع‪:‬‬ ‫‪ -1‬تاكل فيزياوي (‪)Erosion corrosion‬‬ ‫‪ -2‬تاكل كيمياوي (‪)Chemical Corrosion‬‬ ‫‪ -3‬تاكل كهروكيمياوي ) ‪)Electrochemical Corrosion‬‬ ‫لتوضيح هذا الكالم لنأخذ معدن الخارصين (الزنك)ونغمره في حامض الهيدروليك(‪ )HCL‬هنا سيحدث تفاعال‬ ‫شديدا يؤدي الى تحرر غاز الهيدروجين(‪ )H2‬وبداية انحالل الخارصين‪,‬وتشكيل كلوريد الخارصين(‪)ZnCl2‬اي‬ ‫عودة المعدن الى حالته الطبيعية‪.‬‬ ‫ˉ‪Zn+2H ๋ cl‬‬ ‫‪Zn๋² cl‾²+H2 - - -‬‬ ‫‪-1-‬‬ ‫اي ان الكلور قد بقى على حالته االيونية قبل وبعد التفاعل ويمكن كتابة المعادلة اعاله وعلى هذا االساس كما يلي‪:‬‬ ‫๋ ‪Zn + 2H‬‬ ‫‪Zn๋²‬‬ ‫‪+H2 ----‬‬ ‫‪-2-‬‬ ‫‪5‬‬  ‫من المعادلتين اعاله يمكن مالحظة ما يلي‪:‬‬ ‫‪.1‬معدن الزنك قد تحول الى ايونات الزنك اي فقد الكتروناته(تأكســـــــد) ‪.‬‬ ‫‪.2‬ايونات الهيدروجين اكتسبت االلكترونات المفقودة في ‪( 1‬اختزال)‪.‬‬ ‫‪.3‬يمكن التعبير عن المعادلة ‪2‬بعد هذا المفهوم كما يلي ‪:‬‬ ‫‪Zn‬‬ ‫‾ ‪Zn๋ + 2e‬‬ ‫او بشكل اخر‪:‬‬ ‫بسبب فقدان االلكترونات في الوسط‪ ----‬يؤدي الى زيادة في الشحنة‪----‬تفاعل انودي مصعدي‪----‬تاكسد‪.‬‬ ‫كذلك يمكن التعبير عن المعادلة ‪ 2‬كما يلي ‪:‬‬ ‫‾‪2H ๋+ 2e‬‬ ‫‪H2‬‬ ‫او بشكل اخر‪:‬‬ ‫بسبب اكتساب االلكترونات من الوسط ‪----‬يؤدي الى تقليل في الشحنة ‪ ----‬تفاعل كاثودي مهبطي‪----‬اختزال‪.‬‬ ‫ومن المؤكد فان هذان التفاعالن يحصالن في ان واحد وبنفس المعدل على سطح المعدن الصلب (االنبوب)‪,‬ومن‬ ‫هنا يبدا المبدا االساسي للتآكل وهو ان معدل التاكسد (التفاعل االنودي )يجب ان يكون مساويا لمعدل االختزال‬ ‫(التفاعل الكاثودي ) وهذا مايسمى بالتآكل الحـر‪.‬‬ ‫ولتوضيح هذا الكالم نعتمد الشكل رقم ‪ 2‬الذي يبين الكيفية التي يحصل فيها كل من التاكسد واالختزال وعلى‬ ‫النموذج المعتمد في المثال وهو سطح الزنك حيث تتحول ذرة الزنك الى ايون الزنك ( ‪( ) Zn‬تاكسد ) والذي ينتقل‬ ‫الى الوسط وتصاحب هذه العملية تحرر الكترونين يستهلكان حاال من قبل ايونات الهيدروجين (‪ ( )H‬اختزال ) ‪.‬‬ ‫‪6‬‬  ‫شكل رقم ‪-2-‬‬ ‫التفاعالت الكهروكيمياوية التي تحصل عند تآكل الزنك في حامض الهيدروليك الخالي من االوكسجين‬ ‫يمكن القول بان هذا التفاعل هو تفاعل كهروكيمياوي النه يتكون من تفاعلين هما تاكسد واختزال‪.‬‬ ‫وكنتيجة للتفاعل هذا يمكن مالحظة مايلي‪:‬‬ ‫‪.1‬التفاعالت المصعدية االنودية (التاكسد) هي نوع واحد و تتضمن تحول المعدن (‪ )M‬الى ايوناته ويمكن‬ ‫توضيحها بالمعادلة التالية ‪:‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪M ๋ⁿ + ne‬‬ ‫حيث ( ‪ ) n‬هو تكافؤ المعدن ‪,‬وهو نفسه عدد االلكترونات المتحررة من ذرة واحدة في هذا التفاعل‪.‬‬ ‫‪.2‬التفاعالت المهبطية الكاثودية (اختزال ) التي تصاحب عملية تآكل المعدن فهي عديدة االنواع فممكن ان‬ ‫يكون تحرير الهيدروجين او اختزال االوكسجين او غير ذلك‪.‬‬ ‫ومن اهم هذه التفاعالت المهبطية الكاثودية ‪:‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪H2‬‬ ‫ تحرير هيدروجين ‪------‬‬ ‫‪๋+2e‬‬ ‫‪7‬‬  ‫اختزال االوكسجين (محلول قاعدي او متعادل )‪-----‬‬ ‫ ‬ ‫‪2H2O + 4e‬‬ ‫‾‪O2 + 4OH‬‬ ‫ ‬ ‫ اختزال ايون معدن ‪---------‬‬ ‫‪M ๋² +e‬‬ ‫”‪M ๋“ⁿ‾¹‬‬ ‫ ترسيب معدن ‪-----------‬‬ ‫‪M ๋ⁿ + ne‬‬ ‫‪M‬‬ ‫ اختزال االوكسجين (محلول حامضي )‪-------‬‬ ‫‪O2 + 4H ๋ +4e‬‬ ‫‪2H2O‬‬ ‫عليه يمكن مالحظة تحرير غاز الهيدروجين هو اكثر التفاعالت المهبطية حصوال خالل معظم عمليات التآكل الن‬ ‫معظم االوساط التي تسبب التآكل هي اوساط حامضية‪.‬‬ ‫كذلك اختزال االوكسجين وتكوين ايون الهيدروكسيد في المحاليل المائية المسببة للتآكل كما في‬ ‫(المعادلة ‪ ) 2‬النها على اتصال مباشر مع الهواء ووجود كمية من االوكسجين ذائبة في المحلول‪.‬‬ ‫وزيادة في شرح عملية التآكل ناخذ مثال الصدا الذي يحدث لمعدن الحديد اوسبائك الحديد عند تعرضها الى وسط‬ ‫يحتوي على ماء وبخار ماء واوكسجين وكما هو معلوم بان الهياكل الحديدية المصنعة هي بالتالي معرضة للصدا‬ ‫لتعرضها مباشرة للجو‪.‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫‪Fe ๋² +2e‬‬ ‫‪8‬‬  ‫والمعادلة االكثر شيوعا التي تبين صدا الفوالذ هي ‪:‬‬ ‫‪2Fe + 2H2O + 0.5O2‬‬ ‫)‪2Fe (OH‬‬ ‫فيترسب اوكسيد الحديدوز من المحلول والذي اليكون مستقرا بعد ‪,‬لوجوده في المحلول المائي الحاوي لالوكسجين‬ ‫فيتحول الى هيدروكسيد الحديديك والمعروف بالصدا‪.‬‬ ‫‪2Fe(OH)2 +H2O +0.5O2‬‬ ‫‪2Fe(OH)3‬‬ ‫‪2Fe(OH)2‬‬ ‫وتتضمن معظم تفاعالت التآكل اكثر من تفاعل مصعدي (انودي ) واحد او تفاعل مهبطي (كاثودي)‬ ‫واحد ومن امثلة التفاعالت المصعدية المتعددة خالل عملية تآكل معينة هي عند تآكل سبيكة بسبب ذوبان كل من‬ ‫العناصر المكونة لها بشكل ايونات‪.‬‬ ‫فعند غمر معدن الزنك في حامض الهيدروكلوريك الحاوي على االوكسجين فان احتمال حصول تفاعلين مهبطين‬ ‫يكون اكثر والشكل ادناه رقم ‪ 3‬يوضح ذلك‪:‬‬ ‫الشكل رقم‪-3-‬‬ ‫‪9‬‬  ‫من اهم االسباب التي تؤدي الى حدوث التآكل هو تكون خاليا التآكل(‪ )Corrosion Cells‬في ظروف معينة‬ ‫يتوجب تواجدها لحدوث هذه العملية منها ‪:‬‬ ‫‪ -1‬يجب ان يكون هناك منطقة انودية ومنطقة كاثودية ‪.‬‬ ‫‪ -2‬وجود فرق جهد بين االنود والكاثود‪.‬‬ ‫‪ -3‬ضرورة تواجد الوسط اوالبيئة او المحيط الذي يتواجد كل من االنود والكاثود فيها والذي بالتاكيد‬ ‫ستكون موصلة كهربائيا‪.‬‬ ‫والمثال الذي سنناقشه لتوضيح ذلك مبين في الشكل رقم ‪ 4‬فان جزيئة الماء المتواجدة في الوسط او المحيط او‬ ‫البيئة الموجود فيها خط االنابيب ستتجزأ الى ايون الهيدروجين الموجب) ‪, )H‬والىشحنة سالبة من الهيدروكسيد (‬ ‫‪ ) OH‬ومن الممكن تشبيه هذا الحال مع خط االنابيب‬ ‫المدفون في التربة والتي بالتأكيد التخلو من الماء والذي سيقوم بهذه المهمة (التآكل)‪.