katodik koruma sistemi

KATODİK KORUMA SİSTEMİ’NİN TANITIMI
(Temel Elemanlar ve Kavramlar)
TURGUT ODABAŞI
Elektrik Mühendisi
Botaş BTC Proje
Direktörlüğü CMT İnşaatı
turgut.odabasi@btc.com.tr
1. Katodik koruma sistemi toprağa gömülü ve sıvı içindeki metalik yapıların
korozyonunu önlemek veya kontrol altına almak için kullanılan elektro kimyasal
bir metoddur. Katodik koruma sistemi korozyonu kontrol altına almak için
elektrik akımına dayanan aktif bir sistemdir.Eğer koruma elektrik akımı
kesilirse korozyon materyal/çevre kombinasyonu için normal değerlerde
gelişmesine devam edecektir. Eğer besleme akımı bütün koruma için yetersizse
korozyon azaltılmış değerde gelişecektir. Katodik koruma sistemi tesis edilip
gerekli ayarları yapılıp ve yeterli koruma akımı sağlandıktan sonra , akımlar ve
potansiyeller önceki duruma göre genellikle sabit kalacak ;akımlarda ve
potansiyellerdeki aşırı değişimler sistem arızası olarak görülecektır.
2. UYGULAMA. Katodik koruma uygulandığı alanlar
a.) Yeraltı yakıt ve petrol depolama tankları ve toprak seviyesi tank tabanları
b.) Yakıt ve petrol dağıtım sistemleri
c.) Toprak seviyesi veya üstündeki sıvı depolama tanklarının iç kısımları
d.) İçme suyu dağıtım sistemleri
e.) Doğal gaz dağıtım sistemleri
f.) Sıkıştırılmış hava dağıtım sisitemleri
g.) Yangın sistemleri
h.) Kanalizasyon sistemleri
i.) Deniz rıhtımlarının çelik kazıkları
j.) İskele çelik kazıkları
3. Korozyon prosesi:
Katodik koruma prensiplerini anlamak korozyon prosesinin doğasını anlamakla
anlaşılabilmektedir.Metallerin korozyonu eletrokimyasal bir işlemdir. Bu işlem ;
devrenin bir bölümünde kimyasal reaksiyonlardan dolayı elektronların yer
değiştirmesinden bir elektrik akımı meydana getirdiği elektriksel devredir.Bu
kimyasal reaksiyonlar metalin yüzeyini elektrolit olarak etkiler.Oksidasyon
Reaksiyonu(Korozyon) anod yüzeyinde hidrojen çıkışı da katod yüzeyinde meydana
gelir. Korozyon kontrol sistemleri korunan yapıları bir katod yaparak oksitletme
reaksiyonlarının yer değiştirmesi esasına dayanan katodik koruma sistemidir.
3.1 Korozyon Hücresi
Korozyon bulunduğu çevrede reaksiyon süresince malzemedeki bozulmadır.
Bu bozulma esasen elektrokimyasal işlem esnasında oluşur. Elektrokimyasal
işlem dört ayrı bölümden meydana gelir: anod ,katot elektrolit,ve metallik
bağlantı. Elektrokimyasal korozyon sadece bu dört bölüm görüldüğünde
meydana gelir
1
3.2 Anod
Korozyon hücresinin en fazla göze çarpan bölümü anodlardır. Bu korozyonun
meydana geldiği bölgedir. Bu bir kimyasal reaksiyon bir oksitlenme reaksiyonu olup
metalden elektron kaybı sonucu diğer elementle birleşmesidir. Bu metal çelik ise
sonuçta malzemede demir pası oluşur.
3.3 Katod
Bu korozyon hücresinin korunan bölümüdür. Burdaki kimyasal reaksiyon bir azaltma
reaksiyonudur.
3.4 Anod/Katod ilişkisi
Bir elektrokimyasal korozyon hücresinde bir elektrod diger elektroda göre meydana
gelen potansiyele göre ya anod dur veya katod dur. Bu elektriksel potansiyel farkı anod
ve katod arasındaki potansiyel farkıdır.elektriksel olarak daha aktif veya daha negatif
olan elektrod anod olarak belirlenir, diğer elektrodda katoddur. Katod da oksidasyon
reaksiyonuna maruz kalmayıp korunan bölümdür.
