Με δεδομένη τη διαρκή εξέλιξη της τεχνολογίας, τα φαινόμενα που προκύπτουν από τις διαφορές δυναμικού των μετάλλων αυξάνονται και εντείνονται, δημιουργώντας αναπόφευκτα σοβαρά προβλήματα στις υδραυλικές εγκαταστάσεις, εγκυμονώντας κινδύνους και παράλληλα επιφέροντας εκτενείς και κοστοβόρες επισκευές και αντικαταστάσεις μερών ή και του συνόλου των υδραυλικών εγκαταστάσεων.
Το φαινόμενο της ηλεκτροχημικής διάβρωσης ακολουθεί και αυτό –όπως το φαινόμενο της οξείδωσης– μια νομοτελειακή αρχή της φθοράς, όπου η φύση… μας αντεπιτίθεται αναφορικά με τις τεχνολογικές εξελίξεις ως μη συμφωνούσα με αυτές.
Συνθέτοντας λοιπόν μια υδραυλική εγκατάσταση από διαφορετικά μέταλλα με στόχο να επιτύχουμε καλύτερες επιδόσεις έργου, ερχόμαστε υποχρεωτικά αντιμέτωποι με τις υφιστάμενες διαφορές δυναμικού που παρουσιάζονται όταν τα μέταλλα συνδέονται μεταξύ τους, δημιουργώντας ένα δίκτυο που διαρρέεται από υγρό (εν προκειμένω από νερό).
Το αποτέλεσμα των ανωτέρω είναι η δημιουργία ενός ηλεκτρολυτικού λουτρού, όπου το ισχυρότερο μέταλλο (βάσει του πίνακα κατάταξης της δραστικότητας των μετάλλων) καταστρέφει το ηλεκτρολυτικά ασθενέστερο μέταλλο αποσυνθέτοντάς το.
Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι η προαναφερθείσα δημιουργία ασθενών ρευμάτων από τις διαφορές δυναμικού των μετάλλων συνδυάζεται και με το φυσικό δυναμικό διαβρώσεως της εκάστοτε γεωγραφικής περιοχής.
Ως εκ τούτου, ο παράγοντας της γεωφυσικής θέσης μιας υδραυλικής εγκατάστασης αποδεικνύεται εξίσου καθοριστικός, προσδιορίζοντας την ένταση του ηλεκτρολυτικού φαινομένου.
Τα δεδομένα αυτά αιτιολογούν την ύπαρξη σχεδόν όμοιων υδραυλικών εγκαταστάσεων οι οποίες δεν παρουσιάζουν το ίδιο επίπεδο φθορών, γεγονός το οποίο οφείλεται στη διαφορετική γεωφυσική τους θέση. Κατά συνέπεια, ο συνδυασμός του φυσικού και του τεχνητού δυναμικού διαβρώσεως διαφοροποιείται, προκαλώντας ανομοιογενή φθορά σε φαινομενικά παρόμοιες εγκαταστάσεις.
Ο τρόπος αντιμετώπισης αυτών των προβλημάτων είναι η πλήρης καθοδικοποίηση των εγκαταστάσεων. Αυτό επιτυγχάνεται με τη δημιουργία ροής ηλεκτρονίων τα οποία, όντας αρνητικά φορτισμένα, στοχεύουν στην αρνητικοποίηση της υδραυλικής εγκατάστασης.
Η επιδιωκόμενη εξισορρόπηση των διαφορών γαλβανικού στοιχείου έχει ως αποτέλεσμα την παύση του φθοροποιού φαινομένου. Οι μέθοδοι προστασίας των εγκαταστάσεων από τη διάβρωση είναι λίγες αριθμητικά, και στόχος τους είναι η αποτροπή των επιφανειακών φθορών καθώς και η προστασία των επικίνδυνων για θραύση σωληνώσεων και εξαρτημάτων (με συνέπεια ακατάσχετες διαρροές υγρών).
Στο σημείο αυτό οφείλουμε να τονίσουμε τον καταλυτικό ρόλο που διαδραματίζουν ως προς την συχνότητα εμφάνισης βλαβών οι ενδοκρυσταλλικές και περικρυσταλλικές διαβρώσεις, οι οποίες δημιουργούνται τόσο από τα θερμικά σοκ της διαδικασίας συγκόλλησης όσο και από τις αστοχίες κρυσταλλικών δομών των διάφορων κραμάτων μετάλλων.
Τα κράματα αυτά χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή των μεταλλικών εξαρτημάτων που συνθέτουν τις υδραυλικές εγκαταστάσεις, εντείνοντας τα προβλήματα διάβρωσης σε περίπτωση αστοχιών στη διαδικασία παραγωγής τους.
Μέθοδοι προστασίας
Τρεις είναι οι εφαρμοζόμενες μέθοδοι προστασίας: τα εμβαπτιζόμενα ανόδια, η επιβολή τάσεως με υποστήριξη δικτύου, καθώς και η επιβολή τάσεως μέσω θυσιαζόμενης ανόδου.
Παρακάτω παρουσιάζονται αναλυτικά οι τρεις μέθοδοι.
