Hull, Bottom & Tank Corrosion Protection (၁)

marine organisms လို႔ေခါါတဲ႔၊ အဏၰဝါဇီဝသက္ရိွေတြတြယ္ကပ္တာကို၊ fouling လို႕ေခါါပါတယ္။ fouling ေႀကာင္႔၊ သေဘ္ာကိုယ္ထည္သံၿပားေတြမွာ၊ corrosion ၿဖစ္သလို၊ သေဘ္ာရဲ႕ rudder, propeller နဲ႕ hull မွာ တြယ္ကပ္ေနတဲ႔၊ fouling ေတြေႀကာင္႔ သေဘ္ာ speed ကၽတတ္ပါတယ္။ fouling ဆိုတဲ႔ marine organisms ေတြမကပ္ၿငိေစဖို႔၊ ပင္လယ္ေရနဲ႔ ထိေနမယ္႔ သေဘ္ာရဲ႕ hull မွာ၊ coating ဆိုတဲ႔ အလြွာတခု အေနနဲ႔ေဆးသုတ္ကာ၊ တားဆီးၿပီး၊ သုတ္တဲ႔ေဆးကို anti-fouling paint လို ႔ေခါါပါတယ္။ anti-fouling paint ေတြမွာ (၁) နွစ္ - (၁၂) လခံ၊ (၂) နွစ္ - (၂၄) လခံ နဲ႕ (၃) နွစ္ (၃၆) လခံ ဆိုၿပီး သက္တမ္းရိွသလို သက္တမ္းေပါါ မူတည္ၿပီး၊ ေစၽးနွံဳးကြာၿခားပါတယ္။

Fig. Barnacles on hull

Fig. Marine growth in hull

Fig. Corrosion on ship side

ဟိုးအရင္က anti-fouling အတြက္အသံုးၿပဳခဲ႕တဲ႕ paint ေတြမွာ toxic metallic compounds ေတြ ၿဖစ္တဲ႕ mercury သို႕မဟုတ္ copper ကိုထည္႕သြင္းအသံုးၿပဳခဲ႕ရာမွ၊ အလူမီနီယမ္နဲ႕ သံၿဖဴကို၊ ထည္႕သြင္း အသံုးၿပဳလာႀကပါတယ္။ aluminum နဲ႔ tin metallic compounds ေတြကလည္း၊ သဘဝ ပါတ္ဝန္းကၽင္ရဲ႕ Ecology လို႔ေခါါတဲ႔ ေဂဟေဗဒစနစ္ကိုအႀကီးအကၽယ္ ထိခိုက္ေစေႀကာင္း၊ ထပ္မံေတြ႕ရိွခဲ႕ တဲ႔အတြက္၊ IMO က လံုးဝထည္႕သြင္းအသံုးမၿပဳရန္၊ ဥပေဒၿပဌာန္းၿပီး၊ "Classification Societies" ေတြ ကို စစ္ေဆးေစပါတယ္။

Classification Societies ေတြမွ၊ "International Anti-fouling Certificate" ကိုထုတ္ေပး၊ၿပီး၊ anti-fouling အၿဖစ္၊ အသံုးၿပဳထားတဲ႕ paint ဟာ သဘာဝပါတ္ဝန္းကၽင္ကို မထိခိုက္နိဳင္ေႀကာင္း၊ စစ္ေဆးၿပီး သက္ေသခံလက္မွတ္ထုတ္ေပးရပါတယ္။ အကယ္၍ သေဘ္ာေရာက္ရိွ ဆိုက္ကပ္ရာ တိုင္းၿပည္မွ  TBT tributylin free မၿဖစ္တဲ႕၊ anti-fouling paint ကိုအသံုးၿပဳထားေႀကာင္း၊  စစ္ေဆးေတြ႕ရိွပါက၊ သေဘ္ာကို ဖမ္းဆီးအေရးယူၿခင္းဆိုတဲ႔ detaining ကိုေဆာင္ရြက္နိဳင္ခြင္႔ ရွိပါတယ္။

