Katodik koruma (#CP), toprak veya su gibi elektrolitlerde bulunan metalik yapılarda korozyonu (#paslanma) önlemeye yönelik #elektriksel bir yöntemdir. Yeraltı çelik #boru hatlarında yaygın bir uygulamaya sahiptir. Ve ayrıca petrol ve doğalgaz endüstrilerinde çok sayıda diğer yeraltı ve su altı yapıları için en etkili #korozyon #kontrol yöntemi olarak giderek artan bir kullanıma sahiptir. Korozyon sürecine neden olan yasaların aynısını kullanarak korozyonla mücadele eden #bilimsel bir yöntemdir esasında.
Katodik koruma (CP), bir #elektrokimyasal hücrenin katodu yaparak metal bir yüzeyin korozyonunu kontrol etmek için kullanılan bir tekniktir. CP'yi uygulamanın en basit yöntemi, korunacak metali, elektrokimyasal hücrenin anodu olarak hareket etmesi için daha kolay aşındırılan başka bir #kurbanmetal parçası ile bağlamaktır. Kurban metal daha sonra korunan metal yerine paslanır. Pasif galvanik CP'nin yeterli olmadığı yapılar için, örneğin uzun boru hatlarında, #akım sağlamak için bazen bir harici doğru akım (#DC) #elektrik #güç kaynağı kullanılır.
CP sistemleri, çeşitli ortamlarda çok çeşitli metalik yapıları korumak için kullanılır. Yaygın uygulamalar, ev tipi su ısıtıcıları gibi çelik su veya yakıt boru hatları ve depolama tanklarıdır; ayrıca çelik iskele kazıkları; gemi ve tekne gövdeleri; açık deniz petrol platformları; karada petrol kuyusu muhafazaları; ve beton bina ve yapılarda metal takviye çubuklarıdır. Diğer bir yaygın uygulama, çelik parçalar üzerinde fedakar bir #çinko kaplamanın onları paslanmaya karşı koruduğu galvanizli çeliktir.
CP, bazı durumlarda stres korozyonu çatlamasını önleyebilir. Birbirine benzemeyen iki metal birbirine temas ediyorsa ve bir dış iletken yol varsa, metallerden birinde korozyon meydana gelebilir. Metaller arasında #elektrolit görevi gören nem veya diğer malzemeler, bir elektrokimyasal hücre (bir pilinkine benzer) oluşturur. Metallere bağlı olarak, biri #katot, diğeri hücrenin anodu olarak hareket edecektir.
Bu düzenleme altında, başıboş DC akımları akacaktır. Aynı şekilde normal bir hücrede bir elektrokimyasal reaksiyon meydana gelir ve anotta korozyon meydana gelir. CP, katotları aşındırması muhtemel tüm anotları dönüştürerek çalışır.
Bunu yapmanın iki ana yöntemi vardır
Yeni bir #anot oluşturmak için daha aktif bir metal ekleyerek (mevcut anodu katot yaparak), yeni malzemenin (kurban anot) korunan malzeme yerine korozyona uğramasıyla sonuçlanır;
Korumayı sağlamak için harici bir DC kaynağına bağlı bir anot kullanan bir DC akımı (etkilenen akım) enjekte ederek.
CP, iletken (aşındırıcı) bir elektrolite maruz kalan metal yüzeylerde korozyon hasarını azaltmak için etkili bir yöntem sağlar
Katodik Koruma (CP) Türleri
Bir geminin gövdesine bağlı bir galvanik kurban anot, aşağıda Şekil 1.1'de gösterilmiştir.
Galvanik Anot
Olağan uygulamada, daha elektrokimyasal olarak “aktif” bir metal parçası olan bir galvanik anot, aşındırıcı sıvıya maruz kaldığı hassas metal yüzeye bağlanır. Galvanik anotlar, hedef yapının metalinden (tipik olarak çelik) daha "aktif" bir voltaja (daha negatif elektrokimyasal potansiyel) sahip olacak şekilde tasarlanmış ve seçilmiştir.
Etkili CP için, çelik yüzeyin potansiyeli, yüzey düzgün bir potansiyele sahip olana kadar daha negatif olarak polarize edilir (itilir). Bu aşamada, korunan yüzey ile korozyon reaksiyonunun itici gücü ortadan kaldırılır. Galvanik anot paslanmaya devam eder; bu, sonunda değiştirilmesi gerekene kadar anot malzemesini tüketir.
Hedef yapının polarizasyonu, anottan katoda elektron akışından kaynaklanır, bu nedenle iki metalin iyi elektriksel iletken teması olmalıdır. CP akımı için itici güç, anot ve katot arasındaki elektrokimyasal potansiyeldeki farktır.
Galvanik veya kurban anotlar, çinko, magnezyum ve alüminyum alaşımları kullanılarak çeşitli şekil ve boyutlarda yapılır. American Society for Testing and Materials International, galvanik anotların bileşimi ve üretimi ile ilgili standartları yayınlamaktadır.Galvanik CP'nin çalışması için, anotun katodunkinden (korunacak hedef yapı) daha düşük (yani daha negatif) bir elektrokimyasal potansiyele sahip olması gerekir.
Etkilenen Akım Sistemleri
Basit etkilenmiş akım CP (#ICCP) sisteminde, koruyucu elektrokimyasal reaksiyonun yürütülmesine yardımcı olmak için bir DC elektrik akımı kaynağı kullanılır.
