الحماية الكاثودية

في تطبيق الحماية الكاثودية السلبية ، يتم تثبيت مصعد جلفاني ، وهو قطعة من معدن ذي نشاط كهروكيميائي أعلى ( جهد قطب كهربائي أكثر سلبية )، على سطح المعدن المعرض للتلف حيث يتعرض للإلكتروليت. يتم اختيار المصاعد الجلفانية لأن جهدها أكثر نشاطًا من جهد معدن الهيكل المستهدف (عادةً الفولاذ).

يبلغ الرقم الهيدروجيني للخرسانة حوالي 13. في هذه البيئة، يتمتع حديد التسليح بطبقة واقية خاملة ويبقى مستقرًا إلى حد كبير. تُعدّ الأنظمة الجلفانية أنظمة "جهد ثابت" تهدف إلى استعادة البيئة الواقية الطبيعية للخرسانة من خلال توفير تيار ابتدائي عالٍ لاستعادة الخمول. ثم يعود التيار إلى تيار تضحية أقل، بينما تهاجر أيونات الكلوريد السالبة الضارة بعيدًا عن الفولاذ ونحو المصعد الموجب. تبقى المصاعد نشطة طوال عمرها الافتراضي (10-20 عامًا عادةً)، حيث يزداد التيار عندما تنخفض المقاومة الكهربائية بسبب مخاطر التآكل مثل الأمطار أو ارتفاع درجات الحرارة أو الفيضانات. إن الطبيعة التفاعلية لهذه المصاعد تجعلها خيارًا فعالًا.

على عكس أنظمة الحماية الكاثودية بالتيار المفروض (ICCP)، لا يهدف هذا النظام إلى استقطاب الفولاذ بشكل ثابت، بل إلى استعادة البيئة المحيطة. وينتج استقطاب الهيكل المستهدف عن تدفق الإلكترونات من المصعد إلى المهبط، لذا يجب أن يكون هناك تلامس كهربائي جيد بين المعدنين . القوة الدافعة لتيار الحماية الكاثودية هي فرق الجهد بين المصعد والمهبط. ^{[ 9 ]} خلال المرحلة الأولية للتيار العالي، يزداد استقطاب سطح الفولاذ (يُدفع) نحو جهد سالب أكبر، مما يحمي الفولاذ، حيث يؤدي توليد أيونات الهيدروكسيد على سطح الفولاذ وهجرة الأيونات إلى استعادة البيئة المحيطة بالخرسانة.

بمرور الوقت، يستمر الأنود الجلفاني في التآكل، مما يؤدي إلى استهلاك مادة الأنود حتى يصبح من الضروري استبداله في النهاية.

تُصنع الأنودات الجلفانية أو التضحية بأشكال وأحجام متنوعة باستخدام سبائك الزنك ^{والمغنيسيوم} والألومنيوم . وتنشر منظمة ASTM ^{الدولية} معايير بشأن تركيب وتصنيع الأنودات الجلفانية. [ ¹⁰ ] ^{[ 11 ] [ 12 ]}

لكي تعمل الحماية الكاثودية الجلفانية، يجب أن يمتلك المصعد جهدًا كهربائيًا أقل (أي أكثر سلبية) من جهد المهبط (البنية المستهدفة المراد حمايتها). يوضح الجدول أدناه سلسلة جلفانية مبسطة تُستخدم لاختيار معدن المصعد. ^{[ 13 ]} يجب اختيار المصعد من مادة تقع في مرتبة أدنى في القائمة من المادة المراد حمايتها.

