Είναι η δεύτερη αναφορά μας για το θέμα λόγω της σημαντικότητάς του. Η πρώτη έγινε στις σελίδες 176-178 του δωρεάν βιβλίου μας "κεραίες ραδιοερασιτεχνών". Εμείς οι Μηχανολόγοι λαμβάνουμε σοβαρά υπόψη μας το φαινόμενο αυτό σε μελέτες.
Η γαλβανική διάβρωση (συχνά αναφερόμενη και ως ηλεκτροδιάβρωση) είναι ένα φυσικό, ηλεκτροχημικό φαινόμενο που προκαλεί τη φθορά των μεταλλικών αντικειμένων όταν διαφορετικά μέταλλα έρχονται σε άμεση επαφή μεταξύ τους, παρουσία υγρασίας.
Ως ένα κλασικό και συνηθισμένο παράδειγμα μπορούμε
να αναφέρουμε τον ηλιακό θερμοσίφωνα. Ένας θερμοσίφωνας φέρει επάνω του πλειάδα
διαφορετικών μετάλλων (χαλκό, αλουμίνιο, χάλυβα, ορείχαλκο, κασσίτερο κ.α.). Με
την παρουσία του νερού, τα μέταλλα αυτά λειτουργούν ακριβώς όπως τα στοιχεία
μιας κοινής μπαταρίας: δημιουργείται μια μικρή διαφορά δυναμικού και ξεκινά μια
κίνηση ηλεκτρονίων (ηλεκτρικό ρεύμα) μεταξύ τους.
Πιο επιστημονικά, το φαινόμενο παρουσιάζεται
επειδή κάθε μέταλλο έχει διαφορετικό ηλεκτροχημικό δυναμικό. Όταν δύο
διαφορετικά μέταλλα έρχονται σε επαφή, δημιουργείται ένα γαλβανικό στοιχείο. Το
πιο «ενεργό» μέταλλο (η άνοδος) αρχίζει να χάνει μάζα και να φθείρεται (να
«θυσιάζεται»), προκειμένου να προστατευτεί το λιγότερο ενεργό μέταλλο (η κάθοδος).
Το φαινόμενο αυτό εκδηλώνεται σε γέφυρες, δεξαμενές,
μηχανήματα, υδραυλικές εγκαταστάσεις και βέβαια στις ραδιοερασιτεχνικές μας
εγκαταστάσεις. Μια κεραία, μαζί με τον ιστό ή τον πύργο της, την κάθοδο, τους
συνδετήρες (connectors) και τα εξαρτήματα στήριξης, αποτελείται από πολλά και
διαφορετικά υλικά. Η υγρασία της ατμόσφαιρας, το οξυγόνο, το αλάτι (σε
παραθαλάσσιες περιοχές) ή η όξινη βροχή λειτουργούν ως ο απαραίτητος
ηλεκτρολύτης που ξεκινά τη ροή αυτού του ασθενούς συνεχούς ρεύματος (DC).
Για να καταλάβουμε το μέγεθος της ζημιάς, μια ροή ρεύματος έντασης μόλις I = 0,5A DC μεταξύ χαλύβδινων και χάλκινων κατασκευών μπορεί να αποσπάσει (να καταστρέψει) έως και 2 κιλά χάλυβα ανά έτος! Σε μια παραθαλάσσια εγκατάσταση, αν δεν ληφθούν μέτρα, η απώλεια μάζας συνεχίζεται μέχρι την πλήρη αποσάρθρωση της κατασκευής.
Μέθοδοι
Προστασίας
Η βασικότερη μέθοδος προστασίας από το
φαινόμενο αυτό ονομάζεται καθοδική προστασία. Η πιο συνηθισμένη και οικονομική
εφαρμογή της είναι η χρήση ενός ανοδίου
θυσίας (συνήθως από ψευδάργυρο ή
μαγνήσιο).
Τοποθετώντας ένα κομμάτι από αυτό το πολύ
δραστικό μέταλλο (άνοδο) στο ίδιο περιβάλλον, αυτό «θυσιάζεται» στον βωμό της
προστασίας των υπόλοιπων μετάλλων της κατασκευής, χάνοντας τη δική του μάζα
λόγω της ηλεκτροχημικής αντίδρασης. Η μέθοδος αυτή είναι απόλυτα καθιερωμένη
στη ναυτιλία και στις υδραυλικές εγκαταστάσεις.
Στον ραδιοερασιτεχνισμό, θα μπορούσαμε να την
εφαρμόσουμε κυρίως σε μεγάλες εγκαταστάσεις με πύργους, όπου συνυπάρχουν πολλά
διαφορετικά μέταλλα. Στις κατασκευές μεγάλων ραδιοφωνικών σταθμών, είναι
συνηθισμένος ο ενταφιασμός μιας μεγάλης
μάζας μαγνησίου στο έδαφος και η σύνδεσή της με τον πύργο μέσω καλωδίου.