Fig. Anti-fouling painting

(၁၉၈၉) ခုနွစ္ခန္႔မွ စၿပီး သုေသသနၿပဳခၽက္ေတြအရ၊ toxic metallic compounds ေတြမွ တဆင္႕ လူေတြကို ထိခိုက္ေစတာ ေတြ႔ရိွရတဲ႔အတြက္၊ (၁၉၉၀) ခုနွစ္မွာ IMO ရဲ႕ Marine Environment Protection Committee MEPC မွ၊ သက္ဆိိုင္ရာနိုင္ငံ ေတြကို၊ သတိေပးခၽက္ေတြ ထုတ္ၿပန္ေပးပို႕ ခဲ႕ပါတယ္။ ေအာက္တိုဘာလ (၅) ရက္ (၂၀၀၁) ခုနွစ္မွာ "International Convention on the Control of Harmful Anti-fouling Systems on Ships" ဆိုတဲ႕ အၿပည္ၿပည္ဆိုင္ရာ သေဘာတူညီမွဳကို၊ စတင္ ခဲ႕ၿပီး၊ စက္တင္ဘာလ (၁၇) ရက္ (၂၀၀၈) ခုနွစ္မွစၿပီး၊ Anti-fouling Regulation နည္းဥပေဒကို အသက္ဝင္ေစပါတယ္။ Anti-fouling ဆိုင္ရာနည္းဥပေဒအရ၊ LOA အလၽား (၂၄) မီတာ၊ GRT တန္ (၄၀၀) နွင္႕အထက္၊ အၿပည္ၿပည္ဆိုင္ရာ ေရေႀကာင္းခရီး international voyages မွာ သြားေနတဲ႕ သေဘ္ာေတြ အားလံုးလိုက္နာရမွာၿဖစ္ပါတယ္။ ေလာေလာဆယ္ေတာ႕ fixed or floating ေရနံတြင္းတူး စင္ေတြ၊ FSU - floating services unit ေတြနဲ႕ FPSO - floating production services & operation ဆိုတဲ႕ ေရနံထြက္ရာေနရာမွာတင္ တစ္ပိုင္းတစ္စ ေရနံခၽက္ေပးေနတဲ႕ သေဘ္ာေတြေတာ႕ ၿပဌာန္းခၽက္မွာ၊ မပါဝင္ေသးပါဘူး။

corrosion ကို ေလၽွာ႔ခၽဖို႔၊ zinc အတံုးေလးေတြ သို႕မဟုတ္ aluminum အတံုးေလးေတြကို တတ္ဆင္ ႀကတာကို၊ "Hull Cathodic Protection System" တနည္းအားၿဖင္႔ "Sacrificial Anode Protection System" လို႕ေခါါၿပီး၊ "ICPP - Impressed Current Cathodic Protection System" လို႕ေခါါတဲ႕ DC voltage ေပးကာ၊ electrically protect လုပ္တဲ႕၊ corrosion protection system မၽိဳးကိုလည္း အသံုးၿပဳ ပါတယ္။

Fig. corrosion in tank

ပင္လယ္ေရနဲ႕ sea moisture လို႔ေခါါတဲ႔ ဆားဓါတ္ပါတဲ႔ေရခိုးေရေငြ႔ေတြကို၊ အၿမဲထိေတြ႕ေနရတဲ႕ သေဘ္ာ အတြက္ေတာ႕၊ corrosion ကို ဘယ္လို မွေရွာင္လို႕မရနိုင္တဲ႔အတြက္၊ ေလၽွာ႔ခၽဖို႔ကိုသာ၊ အတတ္နိဳင္ဆံုး ႀကိဳးစားရပါတယ္။ ေရနဲ႕ ေရခိုးေရေငြ႕ေတြ အၿမဲထိေတြ႕ေနရတဲ႕ material ေတြရဲ႕ corrosion process reaction ကို chemical reaction နဲ႕ electrochemical reaction process လို႕ (၂) မၽိဳး ခြဲၿခားနိဳင္ပါတယ္။

Chemical Reactions
သေဘ္ာေတြရဲ႕ iron steel surface သံသားမၽက္နွာၿပင္ နဲ႕ ေလထုထဲမွ atmospheric oxygen တို႔ ထိေတြ႕တဲ႕အခါ၊ iron အိုင္းယြန္းၿပိဳကြဲမွဳေႀကာင္႕ iron oxide ၿဖစ္ေပါါလာၿပီး၊ iron oxide ဟာ ေရ နဲ႕ ေရခိုးေရေငြ႕တို႕နဲ႕ ထပ္မံထိေတြ႕ၿခင္းၿဖင္႕၊ iron hydroxide သို႕မဟုတ္ rust လို႕ေခါါတဲ႕ သံေခၽးေတြ ၿဖစ္ေပါါလာပါတယ္။ သံေခၽးဟာ oxygen နဲ႕ ဆက္တိုက္ထိေတြ႕ၿခင္းၿဖင္႕ သံေခၽးတက္ ဧရိယာပမာဏ ပြားမၽားလာပါတယ္။ chemical reactions ဟာ ပထမအလြွာမွာ ရိွတဲ႕ oxide Layer မွာ oxygen ပါဝင္မွဳ နည္းတဲ႕ stainless steel မွာေတာ႕ မၿဖစ္ေပါါပါဘူး။