في بعض الحالات، تُستخدم أنظمة الحماية الكاثودية بالتيار المفروض (ICCP). تتكون هذه الأنظمة من مصاعد موصولة بمصدر طاقة تيار مستمر، وغالبًا ما يكون محولًا مقومًا موصولًا بمصدر طاقة تيار متردد. في حال عدم توفر مصدر تيار متردد، يمكن استخدام مصادر طاقة بديلة، مثل الألواح الشمسية أو طاقة الرياح أو مولدات الطاقة الكهروحرارية التي تعمل بالغاز. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

تتوفر الأنودات لأنظمة الحماية الكهروكيميائية بالتيار المتردد (ICCP) بأشكال وأحجام متنوعة. ومن الأنودات الشائعة الأنودات الأنبوبية والقضبان الصلبة أو الشرائط المتصلة المصنوعة من مواد مختلفة، بما في ذلك السيليكون عالي الجودة ، والحديد الزهر ، والجرافيت ، وأكاسيد المعادن المختلطة (MMO)، والأسلاك المطلية بالبلاتين والنيوبيوم، وغيرها من المواد.

بالنسبة لخطوط الأنابيب، يتم ترتيب الأنودات في طبقات أرضية إما موزعة أو في حفرة رأسية عميقة اعتمادًا على عدة عوامل تصميم وظروف ميدانية بما في ذلك متطلبات توزيع التيار.

غالبًا ما تُصنّع وحدات محوّلات ومقوّمات الحماية الكاثودية حسب الطلب وتُجهّز بمجموعة متنوعة من الميزات، بما في ذلك المراقبة والتحكم عن بُعد، وقواطع التيار المدمجة، وأنواع مختلفة من العلب الكهربائية . يُوصَل الطرف السالب للتيار المستمر الخارج بالهيكل المراد حمايته بواسطة نظام الحماية الكاثودية. ^{[ 16 ]} يُوصَل كابل التيار المستمر الموجب الخارج من المقوّم بالأنودات . يُوصَل كابل الطاقة المتردد بأطراف إدخال المقوّم.

يجب تحسين خرج نظام الحماية الكاثودية بالتيار المتردد (ICCP) لتوفير تيار كافٍ لحماية المنشأة المستهدفة. صُممت بعض وحدات محولات-مقومات الحماية الكاثودية بمنافذ على ملفات المحول وأطراف توصيل لاختيار جهد خرج النظام. تُصنع وحدات محولات-مقومات الحماية الكاثودية لخزانات المياه، والمستخدمة في تطبيقات أخرى، بدوائر إلكترونية لضبط جهد التشغيل تلقائيًا للحفاظ على تيار الخرج الأمثل أو جهد التلامس بين المنشأة والإلكتروليت . ^{[ 17 ]} غالبًا ما تُركّب عدادات تناظرية أو رقمية لعرض جهود التشغيل (تيار مستمر، وأحيانًا تيار متردد) وتيار الخرج. بالنسبة للمنشآت الساحلية وغيرها من المنشآت الكبيرة والمعقدة، تُصمم أنظمة الحماية الكاثودية بالتيار المتردد عادةً بمناطق أنودات مستقلة متعددة، مع دوائر محولات-مقومات حماية كاثودية منفصلة.

تستخدم الأنظمة الهجينة مزيجًا من الأنظمة المذكورة أعلاه لتحقيق بعض فوائد كليهما، حيث تستفيد من القدرات الترميمية لأنظمة ICCP مع الحفاظ على الطبيعة التفاعلية والأقل تكلفة والأسهل صيانة للأنود الجلفاني.

يتكون النظام من مصاعد جلفانية موصولة بأسلاك، مرتبة في صفوف تفصل بينها مسافة 400 مليمتر (16 بوصة) عادةً ، حيث يتم تزويدها بالطاقة لفترة وجيزة في البداية لاستعادة حالة الخرسانة وتحفيز الهجرة الأيونية. بعد ذلك، يتم فصل مصدر الطاقة، وتُثبّت المصاعد ببساطة على الفولاذ كنظام جلفاني. ويمكن إضافة مراحل تزويد بالطاقة إضافية عند الحاجة. وكما هو الحال في الأنظمة الجلفانية، يمكن استخدام مراقبة معدل التآكل من خلال اختبارات الاستقطاب ورسم خرائط جهد نصف الخلية لقياس التآكل. ولا يُعدّ الاستقطاب هدفًا أساسيًا طوال عمر النظام. ^{[ 18 ]} 

