«بررسی خوردگی و سازگاری گالوانیکی فلزات در سیستم های ارتینگ و حفاظت در برابر صاعقه

 Article

According to the standards

N FC 17-102

EN 50164 - 2

IEC 62305-3-2010

A Lightning Article By:

Eng. M. ABDI

«بررسی خوردگی و سازگاری گالوانیکی فلزات در سیستم های ارتینگ و حفاظت در برابر صاعقه»

«بررسی خوردگی و سازگاری گالوانیکی فلزات در سیستم های ارتینگ و حفاظت در برابر صاعقه»

در سیستم ارت و صاعقه گیر، بحث خوردگی فقط «زنگ زدگی» نیست؛ موضوع اصلی، خوردگی گالوانیکی، خوردگی موضعی، خوردگی ناشی از رطوبت و خاک، و از بین رفتن سطح مقطع یا کیفیت اتصال است. این مسئله خصوصا در بست ها، اتصالات هادی نزولی، هادی های دفنی، شبکه همبندی و محل اتصال دو فلز متفاوت اهمیت دارد.

استاندارد فعلی IEC 62305-3:2024 برای حفاظت فیزیکی ساختمان و LPS و IEC 62561-1:2023 برای قطعات اتصال مانند بست، کلمپ، اتصال دهنده و تست جوینت مرجع های مهم هستند. IEC 62561-1 صراحتا قطعات اتصال فلزی LPS را تحت آزمون و الزامات قرار می دهد.

１. اول یک اصل بسیار مهم

２. در سیستم صاعقه گیر، صرف اینکه دو فلز از نظر هدایت الکتریکی قابل اتصال باشند، به این معنی نیست که از نظر خوردگی هم ترکیب مناسبی هستند.

３. برای خوردگی گالوانیکی معمولا چهار عامل لازم است:

４. فلز A + فلز B + تماس الکتریکی + الکترولیت (رطوبت)

５. هرچه اختلاف پتانسیل الکتروشیمیایی دو فلز بیشتر باشد و محیط مرطوب تر و رساناتر باشد، احتمال خوردگی بیشتر می شود

６. .NFPA 780 نیز بر انتخاب مواد مقاوم به خوردگی و سازگاری اتصال دهنده با هادی و سطح نصب تاکید می کند و برای اتصال فلزات نامشابه، استفاده از اتصالات دوفلزی (Bimetallic) را مطرح می کند.

７. ۲. انواع قسمت هایی که باید از نظر خوردگی بررسی شوند

８. من سیستم را به این بخش ها تقسیم می کنم:

９.

１０. 3. سوال اصلی : بست استنلس استیل + هادی نزولی مسی

１１. جواب کوتاه:

１２. بله، اصولا می تواند ترکیب بسیار مناسبی باشد و ذاتا ایراد ندارد؛ اما بست باید برای اتصال مس و LPS طراحی و تایید شده باشد.یعنی صرفا اینکه یک بست از جنس Stainless Steel است، کافی نیست.

１３. باید بررسی شود:

１４. نوع استنلس استیل؛ ترجیحا 304 یا 316 بسته به محیط / طراحی سطح تماس بست با مس / پیچ و مهره و واشر / فشار مکانیکی روی هادی / مقاومت در برابر خوردگی / محل نصب: خشک، مرطوب، صنعتی، ساحلی و... / و مهم تر از همه تاییدیه / آزمون مربوط به LPS طبق IEC 62561-1 IEC 62561-1:2023 دقیقا برای همین نوع قطعات، از جمله clamp، connector، bonding component و test joint تدوین شده است.

１５. جالب اینکه مطالعات خوردگی زیرزمینی نیز نشان داده اند که کوپل مس و استنلس استیل در بسیاری از شرایط می تواند رفتار نسبتا خوبی داشته باشد؛ ولی شرایط خاک، کلراید، اکسیژن، رطوبت و نوع استنلس استیل بسیار تعیین کننده است.

１６. بنابراین

１７. : مس + Stainless Steel ≠ ممنوع

１８. بلکه:

１９. مس Stainless Steel+ مناسب + اتصال استاندارد = ترکیب قابل قبول

２０. ۴. اما یک تفاوت مهم: روی نما یا داخل خاک؟

２１. این قسمت خیلی مهم است.

