Ηλεκτρόλυση – Τι είναι και πού οφείλεται

Τι είναι και που οφείλεται

Του Ιάσονα Θαλασσινού

Όλοι έχουμε ακούσει τη λέξη ηλεκτρόλυση σε σχέση με το σκάφος. Πολύ λίγοι yachtsmen όμως ξέρουν τι είναι και πού οφείλεται. Ας δούμε πώς εξηγείται το φαινόμενο αυτό σε απλή κατανοητή γλώσσα, εξετάζοντας παράλληλα την επίδρασή του πάνω στο σκάφος αναψυχής.

Σαν αρχή, θα πρέπει να γίνει μία διάκριση ανάμεσα στη διάβρωση από ηλεκτρόλυση και στη διάβρωση, που οφείλεται στη διαφυγή συνεχούς
ρεύματος από την μπαταρία. Εδώ θα ασχοληθούμε με την πρώτη περίπτωση. Πριν όμως προχωρήσουμε στο κυρίως θέμα, ας κάνουμε μια περιγραφή του φυσικού φαινόμενου της ηλεκτρόλυσης.



Το ηλεκτρικό ρεύμα μοιάζει, σε ορισμένα σημεία, με τη θερμότητα. Για παράδειγμα, αν βάλουμε μέσα σε κρύο νερό ένα ζεστό αυγό, η θερμότητα θα φύγει από το σώμα με την υψηλότερη θερμοκρασία (ζεστό αυγό) και θα πάει σΆ αυτό με τη χαμηλότερη (κρύο νερό) μέχρι και τα δύο σώματα νΆ αποκτήσουν την ίδια θερμοκρασία. Κατι παρόμοιο γίνεται και με το ηλεκτρικό
ρεύμα, με τη διαφορά ότι τη θερμότητα την ονομάζουμε ηλεκτρικό δυναμικό και τη διαφορά θερμοκρασίας την ονομάζουμε διαφορά δυναμικού.



Όταν, τώρα, λόγω της διαφοράς του ηλεκτρικού δυναμικού δύο σημείων, που είναι μέσα στο νερό, έχουμε ροή ηλεκτρικού ρεύματος μεταξύ αυτών, θα παρουσιαστεί φθορά στο ένα σημείο, το οποίο ονομάζουμε άνοδο. Το άλλο
σημείο το λέμε κάθοδο. Το φαινόμενο αυτό είναι η ηλεκτρόλυση. Είναι ευνόητο ότι, για να συμβεί το φαινόμενο της ηλεκτρόλυσης, θα πρέπει να έχουμε ροή ηλεκτρικού ρεύματος. Η πρώτη, λοιπόν, ιδέα για την καταπολέμησή της είναι η διακοπή του ρεύματος. Για να πετύχουμε τη διακοπή του ρεύματος είναι αναγκαίο να δούμε τις προϋποθέσεις, που χρειάζονται για τη δημιουργία του, έχοντας υπόψη μας ότι η εκμηδένιση μιας απΆ αυτές θα οδηγήσει στην καταπολέμηση του φαινόμενου της ηλεκτρόλυσης. Πρώτη προϋπόθεση είναι η ύπαρξη διαφοράς ηλεκτρικού
δυναμικού μεταξύ δύο σημείων του σκάφους. Θα πρέπει πρώτα, λοιπόν, να δούμε πώς δημιουργείται αυτή η διαφορά δυναμικού σΆ ένα σκάφος. Είναι έργο της φύσης. Η φύση έχει κάνει έτσι τα μέταλλα, ώστε καθένα από αυτά να έχει κάποιο ηλεκτρικό δυναμικό και επομένως δύο διαφορετικά μέταλλα να έχουν δύο διαφορετικά ηλεκτρικά δυναμικά και συνεπώς διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού μεταξύ τους, που όπως είπαμε, αποτελεί προϋπόθεση της
ηλεκτρόλυσης. Το ηλεκτρικό δυναμικό επηρεάζεται και από το μέγεθος της επιφάνειας του μετάλλου. Για το λόγο αυτό είναι δυνατόν να έχουμε ροή ρεύματος μεταξύ δύο κομματιών του ίδιου μετάλλου, επειδή έχουν σημαντικά
διαφορετική, σε μέγεθος, επιφάνεια. Θεωρητικά, λοιπόν, το πρόβλημα της ηλεκτρόλυσης λύνεται, αρκεί να φροντίσουμε με την κατάλληλη επιλογή
μεγεθών και υλικού να μηδενίσουμε κάθε διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού.