‬‬ ‫فأذا التقت هذه الظروف فأن تيارا كهربائيا سيمر والمعدن هنا (الحديد)سيكون انودا‪,‬ان الضغط هوالذي اوجد‬ ‫فرق الجهد بين االنود والكاثود والذي بالتالي سبب هجرة االلكترونات من (الحديد)الى قطب الكاثود خالل الوصلة‬ ‫المعدنية بينهما‪.‬‬ ‫‪10‬‬  ‫شكل رقم ‪ -4-‬الخلية الكلفانية وما يحدث فيها‪.‬‬ ‫وفي االنود (الحديد)الذي يبدأبف قد االلكترونات ونتيجة لذلك فأن ذرات الحديد ستكون موجبة الشحنة وترافقها‬ ‫ايونات الهيدروكسيد ذات الشحنة السالبة (‪ )OH-‬والتي بأتحادها يتكون هيدكسيد الحديد )‪ (Fe2(OH)3‬وهو كل‬ ‫مايتبقى على قطب االنود‪.‬‬ ‫اما في قطب الكاثود فأن مزيدا من االلكترونات قد وصلت اليه من االنود وهذه االلكترونات السالبة الشحنة ستتحد‬ ‫مع ايون الهيدروجين الموجب الشحنة ومن خالل الوسط لتشكيل عنصر الهيدروجين (‪ )H2‬هذا العنصر الذي هو‬ ‫اساس عملية اوظاهرة االستقطاب (‪)Polarization‬المعروفة في استمرار عملية التآكل‪.‬‬ ‫فعندما ايونات الهيدروجين تتحول الى ذرات الهيدروجين وغاز الهيدروجين على قطب الكاثود فأن مزيدا من ايون‬ ‫الهيدروكسيد السالب (‪ )OH-‬يتكون على قطب الكاثود‪,‬وهذا الفائض يولد زيادة في‬ ‫قاعدية(‪ )Alkalinity‬المحلول في الخلية وفي المنطقة القريبة من الكاثود‪.‬‬ ‫وفي خلية التآكل الموضحة في الشكل ‪ 4‬يجب مالحظة سريان التيار وجهة مروره‪.‬‬ ‫‪ -‬ويمكن مالحظة ا لتيار التقليدي المار من القطب الموجب الى القطب السالب اي من الكاثود الى االنود في الدائرة‬ ‫المعدنية (السلكية) ‪.‬‬ ‫‪ -‬كذلك يمكن مالحظة التيار التقليدي المار من القطب السالب الى القطب الموجب اي من االنود الى الكاثود في‬ ‫دائرة المحلول (المحيط) الذي يسبب تيار التآكل الذي يعمل مباشرة على ازالة او ازاحة طبقة من المعدن هو في‬ ‫حقيقة االمر التآكل‪.‬‬ ‫‪11‬‬ ‫عليه من البديهي وفق ماورد اعاله فأن كمية المعدن التي ستزاح مباشرة تتناسب مع كمية التيار المار (الساري) ‪.‬‬ ‫ولتقريب عملية ازاحة المعدن نتيجة حدوث عملية التآكل وبسبب مرور التيار‪,‬فيمكن معرفة كمية المعدن التي‬ ‫ستزاح مباشرة والتي تتناسب مع كمية التيار المار (الساري)‪,‬فأمبير واحد من التيار‬ ‫(‪ (1 AMP‬المشحون الى التربة العادية بأمكانه ازالة او ازاحة (‪20‬باوند)من الحديد خالل سنة واحدة‪,‬وما زلنا‬ ‫نتكلم عن التيار فأن قانون اوم الزال ساري المفعول ‪,‬فكلما كانت المقاومة الظاهرة والعمومية قليلة كلما كان التيار‬ ‫عالي‪.‬والعكس صحيح‪.‬‬ ‫ومازلنا نتكلم عن قانون اوم ‪,‬ففي خطوط االنابيب تكون المقاومة الكهربائية للدائرة المعدنية(القابلوات‬ ‫واالسالك)المربوطة بين االنود والكاثود قليلة جدا وفي كثير من االحيان تهمل في عملية التصاميم اما مقاومة‬ ‫التربة لهذه الخطوط فله تأثير مباشر وكبير ويجب حساب هذا التأثير في عملية تصميم شبكة الحماية الكاثودية‬ ‫لخطوط االنابيب‪.‬‬ ‫ا‬ ‫)‪(Polarization‬‬ ‫واستمرارا لما ذكرنا في اعاله وتحديدا عن تحرر الهيدروجين وحصول ظاهرة االستقطاب‪,‬والذي‬ ‫جرى في هذا الوقت تيارا من االنود (الذي بدأ بالتآكل) عبر الوسط او المحلول الى الكاثود(الذي بدأت عملية‬ ‫حمايته) والذي تترسب عليه ذرات الهيدروجين والتي لو بقيت على سطحه الحدثت استقطابا واستمرار تواجده‬ ‫يقلل شدة التياروتوقف عملية التآكل ولكن التفاعالت الكيمياوية على‬ ‫قطب الكاثود المستمرة والتي تحدثنا عنها مسبقا تمنع مثل هذا االستقطاب فيستمر سريان التيار في الخلية أو‬ ‫المنظومة وتستمر عملية التآكل‪.‬عليه معدل االستقطاب يعتمدعلى التفاعل الكهروكيمياوي نفسه وعلى عوامل‬ ‫فيزياوية وكيمياوية عديدة منها نوع مادة االنود وظروف الوسط وشدة التيار‪.‬‬ ‫وهناك نوعان من االستقطاب الذان يحصالن خالل عملية التآكل وكما مبينة تفاصيلهما في ادناه‪:‬‬ ‫‪12‬‬  ‫االستقطاب التنشيطي(‪)Activation Polarzation‬‬ ‫هو عبارة عن العملية الكه روكيمياوية التي تتأثر بسلسلة من التفاعالت التي تحصل على السطح الفاصل بين‬ ‫المعدن وااللكتروليت (الوسط)‪.‬‬ ‫ولتوضيح ذلك فالشكل رقم ‪ 5‬يبين عملية تحرير غاز الهيدروجين من سطح الزنك عند غمر هذا‬ ‫المعدن في حامض الهيدروليك فخطوات أوكيفية تحرير الهيدروجين من سطح الزنك يمكن توضيحها‪ -1:‬وجوب‬ ‫التصاق ايونات الهيدروجين بسطح الزنك ‪.‬‬ ‫‪-2‬وجوب انتقال االلكترونات الى تلك االيونات وتكوين ذرة الهيدروجين ‪.‬‬ ‫‪-3‬وجوب اتحاد هذه الذرات مع بعضها لتشكيل جزيئة الهيدروجين‪.‬‬ ‫‪-4‬اتحاد هذه الجزيئات لتكوين فقاعات غاز الهيدروجين‪.‬‬ ‫وأن تبطئ أو تسريع هذه العملية هو الذي يؤدي الى تحرير غاز الهيجروجين من عدمه‪.‬‬ ‫ماورد اعاله هو صورة مبسطة عن الخطوات التي تمثل اختزال ايون الهيدروجين والذي يؤدي الى حصول هذا‬ ‫النوع من االستقطاب‪.‬‬ ‫شكل رقم‪ -5-‬التفاعل المهبطي الختزال ايوناتالهيدروجين على سطح الزنك تحت تاثير االستقطاب‬ ‫‪13‬‬  ‫‪Constration Polarzation‬‬ ‫هذا النوع عبارة عن تفاعل كهروكيمياوي يتأثر بعملية االنتشار وانتقال الكتلة في الوسط وليس بالعمليات التي تتم‬ ‫على الحد الفاصل بين سطح المعدن والوسط‪.‬‬ ‫الشكل رقم ‪ 6‬فعندما يكون تركيز ايونات الهيدروجين في المحلول قليل ودرجة الحرارة منخفضة والمحلول‬ ‫ساكن‪,‬فأن انتشار االيونات ووصولها الى سطح المعدن صعبا‪,‬عليه تصبح سرعة تحرر غاز الهيدروجين من سطح‬ ‫المعدن متأثرة بدرجة االنتشار لهذه االيونات والتي يحددها كما ذكرنا التركيز ودرجة الحرارة وسرعة حركة‬ ‫المحلول‪.‬‬ ‫ان االستقطاب التنشيطي هو العملية التي تسيطر على سير التفاعل المهبطي (الكاثودي) عندما يكون تركيزايونات‬ ‫الهيدروجين عاليا في مثالنا هذا‪,‬اما اذا كان التركيز منخفضا او قليال فأن االستقطاب التركيزي هو الذي يكون‬ ‫مسيطراعلى سير التفاعل المهبطي (الكاثودي)‪.