3.5 Elektrolit
Korozyon hücresinin üçüncü bölümüdür. Bu bölümde ion akışı vardır.Elektrolit hem
anoda hemde katoda temas eden bir materyaldir ve burada hem anoda hemde katoda
iyon akışı vardır.
3.6 Metalik Bağlantı
Korozyon hücresinin dördüncü bölümü olup elektriksel devreyi tamamlar ve elektron
akışını sağlar. Metalık bağlantı hem anoda hemde katoda temas eden ve elektron akışını
sağlayan bir metaldir. Bu elektron akışı elektokimyasal reksiyon oluştuğunda görülür.
Tank veya boru hattında metalık bağlantı tank veya boru hattıdır.
2
Şekil 1: Korozyon Hücresi
4. Korozyon Hücreleri(Korozyon Tipleri)
4.1 Farklı Çevreler
Boru hatları bir çok farklı tip topraklardan geçer.Metaller farklı topraklarda farklı
potansiyeller gösterir.Bu topraklardaki elektrik potansiyelleri farklı yerlerde bazen
anod bazende katod olur.Anod ve Katod her ikisininde elektriksel ve elektroliksel
sürekliliği akım akışı,oksidasyon sonucu ve hidrojen artmasına(Korozyon ve koruma)
bağlıdır.Boru hattı sahası veya Tank sahası Anod çürümesine maruz kalır.
Eğer toprak Farklı yapılardaki yatay katmanları ihtiva ediyorse enine bir çok toprak
katmanlarını geçen boru hatları korozyonun bu tiplerinden sık sık etkilenecektir.
Şekil 2:Farklı çevre yapılarının sebep olduğu korozyon hücreleri
4.2 Oksijen Konsantrasyonu:
Düşük oksijen konsantrasyonlu elektrolite maruz kalan boru hatları ve tankların yüzeyi
yüksek oksijen konsantrasyonuna maruz kalan boru hattı veya tankların yüzeyine göre
genellikle anodik özellik gösterir ve korozyan uğrar.Boru hattının veya tankın kazı veya
toprak dolgu esnasındaki boru altında kalan toprak zemin düşük oksijen ihtiva
eder,boru üzerine yapılan kum ve toprak dolgular daha yüksek oksijen eder,böylece
boru altındaki kısım anod, boru üzerinde kalan dolgulu bölüm fazla oksijen
içerdiğinden Katod özelliği gösterir
ot
3
Şekil 3: Farklı Oksijen konsantrasyonlarından etkilenen Konsantrasyon hücreleri
4.3 Nemli/Kuru Elektrolitler:
Az veya çok su içeren Elektolitler boru veya tanksahalarında farklı kısımlarda farklı
potansiyeller oluşturur.
Genellikle çok su içeren kısımlar elektrokimyasal korozyon hücrelerinde Anod olur.
Boru hattı sert bir bataklık alanından kuru bir alana geçerken veya tank yeri kuru bir
toprakta iken tankın tabanı yeraltı su seviyesi ile doygunluğa ulaşır.
Şekil 4: Suyun farklı konsantrasyonları tarafından etkilenen Konsantrasyon hücreleri
4.4 Homojen Olmayan Toprak
Boru hatları ve tanklar homojen olmayan farklı toprak yapılarında elektrolitler farklı
elektrik potansiyelleri gösterir.
Bu homojen olmayan toprak karışık metallerden oluşan mikroskobik ögelerin etkisinde
kalır.Bu yüksek potansiyelli alanlarda Elektrokimyasal korozyon hücreleri Anod olur.
Boruhattı veya tankın daha sert zeminlerindeki farklı büyük potansiyallere maruz kalan
kısmı bir elektrolittir veya bu kısımlarda küçük anodik alanlar ve büyük katodik
alanları vardır.
4
Şekil 5: Homojen olmayan topraklar tarafından etkilenen korozyon hücreleri
4.5 Beton / Toprak Ara yüzeyi
Boru hatları ve tankların çimento ile temas eden yüzeyleri ve diğer elektrolit etkisindeki
kısım her alanda farklı potansiyeller gösterir.Çimento ile temas etmeyen bölümler de
elektrokimyasal korozyon hücreler Anod olur.
Bir boru hattı ve tankın çimento ve toprak (veya su) ile temas eden kısmında korozyon
hücreleri çok katı olur,çünkü metallerin Farklı büyük potansiyelleri iki farklı elektrot
oluşturur.