２２. مس + استنلس استیل در هوای آزاد

２３. معمولا ترکیب خوبی است، به خصوص اگر بست LPS استاندارد باشد.

２４. مثلا:

２５. :Copper Down Conductor + SS Clamp

２６. برای هادی نزولی روی ساختمان، انتخاب بسیار قابل قبولی است.

２７. مس + استنلس استیل در خاک

２８. اینجا باید با احتیاط بیشتری عمل کرد.

２９. چون خاک یک الکترولیت پیچیده است و عواملی مثل:

３０. مقاومت ویژه خاک / رطوبت / pH / کلراید / سولفات / مواد آلی / جریان های سرگردان / باکتری های بی هوازی / زهکشی

３１. روی خوردگی اثر می گذارند.

３２. برای همین من برای یک پروژه حرفه ای اتصال مستقیم و بدون ارزیابی مس + استنلس در محیط دفنی را به صورت کلی تجویز نمی کنم.حتی استنلس استیل که در برابر خوردگی بسیار مقاوم است، در خاک های نامناسب می تواند دچار pitting corrosion شود.

３３. 5. جدول مهم سازگاری فلزات در ارت و صاعقه گیر

３４. این جدول را به صورت مهندسی و کاربردی می دهم؛ نه صرفا بر اساس سری گالوانیکی.

３５. راهنمای جدول

３６.

３７. این نکته را هم باید اضافه کنم که «سبز» به معنی تضمین عمر نامحدود نیست؛ شرایط محیطی و کیفیت اتصال همچنان تعیین کننده هستند.

３８. ۶. خطرناک ترین ترکیب برای پروژه های شما: مس و آلومینیوم

３９. اگر مثلا داشته باشیم

４０. :Down Conductor = Copper

４１. و در مسیر آن

４２. :Aluminium Roof / Aluminium Profile / Aluminium Clamp

４３. اتصال مستقیم می تواند مشکل ساز شود.

４４. به خصوص اگر آب باران از سطح مسی روی آلومینیوم جاری شود

４５. .NFPA 780 حتی نسبت به تماس مستقیم مس و آلومینیوم و همچنین runoff آب از مس روی آلومینیوم هشدار می دهد.بنابراین در چنین شرایطی باید از

４６. :Bimetallic Connector

４７. یا روش جداسازی و اتصال مورد تایید استفاده شود

7. مس و فولاد گالوانیزه

این مورد در پروژه های ارت خیلی مهم است.

فرض کنید:

هادی مسی دفنی داریم

صفحه فولادی گالوانیزه داریم

بست فولادی گالوانیزه داریم

و اینها مستقیما به هم وصل شده اند.

در حضور رطوبت، احتمال تشکیل سلول گالوانیکی وجود دارد و پوشش روی (Zinc) می تواند قربانی شود.

به همین دلیل من برای اتصال

:Copper ↔Galvanized Steel

اتصال مستقیم را انتخاب اول نمی دانم.

بهتر است از:

اتصال بیمتالیک تاییدشده

کلمپ مناسب برای Cu/GI

یا روش اتصال دائمی مناسب مانند اتصال اگزوترمیک در شرایطی که برای هر دو ماده مجاز باشد

استفاده شود

۸. هادی های دفنی؛ داستان کمی متفاوت است

در هادی دفنی سه مسئله داریم

:A) خوردگی خود هادی

مثلا

:Copper →Soil

مس معمولا مقاومت خوبی در برابر بسیاری از خاک ها دارد، ولی در خاک های بسیار مهاجم، کلراید بالا، سولفات بالا، مواد آلی و مقاومت ویژه بسیار پایین، خوردگی می تواند افزایش پیدا کند

.B) خوردگی اتصال

مثلا

:Copper → Galvanized Steel

اینجا مشکل می تواند بیشتر از خود هادی باشد

.C) خوردگی ناشی از مواد پرکننده

این مورد برای سیستم هایی که شما با مواد کاهنده مقاومت زمین، بنتونیت، SAR وROM ... اجرا می کنید بسیار مهم است.