‬‬ ‫أن نوعي االستقطاب اللذين ذكرناهما في المثالين اعاله (التنشيطي ‪,‬والتركيزي) هما لسير التفاعالت المهبطية‬ ‫وعليه فأن هذا النوع من االستقطاب يدعى استقطابا مهبطيا كذلك فأن عملية تحلل المعدن تتأثر ايضا بظروف‬ ‫الوسط وطبيعة المعدن‪,‬لذا يكون هناك استقطاب انودي (مصعدي) ايضا ولكنه من النوع التنشيطي فقط الن هذا‬ ‫النوع من االستقطاب وكما بينا يتضمن العمليات التي تحصل على السطح الفاصل بين المعدن والوسط وأن تحلل‬ ‫المعدن يتم في هذه المنطقة وليس كما هو الحال في االستقطاب التركيزي الذي يتضمن انتشار المؤكسدات‬ ‫ووصولها الى سطح المعدن كي يحصل‬ ‫التفاعل المهبطي‪.‬ان تمييز نوع االستقطاب الذي يسيطر على عملية التأكل ‪,‬مهم جدا من‬ ‫الناحية العملية‪,‬اذ انه بمعرفة نوع االستقطاب يمكننا تحديد العوامل التي من شأنه ان تؤثر في معدل التآكل‪,‬فمثال اذا‬ ‫كان نوع االستقطاب الذي يسيطر على عملية التآكل هو استقطاب تركيزي فأن تغيير سرعة جريان المحلول او‬ ‫تركيز االيونات من شأنها ان تؤثر بدرجة كبيرة في معدل تآكل المعدن‪,‬اما اذاكانت عملية التآكل واقعة تحت تأثير‬ ‫االستقطاب التنشيطي‪,‬فأن تغيير سرعة جريان المحلول مثال اليكون له تأثير يذكر في معدل تآكل المعدن‪.‬‬ ‫‪14‬‬  ‫شكل رقم ‪-6-‬‬ ‫التفاعل المهبطي الختزال ايونات الهيدروجين على سطح الزنك(تحت تأثير االستقطاب التركيزي)‪.‬‬ ‫‪15‬‬  ‫قبل الدخول في تفاصيل مكافحة التآكل البد من التعرف على انواعه وبالتالي معرفة طريقة مكافحته‬ ‫ومن انواع التآكل هي ‪:‬‬ ‫‪-1‬التآكل العام(‪:)General Corrosion‬‬ ‫وهو التآكل الذي يحدث في جميع اجزاء سطح المعدن وبنفس المعدل تقريبا‪.‬‬ ‫‪-2‬التآكل الكلفاني (‪:)Galvanic Corrosion‬‬ ‫وهو التآكل الموضعي الذي يحدث بسبب وجود تماس بين معدنيين مختلفين‪.‬‬ ‫‪-3‬التآكل مابين الحبيبات (‪.)Intergranular Corrosion‬‬ ‫وهو التآكل الموضعي الذي يحصل في مناطق على طول الحدود المارة بين الحبيبات لوجود اختالف في‬ ‫الخواص الميتالورجية لهذه المنطقة عن المناطق االخرى‪.‬‬ ‫‪-4‬التآكل التصدعي (‪.)Crevice Corrosion‬‬ ‫وهو التآكل الموضعي الذي يحدث بسبب وجود تفاوت في طبيعة الوسط في المنطقة المتآكلة من بقية‬ ‫اجزاء سطح المعدن ‪.‬‬ ‫‪-5‬التآكل بالنزع االنتقائي (‪.)Selective Leaching Corrosion‬‬ ‫وهو التآكل الذي يحدث بسبب انحالل احد مكونات السبيكة المكونة للمعدن عند سطحه وبقاء المكونات‬ ‫االخرى سليمة‪.‬‬ ‫‪-6‬التآكل النقري (‪.)Pitting Corrosion‬‬ ‫وهو التآكل الموضعي الذي يؤدي الى حصول انفاق وشقوق وتنقر على سطح المعدن بسبب خروج‬ ‫االلكترونات منها‪.‬‬ ‫‪-7‬التآكل الذي يسبب شقوقا(التآكل االجهادي – الكالل التآكلي‪-‬التقصف بالهيدروجين)‪.‬‬ ‫وهو التآكل الموضعي الذي يحدث بسبب وجود اجهادات شد خارجية او داخلية تؤثر في‬ ‫المعدن وتؤدي الى حدوث شقوق تبدأعند سطح المعدن وتمتد الى داخله‪.‬‬ ‫‪-8‬التآكل بالتعرية (‪.)Erosion Corrosion‬‬ ‫وهو التآكل الموضعي الذي يسببه التأثير الميكانيكي لوسط التآكل‪.‬‬ ‫‪16‬‬ ‫من الضروري معرفة كفاءة معدن االنبوب العامل (في الخدمة) او الذي سيتم انشائه الحقا لما لهذه العملية‬ ‫من اهمية في تقليل احتمالية التعرض الفعلي لتضرر المعدن (االنبوب)‪.‬‬ ‫ومن بعض الفحوصا ت التي تجري والواجب اتخاذها دائما هي الفحوصات الالتالفيىة والتي معناها واضح‬ ‫اي التي التسبب اي ضرر للمعدن او اتالفه‪ ,‬والعيوب التي تكشفها هذه الطريقة نوعان‪:‬‬ ‫‪ -1‬عيوب سطحية مثل النتؤات والتشققات السطحية‪.‬‬ ‫‪ -2‬عيوب داخلية مثل الشروخ والتشققات الداخلية او الفجوات الغازية داخل السبائك‪.‬‬ ‫انواع الفحوصات الالتالفية ‪:‬‬ ‫‪ -1‬الفحوصات البصرية (‪)Visual Tests‬‬ ‫وهي عبارة عن فحص ابتدائي بواسطة العين المجردة او استخدام عدسات مكبرة لتوضيح العيوب‬ ‫الظاهرية وهذا النوع من الفحص يحتاج الى خبرة ومهارة قوية وقوة مالحظة لتقدير حالة العيب‪.‬‬ ‫ومن ميزاته انه فحص سهل االستخذام واليحتاج الى معدات معقدة واقتصادي ‪.‬‬ ‫‪-2‬الفحص بالموجات الفوق الصوتية (‪)Ultrasonic Tests‬‬ ‫مبدا عمل هذه الطريقة يعتمد على ارسال موجات صوتية فائقة التردد من سطح المعدن الى داخله ومن ثم‬ ‫الى السطح االخر والعامل الحاسم هنا الفترة الزمنية لوصول الموجة من السطح الى السطح االخر ويحدد‬ ‫بموجة مرجعية واي اختالف في زمن ارتداد الموجات االخرى سيعتبر وجود اعاقة للموجة بسبب وجود‬ ‫تشقق او فجوات غازية ‪.‬‬ ‫وتتم عملية الفحص بتنظيف السطح المراد فحصه وتزيته بمادة زيتية لمنع دخول الهواء بين السطح‬ ‫والمجس(‪ ) Probe‬المستخدم للفحص‪,‬ومن ميزات هذه الطريقة انها يمكن كشف اي عيب داخلي ويمكن‬ ‫استخدامها للخزانات الكبيرة وسهولة استخدامها في اي مكان مثل البحار وكذلك باالمان العالي للعاملين‬ ‫على هذا الفحص‪.‬‬ ‫اما عيوب هذه الطريقة فتتلخص في ارتفاع سعر الجهاز وعدم امكانية فحص االشكال المعقدة وتحتاج الى‬ ‫مهارة عالية جدا‪.‬‬ ‫‪ -3‬الفحوصات باستخدام االشعة (‪)Radiographic Tests –Xray&Yray‬‬ ‫‪17‬‬  ‫كما هو معلوم للجميع فان هذه الطريقة تستخدم االفالم الخاصة لتصوير العيوب بحيث يوضع تحت‬ ‫المعدن المراد فحصه مباشرة وتسليط االشعة داخله فيظهر العيب مسجال على الفيلم‪.‬‬ ‫ومن ميزات هذه الطريقة هي كشف العيوب الداخلية بوضوح تام وتعطي توثيق للعيب يمكن الرجوع‬ ‫اليه بسهولة ‪.‬‬ ‫‪ -4‬الفحص بالجسيمات المغناطيسية (‪)Magnetic Tests‬‬ ‫‪ -5‬الفحص بالسوائل النفاذة ‪.‬‬ ‫‪ -6‬الفحص بالتيارات الدوامة ‪.‬‬ ‫تصنيف التاكل (‪: )Classification of corrosion‬‬ ‫يمكن تصنيف التاكل حسب مجال ظهوره وطبيعة الوسط المسبب له وكما يلي ‪:‬‬ ‫‪-1‬على اساس درجات الحرارة ‪:‬‬ ‫ا‪ -‬تاكل في درجات الحرارة العالية‪.‬‬ ‫ب‪ -‬تاكل في درجات الحرارة المنخفضة ‪.‬‬ ‫‪ -2‬تاكل حسب طريقة التفاعل ‪:‬‬ ‫ا‪ -‬تاكل مباشر (اكسدة) ‪.‬‬ ‫ب‪ -‬تاكل كهروكيمياوي ‪.‬‬ ‫‪ -3‬تاكل حسب طبيعة الوسط ‪:‬‬ ‫ا‪ -‬تاكل جاف‪.‬‬ ‫ب‪ -‬تاكل رطب‪.‬‬ ‫‪ -4‬تاكل بسبب االهتزازات‪.