حفاظت کاتدی پکینگ برج خنک کننده بتنی از روش های محافظت و ترمیم این کولینگ تاور و سازه های فلزی وابسته به آن می باشد. هنگامی که برج خنک کن بتنی در محیط های عملیاتی سخت قرار می گیرند، خوردگی شدیدی در آرماتورهای فولادی تعبیه شده در آن به وجود می آید. اتفاقی که باعث لایه برداری و پوسته پوسته شدن سطوح و اجزای می شود. به دلیل اندازه، هندسه و محدودیت های عملیاتی، تعیین وضعیت کولینگ تاور می تواند یک مسئله چالش برانگیز باشد. بنابراین داشتن برنامه ریزی منظم برای انجام عملیات تعمیر و نگهداری می تواند برای افزایش عمر مفید، موثر خواهد بود.
بتن ماده ای با مقاومت بالا می باشد؛ اما در مقابل نیروهای کششی ضعیف می باشد. برای اینکه بتوانیم مقاومت بتن را در نیروهای کششی تقویت کنیم، نیاز به استفاده از آهن در بتن داریم. برای این کار از میلگرد در بتن استفاده می شود تا مقاومت کششی در بتن را افزایش دهیم. اما از طرف دیگر وجود آهن یا میلگرد در بتن باعث خوردگی آهن در طولانی مدت شده و باعث کاهش مقاومت بتن در آینده نزدیک می شود.
انواع حفاظت کاتدی در برج خنک کننده بتنی
حفاظت کاتدی برج های خنک کن بتنی تکنیکی است که برای کنترل خوردگی در بتن دارای آهن استفاده می شود.
دو نوع حفاظت کاتدی برای برج های خنک کننده بتنی وجود دارد:
- Impressed current cathodic protection (ICCP): حفاظت کاتدی جریان تحت تاثیر، یک سیستم حفاظتی در برابر خوردگی است که متشکل از آندهای تیتانیوم با پوشش اکسید فلزی مخلوط (MMO) است که به یک منبع تغذیه خارجی متصل است. این منبع انرژی جریانی را فراهم می کند که منجر به واکنش الکتروشیمیایی مورد نیاز برای انجام حفاظت کاتدی می شود.
- Cathodic protection (CP): به عنوان تکنیکی برای کنترل خوردگی سطح فلز با تبدیل آن به کاتد یک سلول الکتروشیمیایی تعریف می شود. این امر با تزریق جریان مستقیم کم (DC) به آرماتور از طریق بتن حاصل می شود. سپس آرماتور فولادی به صورت کاتدی محافظت شده در نظر گرفته می شود.
عکس ذیل نمونه ایی از سیستم حفاظتی کاتدی برای میلگرد ستون های برج خنک کننده بتنی می باشد.
تقویت برج خنک کننده بتنی با شیوه CP
یکی از فناوری های اثبات شده در این مورد، حفاظت کاتدی (CP) است که می توان آن را در مرحله ساخت و ساز بر روی یک سازه جدید یا به عنوان بخشی از یک راه حل تعمیری با هدف افزایش عمر مفید سازه نصب کرد. برنامه تحقیقاتی استراتژیک در گزارش سال 1993 خود بیان کرد که “حفاظت کاتدی (CP) خود را به عنوان تنها تعمیر دائمی بتن دارای فولاد خورنده موجود ثابت کرده است. بنابراین، CP نباید به طور جداگانه در نظر گرفته شود، بلکه باید به عنوان بخشی از یک برنامه توانبخشی کامل در نظر گرفته شود.
CP به عنوان تکنیکی برای کنترل خوردگی سطح فلز با تبدیل آن به کاتد یک سلول الکتروشیمیایی تعریف می شود. این امر با تزریق جریان مستقیم کم (DC) به آرماتور از طریق بتن حاصل می شود. سپس آرماتور فولادی به صورت کاتدی محافظت شده در نظر گرفته می شود. منبع جریان می تواند از یک منبع تغذیه خارجی باشد یا می تواند از یک فلز فداکاری نصب شده در داخل یا روی سطح بتن که جریان محافظ را با فدا کردن خود (خورده شدن) ارائه می دهد.