Şekil 6: Beton ve Toprak Elektrotları tarafından etkilenen Korozyon hücreleri
4.6 Dolgu Katkısı:
Toprak içerisine sonradan konulan homojen olmayan katkı maddeleridir.
Bu yapılarda herhangi bir metal Anod veya Katod durumunda olabilir. Ayrıca farklı
şartlarda ki elektrolitlerde izoleli malzemeler veya metalik malzemeler gerçekten anot
veya Katod konumunda olabilir(Galvanik Korozyon)
Genel örnek olarak paslı çelikten yeni çeliğe, Karbon veya Bakır bağlantısından
Çeliğe,olan bağlantılar (yeni) çelik yapıda, anod olur.
4.7 Biyolojik Etkiler:
Biyolojik Organizmalar metallerin yüzeyinde büyür ve nüfuz ederler,farklı çevre
faktörlerinde metal yüzeylerinde kötü korozyona sebep olur.
Genellikle bakteriler 15  ile 45 arasındaki sıcaklıklarda korozyon büyümesini
hızlandırır.
Bu bakteriler genellikle oksijen ihtiyaçlarına göre oksijenli veya oksijensiz alanlara
göre sınıflandırılmıştır. Bunların metabolizması elektrokimyasal reaksiyon
oluşturur,bu oluşum meteryallerin iyon akışını ve pH değerini engeller.
5
Bazı bakteriler Korozyon oranının kimyasal dengelerinin bozulmasında ve metal
iyonlarının direk olarak oksidasyonunda ve indirgenmesinde etkilidir.Oksijenli ortamda
yetişen bakteriler ve kimyasal konsantrasyon hücreleri, havadar ortamda oksijen
olşturma yeteneğindeki bakteriler korozyon oluşumunu hızlandırır.
Yapı kaplamasının bozulmasından dolayı bir çok mineral ve organik asitler üretilir.bu
bozulmalar sonucu oluşan üretimler bazen yiyecek olarak kullanılır ve bundan dolayı
korozyon hızlanır.
4.8 Galvanik Korozyon:
Bu tip korozyon metalin bir bölümünün Anod olması diğer kısmının Katod olmasından
dolayı oluşan potansiyel farkı neticesi meydana gelen elektrokimyasal bir korozyon
hücresidir.Aynı elektrolit içinde bulunan farklı metaller farklı potansiyellere sahiptir.Bu
potansiyel farkı bir korozyon hücresinin gerilimini meydana getirir ve elektrokimyasal
korozyon başlar, eğer elektrolit Anottan Katoda süreklilik arzediyorsa ve elektron için
metalik yol mevcutsa elektrik devresi tamamlanacak ve elektrokimyasal korozyon
meydana gelecektir.
Şekil 7: Farklı metaller tarafından etkilenen Galvanik korozyon hücreleri
4.9 .Eski –Yeni Sendromu
Bu korozyon tipi herşeye rağmen Çok etkili olabilir.Çelik üretimindeki yüksek enerji
oluşumundan dolayı,çeliği bir metal sınıfına koyabiliriz.Yeni çelik eski paslanmış çeliğe
göre daha aktiftir.
Potansiyel yeni çeliğin oluşturduğu yüksek negatif potansiyelden farklıdır ve eski
çeliğin oluşturduğu düşük potansiyel Elektrokimyasal korozyon hücresinin bir sürücüsü
veya gerilimidir.Eski kaplamasız çelik boru bu tip korozyona bir misal teşkil eder ve
yeni borunun kaplamalı kısmı bir Anod paslanmış kısmı ise Katod görevi gösterir
6
Şekil 8:Eski –Yeni Sendromu
4.10 Farklı Alaşımlar: En çok görünen korozyon şeklidir. Zira 200 den fazla farklı metal
alaşımı mevcuttur.Ayrıca metaller yüzde yüz saf değildir.Her farklı metal alaşımı
farklı elektriksel potansiyele haizdir. Bu faklı potansiyellerden dolayı korozyona
sebeb olacak elektromotor kuvvetleri üretilir ve farklı metal alaşımlarından dolayı
korozyon ortaya çıkar.
4.11 Metallerin Kirliliğinden dolayı Korozyon
Hiçbir imalatcı prosesi mükemmel değildir. Bazi pislikler metaller imal edilirken ve
soğutulurken metal içine karışabilir. Metal yüzeyindeki bü pislikler korozyon
hücresi meydana getiren elektrolitlere sebeb olabilirler.
