فولاذ السيليكون عبارة عن سبائك حديدية من الحديد والسيليكون لها خصائص مغناطيسية تجعلها مفيدة في المحركات والمحولات. تعمل إضافات السيليكون على تحسين النعومة المغناطيسية وزيادة المقاومة الكهربائية. لديهم أيضًا تأثيرات غير مرغوب فيها لخفض درجة حرارة كوري ، وتقليل مغنطة التشبع ، وتسميم السبيكة عندما تتجاوز إضافات السيليكون 2 في المائة من الوزن. تجعل تأثيرات التقصف للسيليكون من الصعب إنتاج فولاذ السيليكون بأكثر من 3 بالمائة من وزن السيليكون. يتم إنتاج الفولاذ السليكوني بطريقتين ، السبائك والسبائك ذات النسيج العالي والموجهة نحو الحبوب والتي لا يتم توجيه الحبوب فيها. يتم تنفيذ اتجاه الحبوب لمحاذاة المحور المغناطيسي السهل.
التحكم في التآكل وإدارته
يتم توفير أنودات الحديد والسيليكون بشكل عام بأحجام قياسية ، على سبيل المثال للمسبوكات الصلبة بقطر 50 أو 75 مم وطول 1.2 أو 1.5 متر ، كاملة مع ذيل سلك. هذه الأنودات مصنوعة من الحديد الزهر الذي يحتوي على نسبة عالية من السيليكون ، من 14 إلى 15 في المائة ، إلى جانب نسب صغيرة من عناصر السبائك مثل الكروم.
تتوفر الأنودات برؤوس موسعة يتم من خلالها إنهاء ذيول الرصاص وتغليفها بأغطية واقية من الراتينج والحرارة قابلة للتقلص. وهي متوفرة في إصدار "مفرد" أو "مزدوج" مع وصلة كبل واحدة على التوالي في أحد طرفيها أو وصلة واحدة في كل طرف. يمكن توفير الأنودات المزدوجة الأطراف في سلاسل من أنودات متعددة مع كابل واحد فقط لكل سلسلة.
تتوفر الأنودات الأنبوبية المصبوبة على البارد بالطرد المركزي أيضًا بأقطار تتراوح من 55 إلى 170 ملم وبأطوال 1.5 و 2.1 متر مع توصيل كبل مركزي. هناك بيانات تشير إلى أن الأنودات المصبوبة على البارد تكون أكثر اتساقًا في أدائها ، ويفترض أن ذلك يرجع إلى بنية حبيباتها الدقيقة والأكثر تناسقًا ، وأن التوصيل المركزي للأسلاك ينتج عنه عامل استخدام جماعي أعلى للأنود. ، نظرًا لأن التأثيرات النهائية لا تفعل ذلك. يؤدي إلى استهلاك سابق لأوانه لنهاية (نهايات) توصيل الكبل.
أصبح الحديد والسيليكون الذي يحتوي على 4.5 في المائة من الكروم أكثر سبائك الحديد والسيليكون المستخدمة على نطاق واسع لأنودات التيار القسري ، ولكن يجب استخدامها فقط عندما يكون محتوى الكلوريد في الإلكتروليت مهمًا. في التربة منخفضة الكلوريد ، يمكن أن يصبح فيلم الأكسيد المتين الذي يتشكل على سبيكة الكروم ، مما يوفر معدل استهلاك منخفضًا في مياه البحر والبيئات الأخرى المحتوية على الكلوريد ، شديد المقاومة ويسبب عطلًا واضحًا في سبائك الكروم. الأنود / قاع الأرض.
تتمثل العيوب الرئيسية لأنودات الحديد والسيليكون في وزنها وهشاشتها الشديدة ، مما يترجم إلى ارتفاع تكاليف النقل واحتمال حدوث كسر من المسبك إلى موقع الحماية الكاثودية ، خاصة إذا كان في الخارج. لا يزال هذا الأنود مستخدمًا على نطاق واسع حيث أن أدائه جيد جدًا ومقاوم للتغيرات في ظروف التشغيل.