Daha büyük yapılar için, galvanik anotlar tam koruma sağlamak için ekonomik olarak yeterli akımı sağlayamaz. ICCP sistemleri, genellikle yerel bir alternatif akım (#AC) sisteminden bir doğrultucu olan bir DC güç kaynağına bağlı anotları kullanır (Şekil 1.2).
AC kaynağının yokluğunda, güneş panelleri, #rüzgar enerjisi veya gazla çalışan #termoelektrik #jeneratörler gibi #alternatif güç kaynakları kullanılabilir. Örneğin, galvanik korozyonu azaltmak için tüm telefon hatları toprağa kıyasla 36 ila 60 V'a eğilimlidir.
ICCP sistemleri için anotlar çeşitli şekil ve boyutlarda mevcuttur. Ortak anotlar boru şeklinde ve katı çubuk şeklindedir veya çeşitli malzemelerin sürekli şeritleridir. Bunlar yüksek #silikon, dökme #demir, #grafit, karışık metal oksit, #platin ve #niyobyum kaplı teller ve diğer malzemeleri içerir.
Boru hatları için, anotlar, mevcut dağıtım gereksinimleri de dahil olmak üzere çeşitli tasarım ve saha durumu faktörlerine bağlı olarak ya dağıtılmış ya da derin dikey deliklerde yer altı yatakları olarak düzenlenir.
Redresör üniteleri genellikle özel olarak üretilir ve yağ soğutma, otomatik çıkış ayarı, çeşitli tipte elektrik muhafazaları, uzaktan izleme, uzaktan çıkış ayarı, bir AC elektrik prizi, seçilebilir.
AC giriş ayarı ve üç fazlı AC dahil olmak üzere çeşitli özelliklerle donatılmıştır. Doğrultucu çıkışı DC negatif terminali, CP sistemi tarafından korunacak yapıya bağlanır. Doğrultucu çıkışı DC-pozitif kablosu yardımcı anotlara bağlanır. AC güç kabloları doğrultucu giriş AC #kablo terminallerine bağlanır.
Doğrultucunun çıkışı, hedef yapı üzerindeki koruma seviyesini optimize etmek için genellikle bir CP uzmanı tarafından belirlenir. Birçok #redresör, redresör ünitesinin #voltaj çıkışını değiştirmek için #transformatör sargıları ve #jumper terminalleri üzerindeki kademelerle tasarlanmıştır. Su depoları ve diğer uygulamalarda kullanılan redresörler, hedef akım çıkışını veya yapı-elektrolit potansiyelini korumak için çalışma voltajını otomatik olarak ayarlamak için katı hal devreleriyle yapılır. Çalışma voltajını (DC ve bazen AC) ve akım çıkışını göstermek için genellikle analog veya dijital sayaçlar kurulur.
ICCP ilkesi, korunacak yapıyı bir anoda bağlantı ve bir DC enjeksiyonu yoluyla katot olmaya zorlar. DC güç kaynakları, gerekli koruma potansiyelini elde etmek için akımı tipik olarak değiştirir (Şekil 1.3).
ICCP sistemlerinde anotlar, düşük kaliteli tüketilebilir metallerden çok az korozyon sergileyen veya hiç sergilemeyen daha egzotik malzemelere kadar değişebilir.
Kurban Anot
Bu metalin korozyona uğrayacağını bilerek, korunacak bir yapıya bağlı daha aktif bir metal (kurban anot) kullanılması uygulamasıdır.Buna bir örnek, deniz suyundaki çelik yapıları korumak için alüminyum kurban anotların kullanılması olabilir.Kurban anotların korunan yapıya elektriksel olarak bağlanması gerekir.
Katot ve Anotlar
İki metal bağlandığında hangisinin katot ve anot olacağı tespiti her bir malzemenin bağıl galvanik potansiyellerine bakılarak yapılır.İki malzemeden en düşük potansiyele sahip metal anot olacaktır.
Galvanik potansiyellerini bulmak için metalleri ölçerken, her birinin ortak bir katoda karşı ölçülmesi gerekir (bu nedenle "Anodik İndeks" terimi sıklıkla kullanılır).Tablo 1.1, bir altın anot kullanılarak ölçülen birkaç metalin tipik galvanik potansiyellerini gösterir.
Korozyonun meydana gelmesi için metaller arasında gerekli olan potansiyel fark miktarı değişir ve çevreye bağlıdır.Genel bir kural olarak, birçok kişi normal ortamlar arasında 0,25 V, nemin (ve sıcaklığın) kontrol edildiği 0,5 V ve daha zorlu endüstriyel ortamlar için 0,15 V fark alır.
Tabloyu kullanmanın bir örneği olarak, bakır ve alüminyum arasındaki potansiyel farkın 0,6 V düzeyinde olduğunu ve özellikle kaçınılması gereken bir kombinasyon verdiğini görebiliriz.Pratikte, bakır iletkenlere alüminyum iletkenler bağlanacağı zaman özel bimetalik bağlantıların kullanılması gerekir.
Document: | Cathodic Corrosion Protection Systems - A Guide for Oil and Gas Industries |
Format: | |
Boyut: | 6.25 MB |
Sayfa: | 466 |
İndirme: |