Electrochemical Reactions
acid အက္စစ္၊ bases ေဗစ္႕ အခၽိဳ႕ေသာ metal သတၱဳေတြနဲ႕ gas compound ဓါတ္ေငြ႕ဖြဲ႕စည္းမွဳေတြမွာ၊ iron အိုင္းယြန္းေတြၿပိဳကြဲ မွဳေႀကာင္႕၊ electrochemical reaction ကိုၿဖစ္ေပါါေစပါတယ္။ compound ေတြ ထဲမွ ၿပိဳကြဲထြက္တဲ႕ အိုင္းယြန္းေတြ ေရြွ႕လၽွားမွဳေႀကာင္႕၊ current ဆိုတဲ႕ လၽွပ္စီးၿဖစ္ေပါါလာပါတယ္။ ေရနဲ႕ ထိေတြေနတဲ႕ သေဘ္ာကိုယ္ထည္သံၿပား ေတြမွာ အိုင္းယြန္းၿပိဳကြဲ တဲ႕အခါ၊ negative iron ၿဖစ္ေစၿပီး၊ ေရမွာ positive iron ကိုၿဖစ္ေပါါေစပါတယ္။

Fig. galvanic current flow

ေရထဲမွအမၽိဳးအစားမတူတဲ႕သတၱဳအလြွာ (၂) ခုႀကားမွာလည္း၊ အိုင္းယြန္းေတြေရြွ႕လၽွားမွဳေႀကာင္႕ လၽွပ္စီး ဟာ higher potential သတၱဳမွ၊ lower potential သတၱဳသို႔စီးဆင္းပါတယ္။ potential မတူတဲ႕သတၱဳ (၂) မၽိဳးႀကားမွာ electron flow ၿဖစ္ေပါါေနတာမို႕ lower potential သတၱဳဟာတၿဖည္းၿဖည္းနဲ႕ iron ေတြကို ေရထဲ စီးေစပါတယ္။ အခၽိန္အတိုင္း အတာတစ္ခု ေရာက္သြားတဲ႕အခါ lower potential သတၱဳမွာ iron လံုးဝမကၽန္ေတာ႕ပဲ 'anodic reaction' လို႕ေခါါပါတယ္။ သေဘ္ာသံၿပားေတြမွာ lower potential သတၱဳအမၽိဳးအစားကို တတ္ဆင္ၿပီး၊ anode လို႕အမည္ေပးေကာ higher potential သတၱဳၿဖစ္တဲ႕ သေဘ္ာသံၿပားကိုေတာ႕ cathode လို႕အမည္ေပးပါတယ္။ hull plate ဆိုတဲ႔၊ သေဘ္ာ ကိုယ္ထည္ သံၿပားေတြတင္မက၊ propeller နဲ႕အနီးတစ္ဝိုက္ဧရိယာေတြ၊ pipeline ေတြနဲ႕ heat exchanger ေတြ မွာလည္း၊ zinc နဲ႕ aluminum ကို anode အၿဖစ္တတ္ဆင္အသံုးၿပဳၿပီး၊ corrosion protection လုပ္ႀကပါတယ္။

ေ႐ွာင္လြွဲလို႕မရတဲ႕ corrosion ကိုေလၽွာ႕ခၽနိဳင္ဖို႕ တစ္နည္းအားၿဖင္႕ electrochemical reactions ကိုအဓိကထား ေလၽွာ႕ခၽနိဳင္ဖို႕ သေဘ္ာေတြမွာ (၁) ။ ေဆးသုတ္ၿခင္း - by painting the metal surface that is continuously exposed to water or moisture (၂) ။ zinc anode မၽားတတ္ဆင္ၿခင္း - by reversing the current using sacrificial anode နွင္႕ (၃) ။ impressed current system တတ္ဆင္ၿခင္း စတဲ႕ နည္းလမ္းေတြကိုအသံုးၿပဳႀကပါတယ္။

