العوامل الرئيسية المؤثرة في أداء نظام الحماية الكاثودية بالتيار المُدرَّب

يُعَدُّ نظام التيار الكهربائي المُحقَن بالتيار المستمر بالنسبة لمالكي السفن ومشغِّليها من تلك الأنظمة الأساسية التي لا يُولى لها اهتمامٌ ما لم تتوقَّف عن العمل — وهو ما قد يكون مكلفًا للغاية، إذ لا يقتصر الأمر على فشله في مكافحة التآكل الكهروكيميائي الناتج عن ماء البحر على هيكل السفينة والدفة والمحرّك فحسب، بل ويُسرِّع من حدوثه أيضًا؛ مما يؤدي إلى تكاليف صيانة إضافية لإصلاحات إضافية في الهيكل خلال فترات الجفاف غير المجدولة، وضعف في السلامة الإنشائية لمكونات السفينة.

شاركت شركة إس إم إي في تشخيص الأعطال وإصلاحها وتحسين أنظمة الحماية الكاثودية بالتيار المستمر المُحقَّن (ICCP) في معظم أحواض بناء السفن الكبرى في الصين وخارجها، مع تنفيذ أكثر من ٥٠٠ تركيب وصيانة سنويًّا على مدى العشرين عامًا الماضية. وباستنادٍ إلى خبرتنا، نعلم أن أداء النظام لا يفشل بسبب سبب واحد «كارثي»، بل نتيجة تدهور تراكمي ناتج عن بيئة التشغيل، وتقادم المكونات، وعوامل أخرى متنوعة. وفيما يلي نستعرض العناصر المختلفة لنظام الحماية الكاثودية بالتيار المستمر المُحقَّن (ICCP) الخاص بكم، ونبرز أكثر الأسباب شيوعًا لانخفاض الأداء.

حالة الأنود واستهلاكه

مكون رئيسي في أي نظام حماية كاثودية تيار مُستمر (ICCP)، وتُصمَّم الأنودات لتستمر لسنوات عديدة، على عكس نظيراتها الاستهلاكية. ومع ذلك، فإنها تعمل فقط ما دامت طبقة أكاسيد المعادن المختلطة (MMO) المُطبَّقة على قاعدة من التيتانيوم لم تتحلَّل أو تستنفد بسبب الإخراج العالي. ويؤدي الاستنفاد إلى زيادة مقاومة الأنود، وتوزيع غير منتظم للتيار، وانحدارٍ متسارعٍ في أداء الأنود.

في ورشة العمل الخاصة بنا في نانتونغ، نلاحظ غالبًا أن الأنودات المُزالة من السفن بعد مرور ٥ إلى ٧ سنوات قد فقدت طبقتها بالكامل في قسم موضعي. وغالبًا ما يعود ذلك إلى أن وحدة التحكم الآلي كانت تُشغَّل بشكل مفرط بشكل متقطع؛ إذ يرفع النظام الجهد لتعويض النقص، مما يؤدي إلى إجهاد الطبقة المتبقية وإتلاف الأجزاء المتبقية. ويمكن لاختبار بسيط لجهد الأنود، جنبًا إلى جنب مع فحوصات دورية لإخراج التيار ورسم خريطة للأنودات لاكتشاف أي زيادة غير طبيعية، أن يحدد ما إذا كانت طبقة الأنود تتدهور أم لا. ويجب أن تشمل كل فترة فحص شاملة اختبارًا دقيقًا لمقاومة التيار الكهربائي، وليس فقط فحصًا بصريًّا.

حساسية وحدة التحكم (بما في ذلك المعايرة والتلوث)

يعمل النظام من خلال مراقبة الجهد الكهربائي لجسم السفينة باستخدام إلكترودات مرجعية من الفضة/كلوريد الفضة. ويجب أن توفر هذه الخلايا النصفية قياساتٍ مستقرةً ودقيقةً كي يعرف وحدة التحكم ما إذا كانت بحاجةٍ إلى زيادة أو تقليل مخرج التيار المستمر للحفاظ على حماية جسم السفينة عند الجهد السالب المحدد (-٨٠٠ مللي فولت إلى -٨٥٠ مللي فولت بالنسبة إلى Ag/AgCl). أما المشكلة الرئيسية المتعلقة بالإلكترودات المرجعية فهي الترسبات العالقة؛ أي نمو الكائنات البحرية والمواد اللزجة والتكلس التي تُعزل عن العنصر الحسّاس وتبطئ زمن الاستجابة، مما يؤدي إلى عدم دقة قياسات الجهد.

إذا تلوثت الإلكترود المرجعية، فقد تقيس جهداً أقل سلبية (مثل: -750 مللي فولت)، وبالتالي يقلّ تشغيل نظام الحماية الكاثودية بالتيار المُوجَّه. وهذا قد يؤدي إلى حماية غير كافية، ما يسرّع من تآكل هيكل السفينة. أما إذا حدث قصر كهربائي في الإلكترود المرجعية، فقد تظهر القراءة شديدة السلبية (مثل: -1000 مللي فولت)، ما يؤدي إلى حماية زائدة؛ حيث قد يتسبب الجهد الزائد في إتلاف الطلاء عبر تكوّن غاز الهيدروجين وانفصاله على هيئة بثور. وقد رأينا حالاتٍ من كلا النوعين؛ والحل يكمن في استخدام إلكترودات مرجعية مزودة بشبكات مقاومة للتلوث (سواء كانت مدمجة أو محمية)، وإدراج تنظيف الإلكترود المرجعي ضمن جدول الصيانة الدوري. كما ينبغي التحقق من صحة أداء الإلكترود المرجعي دوريًّا باستخدام خلية نصفية محمولة ومعايَرَة، واستبداله إذا انحرفت قراءته أكثر من 10 مللي فولت عن قراءة الخلية النصفية المعايَرَة.