Ας δούμε την περίπτωση που δένουμε το σκάφος μας με πρυμάτσες δίπλα σΆ ένα άλλο σκάφος, το οποίο ο ιδιοκτήτης του προτίμησε να το δέσει με την πλώρη. Θυμηθείτε ότι κάτω από το νερό, στην πρύμη του «γείτονα», υπάρχουν έλικες, πηδάλια κ.λπ., που είναι συνήθως φτιαγμένα από ευγενή μέταλλα. ?ρα, λοιπόν, έχουμε στο ίδιο ύψος με την πλώρη μας, την πρύμη του άλλου. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν δύο διαφορετικά μέταλλα στην ίδια «γειτονιά», άρα ηλεκτρικό ρεύμα (ηλεκτρόλυση) και επομένως διάβρωση. Αν, τώρα, αγκυροβολήσουμε ολομόναχοι σ’ένα κόλπο, η καδένα της άγκυρας είναι δυνατόν, λόγω μήκους, να δημιουργήσει, κάτω από ορισμένες συνθήκες, διαφορά δυναμικού με τη λαμαρίνα ενός μεταλλικού σκάφους και επομένως
ηλεκτρόλυση. Είναι αδύνατο να μηδενίσουμε τελείως το ηλεκτρικό ρεύμα. Πάντα κάποιες συνθήκες μπορεί να υπάρχουν, που θα επιτρέπουν τη δημιουργία διαφοράς δυναμικού και επομένως την ηλεκτρόλυση. Αυτό, βέβαια, δεν σημαίνει ότι πρέπει να πάρουμε το πράγμα μοιρολατρικά, αλλά αντίθετα, όταν γίνεται η σχεδίαση του σκάφους ή όταν αγοράζουμε ένα εξάρτημα υφάλων, να φροντίζουμε να κρατάμε τη διαφορά δυναμικού στο ελάχιστο δυνατόν. Πάντα θα θυμόμαστε ότι δύο διαφορετικά μέταλλα ή δύο διαφορετικές επιφάνειες του ίδιου μετάλλου, μέσα στη θάλασσα, θα μας
δημιουργήσουν προβλήματα και τις συνθήκες αυτές θα πρέπει να τις αποφεύγουμε. Από κει και πέρα χρειάζεται να σκεφθούμε τι θα κάνουμε αν, παρά τις προφυλάξεις μας, είναι αδύνατο νΆ αποφύγουμε το ηλεκτρικό ρεύμα, διότι π.χ. θέλουμε οι έλικές μας να είναι από μπρούντζο, ο άξονάς μας από ανοξείδωτο κ.λπ. Εδώ χρειάζεται να θυμηθούμε τι τονίσαμε προηγουμένως. Όταν έχουμε ροή ηλεκτρικού ρεύματος μεταξύ δύο σημείων, τότε παρουσιάζεται φθορά στο ένα σημείο, που το λέμε άνοδο. Αν λοιπόν, έτσι κι αλλιώς, έχουμε ηλεκτρικό ρεύμα, θα πρέπει να εξετάσουμε, αν τουλάχιστον είναι δυνατόν να επιλέγουμε εμείς το σημείο, που θα έχει τη φθορά. Να βρούμε, δηλαδή, εμείς το «εξιλαστήριο θύμα», που θα κρατάει το θεριό «χορτάτο» και δεν θα στραφεί «πεινασμένο» να φάει το σκάφος μας. Στο
ηλεκτρολυτικό στοιχείο φθείρεται πάντα το λιγότερο ευγενές μέταλλο ή με τεχνικούς όρους το θετικό σημείο του ηλεκτρολυτικού στοιχείου . Αν εμείς πάρουμε ένα μέταλλο, το οποίο η φύση το έχει κάνει να είναι περισσότερο θετικό από τα άλλα μέταλλα του σκάφους και το «φυτέψουμε» σΆ ένα σημείο του, τότε όλα τα ηλεκτρολυτικά ρεύματα θα ξεκινούν από εκεί και όλα θα «χορταίνουν» απΆ αυτό. Τα μέταλλα κατά βαθμό ευγενείας (από το μικρότερο προς το μεγαλύτερο) είναι:

1. Μαγνήσιο και κράματα μαγνησίου.
2. Κράμα αλουμινίου CB75.
3. Ψευδάργυρος.
4. Αλουμίνιο.
5. Μαλακός χάλυβας.
6. Χυτοσίδηρος.
7. Ανοξείδωτος χάλυβας τύπου 304 και 316 (Ενεργός).
8. Διάφοροι τύποι ορειχάλκου.
9. Κράματα νικελίου.
10. Ανοξείδωτος χάλυβας τύπου 304 και 316 (Παθητικός).



Τι ονομάζουμε σχέση θετικότητας των μετάλλων; Αν πάρουμε δύο μέταλλα από τον παραπάνω πίνακα, π.χ. ψευδάργυρο και μαλακό χάλυβα, και τα βάλουμε στη θάλασσα, θα έχουμε διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού και άρα, ροή ηλεκτρικού ρεύματος από τον ψευδάργυρο προς το χάλυβα. Μαζί με το ρεύμα όμως, θα φεύγουν και στοιχεία από τον ψευδάργυρο, που τελικά θα διαβρωθεί τελείως. Αν, λοιπόν, βάλουμε στα ύφαλα του σκάφους μας κομμάτια ψευδαργύρου, τότε αντί να έχουμε ρεύμα π.χ. από το σκάφος στην έλικα, θα έχουμε από τον ψευδάργυρο στην έλικα και αντί να φαγωθεί η έλικα, θα φαγωθεί ο ψευδάργυρος. Αυτή είναι η βασική ιδέα για την προστασία του σκάφους, όταν
χρησιμοποιούμε κομμάτια ανόδων, τα οποία έχουμε τοποθετήσει σε κατάλληλα σημεία του σκάφους. Εδώ θα πρέπει να προσέχουμε, όταν τοποθετούμε τους ψευδαργύρους ή τσίγκους, όπως είναι πιο γνωστοί, να μη χρησιμοποιούμε βίδες, οι οποίες μπορεί να κάνουν κακή επαφή με το σκάφος. Ο καλύτερος τρόπος είναι η ηλεκτροκόλληση, σε περίπτωση που το σκάφος, είναι μεταλλικό. Βέβαια, από το παραπάνω μπορούμε να εξαιρέσουμε τους ειδικούς τσίγκους, που τοποθετούνται σαν δακτυλίδι στον άξονα της προπέλας και του οποίους δεν κολλάμε ποτέ, αλλά τους βιδώνουμε για να σφίξουν. Περιττό νΆ αναφέρουμε, ότι σε καμία περίπτωση οι αναλώσιμοι αυτοί άνοδοι (τσίγκοι) δεν πρέπει να καλύπτονται με το υφαλόχρωμα, αλλά θα πρέπει να παραμένουν στη φυσική μεταλλική τους κατάσταση, χωρίς καμία επικάλυψη.

Ένα επιπλέον κέρδος από τη χρήση ανόδων μικρού και μεσαίου μεγέθους είναι το καλύτερο άπλωμα του προστατευτικού ρεύματος με καλύτερα αποτελέσματα προστασίας. Αφού, λοιπόν, διαλέξουμε το σωστό αριθμό των ανόδων, θα προσέξουμε και την κατασκευή τους, που πρέπει αφΆ ενός μεν να είναι υδροδυναμικού σχήματος για να μην προσθέτουν στην αντίσταση του σκάφους, αφΆ ετέρου δε, να υπάρχει πρόβλεψη στη σχεδίασή τους, ώστε να μη λασκάρουν, όταν η φθορά τους θα έχει προχωρήσει.