تُستخدم هذه التقنية أيضًا لحماية سخانات المياه . تعمل الإلكترونات المنبعثة من المصعد ذي التيار المفروض (المكون من التيتانيوم والمغطى بأكسيد المعادن) على منع صدأ الجزء الداخلي من الخزان. ^{[ 19 ]}

لكي تُعتبر هذه الأنودات فعّالة، يجب أن تستوفي معايير محددة: يُعتبر نظام الحماية الكاثودية فعالاً عندما يصل جهده إلى الحدود المحددة بمعايير الحماية الكاثودية أو يتجاوزها . وتستند معايير الحماية الكاثودية المستخدمة إلى معيار NACE SP0388-2007 (المعروف سابقًا باسم RP0388-2001) الصادر عن الرابطة الوطنية لمهندسي التآكل (NACE). ^{[ 20 ]}

تُحمى خطوط أنابيب المنتجات الخطرة بشكل روتيني بواسطة طلاء مُدعّم بالحماية الكاثودية. يتكون نظام الحماية الكاثودية بالتيار المفروض (ICCP) لخط الأنابيب من مصدر طاقة تيار مستمر، وغالبًا ما يكون محولًا مقومًا يعمل بالتيار المتردد، بالإضافة إلى قطب موجب، أو مجموعة من الأقطاب الموجبة مدفونة في الأرض ( قاعدة تأريض القطب الموجب ).

عادةً ما يكون لمصدر الطاقة المستمر خرج تيار مستمر يصل إلى 50 أمبير و50 فولت ، ولكن هذا يعتمد على عدة عوامل، مثل حجم خط الأنابيب وجودة الطلاء. يتم توصيل طرف خرج التيار المستمر الموجب عبر كابلات بمصفوفة الأنود، بينما يتم توصيل الطرف السالب للمقوم بخط الأنابيب بكابل آخر، ويفضل أن يكون ذلك عبر صناديق توصيل لإجراء القياسات. ^{[ 21 ]}

يمكن تركيب الأنودات في قاعدة أرضية تتكون من حفرة رأسية تُملأ بفحم الكوك الموصل (مادة تُحسّن أداء الأنودات وعمرها)، أو تُوضع في خندق مُجهز، مُحاط بفحم الكوك الموصل ومملوء. يعتمد اختيار نوع القاعدة الأرضية وحجمها على التطبيق والموقع ومقاومة التربة. ^{[ 22 ]}

ثم يتم ضبط تيار الحماية الكاثودية DC إلى المستوى الأمثل بعد إجراء اختبارات مختلفة بما في ذلك قياسات جهد الأنبوب إلى التربة أو جهد القطب .

عند تصميم النظام، وبشكل دوري بعد التركيب، سيُجري المهندسون حملة قياس أساسية، يتم خلالها إيقاف تشغيل جميع أنظمة الحماية النشطة الموجودة في المنطقة (أو أكبر عدد ممكن منها)، وتسجيل جهد الأنبوب الطبيعي بالنسبة للأقطاب الكهربائية. سيوفر هذا القياس مؤشرات حول كيفية تقسيم خط الأنابيب إلى أنظمة كهربائية، وعدد الأنودات والمقومات المطلوبة، ومواقع وضعها.

قد يكون من الأجدى اقتصادياً في بعض الأحيان حماية خط الأنابيب باستخدام الأنودات الجلفانية (التضحية). ويحدث هذا غالباً في خطوط الأنابيب ذات الأقطار الصغيرة والأطوال المحدودة. ^{[ 23 ]} تعتمد الأنودات الجلفانية على جهود السلسلة الجلفانية للمعادن لتوليد تيار الحماية الكاثودية من الأنود إلى الهيكل المراد حمايته.

كما يتم تزويد خطوط أنابيب المياه المصنوعة من مواد مختلفة بالحماية الكاثودية عندما يقرر المالكون أن التكلفة معقولة مقابل تمديد العمر الافتراضي المتوقع لخط الأنابيب الناتج عن تطبيق الحماية الكاثودية.