‬‬ ‫‪18‬‬ ‫كل ماورد في اعاله هو مايحدث عند وجود خلية تآكل انودية او كاثودية على خط االنابيب الواحد‪.‬ويبقى‬ ‫السؤآل مالذي يؤدي الى حدوث هذه الظاهرة الخطيرة على امتداد خطوط االنابيب‪.‬وليكن السؤآل بصيغة‬ ‫اخر هو ماهي شروط حدوث خلية التآكل التي تسبب حدوث التآكل الفعلي لخطوط االنابيب الموجودة اصال‬ ‫أو التي ستنصب الحقا‪.‬‬ ‫‪-‬وسنستعرض بعض هذه الشروط والتي تهم دراستنا الحالية في هذا المجال ‪:‬‬ ‫‪-a‬خلية التآكل الناتجة عن عدم تجانس االنبوب الواحد (‪.)Dissimilar Metal Corrosion Cell‬‬ ‫شكل رقم‪-7-‬‬ ‫‪ -B‬خليةالتآكل الناتج من عدم تجانس التربة (‪.)Corrosion Resulting from Dissimilar Soil‬‬ ‫‪19‬‬  ‫الشكل رقم ‪ -8-‬يوضح هذه الحالة‪.‬‬ ‫‪-C‬خليةالتآكل الناتج من اختالف التربة نفسها موقعيا(‪.)Differential Aeration Corrosion Cell‬‬ ‫وهذا الشرح البسيط لهذه الحالة فوجود انبوب في تربة متجانسة لكن بعض هذه المناطق ذات تهوية جيدة‬ ‫( ‪ )Well aerated‬ومناطق اخرى ضعيفة التهوية(‪ )Poorly aerated‬فاالولى تكون كاثودا والثانية تكون‬ ‫انودا ويتآكل االنبوب في الثانية‪.‬‬ ‫شكل رقم‪-9-‬‬ ‫‪20‬‬  ‫تكلمنا عن ميكانيكية التآكل وعن انواعه والظروف الواجب توفرها لحدوث التآكل‪,‬والبد هنا ان نتكلم عن طرق‬ ‫السيطرة اوتقليل التآكل الحاصل في خطوط االنابيب‪.‬‬ ‫ومن اهم هذه الطرق هي ‪:‬‬ ‫‪-1‬التغليف (‪. )Coating‬‬ ‫‪-2‬واالصباغ بكل االنواع (‪.)Painting In General‬‬ ‫‪-3‬التوصيالت العازلة (‪.)Insulating Joints‬‬ ‫‪-4‬التصميم الجيد اوالمثالي ( ‪.)Perfect Design‬‬ ‫‪-5‬مضادات التاكل الكيمياوية(‪.) Chemical Inhibitor‬‬ ‫‪-6‬الحماية الكاثودية ( ‪.)Cathodic Protection‬‬ ‫وسنتكلم بأختصار عن الطرق اعاله باختصار عدا طريقة الحماية الكاثودية والتي سنبحث فيها باسهاب والتي تعمل‬ ‫جميعها لتقليل التاكل الى الحد االدنى وليس القضاء عليه كليا‪.‬‬ ‫*من اهم المراحل التي تتضمنها عملية مد خطوط االنابيب هو تغليف االنبوب سواء اكان ذلك موقعيا او معمليا‪,‬الن‬ ‫اي تضرر في التغليف سينسف عملية حمايته تماما ‪.‬عليه يجب االخذ بنظر االعتبار‬ ‫الحذر في هذه العملية‪,‬والبد من االشارة الى ان الضرر يتاتى عادة اثناء عملية نقل االنابيب او اثناء مدها‪.‬لذلك‬ ‫عملية الكشف عن التضرر في التغليف مهمة جدا لالنابيب المدفونة اصال او التي ستدفن‬ ‫فيما بعد‪.‬فأسلوب الفحص الموقعي بأستخدام جهد الحماية الكاثودية هو من الطرق االولية والمهمة لمعرفة حالة‬ ‫تغليف االنبوب كذلك طريقة الفحص بأستخدام (‪.) Holiday Detector‬‬ ‫‪21‬‬  ‫*اما الطريقة الثانية فهي ببساطة عزل االنبوب تماما عن المؤثرات المحيطة به بأستخدام التوصيالت العازلة مثل‬ ‫الجوينات او الفلنجات العازلة او مد االنبوب بعيدا عن االنابيب االخرى لتفادي حدوث ظاهرة التداخل بينهما‪.‬‬ ‫*اما عملية استخدام تصاميم مثالية لالنابيب كأستخدام (‪ )Stan lees Steel‬او زيادة سمك االنبوب نفسه فهي‬ ‫مكلفة جدا وغير اقتصادية و نادرا مايلجأ اليها المصممون في هذا المجال‪.‬‬ ‫وكمثال على ذلك لنبوب طوله ‪ 225‬ميل وقطره‪10‬عقدة وسمكه‪ 0.25‬عقدة والتصميم الجيد هو زيادة السمك‬ ‫ليكون‪ 0.322‬عقدة ولكن كمية الحديد التي ستزداد ليكون التصميم جيد يصل الى ‪3700‬طن‪.‬‬ ‫ اما طريقة اضافة المضادات الكيمياوية الى المنتوجات النفطية التي تنقل باالنابيب فهي لتقليل شدة التاكل الناتج‬ ‫بالتعرية(‪ )Erosion‬من داخل االنبوب الناقل وهي محدودة االستعمال ‪.‬‬ ‫*وصلنا االن الى الطريقة االخيرة من طرق حماية االنابيب المدفونة اال وهي الحماية الكاثودية‪,‬حيث سنستعرض‬ ‫بأسهاب هذا الموضوع ‪.‬‬ ‫‪Cathodic Protection‬‬ ‫وهي من اكثر الطرق شيوعا واستعماال واقل كلفة يمكن اختيارها للتقليل من التآكل وتحديد تأثيره الى الحدود الدنيا‬ ‫وخصوصا في خطوط االنابيب الممتدة لمسافات طويلة ‪,‬كذلك في حماية الخزانات الحافظة للمنتوجات النفطية‬ ‫المختلفة‪.‬وبصورة اعم هي االجراء الذي يمكن اتباعه لحماية الهياكل المعدنية الحديدية واالنابيب جراء تعرض‬ ‫سطوحها الى تماس مباشر مع التربة او الماء‪.‬‬ ‫ولما كانت عملية التآكل تحدث نتيجة سريان التيار من قطب االنود الى قطب الكاثود نتيجة وجود فرق في الجهد‬ ‫التأكسدي للمعادن ‪,‬فأننا نتيجة لهذا المفهوم نستطيع تهيئة الظروف الحداث هذا الفرق في الجهد بهذه الطريقة أي‬ ‫طريقة الحماية الكاثودية‪.‬‬ ‫‪22‬‬  ‫الشكل رقم‪ 10‬في ادناه وفي الصفحة رقم ‪ 28‬يوضح مخطط كهربائي لمحطة حماية كاثودية‪.‬المقصود بمنظومة‬ ‫الحماية الكاثودية هي المكونات الرئيسية للمنظومة وتشمل‪:‬‬ ‫* محطة الحماية الكاثودية ‪:‬‬ ‫والتي هي عبارة عن الجزء الذي تتحول فيه الفولتية المتناوبة الى فولتية مستمرة بأستخدام محولة رئيسية‬ ‫تخفض فولتية المصدر ‪ 220V‬الى عدة فولتيات اقل من الرئيسية الستخدامها للحصول على التيار المناسب ‪,‬ومن‬ ‫ثم معدل موجة كامل (‪)Full Wave Rectifier‬يستلم الفولتية المناسبة من الملف الثانوي للمحولة ويقوم بعد‬ ‫ذلك بتحويل هذه الفولتية الى فولتية مستمرة ( ‪ )D.C Voltage‬مخرج هذه المجموعة (‪ )Out Let‬يربط الى كل‬ ‫من الحوض االرضي والجزء المراد حمايته وسنقوم في الحقا شرح ذلك بالتفصيل‪.‬‬ ‫**الجزء المراد حمايته (الكاثود) ‪:‬‬ ‫وعادة هنا هو خط االنبوب او قواعد الخزانات‪.‬‬ ‫*** الحوض االرضي او االنود المفرد(االنود)‪:‬‬ ‫وهو عادة يتالف من االنودات الموضوعة في الحوض االرضي في طريقة التيار المضغوط اواالنود المفردفي‬ ‫طريقة االنودات المضحية والتي سنقوم بتوضيحها بالتفصيل في الحقا‪.‬‬ ‫بعد مااكتملت الصورة لمنظوم ة الحماية الكاثودية فأن تيارا سيمر مباشرة بعد ربط االجزاء اعاله‬ ‫(محطة الحماية الكاثودية‪-‬الحوض االرضي او االنود المفرد –االنبوب) وسيكون اتجاهه من الحوض االرضي او‬ ‫االنود ومن ثم عبر الوسط (التربة) الى االنبوب واخيرا الى المحطة‪.