Ο άξονας και η έλικα μπορούν να προστατευθούν, είτε με τις ανόδους του σκάφους, είτε με ιδιαίτερο δικό τους σύστημα. Αν έχει αποφασισθεί να
προστατεύονται από το γενικό σύστημα, η ηλεκτρική αντίσταση μεταξύ του άξονα και του συστήματος γείωσης του σκάφους, δεν πρέπει να είναι πιο πολύ από 0,01 ohm. Αν κάποιος σύνδεσμος του άξονα είναι από μονωτικό υλικό, τότε επιβάλλεται να εξασφαλισθεί η ηλεκτρική συνέχειά του με τη χρησιμοποίηση ειδικής, μεταλλικής σύνδεσης ή, αν χρειάζεται, έχοντας δύο
ξεχωριστές συνδέσεις του με το σύστημα γείωσης του σκάφους. Η γείωση του άξονα πρέπει να γίνει με καλώδιο όχι μικρότερο από Νο. 8 AWG. Αν, πάλι, έχει αποφασισθεί η ιδιαίτερη προστασία του άξονα και της έλικας, τότε θα πρέπει να καταβάλουμε φροντίδα για την ηλεκτρική μόνωσή του από τη μηχανή με ειδικό μονωτικό σύνδεσμο, καθώς επίσης και την ηλεκτρική μόνωση των κουζινέτων του. Κάτι παρόμοιο χρειάζεται να γίνει και με το πηδάλιο. Αν αποφασίσουμε να το προστατέψουμε με το γενικό καθοδικό σύστημα, πρέπει να φροντίσουμε για την ηλεκτρική σύνδεσή του με το γενικό
σύστημα γείωσης.

Συμπερασματικά, λοιπόν, μπορούμε να πούμε ότι το σύστημα καθοδικής
προστασίας θα προστατεύει μόνο τα μεταλλικά μέρη ενός σκάφους που πρώτον, βρίσκονται στο νερό και δεύτερον, είναι συνδεδεμένα ηλεκτρικά μεταξύ τους και με το αρνητικό του όλου συστήματος. Επίσης θα πρέπει να σημειωθεί ότι, όταν βάζουμε ένα καινούργιο καθοδικό σύστημα σΆ ένα σκάφος, στην αρχή θα απαιτεί περισσότερο καθοδικό ρεύμα από ό,τι κανονικά και αυτό, λόγω της ανάγκης της αρχικής πόλωσης της μεταλλικής επιφάνειας, που πρέπει να γίνει όσο το δυνατόν πιο γρήγορα για την αποδοτική εργασία του όλου καθοδικού συστήματος.