تُستخدم الحماية الكاثودية في السفن عادةً عن طريق الأنودات الجلفانية المثبتة على الهيكل، بالإضافة إلى نظام الحماية الكاثودية بالتيار المتردد (ICCP) للسفن الكبيرة. ونظرًا لأن السفن تُخرج من الماء بانتظام لإجراء عمليات الفحص والصيانة، فإن استبدال الأنودات الجلفانية يُعدّ مهمةً سهلة. ^{[ 24 ]}

تُصمم الأنودات الجلفانية بشكل عام لتقليل مقاومة الماء وتُركب بشكل متساوٍ مع هيكل السيارة لمحاولة تقليل المقاومة إلى أدنى حد. ^{[ 25 ]}

تُجهز السفن الصغيرة ذات الهياكل غير المعدنية، مثل اليخوت ، بأقطاب جلفانية لحماية أجزاء مثل المحركات الخارجية . وكما هو الحال مع جميع أنواع الحماية الكاثودية الجلفانية، يعتمد هذا التطبيق على وجود اتصال كهربائي قوي بين القطب الموجب والجزء المراد حمايته.

في أنظمة الحماية الكهروكيميائية بالتيار المستمر (ICCP) على السفن، تُصنع الأنودات عادةً من مادة خاملة نسبيًا مثل التيتانيوم المطلي بالبلاتين . يُزوَّد مصدر طاقة تيار مستمر داخل السفينة، وتُثبَّت الأنودات على السطح الخارجي للهيكل. تُدخَل كابلات الأنودات إلى السفينة عبر وصلة مانعة للتسرب، وتُوَصَّل بمصدر طاقة التيار المستمر. يُوصَّل الكابل السالب من مصدر الطاقة ببساطة بالهيكل لإكمال الدائرة الكهربائية. تُثبَّت أنودات أنظمة الحماية الكهروكيميائية بالتيار المستمر على سطح السفينة، مما يقلل من تأثير مقاومة الماء عليها، وتُوضَع على بُعد 1.5 متر على الأقل أسفل خط الحمولة  الخفيفة ^{[ 26 ]} في منطقة تجنُّب التلف الميكانيكي. تعتمد كثافة التيار المطلوبة للحماية على السرعة، وتُؤخذ في الاعتبار عند اختيار سعة التيار وموقع وضع الأنودات على الهيكل.

قد تتطلب بعض السفن معالجة متخصصة، فعلى سبيل المثال، تُشكل الهياكل المصنوعة من الألومنيوم والمثبتة بتجهيزات فولاذية خلية كهروكيميائية حيث يعمل هيكل الألومنيوم كقطب موجب جلفاني، مما يُسرّع عملية التآكل. في مثل هذه الحالات، يُمكن استخدام أقطاب موجبة جلفانية من الألومنيوم أو الزنك لمعادلة فرق الجهد بين هيكل الألومنيوم والتجهيزات الفولاذية. ^{[ 27 ]} إذا كانت التجهيزات الفولاذية كبيرة، فقد يلزم استخدام عدة أقطاب موجبة جلفانية، أو حتى نظام حماية بالتيار المتردد صغير.

تغطي الحماية الكاثودية البحرية العديد من المناطق، كالأرصفة والموانئ والمنشآت البحرية . ويؤدي تنوع أنواع المنشآت إلى تنوع أنظمة الحماية. تُفضل الأنودات الجلفانية ^{[ 28 ]} ، ولكن يمكن استخدام الحماية الكاثودية بالتيار المتردد (ICCP) أيضًا في كثير من الأحيان. ونظرًا للتنوع الكبير في هندسة المنشآت وتكوينها وبنيتها، غالبًا ما يتطلب الأمر الاستعانة بشركات متخصصة لتصميم أنظمة حماية كاثودية خاصة بكل منشأة. وفي بعض الأحيان، تحتاج المنشآت البحرية إلى تعديلات لاحقة لضمان حمايتها الفعالة ^{[ 29 ].}