4.12 Çizikli ve oluklu tüzeyler.
Çizikli ve oluklu yüzeyler metal yüzeyinde anodik alanlar meydana getirir. Burdaki
korozyon şekli eski-yeni sendromuna benzer. Boru hattının tesisi sırasında boruların
kanallara yerleştirimesi ve boruda yapılan işlemler esnasında boruda bu tür
yüzaylaer oluşur.Boru toprağa gömüldükten sonre bu durum daha da kötülrşir zire
soz konusu yüzeylerde metal incelir.
Şekil 9:Çizikli ve oluklu yüzeyler
7
5. Kaçak akım Korozyonu
Bu tip elektrokimyasal korozyon hücresi elektrolit içinde herhangi bir dış kaynağın yapı
üzerine etkisiyle bir potansiyel gradyanınıngelişmesiyle ortaya çıkan elektromotor
kuvvet tarafından veya metalde endüklenen akım tarafından meydana getirilir.
Bu tip korozyon dış enerji kaynakları tarafından yüksek gerilimlere meydana
getirileceğinden şiddetli olur.
Kaçak akım korozyonu dişardan akım endüklenmesi ve esas olarak toprak özgül
direnci,pH , galvanik hücre gibi çevre şartlarından bağımsız olduğundan önceki
bölümlerde açıklaması yapılan doğal korozyondan farklıdır.
Şekil 10: Dış anod ve katod un sebeb olduğu galvanik korozyon hücresi
Bu tip kaçak akım korozyonu anod ve katod arasındaki akım akışı doğrudan metal yapı
üzerinden olduğu için çok şiddetli bir korozyondur.
8
5.1 Doğru akımlı taşıma sistemleri
Elektrikli demir yolları ,elektrikle çalışan raylı sistemler başlıca kaçak akım
korozyonunun doğru akım kaynağıdır.Bu sistemlerde kaçak akımların etkisi 24 saat dır.
Şekil 11: Doğru Akım Taşıma sisteminin sebeb olduğu kaçak akım korozyonu
5.2 Kaynak makinaları ve işlemleri
Doğru akım kaynak makinalari kaçak akım korozyonuna neden olabileb doğru akım
kaynaklşarıdır.Şekilde görüleceği üzere doğru akım hatlarının biri topraklama
çubuğu üzerinden topraklanmiştır .Bu durumda metal olan bot anod olarak ve
topraklama çubuğu ise katot olarak çalışır.
Şekil 12: Doğru akım kaynak işleminin neden olduğu kaçak akım
9
korozyonu
5.3 Katodik Koruma Sistemleri
Katodik koruma sistemleri diğer metalik yapılar üzerinde kaçak akım
korozyonunun başlıca kaynağıdır. Bu elektro kimyasal korozyon hücresine örnek
yabancı bir boru hattının korunmuş boru hattının anod yatağının yakınından geçip
ve sonra boru hattını kesme durumudur.
Şekil 13:Katodik koruma sistemi tarafından neden olunan kaçak akım korozyon
hücresi
6. Korozyon Miktarı
Hemen hemen tüm korozyonlar elektrokimyasal reaksiyonlar olduğundan kımyasal
reaksiyonun hızı veya akım akış değeri korozyonun miktarına etki edecektir.
Korozyon miktari üzerindeki etkenler




Devreden akan akımın değeerine etkili olabilecek herhangi bir faktör
elektrokimyasal reaksiyon yani korozyon miktarı üzerinde etkilidir.
Anodla katod arasındaki potansiyel farkı bir elektromotor kuvvet meydana
getirir.Daha büyük miktarda potansiyel farkı veya gerilim daha büyük
değerde korozyon potansiyelidir. Gerilim akımla doğru orantılıdır dolaysıyla
gerilim arttıkca korozyon miktarıda artacaktır.
Elektrolitin direnci normal olarak korozyon miktarının belirlenmesinde
önemli bir faktördür. Toprağın veya suyun kontrol edilemeyen
karakteristikleri vardır.Elektrolit içinde iyonların hareket ettiği bir malzeme
olduğundan direncin değeride iyonların hareketini belirler. Direnç akımla
ters orantılı olup,bundan dolayı elektrokimyasal hücredeki korozyonlada
ters orantılıdır. Eğer elektrolitteki direnç iki katına çıkarsa diğer faktörler
aynı kalmak kaydıyla korozyon yarı yarıya azalır.