Ας δούμε τώρα με περισσότερες λεπτομέρειες τα διάφορα συστήματα καθοδικής προστασίας και συγκεκριμένα, όπως αυτά χρησιμοποιούνται στα σκάφη αναψυχή. Η καθοδική προστασία με τη χρήση γαλβανικών ανόδων
γίνεται ως εξής: Οι γαλβανικές άνοδοι πρέπει να βρίσκονται, είτε σε απευθείας επαφή με τη μεταλλική άνοδο ή κάθοδο του γαλβανικού στοιχείου, είτε να τοποθετούνται κοντά σΆ αυτές και να συνδέονται μεταξύ τους με σύνδεση χαμηλής ηλεκτρικής αντίστασης. Αν τοποθετήσουμε τις ανόδους σε μη μεταλλικό σκάφος και δεν φροντίσουμε να τις συνδέσουμε με τα μεταλλικά τμήματα, που χρειάζονται προστασία, τότε σι άνοδοι αχρηστεύονται και
ο αντικειμενικός σκοπός δεν επιτυγχάνεται. Ένα σημείο που χρειάζεται προσοχή είναι το μέγεθος της επιφάνειας της ανόδου, που πρέπει να είναι ικανό να προκαλέσει μια μεταβολή της ηλεκτρικής τάσης της τάξης των 200-300 millivolts. Είναι αυτονόητο ότι η μεταβολή θα γίνει στο πιο ενεργό μέταλλο, από το οποίο το σκάφος είναι φτιαγμένο. Για να καταλάβουμε καλύτερα τα παραπάνω, ας πάρουμε σαν παράδειγμα ένα μεταλλικό χαλύβδινο σκάφος με μπρούτζινη προπέλα και άξονα. Λόγω της διαφοράς ευγενείας των μετάλλων θα δημιουργηθεί μια διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού. Για να εξουδετερωθεί, θα πρέπει να μεταβάλουμε το ηλεκτρικό δυναμικό του πιο ενεργού απΆ αυτά (χάλυβας) κατά 200 έως 300 millivolts. Όταν τοποθετούμε τις γαλβανικές ανόδους στο σκάφος, φροντίζουμε να είναι γερά
στερεωμένες και να μπορούν να διατηρούν την ηλεκτρική επαφή με το σκάφος σε όλη τη διάρκεια της ζωής τους. Οι άνοδοι πρέπει να διαρκούν για όλο το διάστημα, που το σκάφος θα Παραμένει στη θάλασσα. Όταν
χρησιμοποιούμε ανόδους ειδικές για τοποθέτηση επάνω στον άξονα, θα πρέπει να φροντίσουμε να μην παρεμποδίζουμε τη ροή του νερού στα κουζινέτα. Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι, όταν τοποθετούμε μια άνοδο στον άξονα, είναι δυνατόν η άνοδος αυτή να τον αποζυγοσταθμίσει και να περιορίσει και την ποσότητα του νερού ψύξης στα κουζινέτα. Επί πλέον, αυτές φθείρονται πολύ γρήγορα, από την περιστροφή τους με τη μεγάλη ταχύτητα του άξονα μέσα στο νερό. Είναι, λοιπόν, καλή συμβουλή νΆ αποφεύγουμε τέτοιες ανόδους και εάν ακόμα είναι ειδικού τύπου.

Για την καθοδική προστασία μη μεταλλικών σκαφών μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ανόδους από μείγματα ψευδαργύρου, μαγνησίου ή και αλουμινίου. Αν έχουμε αποφασίσει να χρησιμοποιήσουμε ανόδους μαγνησίου, θα πρέπει να φροντίσουμε να τοποθετήσουμε πάνω σΆ αυτές ειδική καλύπτρα, που θα περιορίζει και θα κοντρολάρει τη μεγάλη αλλαγή του
ηλεκτρικού δυναμικού, που μπορεί να δημιουργηθεί από τις ανόδους αυτού του μείγματος. Αφού τοποθετήσουμε τις ανόδους στο σκάφος για τους λόγους, που προηγουμένως εξηγήσαμε, τις συνδέουμε ηλεκτρικά με τα διάφορα μεταλλικά τμήματα, που θέλουμε να προστατεύσουμε. Ένα σημείο, που χρειάζεται προσοχή, είναι να κρατήσουμε την ολική αντίσταση σύνδεσης σε χαμηλά επίπεδα και οπωσδήποτε κάτω από 0,01 ohm.



Αν χρησιμοποιήσουμε για την ηλεκτρική σύνδεση γυμνές λάμες, uα πρέπει, μετά την τοποθέτησή τους, να τις βάψουμε με χρώμα, που να μην περιέχει μεταλλικά στοιχεία. Αν πάλι θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε για το σκοπό αυτό καλώδια, αποφεύγουμε τη χρήση καλωδίων με μεταλλικά πλέγματα. Όταν κρίνεται σκόπιμο να τοποθετήσουμε τις ανόδους απΆ ευθείας πάνω στα
μεταλλικά τμήματα, που πρόκειται να προστατευθούν, θα πρέπει να φροντίσουμε να έχουμε πολύ καθαρή την επιφάνεια επαφής, για να
διατηρούμε χαμηλή την ηλεκτρική αντίστασή της, σε όλη τη διάρκεια ζωής της ανόδου. Όταν τοποθετούμε τις ανόδους απΆ ευθείας επάνω σΆ ένα σκάφος, που είναι βαμμένο με χρώματα καλής ηλεκτρικής αγωγιμότητας, επιβάλλεται να βάλουμε λάστιχο κάτω από την άνοδο και να τη μονώσουμε από το χρώμα, γιατί αλλιώς κινδυνεύουμε να δημιουργήσουμε φοβερή φθορά στο χρώμα.