يختلف تطبيق هذه التقنية على تسليح الخرسانة قليلاً، حيث تُدمج الأنودات وأقطاب المقارنة عادةً في الخرسانة أثناء عملية الصب. وتُستخدم تقنية الحماية الكاثودية بالتيار المتردد (ICCP) عادةً في المباني الخرسانية والجسور والمنشآت المشابهة ^{[ 30 ]،} ولكن توجد أنظمة أخرى تعتمد على مبدأ الحماية الكاثودية الجلفانية أيضاً ^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]} ، مع العلم أن استخدام الأنودات الجلفانية في المنشآت الخرسانية المسلحة المعرضة للعوامل الجوية يُعتبر تجريبياً في المملكة المتحدة على الأقل ^{[ 34 ] .}

بالنسبة لتقنية الحماية الكاثودية بالتيار المتردد (ICCP)، فإن المبدأ هو نفسه في أي نظام حماية كاثودية بالتيار المتردد آخر. مع ذلك، في الهياكل الخرسانية المعرضة للهواء الجوي، كالجسور، يوجد عدد أكبر بكثير من الأنودات موزعة في جميع أنحاء الهيكل، مقارنةً بمجموعة الأنودات المستخدمة في خطوط الأنابيب. هذا يجعل النظام أكثر تعقيدًا، وعادةً ما يُستخدم مصدر طاقة تيار مستمر يتم التحكم فيه تلقائيًا، مع إمكانية المراقبة والتشغيل عن بُعد. ^{[ 35 ]} أما بالنسبة للهياكل المدفونة أو المغمورة، فإن المعالجة مماثلة لتلك المتبعة في أي هيكل مدفون أو مغمور آخر.

توفر الأنظمة الجلفانية ميزة سهولة التحديث ولا تحتاج إلى أي أنظمة تحكم كما هو الحال مع أنظمة الحماية الكهروكيميائية بالتيار المستمر.

بالنسبة لخطوط الأنابيب المصنوعة من أنابيب الخرسانة مسبقة الإجهاد (PCCP)، فإن التقنيات المستخدمة للحماية الكاثودية هي نفسها المستخدمة في خطوط الأنابيب الفولاذية، باستثناء أنه يجب الحد من الجهد المطبق لمنع تلف سلك الشد المسبق. ^{[ 36 ]}

يتعرض السلك الفولاذي في خط أنابيب PCCP لإجهاد شديد لدرجة أن أي تآكل فيه قد يؤدي إلى تلفه. وتتمثل مشكلة أخرى في أن أيونات الهيدروجين الزائدة الناتجة عن جهد سالب مفرط قد تُسبب هشاشة السلك بفعل الهيدروجين، مما يؤدي بدوره إلى تلفه. وسيؤدي تلف عدد كبير من الأسلاك إلى انهيار كارثي لخط أنابيب PCCP. ^{[ 37 ]} لذا، يتطلب تطبيق تقنية ICCP تحكمًا دقيقًا للغاية لضمان الحماية الكافية. ويُعد استخدام الأنودات الجلفانية خيارًا أبسط، فهي ذاتية التحديد ولا تحتاج إلى تحكم. ^{[ 38 ]}

يمكن حماية الأوعية والأنابيب والخزانات (بما في ذلك خزانات التوازن ) المستخدمة لتخزين أو نقل السوائل من التآكل على أسطحها الداخلية باستخدام الحماية الكاثودية. ^{[ 39 ] [ 40 ]} ويمكن استخدام أنظمة الحماية الكاثودية الداخلية (ICCP) والأنظمة الجلفانية. ^{[ 41 ]} ومن التطبيقات الشائعة للحماية الكاثودية الداخلية خزانات تخزين المياه والمبادلات الحرارية الأنبوبية في محطات توليد الطاقة .