Anod ve katodun elektrolite olan kontak geçiş dirençlerinin etkisi elektrolitik
direncinin etkisiyle aynıdır.Düşük dirençlerde yüksek akım yani yüksek
miktarda korozyon oluşur. Yapılardaki kaplama anod ve katoddaki kaotak
geçiş direncini azaltacağından korozyon miktarı düşer.
10




Yapılardaki polarizasyon elektrod potansiyelinde sonuçta elektrokimyasal
akım akışındaki değişmedir ve genellikle polarizasyon filmi adı verilen bir
film tabakası oluşumudur.Bu polarizasyon tabakası ve buna bağlı diğer
değişimler katod üzerinde faydalı etkiler yapar.Katod üzerindeki hidrojen
yayılımı ilave kaplama gibi etki yaparak suyu katod yüzeyinden uzaklaştırır,
elektolitdeki iyon konsantrasyonunu azaltır ,elektrodla elektrolit arasındaki
direnç artar.
Genellikle sıcaklığın artmasıyla korozyon miktarı artar.
Korozyon bir elemanın konsantrasyon etkisi tuzun varlığı,çözünebilir oksijen
miktarı ,pH dercesi vesıcaklık gibi çevresel değişikliklere bağlıdır.
Elektrolitin pH miktarı esas olarak hidrojen iyonlarının konsantrasyonudur.
pH den az değerlerde yumuşak çeliğin korozyon miktarı artar.pH değeri 3
derecesinde korozyon miktarı çok hızlı artar.
7. Katodik Korumaya Giriş
Katodik koruma alelade metali anod olarak çalıştırarak korozyona uğratmak ve buna
karşılık korozyondan korunacak yapıyı veya yapıları katod olrak çalıştırmak suretiyle
korozyona karşı koruyan geniş bir korozyon hüresi oluşturmaktır.
Katodik koruma iki yolla gerçekleştirilir.
7.1 Galvanik Katodik Koruma
Şekil 14: Galvanik anodlu katodik koruma sistemi
Galvanik anod sisteminde gerekli katodik koruma akımı aktif olan bir metali korozyona
uğratarak sağlanır. Galvanik anodlu (Bu anodlar kurban anod olarakta adlandırılır)
farklı metal veya alaşımlarından meydana gelen korozyon reaksiyonları vasıtasıyla
kurulan korozyon hücresi potansiyelindeki farklılıklara göre çalışır. Örneğin demirin
Bakır/bakır sulfat referans elektroduna göre arasındaki potansiyel farkı -0,4 ve 0,6
dir.Çinkonun bakır/bakır sulfat referans elektroduna göre potansiyel farkı -1,1 Volt
dur. Eğer bu iki metal elektriksel olarak birbirleriyle bağlanırsa demir ve çinko
arasında 0,5-0,7 Volt potansiyel farkı olacak ve çinko anod olarak çalışacarak
11
korozyona uğrayacak ve ayni zamanda koruma akımı sağlayan bir akım kaynağı olacak
ve demiri katod haline geçirerek demirin korozyona uğraması önlenecektir.
Aşağıda verilen şekillerde çinko ,magnezyum, aluminyum alaşımlarının hepsi demir
veya çeliğe göre daha fazla negatif potansiyele sahip olduğundan anod durumuna
geçerek ve demir veya çeliği katod yaparak korozyona karşı koruyacaktır
Şekil 15: Galvanik(kurban)anodların doğrudan bağlanması suretiyle yapılan katodik
koruma sistemi
Boru hatlarında olduğu gibi yer altı yapılarının katodik korumasında anodlar yapıya
çoğunlukla doğrudan bağlanmayıp aşağıda verilen resimde görüldüğü gibi test kutusu
üzerinden bağlanırlar.
Şekil 16:Galvanik katodik koruma sisteminin bağlantısı
12
7.1.1 Galvanik Katodik Koruma Sistemlerinin Avantajları











Tesisi ekonomik olarak uygundur
İşletilmesi ve bakımı kolaydır
Aşırı koruma potansiyeli yönünden oldukca uygundur.