‬‬ ‫الشكل ادناه رقم ‪ -10-‬يمثل مخططا توضيحيا لمحطة حماية كاثودية وحوضا ارضيا واالنبوب المراد حمايته‪.‬‬ ‫‪23‬‬  ‫شكل رقم‪-10-‬‬ ‫وبالتأكيد فأن هناك عدة طرق الحداث هذا الفرق في الجهد نذكر منها‪:‬‬ ‫‪Sacrificial Anode Method‬‬ ‫وهي الطريقة التي تستخدم فيها انودات التضحية بربطها مباشرة مع الجزء المراد حمايته ‪,‬وتستعمل هذه الطريقة‬ ‫لالنابيب القصيرة أو قواعد الخزانات من الداخل والخارج وخصوصا في الشبكات الممتدة داخل المدن او المجمعات‬ ‫السكنية‪,‬ومن المؤكد ان هذه الطريقة ليس فيها محاذير اي عدم حصول حالة تداخل التيارات‬ ‫الشاردة( ‪ )Stray Current()Interference‬والتي تحدث في الطريقة الثانية التي تستخدم مصدر خارجي‬ ‫للتيار ‪.‬‬ ‫وعادة تكون االنودات المستعملة هنا هي اما المغنيسيوم(‪ )Mg‬او الخارصين(‪ )Zn‬او االلمنيوم(‪ )Al‬وكل نوع له‬ ‫مكانه الخاص ليعمل به بكفائة اعال من غيره معتمدا على نوع الجزء المراد حمايته او مقاومة التربة‪.‬‬ ‫والشكل رقم‪ - 11 -‬يوضح ذلك النبوب مدفون‪.‬‬ ‫‪24‬‬  ‫شكل رقم‪- 11-‬‬ ‫كما ان االنودات المستعملة لحماية داخل الخزانات تختلف عن سابقها التي تحمي االنابيب فاالولى عادة ماتجهز‬ ‫بحماالت (رباطات) على جوانبها لغرض عملية الربط واللحام من داخل الخزان عاى القواعد وجدران الخزان‪.‬‬ ‫الشكل رقم ‪ -12 -‬في ادناه يبين انواع مختلفة من االنودات‪.‬‬ ‫‪25‬‬  ‫شكل رقم ‪ -12 -‬انودات مختلفة‬ ‫اما الشكل ادناه رقم‪ -13-‬فهو يبين طريقة الحماية الكاثودية بواسطة االنودات المضحية في واقع الحال عند تنفيذ‬ ‫هذه الطريقة على انبوب موجود اصال والتي التختلف عن سابقتها من حيث المبدا ‪.‬‬ ‫واالختالف هنا هو ان توزيع االنودات المضحية نوع الغنيسيوم (‪ ) Mg‬سيكون على طول امتداد االنبوب ولقواعد‬ ‫الخزانات او اعمدة االرصفة البحرية‪.‬‬ ‫شكل رقم ‪ -13 -‬انودات مربوطة مباشرة على انبوب موجود اصال‬ ‫‪26‬‬  ‫‪Impressed Current‬‬ ‫وهي الطريقة المستخدمة لخطوط االنابيب الممتدة لمسافات طويلة وباالخص خارج المدن ‪,‬ومبدأ عملها انتاج التيار‬ ‫المستمر(‪ )D.C Current‬عن طريق تحويل الفولتية المتناوبة (‪ )A.C Voltage‬الى فولتية مستمرة ( ‪D.C‬‬ ‫‪)Voltage‬بأستخدام طريقة القنطرة الدايودية او مايسمى‬ ‫التعديل الموجي الكامل (‪ )Full Wave Rectifier‬وسنقوم الحقا بشرح ذلك تفصيليا ‪.‬ومن محاذير هذه الطريقه‬ ‫انها تؤدي الى حدوث ظاهرة التداخل ذات التأثير السلبي على الشبكات االخرى الممتدة مع خط االنابيب المعني‬ ‫مثل(انابيب الصرف الصحي‪-‬انابيب الماء‪-‬القابلوات المسلحة‪-‬اسس االبنية الحديدية) ‪.‬الشكل رقم‪-a&b&c 14-‬‬ ‫في ادناه يبين هذه المنظومة‪.‬‬ ‫شكل رقم‪ -a 14-‬انبوب محمي بطريقة التيار القسري‪.‬‬ ‫‪27‬‬ ‫شكل رقم –‪-b14‬‬ ‫شكل رقم‪-c14-‬‬ ‫‪28‬‬  ‫‪Material Selection‬‬ ‫‪Anodes‬‬ ‫اما االنودات المستعملة في هذه الطريقة فهي عادة الكالسيكية مثل (سليكون‪-‬حديد)(‪ )SI-Fe‬او‬ ‫(المكناتايت)(‪ )Magnetite‬وحديثا انودات خليط معدن االوكسيد المطلي بالتيتانيوم(‪.)MMO‬‬ ‫الشكل ‪ -a&b&c 15-‬يبين انواع مختلفة من االنودات المستعملة في هذه الطريقة‪.‬‬ ‫شكل ‪ - a15-‬انودات ال‪MMO‬‬ ‫شكل ‪ -b15-‬انودات السليكون –حديد داخل اغلفة من االلمنيوم‬ ‫‪29‬‬  ‫شكل ‪ -c15-‬سلسلة من انودات ال ‪MMO‬‬ ‫‪Cables‬‬ ‫كما هو معلوم فان القابلوات المستعملة لعملية ربط االنودات بمحطة الحماية الكاثودية او ربط االنودات مع بعضها‬ ‫ومن ثم ربطها في لوحة توزيع الجزء الموجب (‪ )ve+ J.B‬وبالتالي للمحطة‪ CP‬كذلك ربط الجزء السالب من‬ ‫المحطة وربطه لالنبوب (‪,)-ve J.B‬فهي قابلوات مفردة(‪ )Single Core Cables‬والمغلفة عادة بطبقة او‬ ‫طبقتين من المادة العازلة(‪ )PVC‬وفي كثير من االحيان تكون هذه القابلوات مسلحة ( ‪ )Armored‬للحفاظ عليها‬ ‫‪.‬‬ ‫اما القابلوات التي توصل الطاقة الكهربائية (‪ )AC Power‬للمحطة والتي ستتحول الى‬ ‫(‪ )DC Power‬فهي قابلوات ضغط واطئ عادية ايضا مسلحة ومغلفة ‪.‬‬ ‫الشكل رقم ‪ -16-‬يبين انواع مختلفة من هذه القابلوات‪.‬‬ ‫‪30‬‬  ‫شكل رقم ‪-16-‬‬ ‫‪CP Stations‬‬ ‫تعتمد هذه الطريقة كما وضحنا في اعاله على الطاقة الكهربائية المتناوبة (‪ )AC‬التي نحول الى طاقة كهربائية‬ ‫مستمرة(‪ )DC‬عن طريق استخدام (‪ )Diode Rectifier‬مقوم موجة كاملة‬ ‫(‪ )Full Wave Rectifier‬هذا في حال توفر الطاقة الكهربائية اصال قريبة من موقع ربط منظومة الحماية‬ ‫الكاثودية‪.‬‬ ‫اما اذا لم تتوفر هذه الطاقة فان هناك بدائل يمكن استعمالها كمحطات حماية كاثودية نذكر منها‪:‬‬ ‫‪-1‬محطات الحماية الكاثودية التي تستخدم الخاليا الشمسية للحصول على التيار المطلوب‬ ‫(‪.)Solar Cell‬‬ ‫‪-2‬محطات الحماية التي تستخدم طاقة الرياح لتحويلها الى طاقة كهربائية ضمن معدالت ومسيطرات تستخدم لهذا‬ ‫الغرض (‪.)Mechanical CPS‬‬ ‫‪31‬‬ ‫‪ -3‬محطات الحماية التي تستخدم الطاقة الحرارية وتحويلها الى طاقة كهربائية معتمدة على الوقود الموجود في‬ ‫االنبوب المراد حمايته (غاز او بنزين‪...‬الخ) الستعماله لعملية تحويل الحرارة الى كهرباء(‪.)Thermal CPS‬‬ ‫الشكل رقم‪ -a&b&cd&e17-‬يبين اشكال مختلفة من هذه المحطات اضافة الى مخطط كهربائي عام لهذه‬ ‫المحطات‪.‬‬ ‫شكل ‪-a17-‬‬ ‫شكل ‪-b17-‬‬ ‫‪32‬‬ ‫شكل ‪-c17-‬‬ ‫شكل ‪-d17-‬‬ ‫‪33‬‬ ‫شكل ‪-e17-‬‬ ‫‪34‬‬ ‫شكل ‪-f17-‬‬ ‫‪35‬‬  ‫‪Anodes Beds‬‬ ‫الحوض االرضي‪.‬‬ ‫وهو الجزء الذي توضع فيه االنودات وتربط بطريقة تكون مقاومتها اقل مايمكن‪.‬وعادة ما تكون من نوع (الحديد‪-‬‬ ‫سليكون )(‪ )Iron-Silicon‬الذي اثبت بأنه ذو عمر طويل ومقاومة قليلة على العموم‪,‬والنوع االخرالحديث‬ ‫والخفيف الوزن المسمى)‪ (MMO‬اختصارا لكلمة‪ (Metal Mixed Oxide ),‬او انودات المكنتايت عالية الكفائة‬ ‫والعمر التشغيلي الطويل لضمان دفع اعلى كمية من تيار المنظومة‪,‬ومن ثم تربط هذه االنودات مع بعضها وتوصل‬ ‫الى الطرف الموجب من المحطة‬ ‫(‪ )+ve side‬عبر لوحة توزيع خاصة تربط بها (‪ )+ve junction Box‬االنودات‪.