Fig. Anodes in rudder blade

anode ေတြကို bolt type, welded type နဲ႕ clamp type ဆိုၿပီး၊ တတ္ဆင္မယ္႕ေနရာကိုလိုက္လို႕ ခြဲၿခားထားပါတယ္။ bolt type နဲ႕ welded type ကို under water area ေတြမွာ တတ္ဆင္ၿပီး၊ clamp type ေတြ ကို water ballast tank ေတြထဲမွာတတ္ဆင္ႀကပါတယ္။ iron ေတြၿပိဳကြဲၿပီး အခၽိန္ကာလ ႀကာလာတာနဲ႕အမၽွ တတ္ဆင္လိုက္တဲ႕ anode ေတြဟာ၊ စားသြားပါတယ္။

dock တင္တိုင္း အစားထိုးအသစ္လဲလွယ္ေပးၿခင္းၿဖင္႕ ေရနဲ႕ ထိေနတဲ႕ သေဘ္ာရဲ႕ hull နဲ႕ under water parts ေတြ corrosion ၿဖစ္ၿခင္းကို၊ အထိုက္အေလၽွာက္ ေလၽွာ႕ခၽနိဳင္ပါတယ္။ anode ေတြမွာလည္း (၂) နွစ္ ခံ နဲ႕ (၃) နွစ္ခံဆိုၿပီးသက္တမ္းကြာၿခားမွဳရိွပါတယ္။ zinc anode ဟာ hull နဲ႕ under Water area corrosion protection အတြက္၊ သင္႕ေလၽွာ္ၿပီး၊ pipeline ေတြနဲ႕ heat exchanger ေတြစတဲ႕ machinery parts ေတြအတြက္ကေတာ႕ aluminum anode ေတြကို အသံုးၿပဳဖို႕သင္႕ေလၽွာ္ပါတယ္။

zinc နဲ႕ aluminum ကို hull နဲ႕ machinery parts ေတြအတြက္အသံုးၿပဳဖို႕ ပံုေသသတ္မွတ္ ထားတာေတာ႔ မဟုတ္ပါဘူး။ ISSA - International Ship Store Association Catalog စာအုပ္တို႕၊ IMPA - International Marine Purchasing Association Catalog စာအုပ္တို႕ မွာ zinc anode ကိုသာေဖာ္ၿပ ထားပါတယ္။ zinc ဟာ aluminum ထက္စာရင္ေစၽးႀကီးပါတယ္။ machinery parts ေတြ ၿဖစ္တဲ႕ cooler/ heat exchanger ေတြ၊ sea chest strainer ေတြကို မႀကာခဏဖြင္႕ကာသန္႕ရွင္းေရး လုပ္ရၿပီး၊ သန္႕ရွင္းေရးလုပ္တိုင္း၊ corrosion protection အတြက္တတ္ဆင္ထားတဲ႕ anode ေတြကို တစ္လက္စတည္း လဲလွယ္ႀကပါတယ္။ သက္တမ္းကုန္တဲ႕အထိမသံုးပဲ၊ ႀကံဳတိုင္း ခဏခဏလဲလွယ္ေလ့ ရိွတာမို႔ ေစၽးပိုသက္သာတဲ႔ aluminum ကိုအသံုးၿပဳႀကတာၿဖစ္ပါတယ္။

သေဘ္ာေတြအတြက္ corrosion protection မွာ paint ဟာ primary protection ၿဖစ္ၿပီး၊ sacrificial anode တို႕၊ impressed current system တို႕ကေတာ႕ secondary protection လို႕သတ္မွတ္နိဳင္ ပါတယ္။ paint ရဲ႕အရည္အေသြးကလည္းညံ႕မယ္၊ coating ကလည္း ပါးမယ္ဆိုရင္ anode ေတြ ၿမန္ၿမန္ စားသြားၿပီး သက္တမ္းတိုပါတယ္။ anti-corrosive coating ေတြ အၿဖစ္ paint နဲ႕ epoxies ေတြကို သံုးေလ႕ရိွၿပီး၊ corrosion protection အတြက္ အသံုးၿပဳတဲ႕ နည္းလမ္းေတြဟာ သဘာဝပါတ္ဝန္းကၽင္ကို မထိခိုက္ေစဖို႕လိုပါတယ္။ storage tank ေတြ ၿဖစ္တဲ႕ fresh water tankေတြ၊ သေဘ္ာရဲ႕ stability ကို ထိန္းညိွေပးတဲ႕ water ballast tank ေတြနဲ႕ tanker ေတြရဲ႕ cargo tank ေတြမွာ special anti-corrosive coating ေတြသံုးရ ပါတယ္။ အသံုးၿပဳမယ္႕ anti-corrosive coating ေတြအတြက္ IMO မွ Regulations ေတြထုတ္ၿပန္ထားသလို၊ SOLAS Regulation နဲ႕လည္း guide line လမ္းညြွန္ေပးထား ပါတယ္။