هر ماده ای که اطراف الکترود قرار می دهیم باید از نظر

:pH

یون های محلول

کلراید

سولفات

رطوبت

اثر روی مس

اثر روی فولاد گالوانیزه

اثر روی استنلس

بررسی شود

.۹. یک اشتباه رایج در همبندی

مثلا در یک ساختمان داریم:

هادی نزولی مسی

و می خواهیم آن را به:

سازه فولادی

لوله آب

ریل آسانسور

سینی کابل

تجهیزات مکانیکی

آرماتور

تابلو برق

همبند کنیم.

نباید فقط بگوییم

: «همه فلزات را به هم وصل کن.»

بلکه باید مشخص شود:

چه فلزی؟ با چه فلزی؟ در چه محیطی؟ با چه سطح تماسی؟ با چه اتصال دهنده ای؟

هدف همبندی این است که اختلاف پتانسیل های خطرناک کاهش یابد، اما همبندی اشتباه می تواند خوردگی را تشدید کند.

۱۰. هادی نزولی مسی + بست استنلس استیل؛ پیشنهاد اجرایی نیرو ایستا

برای پروژه های شما، اگر بخواهیم یک سیستم حرفه ای و قابل دفاع طراحی کنیم، من این ترکیب را ترجیح می دهم:

هادی نزولی Copper conductor

بست Stainless Steel 304 یا 316

پیچ و مهره ترجیحا Stainless Steel سازگار با مجموعه

تست جوینت اتصال دهنده ای که مشخصا برای :Copper Conductor + LPS

طراحی و آزمون شده باشد.

محل اتصال به فلزات متفاوت در صورت وجود :Bimetallic connector

۱۱. نکته مهم درباره بست استنلس

این را برای طراحی محصولات نیرو ایستا خیلی جدی بگیرید:

اگر قرار است مثلا یک بست هادی نزولی استنلس برای هادی مسی تولید یا وارد کنید، صرفا نوشتن

: Stainless Steel 304روی دیتاشیت کافی نیست. بهتر است مشخصات شامل موارد زیر باشد

ReportIEC 62561-1:2023 دقیقا برای ارزیابی و آزمون چنین اجزایی طراحی شده است.

۱۲. یک جدول کاربردی تر برای محصولات

اگر بخواهیم برای کاتالوگ مهندسی نیرو ایستا یک جدول انتخاب متریال درست کنیم، من این ساختار را پیشنهاد می کنم:

۱۳. جمع بندی تخصصی

اگر بخواهم خیلی روشن جواب بدهم:

✅ مس + استنلس استیل به طور کلی ترکیب قابل قبول و حتی بسیار مناسب برای هادی نزولی و بست آن است

.⚠️ مس + استنلس در خاک قابل استفاده است، ولی نباید بدون توجه به شرایط خاک و نوع اتصال تعمیم داده شود.

❌ مس + آلومینیوم اتصال مستقیم توصیه نمی شود

.⚠️ مس + فولاد گالوانیزه باید با توجه جدی به خوردگی گالوانیکی و استفاده از اتصال مناسب/بیمتالیک طراحی شود.

✅ مس + برنز ترکیب بسیار خوبی است.

✅ مس + مس بهترین حالت از نظر سازگاری فلزی.

نکته کلیدی

در سیستم صاعقه گیر، استاندارد بودن خود بست به اندازه جنس بست مهم است. استاندارد IEC 62561-1:2023 برای همین قطعات اتصال الزامات و آزمون های مشخص دارد.

و استاندارد مرجع اصلی طراحی LPS نیز در حال حاضر IEC 62305:2024 است که IEC آن را به عنوان ویرایش سوم معرفی کرده و به استفاده از سری IEC 62561 برای اجزای LPS ارجاع می دهد.

اگر بخواهیم این موضوع را برای محصولات شرکت مهندسی نیرو ایستا کاملا کاربردی کنیم، مرحله بعدی بسیار مفید است: می توانم یک «جدول جامع سازگاری فلزات در سیستم ارت و صاعقه گیر» با حدود ۱۵ تا ۲۰ فلز و آلیاژ (مس، مس قلع اندود، آلومینیوم، فولاد گالوانیزه، SS304، SS316، برنج، برنز، فولاد کربنی، چدن و...) تهیه کنم و برای هر ترکیب مشخص کنم اتصال مستقیم / قابل قبول / نیازمند بیمتالیک / ممنوع، در سه محیط هوای آزاد، بتن و خاک چگونه است.

وب سایت رسمی شرکت مهندسی نیرو ایستا www.niroista.com