‬‬ ‫وهنا البد من التنويه بانه يتوجب وضع بعض المساعدات التي تقلل مقاومة التربة اوجمع الرطوبة داخل الحوض‬ ‫االرضي مثل الملح الخشن العادي والفحم او مادة الكوكبريز(‪ )Cockebreze‬وبنسب خلط واحجام (للمواد المكونة‬ ‫لها) مختلفة والتي غالبا ماتكون على شكل حبيبات من برادة الحديد ‪.‬‬ ‫الشكل في ادناه يبين طريقة خزن مادة الكوكبريز‪.‬‬ ‫شكل رقم ‪-18 -‬‬ ‫ويجب التنويه الى ان هناك انواع مختلفة من طرق ربط االحواض االرضية منها‪:‬‬ ‫‪-1‬االحواض التي تربط فيها االنودات بصورة عمودية‪,‬وعادة تستخدم مثل هذه االحواض في المناطق ذات المقاومة‬ ‫القليلة جدا او التي يتواجد الماء فيها على مستوى قريب من سطح االرض‪.‬‬ ‫‪-2‬االحواض التي تربط فيها االنودات بصورة افقية في التربة التي تكون مقاومتها اعتيادية‪.‬‬ ‫‪36‬‬ ‫‪-3‬االحواض البئرية‪(Deep Well ),‬مثل هذه االحواض تستخدم في المناطق الجافة جدا او التي مقاومتها عالية‬ ‫جدا‪.‬‬ ‫الشكل رقم‪ -a&b&c19-‬يمثل احواض ارضية مختلفة‪.‬‬ ‫شكل رقم ‪-19-‬‬ ‫‪37‬‬ 38 ‫شكل رقم‪-b-19-‬‬ ‫شكل رقم‪-c-19-‬‬ ‫‪39‬‬  ‫‪Cables Connection‬‬ ‫البد من التطرق الى طرق الربط الخاصة بالقابلوات في منظومات الحماية الكاثودية ‪,‬وهناك طريقتان للربط‪-:‬‬ ‫‪ -1‬طريقة الربط البارد‪:‬‬ ‫تعتبر هذه الطريقة اكثر امنا من بقية الطرق النها تستعمل المواد الكيمياوية الالصقة والموصلة للتيار الكهربائي‬ ‫ويربط القابلو هنا مباشرة على االنبوب المراد حمايته بعد قشط مادة التغليف (‪ )Coating‬ومن ثم تنظيفه جيدا‬ ‫ولصق القابلو باالنبوب بالمواد الكيمياوية الموصلة للتيار ‪ ,‬ومن ثم توضع فوقه مادة عازلة تغطي مكان الربط‬ ‫بالكامل لمنع تسرب التيار الى االرض‪.‬‬ ‫‪ -2‬طريقة الربط الحار ‪:‬‬ ‫تستخدم هذه الطريقة مجموعة عدد متخصصة مبينة في الشكل ادناه رقم‪ -a&b -15-‬ويلحم هنا القابلو مباشرة او‬ ‫بصورة غير مباشرة على االنبوب بعد تنظيفه كما ورد في الطريقة االولى وتغطية منطقة الربط‪.‬‬ ‫في هذه الطريقة يجب اخذ تحوطات السالمة والفحص الهندسي قبل البد بعملية اللحام واالشكال في ادناه توضح‬ ‫ذلك‪.‬‬ ‫شكل رقم‪-a-20-‬‬ ‫‪40‬‬  ‫شكل رقم‪-b-20-‬‬ ‫‪Measurement of‬‬ ‫‪Cathodic Protection Potential‬‬ ‫بالتأكيد البد من وجود طرق قياس اوفحص تبين هل ان االنبوب محمي كاثوديا او ال أو هل هو في حالته‬ ‫الحرجة‪.‬ولالجابة البد من معرفة الوسيلة المستخدمة للقياس وهي ماتسمى بخلية الفحص والتي تتألف من انبوب‬ ‫زجاجي او بالستيكي او معدني بطول ‪ 15‬سم احدى نهايته مصنوعة من مادة نفاذة تسمح للمحلول بالنفاذ من‬ ‫الداخل الى الخارج وبنسبة معقولة والمحلول في داخل االنبوب الزجاجي او المعدني هو عادة من مادة كبريتات‬ ‫النحاس المائية الذائبة في الماء ‪,‬لتشكل محيطا مناسبا موصال للكهربائية (انتقال االلكترونات من التربة عبر‬ ‫المحلول ومن ثم الى الطرف االخر من االنبوب الزجاجي الذي تكون نهايته االخرى عبارة عن غطاء يمر من خالله‬ ‫‪41‬‬ ‫قضيب موصل (نحاسي ) مغمور في المحلول والطرف االخر للقضيب مربوط بقابلو بطول مناسب‪.‬الشكل رقم‪-21-‬‬ ‫في ادناه يبين خلية فحص نموذجية‪:‬‬ ‫شكل رقم‪-21-‬‬ ‫سنذكر اهم االجهزة الرئيسية التي تسهل عمل مهندس الحماية الكاثودية لمعرفة واقع حالة االنبوب بدون الدخول‬ ‫الى تفاصيل عملها‪.‬‬ ‫‪ -1‬جهاز افوميتر رقمي او اعتيادي (‪. )Avometere‬‬ ‫‪ -2‬جهاز امبير ميتر ذو مؤشر (‪. )Millimeter‬‬ ‫‪ -3‬جهاز قياس مقاومة التربة ( ‪.)Soil Resistivity Meter‬‬ ‫‪42‬‬  ‫‪ -4‬جهاز الكشف عن االنابيب وتحديد المسار ( ‪.)Pipe Locator‬‬ ‫‪ -5‬جهاز فحص تغليف االنابيب ( ‪.)Holyday Detector‬‬ ‫‪ -6‬جهاز مقطع التيار(‪.)Current Interrupter‬‬ ‫‪ -7‬اجهزة اتصال بعيدة وقصيرة المدى ( ‪.)Commutation Devises‬‬ ‫وفي الوقت الحاضر ومن خالل التطور الحاصل في اجهزة القياس فأن استخدام الحاسوب في معرفة حالة االنبوب‬ ‫الشاملة يعتبر من الوسائل المهمة جدا في الفحص ومن خالل‬ ‫اجهزة )‪) CIPS&DCVGS&ECDA‬الفحص االختصاصية المتطورة لمعرفة حالة التغليف والجهد في كل‬ ‫متر من االنبوب المدفون ولمعرفة وجود التضرر على االنبوب ‪.‬‬ ‫وفي كلتا الحالتين فأن التصاميم واعتماد حسابات الجهد والتيار المطلوب الذي يكون معتمدا على عدة امور مهمة‬ ‫يجب اخذها بنظر االعبار ومنها‪:‬‬ ‫*طول االنبوب‪.‬‬ ‫*قطر االنبوب‪.‬‬ ‫*سمك االنبوب‪.‬‬ ‫*نوع معدن االنبوب‪.‬‬ ‫*نوع التغليف‪.‬بعض الجداول في الفصل الخاص بتصاميم الحماية الكاثودية توضح عالقة التغليف بالتيار المطلوب‬ ‫‪.‬‬ ‫*مقاومة التربة‪.‬بعض الجداول ايضا في فصل التصاميم توضح عالقات مختلفة بين المقاومة والتيارالالزم ودرجة‬ ‫التآكل‪.‬‬ ‫*وجود انابيب أخرى تسير ضمن المسار االصلي لالنبوب المعني ‪.‬‬ ‫*وجود مصادر للتيارات الدوامة التي تؤثر سلبا على حالة االنبوب‪.‬‬ ‫*وجود عبورات لالنبوب (‪ )Crossing‬سواء أكانت عبورات طرق عادية او عبور انهار ‪.‬‬ ‫*تقاطع خطوط االنابيب مع خطوط الضغط العالي الكهربائي‪.‬‬ ‫* مدى حامضية اوقاعدية التربة ( ‪PH‬االس الهيدروجيني)‬ ‫اعاله هي المعايير لوضع تصميم مناسب الي انبوب النها ستحدد طريقة الحماية التي ستستعمل وتحدد كمية التيار‬ ‫المطلوب لتقليل التآكل وتبين حدود عمل المحطات او االنودات المضحية التي ستستعمل وكذلك ستحدد عمر‬ ‫الحوض االرضي المطلوب ‪.‬‬ ‫‪43‬‬  ‫‪Case Study‬‬ ‫‪ -1‬المثال لحالة طريقة االنودات المضحية‪:‬‬ ‫شبكة حماية كاثودية االنودات المستعملة فيها الخارصين (‪ )Zn‬تحمي انابيب مدفونة داخل مجمع سكني‬ ‫عند ربط المنظومة بحيث تيار االنود يمر عبر مقاومة متغيرة ومن ثم الى االنبوب‪,‬وجدت كل القراات تحت‬ ‫الجهد الحرج (‪ )-0.85‬اي ان الشبكة غير محمية‪.