ေနာက္ပိုင္း အသံုးၿပဳတဲ႕ coating ေတြဟာ hulls မွာ self polishing type ဆိုတဲ႕ anti-friction coating ေတြၿဖစ္ၿပီး၊ TBT free ၿဖစ္ေစတဲ႕ coal-tar epoxy နဲ႕ vinyl-tar coating ေတြကိုသံုးပါတယ္။ exposed deck ေတြမွာေတာ႕ combination of alkyd နဲ႕ chlorinated rubber စတဲ႕သာမာန္ coating ေတြကိုပဲ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။

ballast tank ေတြမွာ ballasting နဲ႔ de-ballasting ဆိုတဲ႔၊ ေရအသြင္းအထုတ္လုပ္ၿခင္းနဲ႔ သေဘ္ာရဲ႕ stability ကိုထိမ္းညွိေပးရတဲ႔အတြက္၊ tanks ေတြမွာ စိုလိုက္၊ ေၿခာက္လိုက္ၿဖစ္ကာ၊ corrosion ၿဖစ္လြယ္ သလို၊ သြင္းလိုက္တဲ႕ ပင္လယ္ေရနဲ႕အတူ non-indigenous seawater borne marine bacteria ေတြ၊ organisms ေတြ နဲ႕ barnacles ေတြလည္းပါလာတတ္ပါတယ္။ အဲဒီအတြက္ coating ေတြကို သံုး ကာ၊ corrosion prevention ကိုေဆာင္ရြက္သလို၊ anode ေတြတတ္ဆင္ၿပီး၊ corrosion prevention ကိုေဆာင္ရြက္ရပါတယ္။

ဟိုးအရင္ကေတာ႕ ballast tank ေတြမွာ CTE လို႕ေခါါတဲ႕ coal tar epoxy coating ေတြကိုသံုးပါတယ္။ အခုေနာက္ပိုင္းမွာေတာ႕ HRC ဆိုတဲ႔၊ hydrocarbon refining coating ေတြကိုသံုးလာႀကပါတယ္။ သဘာဝပါတ္ဝန္းကၽင္ကို မထိခိုက္ေစဖို႕ special area ေတြမွာ oil pollution နဲ႕ air pollution တို႕နဲ႕ ပက္သက္ၿပီး၊ တင္းကၽပ္တဲ႕ ဥပေဒေတြၿပဌာန္းတားၿမစ္ခဲ႔ရာက၊ ballast tank ေတြကေန၊ de-ballast လုပ္ကာ စြန္႕ထုတ္လိုက္ တဲ႕ ေရ အတြက္ပါ ဥပေဒေတြၿပဌာန္းလာပါတယ္။ အဲဒီအတြက္ Special Area ေတြထဲမွာ ballast water ကို treatment လုပ္ ၿပီးမွ၊ စြန္႔ၿပစ္ဖို႔လိုလာပါတယ္။ Mediterranean Sea - ေၿမထဲပင္လယ္၊ Baltic Sea - ေဘာလ္တစ္ပင္လယ္၊ Red Sea - ပင္လယ္နီ၊ Gulf Area - အေရွ႕အလယ္ပိုင္းပင္လယ္ေကြ႕၊ Black Sea - ပင္လယ္နက္၊ Gulf of Aden - ေအဒင္ပင္လယ္ေကြ႕ နဲ႕ Antarctic Area - အနၱာတိကေဒသေတြကို၊ Special Areas ေတြအၿဖစ္ သတ္မွတ္ထားပါတယ္။

ေသာက္သံုးေရေတြသိုေလွာင္ထားတဲ႔၊ သေဘ္ာမွ fresh water tank ေတြမွာ၊ E-coli ဗိုင္းရပ္စ္ပိုးေတြနဲ႕ Legionnaires ေရာဂါပိုးေတြမေပါက္ပြားေစဖို႕ cement washed လုပ္ၿပီး၊ chlorinated coating ေတြကို သံုးပါတယ္။ သေဘ္ာမွ cargo tank ေတြမွာေတာ႔၊ cargo မွာပါဝင္တဲ႕ Sulfurous ဆိုတဲ႕ ဆာလ္ဖာရဲ႕ သက္ေရာက္မွဳ၊ ေရေငြ႕ ဆိုတဲ႕ water vapor ရဲ႕ သက္ေရာက္မွဳေတြကေန၊ corrosion ၿဖစ္တာကို ကာကြယ္ဖို႕ coal tar နဲ႕ pure epoxy coating ေတြကိုအသံုးၿပဳ ပါတယ္။