دلیل اینکه CP روشی موثر و کاربردی برای کاهش آسیب ناشی از خوردگی به فولاد تقویت کننده می باشد، این است که می‌تواند واکنش های الکتروشیمیایی روی سطح فولاد را تغییر دهد. CP زمانی که به درستی طراحی و اجرا شود، اثر کلرید یا خوردگی ناشی از کربنات را با حفظ و ترمیم لایه غیرفعال روی آرماتور فولادی داخل بتن، از بین می برد. هیچ روش دیگری قادر نیست آسیب وارد شده به لایه غیرفعال شدن آرماتور فولادی را با چنین کارایی برای مدت زمان طولانی معکوس کند.
بررسی تداوم فولاد تقویت کننده در حفاظت کاتدی
با استفاده از جریان تحت تاثیر (ICCP) می توان برای کاهش خوردگی برای سطوح شدید خوردگی و قرار گرفتن مداوم در معرض خوردگی بدون نیاز به هیچ گونه تغییر فیزیکی در سیستم طراحی شود. چنین تطبیق پذیری، ارائه شده توسط منابع تغذیه پیشرفته و تجهیزات نظارتی که قادر به ارائه جریان های حفاظتی دقیق میلی آمپر هستند.
در تأسیسات صنعتی، برج های خنک کننده که از آب دریا یا آب شور به عنوان یک سیال خنک کننده استفاده می‌کنند، با محیط های تهاجمی خوردگی مواجه می شوند. فراوانی کلریدها، رطوبت و اکسیژن همراه با دماهای بالا، شرایط بیشتری را برای آسیب خوردگی با سرعت بالا فراهم می کند.
شیوه عمل حفاظت کاتدی (CP)
برای مثال می توان پروژه ایی که در آن نیاز به تعمیر داشت را عنوان کرد. زیرا نشانه های قابل توجهی از نشت، ترک، بتن لایه لایه شده و خوردگی را نشان می داد. این برج خنک کن آب دریا را به عنوان بخشی از محیط خنک کننده خود استفاده می کند که در نهایت منجر به خوردگی گسترده آرماتورهای تعبیه شده در کل ساختار بتن می شود.
به عنوان بخشی از روند تعمیر یک سیستم، برای انجام تعمیرات اساسی از روش CP استفاده می شود که برای این کار نیاز به خاموش شدن برج خنک کننده در زمان های برنامه ریزی شده برای تعمیر و نگهداری منظم خواهیم داشت. با توجه به مقدار کلریدها و فعالیت خوردگی مشاهده شده در عمق میلگرد، آندهای گالوانیکی برای ایجاد حفاظت در برابر خوردگی کافی نبودند. در عوض، یک سیستم ICCP انتخاب شد. با این حال، به دلیل برنامه ریزی برای توسعه ظرفیت برج خنک کننده در آینده نزدیک، دو دیوار از چهار دیوار برج خنک کن از اجرای سیستم ICCP حذف شد و تنها تعمیر بر روی دو دیوار باقی مانده انجام شد. پس از اتمام تعمیر و نصب سیستم CP، سیستم ICCP راه اندازی، بهره برداری و نگهداری شد.
به از گذشت هفت سال، هر دو دیوار شمالی و جنوبی علائم قابل توجهی از لایه لایه شدن، ترک ناشی از خوردگی سطحی و شکست را به دلیل آسیب ناشی از خوردگی نشان دادند (مناطق بدون ICCP). در مقابل، دیوارهای شرقی و غربی که در آن سیستم ICCP در حال کار بود، هیچ نشانه ای از خوردگی یا زوال فیزیکی از خود نشان ندادند. اثر داشتن سیستم ICCP که باعث افزایش عمر دیوارها بود و صرفه جویی در عدم نیاز به تعمیر روی همان دیوارها هفت سال بعد هزینه نصب سیستم را جبران کرد. شایان ذکر است که این سیستم حداقل 20 سال دیگر بدون نیاز به تعمیر و نگهداری از دیوارها محافظت می کند.
مزیت داشتن سیستم ICCP که سازه را در برابر خوردگی و خراب شدن محافظت می کند این است که مالک را از انجام تعمیرات مکرر دیوارهای برج خنک کننده بی نیاز می کند. مشتری مزایای مالی و عملیاتی را درک کرد و یک سیستم ICCP روی دیوار شمالی و جنوبی باقی مانده نصب کرد.