Diğer metalik yapılarüzerindeki kaçak akım etkileri oldukca azdır
Dış akım kaynağına gerek yoktur
Tesisi kolaydır
Minimum katodik enterferans vardır
Düşük bakım ve işletim masrafları
Tankların korunmasında tankın dış çapı etrafında uniform akım dağılışı
Minimum istimlak ve irtifak maliyeti
Koruma akımının verimli kullanımı
7.1.2 Galvanik Katodik Koruma Sisteminin Dezavantajları






Küçük koruma gariliminin elde edilmesi(sınırlı potansiyel farkı)
Yüksek dirençli elektrolitlerde oldukca küçük akımların elde edilmesi
( tipik 1-2 A)
Büyük veya genişletilen yapılarda yeni anodların yerleştirilmesi ve tesisi
ekonomik olarak uygun değildir
Yüksek özgül dirençli ortamlarda etkisiz kalması(özellikle 5000 ohm.cm den
daha büyük ortamlarda bu sistem kullanılamaz)
Tank korumada bir sistem anacak bir tankı koruyabilir.Diğeri için ayrı bir
sistem yapılması gerekir.
Korozyonu ve sistemi kontrol ve izleme zorluğu
7.1.3 Galvanik Anodların Tesis Edilmesi
Toprağa gömülü yapıların korunması için kullanılan galvanik anodlar korunan yapıya
kısa mesafede gömülür ve korunacak yapıya izole bakır hat(kablo) ile bağlanır.
Kimyasal dolgu malzemesi topraga tesis edilecek kurban anodların etrafında anod
yataklarının teşkilinde hemen hemen daima kullanılır. Dolgu kuru, sulu bulamaç çamur
şeklinde, veya paketlenmiş şekilde kullanılır. Özel dolgular verimli ve güvenilir bir
tarzda gerekli elektrisel koruma akımını sağlayabilmek , toprağın direncini daha düşük
tutmak , anod yatagının nemliliğini sürekli olmasını sağlamak ve uniform elektrolit
sağlayabilmek için kullanılır.
Dolgu malzemesi olarak %70 toz haline getirilmiş alçı taşı , %20 bentonit , %5 sodyum
sulfattan meydana gelir.
13
Aşağıdaki şekil kurban anodun tesis edilmesini gösterir. Tükenen anodun sökülmesi
gerekmez yanına yenisi tesis edilir.
Şekil 17: Galvanik anod tesisi
7.1.4 Galvanik anodların Korunacak Yapıya Bağlanması
Galvanik anodlarla korunacak yapıların arasındaki elektriksel bağlantı yapıların
katodik korunmasında hayati önem taşımaktadır.
Anodlar korunacak yapıya ya doğrudan kaynak edilerek veya yapı üzerinde bulunan
civatalar kullanılarak bağlanır.
Su içinde askıda olan anodlarla yapı arasındaki bağlantı ya yapı üzerina doğrudan
monte ederek veya izole bakır atlamaları ile hem anoda hemde korunan yapıya kaynak
yapmak süretiyle sağlanır.
Hatlar anodun içine ya imalat esnasında anodun içine yerleştirilmek suretiyle veya
sonradan anod çekirdeğine kaynak yaparak bağlanır.
Termit kaynak katodik koruma sisteminin tesis edilmesi , bakım ve tamirinde geniş bir
suretle uygulanan birleştirme metodudur.
Tüm bağlantılar ve ekler iyi bir elektrik teması sağlanması için izole edilirler.
7.1.5 Galvanik Katodik Koruma Sistemi Test İstasyonları
14
Gömülü yapıları koruk üzere tesis edilen galvanik anodlu katodik koruma sisteminde
sistemin kontrol edilmesini sağlayan test istasyonları vardır.
Bu test istasyonları ya toprak uzerinde bağlantı kutusu olarak veya toprak yüzeyine
yerleştirilirler.
Aşağıda verilen resimlerde test istasyonlarının yapım şekli görülmektedir.
Şekil 18: Toprak üzerinde test istasyonu
Şekil 19:Toprak yüzeyinde test istasyonu
15
Test istasyonları katodik koruma sistemlerinde birçok farklı testler için
kullanılır.Aşağıdaki şekilde potansiyel- akım test istasyonu görülmektedir.
Şekil 20: Potansiyel-akım test istasyonu
16
7.2 Dış Akım Kaynaklı Katodik Koruma Sistemi
Şekil 21:Dış akım kaynaklı katodik koruma sistemi
Galvanik anodlu sistemde olduğu gibi dış akım kaynaklı katodik koruma sistemi metal
yüzeyini korozyondan korumak için doğrulrucu vasıtasıyla bir koruma akımı
sağlar.Anodla katod arasındaki potansiyel farkı doğrultucu tarafından yapılan ilave bir
enerji aktivitesi vasıtasıyla anodlar tarafından meydana getirilir.