ICCP ဆိုတာကေတာ႔၊ DC positive current ကိုအသံုးၿပဳလို႕ သေဘ္ာရဲ႕ hull နဲ႕ bottom မွာ ၿဖစ္ေပါါလာမယ္႕ corrosion ကိုတားဆီးၿခင္း ၿဖစ္ပါတယ္။ DC current ထုတ္ေပးမယ္႕ rectifier ရဲ႕ negative terminal ကို၊ သေဘ္ာ ရဲ႕ hull မွ steel plate နဲ႕ ဆက္သြယ္ထားၿပီး၊ positive terminal ကို anode နဲ႕ဆက္သြယ္ထားပါတယ္။ အသံုးၿပဳထားတဲ႕ anode ေတြဟာ၊ inert သို႕မဟုတ္ non reactive substances ေတြၿဖစ္ၿပီး၊ ေရနဲ႕ ထိေတြ႕တဲ႕အခါ၊ oxidation ထပ္မၿဖစ္ေတာ႕တဲ႕ oxide compound ေတြ မို႕၊ zinc တို႕ aluminum တို႕လို စားသြားမယ္႕ အမၽိဳး အစားမဟုတ္ပါဘူး။

Fig. Impressed Current Cathodic Protection System

ေဒသတစ္ခုမွ၊ အၿခားေဒသတစ္ခုကို သြားရင္ ေရရဲ႕ specific gravity ကြာသြားတာမို႕၊ impressed current system ရဲ႕ monitor ကို ႀကည္႕ၿပီး current ကိုလိုအပ္သလို ခၽိန္ညိွေပးသင္႕ ပါတယ္။ ေရခၽိဳေဒသေတြ မွာ ဆိုရင္ မသံုးပဲပိတ္ထားေလ႕ရိွပါတယ္။ သေဘ္ာက docking ဝင္မယ္ဆိုရင္ေတာ႕ high pressure wash လုပ္ၿပီး၊ blasting မလုပ္ခင္မွာ hull မွာ တတ္ဆင္ ထားတဲ႕၊ impressed current system မွ၊ reference cell နဲ႕ anode ေတြကိုမပၽက္စီးေအာင္ အေသအၿခာဖံုးအုပ္ ကာကြယ္ဖို႕၊ လိုအပ္ပါတယ္။


သေဘ္ာရဲ႕ Hull, Bottom နဲ႔ Tank ေတြမွာၿဖစ္ေပါါတဲ႔ corrosion ဟာ၊ electrochemical reaction ေႀကာင္႔ေပါါေပါက္လာတာၿဖစ္ၿပီး၊ Uniform Corrosion လို႔ေခါါပါတယ္။ anode နဲ႔ cathode တို႔ကို၊ common electrolyte အရည္တခု ထဲမွာနွစ္လိုက္တဲ႔အခါ၊ electrochemical reaction ၿဖစ္ေပါါ လာပါတယ္။ electrochemical reaction ဟာ၊ corrosion process ၿဖစ္ၿပီး၊ electrolyte ကိုၿဖတ္ကာ၊ anode မွ cathode သို႔၊ current flow တခု စီးဆင္းသြားၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Freely flowing corrosion current from anode to cathode

anode မွ cathode သို႔၊ current flow စီးဆင္းရာမွ၊ ေပါါေပါက္လာတဲ႔ current ရဲ႕ magnitude ဟာ၊ metal lost လို႔ေခါါတဲ႔ corrosion နဲ႔ တိုက္ရိုက္အခၽိဳးကၽၿပီး၊ current အေနနဲ႔ 1 ampere flow ဟာ၊ တနွစ္မွာ၊ 9 Kg ခန္႔၊ corroding surface အၿဖစ္၊ steel မွာၿဖစ္ေပါါတာ ကိုေတြ႔ရပါတယ္။

Fig. Corrosion reactions

oxidation လို႔ေခါါတဲ႔ corrosion ဟာ၊ anodic zone မွာသာၿဖစ္ေပါါၿပီး၊ cathodic zone မွာမၿဖစ္ေပါါတဲ႔ အတြက္၊ corrosion မၿဖစ္ေစခၽင္တဲ႔ metal surface ကို၊ cathodic zone အၿဖစ္ေၿပာင္းလဲလိုက္ၿခင္း ၿဖစ္ပါတယ္။ corrosion protection လို႔ေခါါတဲ႔ corrosion prevention အတြက္၊ အသံုးၿပဳတဲ႔ cathodic protection system ကို၊ "Hull Cathodic Protection System" တနည္းအားၿဖင္႔ "Sacrificial Anode Protection System" နဲ႔ "ICCP - Impressed Current Cathodic Protection System" ဆိုၿပီးခြဲၿခားနိဳင္ ပါတယ္။

