استكشاف أخطاء أنظمة الحماية الكاثودية بالتيار المُدرَّب البحرية: أسباب الحماية الزائدة وتلف الطلاء وإنذارات خلية المرجع

نظام الحماية الكاثودية بالتيار المُدرَج (ICCP) هو نظام الحماية الحيوي لهيكل السفينة تحت سطح الماء. ويُستخدَم هذا النظام لتوليد جهد كهربائي وقائي معيّن على سطح الفولاذ لمنع التآكل الغلفاني عند عمله بشكلٍ سليم. لكن أي نظامٍ متطوِّرٍ جيّدٍ قد يفقد توازنه. وفي حالات الاستدعاء الطارئ لدى شركة SME، تشكّل مشاكل الإفراط في الحماية وتلف الطلاء وإنذارات الخلايا المرجعية الكاذبة أكثر من ٧٠٪ من الإشكالات، وهي تظهر مرارًا وتكرارًا في هذه السجلات. وعادةً ما تظهر هذه الأعراض بشكلٍ منفصل، لكنها في كثيرٍ من الحالات مرتبطةٌ ببعضها البعض. ومعرفة هذه الثلاثية هي الخطوة الأولى في تشخيص الأعطال.

الأسباب الجذرية للإفراط في الحماية واندفاع الأنود الزائد

إذا كانت التيار كثيفًا جدًّا، فإن نظام الحماية الكاثودية بالتيار المُوجَّه (ICCP) سيُورِّد تيارًا زائدًا، ما يؤدي إلى ارتفاع جهد هيكل السفينة فوق علامة -٩٠٠ مللي فولت (بالنسبة إلى قطب مرجعي من كلوريد الفضة/الفضة Ag/AgCl)، وهي ما تُعرَف بظاهرة «الحماية الزائدة». وهذه المشكلة ليست عادةً فوريةً؛ بل تميل إلى أن تكون تدريجيةً ناتجةً عن عطل في القطب المرجعي يمنعه من إعطاء قراءة دقيقة، أو عن عطل في وحدة التحكم تجعلها غير مُعايرة بشكل صحيح بالنسبة إلى حلقة التغذية الراجعة. وفي كثير من الحالات، يكون القيمة المُعدَّة مسبقًا لوضع التشغيل الآلي للتحكم (autopilot setpoint) ثابتةً عند قيمة خاطئة بسبب ضعف الاتصال بين الأرض ووحدة التحكم، أو بسبب سوء عزل الكابل بين الخلية المرجعية ووحدة التحكم. ومن الأسباب الميكانيكية الأخرى أنود نفسه، الذي قد يفقد جزءًا من مساحة سطحه إذا تعرَّض لظاهرة التمرير الجزئي (passivation)، مما يحفِّز النظام على رفع الجهد، ما قد يؤدي بدوره إلى حدوث الحماية الزائدة على كامل السطح المغمور في الماء. وفي شركة SME، نبدأ دائمًا باستبعاد احتمال وجود حماية زائدة عبر قياس جهد هيكل السفينة مباشرةً باستخدام خلية نصفية محمولة، بعيدًا عن لوحة التحكم وبعيدًا عن السفينة.

الضرر الناتج عن الطلاء وانفصاله الكاثودي: التأثير الثانوي

الحماية الزائدة ليست مجرد هدر للتيار، بل إنها تُدمِّر بالفعل طبقات الحماية. وتحدث تفاعل كاثودي عند واجهة الفولاذ والطلاء إذا انخفض جهد هيكل السفينة إلى أقل من -١٠٠٠ مللي فولت. ويعمل البيئة القلوية على تكسير الروابط البوليمرية في طلاءات الإيبوكسي وطلاءات القار الفحمي، ما قد يؤدي إلى انفصال كاثودي. وأولى العلامات الظاهرة هي ظهور فقاعات صغيرة أو رواسب بيضاء شبيهة بالطباشير حول لحامات الوصلات وحول الحواف، حيث يكون سمك الطلاء طبيعيًّا أرقَّ في هذه الأماكن. وعند تقشُّر الطلاء، يجذب المعدن العاري تيارًا أكبر، ما يؤدي بدوره إلى تقشُّر مزيد من الطلاء وهكذا دواليك. وقد أجرينا الاختبار على عيّنات طلاء سفن تعرّضت لأضرار تجاوزت مساحتها ٥٠٠٠ متر مربّع في نانتونغ، وأظهرت النتائج أن التصاق الطلاء ينخفض بنسبة تصل إلى ٦٠٪ خلال ثلاثة أشهر فقط في الهياكل التي تتعرّض لحماية زائدة. والحل ليس خفض التيار، بل إصلاح الطلاء بشكل صحيح وضبط النظام في الوقت نفسه؛ إذ لن ينجح تطبيق طلاء جديد على سطحٍ شديد الاستقطاب بالفعل دون ضبط النظام في الوقت ذاته، وإلا سيُخفق مرة أخرى خلال أسابيع.