يشير مصطلح الجلفنة عمومًا إلى الجلفنة بالغمس الساخن، وهي طريقة لتغطية الفولاذ بطبقة من الزنك أو القصدير المعدني. غالبًا ما يُضاف الرصاص أو الأنتيمون إلى حمام الزنك المنصهر، ^{[ 42 ]} كما دُرست معادن أخرى أيضًا. ^{[ 43 ]} تتميز طبقات الجلفنة بمتانتها العالية في معظم البيئات، لأنها تجمع بين خصائص العزل للطبقة وبعض فوائد الحماية الكاثودية. ^{[ 44 ]} في حال تعرض طبقة الزنك للخدش أو التلف الموضعي وانكشاف الفولاذ، فإن المناطق المحيطة بطبقة الزنك تُشكل خلية جلفانية مع الفولاذ المكشوف، مما يحميه من التآكل. ^{[ 45 ]} يُعد هذا شكلًا من أشكال الحماية الكاثودية الموضعية، حيث يعمل الزنك كقطب موجب تضحية. ^{[ 46 ]}

على الرغم من استخدام مبدأ الحماية الكاثودية الكهروكيميائية في عملية الجلفنة، إلا أنها ليست حماية كاثودية بالمعنى الحقيقي، بل هي حماية تضحية. ففي حالة الجلفنة، لا تتم حماية سوى المناطق القريبة جدًا من الزنك. وبالتالي، فإن مساحة أكبر من الفولاذ غير المطلي ستكون محمية فقط حول الحواف.

تسوّق العديد من الشركات أجهزة إلكترونية تدّعي قدرتها على الحدّ من تآكل السيارات والشاحنات. ^{[ 47 ]} إلا أن خبراء مكافحة التآكل يجدون أنها غير فعّالة. ^{[ 48 ]} ولا توجد اختبارات علمية مُحكّمة أو دراسات تحقق تدعم استخدام هذه الأجهزة. في عام 1996، أمرت لجنة التجارة الفيدرالية ديفيد مككريدي، الذي كان يبيع أجهزة تدّعي حماية السيارات من التآكل، بدفع تعويضات، وحظرت استخدام اسمي "Rust Buster" و"Rust Evader". ^{[ 49 ]}

بموجب المادة 74.01(1)(ب) من قانون المنافسة الكندي ، لا يجوز تقديم أي ادعاءات تتعلق بأداء منتج أو فعاليته ما لم يُثبت أنها تستند إلى اختبارات كافية وسليمة. ^{[ 50 ]} وقد باشر مكتب المنافسة الكندي التحقيق مع عدة شركات تبيع أجهزة إلكترونية مضادة للتآكل في كندا. واضطرت بعض هذه الشركات إلى سحب منتجاتها من السوق لعدم قدرتها على دعم ادعاءاتها علميًا.

من الآثار الجانبية لتطبيق الحماية الكاثودية بشكل غير صحيح إنتاج الهيدروجين الذري ، ^{[ 53 ]} مما يؤدي إلى امتصاصه في المعدن المحمي وما يتبعه من تقصف هيدروجيني في اللحامات والمواد ذات الصلابة العالية. في الظروف العادية، يتحد الهيدروجين الذري على سطح المعدن لتكوين غاز الهيدروجين، الذي لا يستطيع اختراق المعدن. مع ذلك، فإن ذرات الهيدروجين صغيرة بما يكفي لاختراق البنية البلورية للفولاذ، وقد تؤدي في بعض الحالات إلى التقصف الهيدروجيني.

هذه عملية انفصال للطلاءات الواقية عن الهيكل المحمي (الكاثود) نتيجة لتكوّن أيونات الهيدروجين على سطح المادة المحمية (الكاثود). ^{[ 54 ]} يمكن أن يتفاقم الانفصال بزيادة أيونات القلويات وزيادة الاستقطاب الكاثودي. ^{[ 55 ]} تعتمد درجة الانفصال أيضًا على نوع الطلاء، حيث تتأثر بعض الطلاءات أكثر من غيرها. [ ^{56 ]} يجب تشغيل أنظمة الحماية الكاثودية بحيث لا يصبح الهيكل مستقطبًا بشكل مفرط، ^{[57 ] لأن ذلك} يعزز الانفصال أيضًا بسبب الجهود السالبة المفرطة. يحدث الانفصال الكاثودي بسرعة في خطوط الأنابيب التي تحتوي على سوائل ساخنة لأن العملية تتسارع بفعل تدفق الحرارة.