‬‬ ‫هناك عدة سيناريوهات محتملة لهذه الحالة ‪.‬المطلوب مناقشتها‪.‬‬ ‫‪ -2‬المثال لحالة طريقة التيار القسري‪:‬‬ ‫ابوب مواصفاته كاالتي‪-:‬‬ ‫‪ -‬قطره ‪ 8‬عقدة ‪.‬‬ ‫‪ -‬طوله ‪ 5‬كيلومتر‪.‬‬ ‫‪ -‬سمكه ضمن القياسات المعمول بها‪.‬‬ ‫‪ -‬التغليف ضمن القياسات المعمول بها‪.‬‬ ‫‪ -‬التوجد اي شبكات اخرى قريبة منه‪.‬‬ ‫‪ -‬التوجد معابر مائية اوطرق سيارات يمر من خاللها‪.‬‬ ‫‪ -‬مقاومة التربة ‪ 200000‬اوم‪.‬سم‪.‬‬ ‫‪ -‬مستوى المياه الجوفية قليلة جدا‪.‬‬ ‫المطلوب اقتراح منظومة الحماية الكاثودية المناسبة ‪,‬او عدم ربط منظومة حماية كاثودية اصال‪,‬مع بيان اسباب اي‬ ‫مقترح يتم العمل به‪.‬‬ ‫‪44‬‬ ‫من المؤكد وجود تأثيرات جانبية لعمل منظومة الحماية الكاثودية لشبكة ما على الشبكات االخرى القريبة منها (من‬ ‫الحوض االرضي او االنبوب) وهذا التأثير هنا هو ظاهرة التداخل بين االنبوب المعني ومجموعة االنابيب االخرى‬ ‫القريبة من االنبوب المعني والتي تكون حمايتها من محطات حماية كاثودية اخرى‪.‬‬ ‫ولكن قبل الدخول في هذا الموضوع او ظاهرة التداخل البد من التعرف على بعض الحاالت التي تخص عملية‬ ‫توزيع تيار وفولتية الحماية الكاثودية ‪.‬‬ ‫ففي الشكل ادناه ‪ -22-‬توضيحا النبوب مار خالل غالف خارجي ( ‪ )Shielding‬غير معدني مثل عبور االنابيب‬ ‫للشوارع الصغيرة ‪,‬فهذا الحاجز يقوم بحجب تيار الحماية المار الى االنبوب وضمن تأثير هذا الحاجز‪.‬‬ ‫وفي هذه الحالة وعندما يكون الحاجز ليس بأتصال مباشر مع االنبوب اي وجود فراغ بينهما وهو عادة ما يكون‬ ‫مملؤا بالتربة او الماء فأن كمية تيار الحماية ستتناسب عكسيا مع مقاومة التربة او الماء الموجود بين الحاجز‬ ‫واالنبوب‪ ,‬وطبعا المسافة بينهما ذات تأثير مباشر ايضا على التيار‪,‬فكلما قلت المسافة بينهما كلما ازدادت المقاومة‬ ‫بسبب صغر حجم المقطع الحامل لتيار الحماية والعكس صحيح‪.‬‬ ‫شكل رقم ‪-22 -‬‬ ‫‪45‬‬  ‫اما اذا كان الحاجز معدنيا فالمشكلة هنا تختلف كليا من الحالة االولى وتأثيرها اكبر ايضا‪.‬‬ ‫فنقطة اتصال االنبوب بالحاجز ستكون دائرة قصيرة( ‪ )Short Circuit‬وسيتم سحب معظم التيار الى الحاجز‬ ‫المعدني وسيشارك االنبوب بفقد تياره مما يؤدي الى حدوث حالة ضعف لتيار الحماية على العموم في هذا المكان‬ ‫وبالتالي حدوث او تسريع عملية التآكل التي تصبح واردة جدا هنا‪.‬‬ ‫شكل رقم ‪-23 -‬‬ ‫ومن االكيد فأن حل هذه المشكلة يبدأ بأزالة االسباب وهنا هو نقطة التماس بين االنبوب والحاجز‬ ‫ولحل هذه المشكلة فيجب استعمال حواجز او عبورات اعدت خصيصا لهذا الغرض ومصنعة بطريقة تمنع حدوث‬ ‫دوائر قصيرة بينها وبين االنابيب ‪.‬‬ ‫‪46‬‬  ‫وفي حالة كون عملية ازالة الدائرة القصيرة صعبة وخاصة في مناطق عبور االنابيب للشوارع الطويلة او االنهار‬ ‫المحلية فالحل االمثل هنا تعزيز تيار الحماية بربط انودات مضحية اضافية نوع مغنيسيوم (‪ )Mg‬في مناطق الدوائر‬ ‫القصيرة ‪.‬اصبحنا االن قريبين من ظاهرة التداخل التي تحدث في االنابيب المتقاربة من بعضها والتي حماية كل‬ ‫مجموعة من محطات مختلفة ‪.‬‬ ‫وللتقرب اكثر من هذه الظاهرة لنأخذ مثالين مختلفين من وجود انابيب غريبة وقريبة من االنبوب خاصتنا او وجود‬ ‫حوض ارضي قريب من االنبوب المعني ‪.‬موضحة بالشكلين رقم ‪-25- &-24-‬‬ ‫‪ -1‬الشكل ادناه ‪ -24-‬يمثل انبوب غريب يمر قريبا من حوض ارضي يحمي انبوب عائد الينا (المنطقة االرضية‬ ‫ذات الجهد الموجب)ففي هذه المنطقة يجبر االنبوب الغريب على التقاط التيار ضمن منطقة التأثير‪,‬وحسب‬ ‫نظرية مرور التيار فأنه يجب ان يكمل الدائرة الكربائية والذهاب الى المنطقة السالبة وهنا فهو االنبوب‬ ‫خاصتنا وعبر محطة الحماية الكاثودية التي تحميه‪.‬‬ ‫عليه ففي هذا المثال سيخرج التيار من االنبوب الغريب (وهو في الغالب تيار حمايته) الى اقرب منطقة‬ ‫تقاطع مع االنبوب خاصتنا وبذلك حصلت هنا منطقة ضعيفة كاثوديا لالنبوب الغريب (حصول منطقة انودية‬ ‫وكاثودية ) من هنا يمكن القول بأن منطقة خروج التيار هي المنطقة االنودية ومنطقة استقباله هي المنطقة‬ ‫الكاثودية ‪,‬اذن التآكل حاصل المحالة اذا لم تكتشف هذه الحالة وبالتالي اتخاذ االجراات الصحيحة لمنع هذه‬ ‫الظاهرة‪.‬ويمكن االستنتاج‬ ‫بأن كمية التيار العابر ستتناسب طرديا مع ظهور حالة التآكل على االنبوب‪.‬‬ ‫شكل رقم ‪-24-‬‬ ‫‪47‬‬ ‫فعندما يكون التيار المار قليل فأن وضع وصلة كهربائية (‪ )Connection‬بين االنبوبين عبر مقاومة وفي‬ ‫منطقة التقاطع ستكون الحل االمثل‪.‬‬ ‫ولكن ماذا سيكون الحل اذا كان التيار العابر من االنبوب الغريب الى انبوبنا كبير؟‬ ‫‪ -2‬الشكل ادناه هو تكرار للحالة اعاله ولكن بشكل مختلف‪.‬‬ ‫المطلوب مناقشة هذه الحالة ووضع الحلول الالزمة لها‪.‬‬ ‫شكل رقم ‪-25-‬‬ ‫من هنا تأتي اهمية مهندس الحماية الكاثودية وخبرته الموقعية والحاالت التي تمر عليه لحل مثل هكذا حاالت‪.‬اي‬ ‫ان االمر يجب ان اليقتصر على االمور الروتينية واخذ القرآآت وتسجيلها بالنسبة لكادر الحماية العامل في الشركات‬ ‫النفطية‪.‬‬ ‫ويجب مالحظة اماكن انشاء االحواض االرضية داخل المدن او المجمعات السكنية الحتمالية تأثر الخدمات االخرى‬ ‫باالحواض االرضية(انابيب الصرف الصحي –قابلوات الكهرباء المسلحة‪ -‬انابيب الماء‪...‬الخ)‪.‬‬ ‫عند الحديث عن ظاهرة التداخل البد من التطرق الى موضوع التيارات الدوامة الناشئة من تأثيرات خارجية والتي‬ ‫لها اثر سلبي على خطوط االنابيب القريبة منها‪.‬‬ ‫‪48‬‬  ‫وسنقوم بتوضيح بعض الحاالت الشائعة لحدوث التياراي الدوامة ‪.‬‬ ‫الشكل في ادناه ‪ -26-‬يوضح خط انبوب يسير بم وازات سكة حديد اعتيادية ‪,‬ونتيجة الحتكاك العجالت الحديدية مع‬ ‫سكة الحديد تتولد تيارات (دوامة )تؤثر سلبا على خط سكة الحديد وعلى خلفية عمل المناطق االنودية والكاثودية‬ ‫التي سبق شرحها‪.‬‬ ‫الشكل نفسه يوضح ايضا طريقة معالجة هذه الظاهرة‪.