فهم إنذارات خلية المرجع: الإشارات الكاذبة مقابل الأعطال الحقيقية

أحد أكثر القضايا سوء فهمٍ هو إنذار خلية المرجع الشائع. فقد يشير تنبيه الجهد العالي أو فشل الخلية ببساطة إلى أن خلية المرجع غير متصلة باللوحة. وتتعرّض الأقطاب الكهربائية المصنوعة من الفضة/كلوريد الفضة عادةً للتلوّث بسبب نمو الكائنات البحرية أو الرواسب أو طبقات الزيت، ما يؤثّر على جهد الوصل الداخلي للقطب الكهربائي ويؤدّي إلى قراءات كهربائية خاطئة بوحدة الميلي فولت. كما تحدث تسريبات الكابلات بشكل متكرّر أيضاً (عندما تتسلّل الرطوبة إلى صندوق التوصيل أو عندما يمر كابلٌ به وصلة تالفة عبر حجرة البحر)، مما يولّد مسار مقاومة موازٍ يُقلّد إشارة انحراف لخلية المرجع. وللاستعاضة عن المعدّات، يتّبع مهندسو الدعم الفني في شركة «إس إم إي» إجراء تشخيصي مكوّن من ثلاث خطوات: (١) فحص مقاومة التيار المستمر للخلية مقارنةً بقطب كهربائي نظيف معروف، (٢) فحص مقاومة العزل بين الخلية والأرض (ويجب أن تكون أكبر من ٢٠ ميغاأوم)، و(٣) إجراء اختبار قطع التيار الديناميكي لتحديد ما إذا كان الإنذار يتزامن مع تقاطعات التيار. ويتم حلّ أكثر من ٤٠٪ من الإنذارات التي نتعامل معها عن طريق تنظيف سطح الخلية وإعادة غلق غلاف الكابل بشكل محكم، بدل استبدالها.

استكشاف الأخطاء في الموقع بشكل عملي واتباع سير العمل التصحيحي

يجب إجراء استكشاف الأخطاء وإصلاحها وفقًا لإجراءات مُنظمة بدلًا من الاعتماد على التخمين. أول خطوة يجب اتخاذها هي توثيق قراءات التيار والجهد خلال الـ٧٢ ساعة الماضية. وفي معظم الحالات، يُمكن أن يكشف الانحراف في قيم التيار والجهد ما إذا كنت تعاني من انحراف بطيء في الحماية الزائدة (نتيجة انحراف وحدة التحكم) أو انحراف مفاجئ (نتيجة عطل في الكابل أو الخلية). وإذا استمر الشك في وجود حماية زائدة بعد اتباع هذه الخطوات، فعليك تحويل النظام إلى التحكم اليدوي. وقلّل قيمة التيار تدريجيًّا وراقب جهاز مرجعي محمول موصَّل بهيكل السفينة: فإذا كانت قراءة الجهاز المحمول طبيعية بينما تشير لوحة العرض إلى حالة حماية زائدة، فهذا يوحي بأن خلية المرجع aboard suspect. أما إذا أظهرت كلتا الشاشتين قيمة سالبة، فعلى الأرجح أنك تُحمّل دائرة الأنود بشكل مفرط؛ لذا تحقّق من مقاومة الأنود واستبدل أي أنود تجاوز فرق الجهد عليه ٨ فولت تيار مستمر. وابحث دائمًا أمام الأنود أو خلية المرجع عن ثقوب أو ثقوب دقيقة في طبقة الطلاء. ويمكنك اكتشاف هذه الثقوب بالطريقة الأولى حتى دون استخدام جهاز كشف الثغرات (holiday detection). أما الطريقة الأخرى لإثبات وجود ثغرة فهي باستخدام جهاز كشف الثغرات. وتقدّم شركة SME ضمانًا لمدة ١٢ شهرًا على جميع أعمال الصيانة التصحيحية، كما نُبلغ العملاء بذلك بطبيعة الحال، مع التنبيه إلى أن هذا الضمان لا يحلّ محل القياس الوقائي الأسبوعي لجهد خلية المرجع عند الإطفاء (off potentials)، ولا يغني عن تنظيف الهيكل أثناء أي رسو في المرسى. وتحقق دومًا من أي ازدياد في التيار كمؤشر على اقتراب حدوث حالة حماية زائدة. ومعظم حالات الحماية الزائدة يمكن تجنّبها إذا طبّقنا منهجًا منضبطًا ومتسقًا في مراقبة الأنظمة، وباستنادٍ إلى هذه التحليلات سنعرض أكثر من ٥٠٠ حالة سنويًّا. ولا تحاول قراءة ما هو غير مكتوب بين السطور؛ بل التزم بالمبدئيات الأساسية الصحيحة، وهي التي ستظل فعّالة دائمًا لسفنك.