Şekil 22:Tankın dış akım kaynaklı sistemle korunması
17
Pratikte dış akım kaynaklı koruma sisteminin anodları grafit yüksek silikonlu dökme
demir(HSCI) , platin veya metal oksit kaplı titanyum anodlardır.
Üniform elektrolit , daha küçük değerde toprak direnci , ve gaz ve asit çıkışını sağlamak
için anod yataklarında özel dolgu kullanılır.Toprak temas dolgusu normal olarak ya kok
tozu veya petrol kokudur.
Dış akım kaynaklı katodik koruma sisteminde anodlar ve anod yatağı peryodik olarak
kontrol edilmeli ; eğer tükenen ve zarara uğrayan anod varsa değiştirilmelidir.
Dış akım kaynaklı katodik koruma sistemi bu sistemdeki doğrultucu ve diğer akım
kaynakları göz önüne alınmadığında işletme mantığı olarak galvanik sistemle
aynıdır.Bu sistemde diğer doğru akı kaynakları olarak güneş pilleri doğru akım
generatörü , termo elektrik generatörü kullanılabilir. Fakat genellikle yakınlarda
bulunan alternatif akım kaynağından alınan enerji doğrultucu vasıtasıyla doğru akıma
çevrilerek dış akım kaynaklı katodik koruma sisteminde kullanılır.
7.2.1Dış akım kaynaklı katodik koruma sisteminim avantajları








Büyük veya mevcut yapılar için tesis edildiğinde ekonomik olrak uygun
Geniş gerilim elde edebilme imkanı (potansiyel farkı ancak doğru akım besleme
sisteminin büyüklüğü ile sınırlıdır)
Kaplamasız ,yetersiz kaplamalı ve ğeniş yapıların korunması için gerekli akım
sağlanır.
Anodların değiştirilmesi ekeomik olarak uygun
Yüksek toprak(elektrolit)dirençli ortamlarda uygulanabilme
Zayıf kaplanmış veya kaplamasız yapılar için etkili koruma
Koruma etkinliği her zaman kontrol edilebilir.
Akım ve gerilim çıkışı her zaman değiştirilebilir.
7.2.2 Dış akım kaynaklı katodik koruma sisteminim dezavantajları



Önemli derecede işletme ve bakım ihtiyaçları
Diğer komşu metalik yapılara kaçak akımlardan dolayı önemli ölçüde
enterferans etkileri
Dış güç besleme gerekliliği
18
7..2.3 Dış akım doğrultucuları
Doğrultucular ayarlanabilir kademe düşürücü bir transformator üzerinden besleme
sistemine bağlanırlar.Doğrultucular doğrultucu köprüleri,çıkış ve giriş akım ve
gerilimlerin ölçülmesi için ampermetre ve voltmetreler ,kesici ve parafudrlardan
meydana gelir. Fonksiyonu alternatif akımı kontrol edilebilir ve katodik koruma sistemi
için kullanılabilir doğru akıma çevirmektir.
Şekil 23: Dış akım kaynaklı katodik koruma sistemi doğrultucusu
7.2.4 Anod Yatakları
Dış akım kaynaklı katodik koruma sistemlerinin anod yatağı tipleri tesis yerine
,uygulama ,şekline ve anod yatağı derinliğina göre belirlenir. Anod yatakları normal
olarak korunancak tesisten uzağa yerleştirilirler .
7.2.4.1 Yatay Anod Yatakları
7.2.4.1.1 Yatay anod yatakları anodların düşey tertiplenmesi
Bu tip anod yatakları genellikle boru hatlarında kullanılır.Anodların düşey
yerleştirilmesi daha düşük değerde anod yatağı direnci elde etmek içindir. Anod
yatağının metalik yapılara uzaklığı 100 m den fazla olmalıdır.
19
Şekil 24:Yatay anod yatağı düşey tertip
7.2.4.1.2
Yatay anod yatakları anodların yatay tertiplenmesi
Bu tertip boru hatlarında yüzye yakın kaya tabakasının bulunduğu yerlerde anodlar
için uniform çavra şartları sağlamak için kullanılır. Eğer çevrede başka yapılar yoksa
en ekonomik çözümdür.