Sacrificial Anode Protection System ဟာ၊ လၽွပ္စစ္ကို အသံုးၿပဳၿပီး၊ အလုပ္လုပ္တာမဟုတ္သလို၊ installation လို႔ေခါါတဲ႔ တတ္ဆင္မွဳ အပိုင္းမွာလည္း လြယ္ကူတာကို၊ ေတြ႔ရပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ တတ္ဆင္ ထားတဲ႔၊ anode ေတြ၊ ကုန္သြားတဲ႔အထိ၊ corrosion protection ကို၊ ေဆာင္ရြက္ေပးပါတယ္။

anode မွထုတ္ေပးတဲ႔ current အနည္းအမၽားေပါါမူတည္ၿပီး၊ corrosion protection ကို၊ ေဆာင္ရြက္တာ ၿဖစ္သလို၊ anode ေတြ၊ ကုန္မသြား ပဲေရရွည္ ခံေစဖို႔ current အနည္းအမၽား ကို၊ ခၽိန္ညွိေပးလို႔ မရသလို၊ hull မွာတတ္ဆင္ထားတဲ႔ anodes ေတြဟာရဲ႕ပြန္းစားမွဳဟာ၊ သေဘ္ာေမာင္းနွင္ သြားလာရာမွ ေပါါေပါက္ လာတဲ႔၊ turbulent flow အနည္းအမၽားအေပါါ မူတည္ေနပါတယ္။ တတ္ဆင္ထားတဲ႔ anodes ေတြေႀကာင္႔ သေဘ္ာရဲ႕ hull drag နဲ႔ fuel consumption တိုးလာနိဳင္သလို၊ သက္တမ္းအေနနဲ႔ အမၽားဆံုး (၃) နွစ္ အထိသာခံၿပီး၊ အသစ္ လဲလွယ္ေပးဖို႔ လိုအပ္တာကို၊ ေတြ႔ရပါတယ္။

"Hull Cathodic Protection System" ဆိုတဲ႔ "Sacrificial Anode Protection System" ကို၊ metal တခုကိုကာကြယ္ဖို႔အတြက္၊ အၿခား metal တခုကို စေတးခံၿခင္းလို႔ဆိုနိဳင္ပါတယ္။ စေတးခံတဲ႔ sacrificial anode ဟာ၊ active metal ၿဖစ္ၿပီး၊ structure မွာ၊ corrosion ၿဖစ္ေပါါမွဳကိုတားဆီးဖို႔၊ structure နဲ႔အတူ coupling အေနနဲ႔တတ္ဆင္ထားၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။ အမၽိဳးအစားမတူတဲ႔ metal သို႔မဟုတ္ alloy (၂) မၽိဳးကို၊ တြဲဆက္ၿပီး၊ electrolyte form အေနနဲ႔ ၿဖစ္ေပါါေစၿခင္းကို၊ galvanic couple သို႔မဟုတ္ galvanic cell လို႔ေခါါပါတယ္။

aluminum, zinc နဲ႔ magnesium anodes ေတြကို၊ galvanic anodes ေတြ အၿဖစ္အသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊ galvanic reaction ပိုမိုေကာင္းမြန္ တာကိုေတြ႔ရပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ current ပိုမိုထုတ္ေပးနိဳင္တယ္ လို႔၊ ဆိုနိဳင္ပါတယ္။ သေဘ္ာရဲ႕ hull ကို cathode အေနနဲ႔ယူဆတဲ႔အခါ cathode မွထြက္လာတဲ႔ corrosion current ရဲ႕ magnitude ကို၊ galvanic anodes ေတြမွထုတ္ေပးတဲ႔ protective current နဲ႔ ဖိသိပ္ေၿခဖၽက္ၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။

မည္သည္႔ metal သို႔မဟုတ္ alloy ကိုမဆို၊ conductive electrolyte တခုခုအတြင္းမွာနွစ္လိုက္တဲ႔အခါ၊ open circuit potential လို႔ေခါါတဲ႔ unique corrosion potential ေတြၿဖစ္ေပါါလာပါတယ္။ 'Galvanic series' အရ၊ မည္သည္႔ metal သို႔မဟုတ္ alloy အမၽိဳးအစားမွာမဆို၊ ပင္လယ္ေရနဲ႔ထိေတြ႔တဲ႔အခါ၊ more active သို႔မဟုတ္ prone to corrosion လို႔ေခါါတဲ႔၊ corrosion ၿဖစ္လြယ္တဲ႔သတၱိေတြရိွသလို၊ noble သို႔မဟုတ္ corrosion resistant လို႔ေခါါတဲ႔၊ corrosion ၿဖစ္ေပါါဖို႔မလြယ္ကူတဲ႔၊ ဂုဏ္သတၱိေတြရိွပါတယ္။

.