ضبط وحدة التحكم وإعدادات PID

تستخدم الأنظمة الحديثة وحدات تحكُّم تعتمد خوارزمية التناسبي-التكاملي-التفاضلي (PID) للحفاظ على المخرجات. ومع ذلك، لم تُصمَّم هذه الوحدات للاستخدام دون مراقبة مستمرة؛ إذ يتغيَّر وضع الماء تبعًا للموقع — فالحرارة وملوحة الماء ومحتوى الأكسجين وسرعة السفينة تؤثِّر تأثيرًا كبيرًا في استقطاب هيكل السفينة. فإذا ضُبِطت وحدة التحكُّم لسفينةٍ في المياه الاستوائية ثم انتقلت إلى مصبٍّ بحريٍّ شبه مالح وأبرد في منطقة البلطيق، فإن التذبذب أو التأخُّر في الاستجابة سيسبِّب مشكلة.

نعلم من التجربة أنَّه من الشائع جدًّا أن تصل نسبة الشكاوى المتعلِّقة بأداء نظام الحماية الكاثودية بالتيار المُستمر إلى ٣٠٪، ويعود السبب في ذلك غالبًا إلى ضبط وحدات التحكُّم بشكل غير دقيق. ومن المؤشرات الدالَّة على وجود مشكلة: التقلُّب المستمر بين التيَّار العالي والمنخفض، وتنبيهات الجهد العالي، والتشغيل المتواصل عند أقصى إخراج ممكن. ولا يقتصر إصلاح وحدة التحكُّم عادةً على استبدالها فحسب، بل يتطلَّب ضبطها يدويًّا أثناء رحلة كاملة، مع تسجيل البيانات على متن السفينة لمراعاة جميع الظروف، بما في ذلك حالة البالاست وحالة التحميل. ولدينا فنيوّون مزوَّدون بأجهزة تسجيل بيانات مخصَّصة لضبط أنظمة الحماية الكاثودية بالتيار المُستمر، ويمكنهم تحديد ما إذا كانت تعديلات مكاسب التكامل والمشتقة كافية لحلِّ المشكلة واستعادة استقرار إخراج التيَّار.

حالة طلاء هيكل السفينة

يتجاهل العديد من الأشخاص الارتباط بين طلاء الهيكل ونظام الحماية الكاثودية بالتيار المُوجَّه؛ إذ يقلل الطلاء السليم للهيكل بشكل كبير من متطلبات التيار بنسبة تصل إلى ٦٠–٧٠٪. لكن بمجرد أن يبدأ طلاء مقاومة التآكل في الانفصال أو التشقق المجهرى، يصبح الهيكل يحتوى على العديد من «النقاط الساخنة» التي تتطلب كميات هائلة من التيار من الأنودات. ويؤدى هذا الطلب المتزايد إلى استهلاك أسرع للأنودات ويزيد من العبء الواقع على المحول/المُصحِّح.

وعلاوةً على ذلك، لن تغطى الأنودات جميع أجزاء الفولاذ المكشوف حديثًا بشكل متساوٍ، ما يؤدي إلى حدوث نقص في الحماية في مناطق محددة، حتى وإن بدى أن النظام ككل يعمل بإنتاجٍ طبيعي.

إذا لاحظت اتجاهًا متزايدًا في سجلاتك خلال عمليات الجفاف المتكررة يشير إلى ارتفاع متطلبات التيار دون تحديث الطلاء، فستحتاج حينها إلى تحديث طلاء الهيكل. وهذه هي الحلول الأكثر فعالية من حيث التكلفة لـ«ترقية الأداء» التي يمكنك تقديمها لنظام الحماية الكاثودية بالتيار المُوجَّه.

الخاتمة

ضماننا لمدة ١٢ شهرًا على كل خدمة من خدمات مشاريعنا ليس مجرد تكتيك تسويقي، بل يستند إلى معرفتنا بقدرتنا على تشخيص نظام الحماية الكاثودية بالتيار المُستمر بدقة. فالنظام بأكمله — أي الأنود، والقطب المرجعي، ووحدة التحكم، والطلاء، وتوصيلية هيكل السفينة الكهربائية — مترابط تمامًا؛ فإذا فشل عنصر واحد، فإنه يؤدي في النهاية إلى تدهور الأداء الكامل للنظام. وإذا كنت بالفعل تعاني من تقلبات غير مفسَّرة — مثل إنذارات الجهد العالي/المنخفض، أو ازدياد الطلب على التيار، أو تلف الطلاء — فلا تنتظر موعد الصيانة الدورية القادمة.

أهم العوامل المسببة ليست معقَّدة، وفي حال تراجع أداء نظامك، فإنك بحاجة إلى فريقنا لفهم الأمر بشكل شامل. ويمكن لشركة إس إم إي تحقيق ذلك في أي موقع حول العالم، وفي أي حوض بناء سفن، لتلبية متطلباتك الخاصة بأنظمة الحماية الكاثودية بالتيار المُستمر.