‬‬ ‫شكل رقم ‪-26 -‬‬ ‫الشكل في ادناه ‪ -27-‬يوضح حدوث نفس الظاهرة عند عبور وتقاطع خط سكة حديد مع خط انابيب ويوضح ايضا‬ ‫معالجة هذه الظاهرة بنصب محطة حماية كاثودية تعمل بمتحسسات اتوماتيكية عند اقتراب مرور القطار‪.‬‬ ‫‪49‬‬  ‫شكل رقم ‪-27 -‬‬ ‫واخيرا الشكل في ادناه ‪ -28-‬يبين تأثير تقاطع خطوط نقل الطاقة الكهربائية فائقة الجهد مع خط انابيب‪.‬‬ ‫والشكل نفسه يوضح عملية المعالجة لهذه الحالة وذلك بربط محوالت التيارات والتي تقوم بتحويل‬ ‫الجهود وكما يلي ‪:‬‬ ‫‪A.C‬‬ ‫‪ D.C‬ومن ثم من ‪D.C‬‬ ‫‪A.C‬‬ ‫‪50‬‬ ‫شكل رقم ‪-28 -‬‬ ‫‪51‬‬  ‫‪ -1‬البد من التطرق الى عملية تصميم منظومة الحماية الكاثودية سواء اكانت بطريقة االنودات المضحية او‬ ‫بطريقة التيار القسري وسيكون هذا التطرق بخطوط عريضة الن هذا الموضوع يحتاج الى تفاصيل كثيرة ومهمة‬ ‫‪.‬وقد اشرنا سابقا الى معايير التصميم واالمور الواجب معرفتها لتصميم اي منظومة‪,‬كما ان اختيار اي من طريقتي‬ ‫الحماية الكاثودية يجب استعمالها للحالة المراد اجراء التصميم لها سواء اكانت المفاضلة فنية او اقتصادية‪.‬‬ ‫‪ -2‬يجب ان يكون هناك حيز مهم للمخططات والخرائط وموقع المنظومة المطلوب تصميمها والجداول الخاصة‬ ‫بالكميات والحسابات‪ ,‬وتاثير هذه المنظومة على المنشات االخرى القريبة منها‪.‬‬ ‫‪ -3‬ضرورة اجراء الفحوصات الموقعية للماء ومدى حامضية او قاعدية التربة ومعرفة المقاومة النوعية لها‬ ‫ووجود االمالح والسلفات والكبريتات فيها ‪.‬‬ ‫وسنتطرق بصورة سريعة الهم المعادالت المستخدمة في تصاميم منظومة الحماية الكاثودية‪:‬‬ ‫عادة يستخدم جهاز قياس مقاومة التربة(‪ )Soil resistivity meter‬لهذه المهمة وهو يتالف من الجهاز نفسة‬ ‫وارع قضبان نحاسية مدببة من جهة وتحوي على مكان لتثبيت القابلوات عليها من الجهة االخرى ‪,‬تاخذ القراءة‬ ‫‪52‬‬  ‫بمسافات مختلفة بين قضيب واخر واعتبارا من واحد متر وتتسع المسافة لتصل الى ثمانية اوعشرة امتار‬ ‫واحتساب المقاومة في كل مرة ومن ثم تاخذ اقل قيمة يكون هوعمق الحوض االرضي‪.‬حيث تطبق المعادلة التالية‬ ‫‪:‬‬ ‫‪ρ═2παr‬‬ ‫)‪Where: ρ(soil resistivity) &α(the distance between one stick and the another‬‬ ‫)‪&r(the resistance taken from the meter‬‬ ‫الشكل في ادناه ‪ -29-‬يوضح هذه العملية‪:‬‬ ‫شكل رقم ‪-29-‬‬ ‫وفي االجهزة الحديثة المعدة لهذا الغرض تاخذ القراات مباشرة من الجهاز نفسه حيث يقوم هو بالعمليات الرياضية‬ ‫مباشرة‪.‬ومن االجراات المهمة االخرى في هذا المجال معرفة مستوى الماء في المنطقة‪.‬‬ ‫‪53‬‬ ‫في حالة عدم وجود معلومات حول مقاومة مادة معدن االنبوب وليس هناك اجهزة لهذا الغرض‬ ‫فيمكن اعتبار المقاومة تقريبا(‪(0.2 μ ohm. m‬‬ ‫الشكل في ادناه ‪ -30-‬يمثل طريقة قياس مقاومة مادة االنبوب في الحسابات الدقيقة التي‬ ‫تعتمدها الشركات المصممة ‪:‬‬ ‫‪54‬‬ ‫في حالة التصاميم الدقيقة تؤخذ قراات مختلفة لكل من التيار والفولتية بواسطة ملي فولتيمتر وملي امبيرميتر‬ ‫وبتطبيق معادلة خاصة يتم احتساب مقاومة التغليف‪.‬‬ ‫الشكل في ادناه ‪ -31-‬يوضح هذه الطريقة التي النريد ان ندخل في تفاصيلها هنا‪:‬‬ ‫شكل رقم ‪-31-‬‬ ‫‪55‬‬ ‫اما في الحاالت التقريبية والتي تقريبا تعطي نفس النتائج لقيم المقاومة كما في الحالة التي تعتمد على القراات‬ ‫الموقعية‪.‬‬ ‫الجدول في ادناه رقم ‪ -1-‬يبين قيم مقاومة التغليف لحاالت مختلفة‪:‬‬ ‫جدول رقم ‪-1-‬‬ ‫وعلى العموم فالطريقة المبسطة لتصميم منظومة حماية كاثودية تعمل بالتيار القسري كاالتي‪:‬‬ ‫‪ -1‬تحديد المساحة السطحية للجزء المراد حمايته ‪ x‬كثافة التيار الالزم للحماية(موضح في الجدولين ادناه لحاالت‬ ‫مختلفة)=التيار الكلي الالزم للحماية الكاثودية‬ ‫‪56‬‬ 57  ‫في هذه الخطوة لم يتبقى سوى تحديد مقاومة االنودات والذي يعتبر هو اهم جزء في الحسابات ‪.‬‬ ‫على العموم فان المعادلة النهائية التي تسمى معادلة (ديويت) (‪ )Dwight equation‬هي الحل االخير لحساب‬ ‫المقاومة الكلية لقطب (انود واحد) وكاالتي‪:‬‬ ‫المعادلة عندما يكون االنود‬ ‫}‪Rv=0.0052 xp/l x{ln(8L/d)-1‬‬ ‫بالوضع العمودي‬ ‫المعادلة ادناه عندما يكون االنود بالوضع االفقي‪:‬‬ ‫‪Rh=0.0052P/L x ln[{4LL+4L(SS+LL)}to power1/2 xds]+S/L-‬‬ ‫‪(SS+LL)to power1/2-1‬‬ ‫‪58‬‬  ‫اما طريقة اتصميم منظومة حماية كاثودية (بصورة مبسطة جدا) فتكون كاالتي‪:‬‬ ‫‪ -1‬تحديد مقدار التيار الصادر من قطب االنود على افتراض ان مقاومة التربة النوعية اكثر من‬ ‫‪ 500 ohm.cm‬ووفق المعادلة التالية‪:‬‬ ‫‪I=CFY/P‬‬ ‫‪Where:‬‬ ‫‪I : Anode current output(mA) of a single anode‬‬ ‫‪F : Anode size factor from table below‬‬ ‫‪59‬‬ P : Electrolyte resistivity in ohm-cm. Y : Structure potential factor from table 60  ‫‪C: Constant equal to the following:‬‬ ‫‪Zinc‬‬ ‫‪Slandered‬‬ ‫‪High‬‬ ‫‪High purity‬‬ ‫‪magnesium‬‬ ‫‪potential‬‬ ‫‪Zinc‬‬ ‫‪Alloy‬‬ ‫‪magnesium‬‬ ‫‪Alloy‬‬ ‫‪For‬‬ ‫‪40000‬‬ ‫‪96000‬‬ ‫‪120000‬‬ ‫‪40000‬‬ ‫‪potential of‬‬ ‫‪well coated‬‬ ‫‪structure‬‬ ‫‪For‬‬ ‫‪50000‬‬ ‫‪120000‬‬ ‫‪190000‬‬ ‫‪50000‬‬ ‫‪protection‬‬ ‫‪of poorly‬‬ ‫‪coated or‬‬ ‫‪bare‬‬ ‫‪structure‬‬ ‫على العموم المعادلة االكثر رواجا لتحديد مقاومة االنود واالقرب للحالتين (االفقي والعمودي) يمكن صياغتها‬ ‫كمايلي‪:‬‬ ‫}‪R=ρ/2π{ln(8L/d)-1‬‬ ‫كذلك البد من االشارة الى بعض الجداول المهمة في عمليات تصاميم الحماية الكاثودية وهي لغرض االطالع عليها‬ ‫ليس اال‪.‬‬ ‫‪61‬‬ ‫فرق الجهد القياسي عند درجة ‪25‬م‬ ‫نوع االنود‬ ‫‪-2.37‬‬ ‫المغنيسيوم ‪Mg‬‬ ‫‪-1.66‬‬ ‫االلمنيوم ‪AL‬‬ ‫‪-0.763‬‬ ‫‪Zn‬‬ ‫الزنك‬ ‫‪-0.34‬‬ ‫‪Fe‬‬ ‫الحديد‬ ‫‪62‬‬  The resistance ohm/cm Corrosion degree >2000 Sever corrosion 5000-10000 Continental Corrosion