الحماية الكاثودية
الأنودات الحالية الرئيسية أعجبت
الأنودات الرئيسية للتيار المسلط هي كما يلي:
حديد مصبوب بمحتوى عالي من السيليكون
تتكون أنودات الحديد السيليكوني من الحديد كمعدن أساسي مع حوالي 15 بالمائة من السيليكون و 1 بالمائة من الكربون ، ومزيج من الكروم (5 بالمائة) والمنغنيز (1 بالمائة) والموليبدينوم (2 بالمائة). الحد الأقصى للإنتاج الحالي هو 50 ألف / م 2 ومعدل الاستهلاك بين 90 و 250 جم / أ / سنة. تستخدم الأنودات المحتوية على Mo في الوسائط عالية الحرارة.
يظهر تحليل أنود الحديد الزهر النموذجي عالي السيليكون في الجدول 5.8. يستخدم بشكل عام لتطبيقات الحماية الكاثودية الأرضية.
تحليل أنود السليكون النموذجي
| عنصر | نسبة مئوية |
|---|---|
| السيليكون | 14.35 دقيقة |
| كربون | 0. 85 كحد أقصى |
| المنغنيز | 0. 65 كحد أقصى |
| حديد | راحة |
خردة المعادن
تتميز بأنها رخيصة ومتوفرة بكثرة. يختلف معدل استهلاك الأنابيب الفولاذية الخفيفة وخردة السكك الحديدية وخردة الحديد الزهر. في حالة خردة الفولاذ الطري ، يبلغ معدل الاستهلاك 6 ، 6-9 ، 0 كجم / سنة ، وبالنسبة لحديد الزهر ، فهو 0 ، 9-9 ، {{ 5}} كجم / سنة. يستخدم الفولاذ في شكل خطوط السكك الحديدية القديمة والأنابيب والأقسام الهيكلية. معدل استهلاك خردة الصلب موحد بشكل عام. تتوفر المادة في الغالب على شكل أقسام طويلة رفيعة ، واعتمادًا على ما إذا كانت هذه الأقسام مثبتة أفقيًا أو رأسيًا ، يمكن أن تواجه طبقات من التربة بمقاومات مختلفة ، مما يؤدي إلى تآكل غير منتظم. يتميز الحديد الزهر بكونه سميكًا في القسم وبطريقة تجعل أي قطعة على أرض ذات مقاومة موحدة إلى حد ما. بالإضافة إلى ذلك ، يتعرض سطح الجرافيت عند استهلاك الحديد الخارجي. وبالتالي فإن الحديد المتبقي على شكل جرافيت يعمل كأنود الجرافيت.
أنود الجرافيت
لديهم مزايا الحماية من التآكل طويلة الأمد ، وتكلفة الصيانة المنخفضة والكفاءة العالية. تتراوح كثافة التيار النموذجي للأنودات بين 1 0 .8 و 4 0. {{1 0}} أمبير / متر مربع (1.4 أمبير / قدم مربع). معدل الاستهلاك بين 0 و 225 و 0.45 كجم (0.5 و 1.0 رطل) في السنة. عادة ما يكون لها شكل أسطواني ، على الرغم من وجود أشكال أخرى.
التيتانيوم المطلي
تستخدم هذه الأنودات للمياه المالحة أو المياه العذبة حيث الموصلية منخفضة للغاية. يطور التيتانيوم طبقة أكسيد ملتصقة ذات مقاومة كهربائية عالية. طبقة الأكسيد تمنع التآكل من خلال العمل كحاجز. يعمل التيتانيوم كدعم خامل للبلاتين. يمكن أن يتحمل البلاتين كثافة تيار عالية جدًا وعادة ما يتم تطبيقه فقط على مساحة صغيرة. يبلغ سمك الطبقة البلاتينية عادة 2.5 ميكرون ويقدر عمرها بـ 0 سنة. رقائق التيتانيوم ، بسمك 3 مم مع 2. {5}}. طبقة بلاتين 0 ميكرومتر ، يمكن شحنها بمعدل 10 أمبير / ديسيتر 2 أو على مدى سنوات. تستخدم أنودات القضيب التي يبلغ قطرها 10-25 بشكل متكرر لحماية الأوعية والأنابيب والمكثفات ومحطات الزيت الحرارية ، إلخ. يمكن تحقيق الكثافات الحالية حتى 50 A / ft2 (540 A / m2). ومع ذلك ، يجب استخدام الأنود عند الجهد المنخفض.