Fig. Galvanic series of metals and alloys in seawater

conductive environment လို႔ေခါါတဲ႔၊ electrolyte တခုခုအတြင္းမွာ၊ အမၽိဳးအစားမတူတဲ႔သတၱဳ (၂) မၽိဳးကို၊ electrical connection အေနနဲ႔ ဆက္သြယ္ၿပီး၊ နွစ္လိုက္တဲ႔အခါ၊ electrons ေတြဟာ active ၿဖစ္တဲ႔၊ သတၱဳမွ noble ၿဖစ္တဲ႔ သတၱဳဖက္သို႔၊ စီးဆင္းပါတယ္။ active ၿဖစ္တဲ႔၊ သတၱဳဟာ negative surface ၿဖစ္ၿပီး၊ noble ၿဖစ္တဲ႔ သတၱဳဟာ၊ positive surface ၿဖစ္တဲ႔အတြက္၊ electrons flow ေႀကာင္႔ noble metal မွာ၊ negative potentials ေတြပိုမိုၿဖစ္ေပါါလာၿပီး၊ cathodic polarization လို႔ေခါါပါတယ္။ electron ေတြေရြွ႕လၽားရာမွေပါါေပါက္ လာတဲ႔ current flow နဲ႔ polarization ဟာ၊ noble metal မွာ corrosion ၿဖစ္ေပါါမွဳကိုတားဆီးေပးပါတယ္။

Fig. Anodic reaction

zinc နဲ႔ steel တို႔ကို၊ တြဲမဆက္ပဲ၊ သီးၿခားတခုစီ sea water နဲ႔ထိေတြ႔ေစတဲ႔အခါ၊ 'Anodic reaction' အရ၊ steel surface မွာ excess flow အေနနဲ႔ electrons ေတြကို ပိုမိုစီးဆင္းေစနိဳင္မယ္ဆိုရင္၊ steel ရဲ႕ oxidation ကၽဆင္းသြားမွာၿဖစ္ပါတယ္။ zinc block တံုးကို၊ steel hull အေပါါမွာ welding ေဆာ္ၿပီး၊ galvanic couple အေနနဲ႔တြဲဆက္ကာ ပင္လယ္ေရနဲ႔ထိေတြ႔ေစတဲ႔အခါ၊ active metal ၿဖစ္တဲ႔၊ zinc မွာသာ၊ corrosion ပိုၿဖစ္ၿပီး၊ noble metal ၿဖစ္တဲ႔ steel မွာ corrosion ၿဖစ္ေပါါမွဳနည္းသြားတာ ကိုေတြ႔ရပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ negative potentials ေတြထုတ္ေပးမယ္႔ active metal တခုခုနဲ႔ တြဲဆက္ၿပီး၊ reverse reaction အေနနဲ႔ driving force ကို ပိုမိုေပးသြင္းကာ၊ oxidation ကိုေလၽွာ႔ခၽၿခင္း ၿဖစ္ပါတယ္။

sacrificial anodes အၿဖစ္အသံုးၿပဳမယ္႔၊ metal ရဲ႕ elector-chemical properties ဟာ၊ အေရးႀကီး ပါတယ္။ electrolyte ေတြမွာ resistance ရိွတဲ႔အတြက္၊ sacrificial anode မွ corrosion potential ဟာ၊ ပင္လယ္ေရလို electrolyte အတြင္းမွ၊ ၿဖတ္သန္းသြားရပါတယ္။ sacrificial anode ဟာ၊ လံုေလာက္တဲ႔ driven current ကိုထုတ္ေပးနိဳင္တဲ႔ negative သို႔မဟုတ္ active metal ၿဖစ္ဖို႔လိုပါတယ္။ sacrificial anode အၿဖစ္ zinc ကိုအသံုးၿပဳသလို၊ aluminum ကိုလည္းအသံုးၿပဳနိဳင္ပါတယ္။ zinc ကို aluminum နဲ႔နိွဳင္းယွဥ္အသံုးၿပဳႀကည္႔တဲ႔အခါ၊ သက္တမ္း တိုတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ zinc ရဲ႕ corrosion protection rate ဟာ၊ aluminum ထက္နည္းတယ္လို႔ဆိုနိဳင္ပါတယ္။ ေစၽးနံွဳးအရလည္း aluminum ဟာသက္သာေပမယ္႔၊ သေဘ္ာေတြမွာအစဥ္အလာတခုလို၊ အခုထိ zinc ကိုသာအသံုးၿပဳေနဆဲၿဖစ္ ပါတယ္။

Reference : D. Jones, Principles and Prevention of Corrosion, Prentice Hall, New Jersey (1996)

Image credit to : http://www.nstcenter.com/, http://www.incorr.com.sg

Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.