حفاظت کاتدی
هنگام طراحی یک سیستم CP (حفاظت کاتدی) جدید، بایستی به پارامترهای زیر توجه داشت:
- تعیین توجیه اقتصادی برای پروژه
- مشخصات پروژه
- دستورالعمل های ملی و بین المللی
- مذاکره با مالکان، ارگان های عمومی یا سایر طرف های ذینفع
- نوع شیوه (جریان گالوانیکی یا تحت تاثیر)
- تقاضای فعلی و نیازهای عرضه برق
- تعداد و محل آندها یا یکسو کننده های ترانسفورماتور
- الزامات نظارت
- نیازی به منبع مستقل برق نیست
- تأثیرات محدود بر سازه های مجاور
- اتصالات آند نیز محافظت می شوند
- انتخاب صحیح مواد، محافظت بیش از حد را تضمین نمی کند، بنابراین از شکنندگی فلز و آسیب پوشش جلوگیری می کند
- نصب، راه اندازی و نگهداری ساده است
انواع حفاظت کاتدی برج خنک کننده
دو نوع حفاظت کاتدی برج های خنک کن بتنی بر اساس تامین الکترون به یک ساختار وجود دارد:
- حفاظت کاتدی آند قربانی (SACP) : یک ماده کمتر نجیب به عنوان آند قربانی عمل می کند.
حفاظحفاظت کاتدی از روش‌های محافظت و ترمیم انواع کولینگ تاور بتنی و سازه‌های فلزی آن محسوب می‌شود. هنگامی که انواع برج‌های خنک کن بتنی (ساخته‌شده از بتن مسلح) در معرض محیط‌های عملیاتی سخت قرار می‌گیرند، خوردگی شدید آرماتورهای فولادی تعبیه شده، می‌تواند در آن‌ها ایجاد شود. اتفاقی که منجر به لایه‌برداری و پوسته پوسته شدن سطوح و اجزای بتنی می‌گردد. به دلیل اندازه، هندسه و محدودیت‌های عملیاتی، تعیین وضعیت برج‌های خنک کن می‌تواند چالش برانگیز باشد. با این حال، ارزیابی دقیق دانش حیاتی را برای اطمینان از سلامت ساختاری آن‌ها فراهم می‌کند. بنابراین، تعمیر و نگهداری و تعمیرات می‌تواند برای به حداکثر رساندن عمر مفید برنامه‌ریزی شود.
برای بررسی ابعاد دقیق‌تر این نوع محافظت‌ها، در ادامه به سراغ یک نمونه‌ی عینی و پیشرفته خواهیم رفت. برج‌های موجود در نیروگاه برق منطقه آتلانتیک، از نمونه‌هایی هستند که بمنظور بهبود ساختار، در آن‌ها از شیوه حفاظت کاتدی (cp و iccp) استفاده شده است.
آسیب‌های برج خنک کننده بتنی آتلانتیک
اواسط دهه 1980، ابتدا تخریب بتن در سطح خارجی پوسته برج خنک کننده بتنی واحد شماره 3 مشاهده شد. با گذشت زمان، فرسودگی بتن در برج‌های خنک کن برای هر دو واحد 3 و 4 پیشرفت کرد. آسیب‌ها شامل:
- نواحی وسیع لایه لایه شدن و پوسته پوسته شدن بتن در قسمت‌های خارجی پوسته،
- لایه لایه شدگی بتن در قسمت‌های داخلی پوسته
- و ترک خوردگی و رنگ آمیزی خوردگی در ستون‌های X
مشاهده شده بود. بمنظور محدود کردن خطر ریزش بتن فرسوده از پوسته‌ها، مالک چندین بار از یک پیمانکار برای حذف بتن لایه لایه سست از برج‌ها استفاده نمود. علاوه بر این، زوال قابل مشاهده در 30 ستون از 32 ستون X یافت شد. نیمه پایینی ی X (زیر پرکننده) مقدار بیشتری از تخریب را نشان می‌دهند. تخریب‌ها و آسیب‌هایی که عمدتاً شامل ترک‌های طولی در گوشه‌ها می‌شد که با لایه برداری بتن پوششی ناشی از خوردگی آرماتورهای فولادی تعبیه‌شده، همراه بود.
تبادل گستر هیراد؛ تولیدکننده برج خنک کن بتنی باکیفیت
شرکت با توجه به قرارگیری در جایگاه تخصصی‌ترین شرکت‌های طراحی و تولید و فروش برج خنک کننده ، پکینگ نت اسپلش، مفتخر است که در بسیاری از پروژه‌های موفق و بزرگ کشور عزیزمان ایران حضور داشته است. لذا با توجه به ویژگیهایی نظیر:
- تنوع تولید،
- کیفیت و تجربه بالای مهندسین فنی،
- تضمین کیفیت محصولات خود و
- قابلیت طراحی دقیق بر اساس نیازها