أنود الرصاص
تصنع أنود الرصاص من سبائك الرصاص المختلفة ، مثل الرصاص {0} Ag -6 Sb و Pb -1 Ag -5 Sb -1 Sn. تتراوح كثافة الأنود الرصاصي بين 11.0 و 11.2 جم / سم 3.
تبلغ قدرة Pb {0} Ag -6 Sb 160-220 A / m2 ومعدل استهلاك 9 0 g / year أو 0 ، 009 كجم / سنة بكثافة حالية تبلغ 10 أ / قدم 2 (108 أمبير / م 2). الأنود الآخر ، الذي يحتوي على 10 بالمائة Sn و 5 بالمائة من الأنتيمون ، لديه قدرة 500 A / dm2 ومعدل استهلاك من 0.3 إلى 0.8 كجم / سنة. تتميز هذه السبيكة بخصائص ميكانيكية جيدة ويمكن دحرجتها بأي شكل. أنودات الرصاص والفضة أو الرصاص والبلاتين بقطر 7.5 سم وطول 75 سم ووزنها 36 كجم أو بقطر 5 سم وطول 180 سم ووزنها حوالي 45 كجم وتستخدم في شكل أنودات دائرية لحماية الهياكل البحرية من التآكل. كما أنها تستخدم لحماية السفن.
محولات كهربائية
المواد الأساسية
تم تقديم استخدام حديد السيليكون كمادة أساسية مغناطيسية في أوائل القرن العشرين. يتمتع الحديد السليكي بنفاذية عالية نسبيًا ، وقد ساعدت المقاومة المتزايدة بسبب السيليكون في تقليل الخسائر الطفيلية. حتى أواخر الثلاثينيات من القرن الماضي ، كانت الصفائح الرقيقة من حديد السليكون المدلفن على الساخن ، والتي يشار إليها غالبًا باسم فولاذ السيليكون ، تُستخدم بشكل حصري تقريبًا في قلب المحولات. نظرًا لأن حديد السليكون المدلفن على الساخن له نفس الخصائص المغناطيسية تقريبًا في جميع الاتجاهات في مستوى التصفيح ، يمكن استخدام مفصل زاوية بسيط بزاوية 90 درجة للنوى المكدسة.
في نهاية السنوات الثلاث 0 ، تم تطوير مادة جديدة ، وهي حديد السيليكون الموجه بالحبوب ، للمحولات. تتمتع هذه المادة بخصائص مغناطيسية أفضل في اتجاه التدحرج ، ولكنها أسوأ في الزوايا القائمة في هذا الاتجاه. يتكون حديد السليكون المدلفن على الساخن من بلورات أو حبيبات عشوائية التوجه. هذه الميزة تجعل الخصائص هي نفسها في جميع الاتجاهات. في حديد السيليكون الموجه بالحبوب ، تؤدي عمليات الدرفلة على البارد والمعالجة الحرارية الإضافية المستخدمة إلى تصفيح ، مع توجيه نسبة كبيرة من البلورات في اتجاه التدحرج. غالبًا ما يتم استخدام مفصل تناكبي بزاوية 45 درجة في زوايا النوى المكدسة مع مادة موجهة لتقليل خسائر المفاصل. في الوقت الحالي ، تستخدم معظم المحولات مادة موجهة للحبيبات بسماكة تصفيح تتراوح من 0. 2 إلى 0.3 مم.
ومن المثير للاهتمام ، أنه على الرغم من أن المواد المغناطيسية الحالية المستخدمة في النوى لها بنية بلورية ، إلا أن فئة جديدة من السبائك المغناطيسية غير البلورية قيد البحث والتطوير. هذه هي معادن غير متبلورة ، يتم إنتاج حالتها غير المتبلورة عن طريق التبريد السريع للغاية لسبائك الانصهار.
سبائك المعادن غير المتبلورة لديها مستويات خسارة أقل بكثير من المواد الأساسية الموجهة نحو الحبوب. ومع ذلك ، نظرًا لأن هذه المواد يتم إنتاجها حاليًا في شكل شريط رفيع جدًا ، فمن السهل وضعها على قلب الجرح. حاليًا ، تم تصنيع عدد كبير من محولات التوزيع من هذه المادة ، ويتم مراقبة أدائها في الميدان.