قد تتأثر فعالية أنظمة الحماية الكاثودية على خطوط الأنابيب الفولاذية سلبًا باستخدام طبقات عازلة مدعومة بأغشية صلبة، مثل أشرطة البولي إيثيلين، وأكمام الأنابيب القابلة للانكماش، والطبقات الصلبة المفردة أو المتعددة التي تُطبق في المصنع. ويعود سبب هذه الظاهرة إلى المقاومة الكهربائية العالية لهذه الأغشية. ^{[ 58 ]} إذ تُحجب أو تُمنع التيار الكهربائي الوقائي من نظام الحماية الكاثودية من الوصول إلى المعدن الأساسي بفعل الطبقة الداعمة ذات المقاومة العالية. وقد عُرّف التدريع الكاثودي لأول مرة في ثمانينيات القرن الماضي كمشكلة، ومنذ ذلك الحين تُنشر بانتظام أوراق بحثية تقنية حول هذا الموضوع.

يحتوي تقرير صدر عام 1999 ^{[ 59 ]} بشأن تسرب 20600 برميل (3280 متر ^مكعب ) من خط أنابيب النفط الخام في ساسكاتشوان على تعريف ممتاز لمشكلة الحماية الكاثودية:  

تُعرف الحالة الثلاثية المتمثلة في انفصال طبقة الحماية (المضادة للتآكل)، وطبيعتها العازلة، والبيئة الكهروكيميائية الفريدة المتكونة أسفلها والتي تعمل كحاجز لتيار الحماية الكاثودية، باسم الحماية الكاثودية. يسمح اجتماع ظاهرتي التمدد والانفصال بدخول بيئة تآكلية حول الأنبوب إلى الفراغ بين طبقة الحماية الخارجية وسطح الأنبوب. مع تطور هذه الظاهرة، لا يستطيع التيار المُطبق من نظام الحماية الكاثودية الوصول إلى المعدن المكشوف أسفل طبقة الحماية الخارجية لحماية سطح الأنبوب من آثار البيئة التآكلية الشديدة. تُحدث هذه الظاهرة تغيرات في تدرج الجهد لنظام الحماية الكاثودية عبر طبقة الحماية الخارجية، وتزداد هذه التغيرات وضوحًا في المناطق التي يكون فيها تيار الحماية الكاثودية المنبعث من نظام خط الأنابيب غير كافٍ أو دون المستوى المطلوب. ينتج عن ذلك منطقة على خط الأنابيب ذات حماية كثودية غير كافية ضد فقدان المعدن، والذي يتفاقم بفعل البيئة التآكلية الخارجية.

يُشار إلى الحماية الكاثودية في عدد من المعايير المذكورة أدناه. تنص لائحة وزارة النقل الأمريكية الصادرة حديثًا، الباب 49 من قانون اللوائح الفيدرالية 192.112 ، في قسم متطلبات التصميم الإضافية لأنابيب الصلب التي تستخدم ضغط تشغيل أقصى مسموح به بديل، على أنه "يجب حماية الأنبوب من التآكل الخارجي بطبقة غير واقية" (انظر قسم الطلاءات في المعيار). كما يُعرّف معيار NACE SP0169:2007 الحماية في القسم 2، ويحذر من استخدام المواد التي تُنشئ حماية كهربائية في القسم 4.2.3، ويحذر من استخدام الطلاءات الخارجية التي تُنشئ حماية كهربائية في القسم 5.1.2.3، ويوجه القراء إلى اتخاذ "الإجراء المناسب" عند اكتشاف آثار الحماية الكهربائية لتيار الحماية الكاثودية على خط أنابيب قيد التشغيل في القسم 10.9.