Şekil 25:Yatay anod yatağı yatay tertip
7.2.4.2 Dağıtılmış Anod Yatakları
Bu sistemler küçük metalik yapıların korunması için kullanılır.Anod yatağı için
yapılardan uzak bir yer bulunamadığında ve küçük yapıların korunmasında en
ekonomik bir çözümdür.
Anod yatağının bu tipi tank içi korunmasıda ,toprak seviyesinde tank tabanının
korumasında, yer altı depolama tanklarının korunmasında ve kısa boru hatlarının
korunmasında kullanılır.
Anodlar boru hattı boyunca ,tank yüzeyi etrafına (Toprak üstü depolama tanklarının iç
yüzeyi, yeraltı depolama tanklarının dış yüzeyi)boyunca yerleştirilir ve anodların
yapıdan uzaklığı normal olarak bu mesafenin en az 2 katı olması gerekir.
20
Şekil 26: Dağıtılmış anod yatakları
7.2.4.3 Derin kuyu anod yatakları
Bu tip anod yatakları yapılaşmanın olduğu şehi,kasaba vs. Yerlerdeki çelik yapıların
katodik olarak korunmasında kullanılır. Söz konusu anod yatağı sistemi yapılaşmanın
olduğu ortamlarda veya anodların yüzeye yerleştirme imkanı bulunmadığı yerlerde en
ekonomik çözümdür ve bu yerlerdeki çelik boruhatlarıyla dağıtımın yapıldığı
sıstemlerin , yer üstü tank çiftliklerinin katodik koruma sistemlerinde uygulanır.
Derin kuyu anod yataklarında en üstteki anodun derinliği 30 m civarında ve en alt
derinliği sistemin gerektirdiği anaod sayısına göre 60 m den 180 m ye kadar olabilir.
Şekil 27: Derin kuyu anod yatağı
21
7.3 Dış akım Kaynaklı Sistem Test İstasyonları
Dış akım kaynaklı katodik koruma sistemine sahip metalik yapılar için test istasyonları
sadece boru ile bağlantısı yapılan hatlardan ve bunların bağlandığı kutu içine
yerleştirilen ölçü klemenslerinden meydana gelir.
Test istasyonlarının boru hatlarının içinden geçtiği kesonları , hatta bağlı izole flanş
bağlantılarını , boru izolasyon direncini , yabancı bir yapıya paralel gitme veya bu yapı
ile kesişme durumlarinda enterferans etkisini , ve anod yatağını kontol ve test
edilebilmesini sağlayan çeşitli, tipleri vardır.
Şekil 28: Toprak yüzeyinde test istasyonu
22
Şekil 29:Toprak üzeri test istasyonları
8
Referans elektrodları
8.1 Bakır/Bakır sulfat referans elektrodu
Normal olarak çelik yapı toprak
potansiyelini ölçmek için kullanılır.
Bakır sulfat referans elektrodu esas
olarak içi boş silindirin içine
doldurulmuş bakır sulfat çözeltisi ve
bunun içine daldırılmış elektrolitik
bakır çıbuktan meydana gelir.
Gözenekli tapa toprakla temas ettirilir
ve referans elektoduna bağlı kablo
temas kutusundaki yapı ile bağlantılı
klemensle bağlanarak toprak potansiyeli
ölçülür.
Şekil 30: Bakır/Bakır sulfat elektrodu
8.2 Gümüş klorid referans elektrodu
Referans elektrodu bağlantı kablosu ile birlikte metalik gümüş ve gümüş kloritten
meydana gelir. Bu eleman içine elektrolitin girmesine izin verev delikli plastik silindir
vasıtasıyla korunur.
Gümüş/gümüş klorid referans elektrodu özellikle deiz suyu veya yüksek klorid ihtiva
eden sulardakı yapıların çelik –su potansiyelini ölçmede kullanılır.
Kaynaklar
Electrical Engineering Cathodic Protection NAVAL Engineering Departmant USA
Maintenance &Operation of Cathodic Protection NAVAL Engineering Departmant
USA
Corrosion Protection Manual CHEVRON Comp.
Handbook of Cathodic Corrosion Protection W. Von BEACKMAN, W. SCHWENK,
W.PRINZ
BOTAŞ Katodik Koruma Şartnameleri.
23