Για την καθοδική προστασία των μεταλλικών σκαφών μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ανόδους από μείγματα ψευδαργύρου, αλουμινίου ή και μαγνησίου. Για να συνδέσουμε τις ανόδους αυτές με το σκάφος,
χρησιμοποιούμε γαλβανιζέ λάμες από σίδερο ή χάλυβα, οι οποίες είναι κολλημένες απΆ ευθείας πάνω στο σκάφος και έχουν ικανοποιητικό πάχος για να κρατάνε για πολλές αντικαταστάσεις των ανόδων. Επίσης μπορούμε να
συνδέσουμε τις ανόδους με συγκολλημένα πάνω στο σκάφος μπουζόνια.
Τα μπουζόνια περνούν μέσα από τρύπες πάνω στις λάμες και με αυτά στερεώνουμε τις ανόδους με παξιμάδια ή με άλλο τρόπο.

Το συνολικό ποσό καθοδικής προστασίας που δίνεται σΆ ένα σκάφος δεν διανέμεται ισομερώς σΆ όλη την επιφάνεια των υφάλων του. Αντίθετα, η καθοδική προστασία πρέπει να είναι πιο μεγάλη αρχικά στην πρύμη του και μικρότερη στην πλώρη του. Αξιοσημείωτο είναι ότι ένα σκάφος με το χρωματισμό του σε κακή κατάσταση, θέλει πολύ περισσότερο ρεύμα
προστασίας από ένα όμοιό του καλοβαμμένο. Θα καταλάβετε ίσως καλύτερα τη διαφορά, αν πούμε ότι, ο γυμνός χάλυβας απαιτεί για ικανοποιητική προστασία περίπου 65-108 milliamperes ανά τετραγωνικό μέτρο, ενώ ένα φρεσκοβαμμένο σκάφος απαιτεί λιγότερο από 11 milliamperes ανά τετραγωνικό μέτρο. Τα σκάφη από αλουμίνιο είναι αυτά που απαιτούν την πιο
μεγάλη προσοχή στην καθοδική προστασία, για νΆ αποφύγουμε την περίπτωση υπερπροστασίας τους. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ανόδους από μείγματα ψευδαργύρου ή αλουμινίου, ενώ θα πρέπει να αποφεύγουμε τις ανόδους από μείγματα μαγνησίου. Όλα τα εξαρτήματα του σκάφους, που βρίσκονται μέσα στη θάλασσα και είναι φτιαγμένα από μέταλλα πια ευγενή από το αλουμίνιο, επιβάλλεται να είναι μονωμένα από αυτό με μονωτικά υλικά αντοχής και όπου απαιτείται η χρήση συνδετικών μπουζονιών, αυτά να είναι φτιαγμένα από ανοξείδωτο χάλυβα. Αν τα εξαρτήματα διαπερνούν τη λαμαρίνα του σκάφους, θα πρέπει να είναι ηλεκτρικά μονωμένα και από τις
σωληνώσεις, που βρίσκονται στο εσωτερικό του σκάφους. Για την ηλεκτρική μόνωση αξόνων, πηδαλίων και προπέλας χρησιμοποιούμε ειδικά μονωτικά κουζινέτα και συνδέσμους. Η στερέωση των ανόδων στο σκάφος μπορεί να γίνει, για μεν τις ανόδους από μείγμα αλουμινίου με συγκόλληση, χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδιο αλουμινίου (4043) ή με μπουζόνια, παξιμάδια κλπ. από ανοξείδωτο χάλυβα (300), για δε τις ανόδους από ψευδάργυρο, με μπουζόνια, εκτός από ειδικές περιπτώσεις, που μπορεί να γίνει και με συγκόλληση.

Close