α) Εμβαπτιζόμενα ανόδια. Κατά την εφαρμογή των εμβαπτιζόμενων ανοδίων δημιουργούνται τοπικά γαλβανικά στοιχεία τα οποία τροφοδοτούν με ηλεκτρόνια (άρα αρνητική φόρτιση) διάφορες περιοχές της υδραυλικής εγκατάστασης, καθιστώντας την ηλεκτραρνητική, βάσει της σειράς δραστικότητας του ανοδίου. Στην προκειμένη περίπτωση χρησιμοποιούμε μαγνήσιο με δυνατότητα παραγωγής τάσεως ασθενούς ρεύματος περίπου 1.600mv, ικανή να τροφοδοτήσει την υδραυλική εγκατάσταση με τάση ανώτερη των -780mv, που είναι απαραίτητη για την καθοδικοποίηση της εγκατάστασης.
Το αποτέλεσμα είναι η φόρτιση της εγκατάστασης σε ένα πεδίο της τάξεως των 1.500mv, επαρκές και καθόλα ασφαλές για την απαιτούμενη προστασία. Ωστόσο, η αδυναμία της εν λόγω μεθόδου έγκειται στο γεγονός ότι η δράση της περιορίζεται στα τοπικά σημεία όπου εδράζεται το εμβαπτιζόμενο ανόδιο, και αδυνατεί να προστατέψει με επάρκεια το σύνολο της εγκατάστασης.
Κατά συνέπεια, δημιουργούνται αρκετά κενά προστασίας. Επιπλέον, όπως αποδεικνύεται στην πράξη, η τοποθέτηση πολλών εμβαπτιζόμενων ανοδίων, εκτός του ότι δεν είναι πρακτικά εφαρμόσιμη, οδηγεί στη δημιουργία ρύπανσης στα διάφορα υδραυλικά δίκτυα και μεγάλες αποθέσεις καταλοίπων, τα οποία προκύπτουν από την ηλεκτροχημική διεργασία.
Συνοψίζοντας, τα εμβαπτιζόμενα ανόδια προκαλούν έντονη ρύπανση και καθιστούν ανθυγιεινό το νερό, τόσο στα κλειστά κυκλώματα όσο και στα ανοιχτά δίκτυα ύδρευσης.
β) Επιβολή τάσεως με υποστήριξη δικτύου. Η μέθοδος επιβολής τάσεως μέσω δικτύου θεωρείται η πλέον ακριβότερη μέθοδος, με παράλληλη πιθανότητα αστοχίας που συνήθως εντοπίζεται στα συστήματα ηλεκτρολογικών κυκλωμάτων, όταν αυτά βρίσκονται υπό συνεχή τροφοδοσία τάσης ηλεκτρικού ρεύματος αστικού δικτύου. Βέβαια οφείλουμε να τονίσουμε ότι η συγκεκριμένη μέθοδος μας παρέχει τη δυνατότητα να επιτύχουμε υψηλό επίπεδο προστασίας, ενώ χρειάζεται χαμηλή συντήρηση σε μεγάλο βάθος χρόνου.
γ) Επιβολή τάσεως μέσω θυσιαζόμενης ανόδου. Σχετικά με τη μέθοδο επιβολής τάσης μέσω θυσιαζόμενου ηλεκτροδίου, έχουμε ως δεδομένη την απόλυτη συμβατότητα του ασθενούς ρεύματος, ως προϊόν του ηλεκτροχημικού φαινομένου, με το ασθενές ρεύμα που παράγει η αυτόνομη συσκευή καθοδικής προστασίας. Η εν λόγω μέθοδος οδηγεί στην πλήρη εξουδετέρωση των διαφορών γαλβανικού στοιχείου και κατά συνέπεια στην ολοκληρωτική εξάλειψη του φθοροποιού φαινομένου. Αξίζει όμως να σημειωθεί ότι το σπουδαιότερο στοιχείο που μας προσφέρει η συγκεκριμένη μέθοδος είναι η έλλειψη επαφής του νερού με το ανόδιο.
Ως εκ τούτου, αποφεύγουμε παντελώς τους προαναφερθέντες κινδύνους μόλυνσης του νερού με βαρέα μέταλλα που εμπεριέχονται στα διάφορα κράματα των εμβαπτιζόμενων ανοδίων. Επίσης οφείλουμε να τονίσουμε το γεγονός ότι τα ασθενή ρεύματα ηλεκτροχημικού χαρακτήρα αποτελούν αντικείμενο όχι της ηλεκτρολογίας αλλά της εφαρμοσμένης ηλεκτροχημείας. Επίσης, προκύπτει ελλειμματική εφαρμογή του νόμου του Ohm (που αποτελεί το βασικό νόμο της ηλεκτρολογίας), μια και το ηλεκτροχημικό ασθενές ρεύμα εφαρμόζεται ως υμένιο ρεύματος (επιφανειακό ασθενές ρεύμα), και άρα υπάρχει εκτενής δυνατότητα ανάπτυξής του σε επιφάνειες λόγω της έλλειψης της πτώσης τάσης από τη χαμηλή αντίσταση.
Τέλος, πρέπει να προσθέσουμε τους κινδύνους που δημιουργεί η παρουσία των ασθενών ρευμάτων στις υδραυλικές εγκαταστάσεις, φαινόμενο που αποτελεί συνέπεια των διαφορών δυναμικού από τα ανομοιογενή μέταλλα. Εν ολίγοις, η απουσία καθοδικής προστασίας κρίνεται απαράδεκτη για μία σύγχρονη υδραυλική εγκατάσταση, είτε βιομηχανικής είτε οικιακής χρήσεως.
*Ο κ. Κουναδίνης είναι μεταλλειολόγος μηχανικός, με εξειδίκευση σε θέματα εφαρμοσμένης ηλεκτροχημείας.