Ωστόσο, η μέθοδος αυτή έχει περιορισμένη ακτίνα δράσης γύρω από το ανόδιο και
απαιτεί συχνή επιθεώρηση και αντικατάσταση.
Μια άλλη, πιο εξελιγμένη μέθοδος είναι η καθοδική
προστασία με επιβαλλόμενο ρεύμα
(impressed current). Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιείται μια εξωτερική
πηγή συνεχούς τάσης που «αναγκάζει» το ρεύμα να ρέει με τέτοιο τρόπο ώστε να
προστατεύεται η κατασκευή. Αν και εξαιρετικά αποδοτική, η μέθοδος αυτή
προϋποθέτει εξειδικευμένη ηλεκτροχημική μελέτη από τεχνικούς, συνεχή
επιτήρηση και έχει πολύ υψηλό κόστος, καθιστώντας την απαγορευτική
για μικρομεσαίες ραδιοερασιτεχνικές εγκαταστάσεις.
Πρακτικές
συμβουλές για τον Ραδιοερασιτέχνη
Πώς μεταφράζονται όλα τα παραπάνω στην
καθημερινή μας πράξη όταν στήνουμε μια κεραία;
Αποφύγετε την άμεση επαφή Χαλκού-Αλουμινίου:
Είναι ο χειρότερος δυνατός συνδυασμός. Το αλουμίνιο είναι πολύ πιο ενεργό από
τον χαλκό. Αν συνδέσετε ένα χάλκινο καλώδιο γείωσης απευθείας πάνω στο
αλουμίνιο της κεραίας, η υγρασία θα δημιουργήσει ένα ισχυρό γαλβανικό στοιχείο
και το αλουμίνιο θα διαβρωθεί (θα τρυπήσει) ταχύτατα.
Χρήση Ανοξείδωτου Χάλυβα (Stainless Steel /
INOX): Χρησιμοποιείτε πάντα βίδες, παξιμάδια και σφιγκτήρες
(U-bolts) από υψηλής ποιότητας ανοξείδωτο χάλυβα (κατά προτίμηση INOX 316). Ο
ανοξείδωτος χάλυβας συμπεριφέρεται πολύ πιο «ουδέτερα» όταν έρχεται σε επαφή με
το αλουμίνιο, ελαχιστοποιώντας τη γαλβανική διάβρωση.
Αντιοξειδωτικές και Αγώγιμες Πάστες:
Κατά τη συναρμολόγηση των στοιχείων της κεραίας (ειδικά εκεί που μπαίνει το ένα
αλουμινένιο σωληνάκι μέσα στο άλλο), χρησιμοποιείτε ειδικές πάστες (όπως η Penetrox
ή η Noalox). Αυτές οι πάστες περιέχουν σωματίδια ψευδαργύρου, εξασφαλίζουν
άριστη ηλεκτρική επαφή RF και ταυτόχρονα σφραγίζουν την ένωση, εμποδίζοντας την
είσοδο του αέρα και της υγρασίας.
Σωστή Στεγανοποίηση: Η υγρασία είναι ο ηλεκτρολύτης. Χωρίς αυτήν, δεν υπάρχει διάβρωση. Η σχολαστική χρήση αυτοβουλκανιζόμενης ταινίας (self-amalgamating tape) εξωτερικά, και στη συνέχεια μόνωσης PVC για προστασία από την υπεριώδη ακτινοβολία (UV), κρατά στεγνά τους συνδετήρες (PL-259, N-Type) και την κάθοδο.
Ωφέλιμη
πληροφορία για μεταλλικά σκάφη
Στα μεταλλικά σκάφη ή στα πλοία που
βρίσκονται συνεχώς στο θαλασσινό νερό, η ανάγκη για σωστή γείωση είναι ακόμα
πιο επιτακτική. Εκεί, η ράβδος γείωσης πρέπει να βρίσκεται μέσα στη θάλασσα.
Αυτό επιτυγχάνεται με μια ειδική πλάκα χαλκού
(ground plate) τοποθετημένη εξωτερικά στο κάτω μέρος του πλοίου (ύφαλα). Η πλάκα
αυτή είναι διαρκώς ηλεκτρικά μονωμένη από το υπόλοιπο μεταλλικό κύτος του
πλοίου, ώστε να μην υπάρχει αγώγιμη επαφή μαζί του. Αποτελεί το κεντρικό σημείο
πάνω στο οποίο συνδέονται όλες οι ηλεκτρικές και ραδιοερασιτεχνικές γειώσεις
του σκάφους, αποτρέποντας τη διάβρωση του ίδιου του πλοίου από τα ρεύματα
επιστροφής.