9 Koruma Kontrol Izleme 3

eki t ap

T URGUTODABAŞI

EL EKT Rİ KKUVVET L İAKI M( 9) Kor uma Kont r ol veİ z l eme3 Kat odi kKor uma S i s t emi ni nT anı t ı mı Kat odi kKor umayaGi r i ş Bor uHat l ar ı ndaDı şAk ı m Kaynak l ı Kat odi kKor umaS i s t emi ni ni nHes abı AnodS ayı s ı ,AnodT i pi ,AnodYat ağı Uz unl uğununveT opl am AnodYat ağı Di r enci veAnodÖmr ününBel i r l enmes i

EMO YAYI NNO: EK/ 2011/ 11

T MMOB E l ekt r i kMühendi s l er i Odas ı

ELEKTRİK KUVVTLİ AKIM NOTLARI9 (KORUMA KONTROL VE İZLEME 3)

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM (9)

Koruma Kontrol ve İzleme 3

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -485-

umaKont r ol veİ z l eme 9 Kor

9

334

Kor umaKont r ol veİ z l eme


Notları Derleyen: Aydın Bodur

Notları Yayına Hazırlayan: Aydın Bodur

M.Turgut Odabaşı’na Saygılarımızla

Elektrik Kuvvetli Akım Notları, Turgut Odabaşı’nın Elektrik Tesisat Mühendisleri Dergisinde yayınladığı yazılardan, ‘Elektrik Kuvvetli Akım Tesisat El Kitabı’ ile her bölümün sonunda belirtilen ABB, Schneider, Chevron, NAFVAC ve Siemens’in hazırladığı İmalat, Bakım, Montaj El kitaplarından EMO için derlenmiştir.



9.37. Katodik Koruma Sisteminin Tanıtımı .................................. 491 9.37.1. Temel Elemanlar ve Kavramlar ....................................... 491 9.37.2. Katodik Koruma Uygulandığı Alanlar ............................. 491 9.37.3. Korozyon prosesi: .......................................................... 492 9.37.3.1. Korozyon Hücresi .................................................... 492 9.37.3.2. Anod ........................................................................ 493 9.37.3.3. Katod ....................................................................... 493 9.37.3.4. Anod/Katod ilişkisi ................................................... 493 9.37.3.5. Elektrolit .................................................................. 493 9.37.3.6. Metalik Bağlantı....................................................... 494 9.37.4. Korozyon Hücreleri (Korozyon Tipleri) .......................... 494 9.37.4.1. Farklı Ortamlar......................................................... 494 9.37.4.2. Oksijen Konsantrasyonu: ......................................... 495 9.37.4.3. Nemli/Kuru Elektrolitler: ......................................... 496 9.37.4.4. Homojen Olmayan Toprak....................................... 497 9.37.4.5. Beton / Toprak Ara yüzeyi ....................................... 497 Şekil 9.298: Beton ve Toprak Elektrotları tarafından etkilenen Korozyon hücreleri ..................................................................... 498 9.37.4.6. Dolgu Katkısı: .......................................................... 498 TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -487-


9.37.4.7. Biyolojik Etkiler: ...................................................... 499 9.37.4.8. Galvanik Korozyon: ................................................. 499 9.37.4.9. Eski –Yeni Sendromu ............................................... 500 9.37.4.10. Farklı Alaşımlar: ..................................................... 501 9.37.4.11. Metallerin Kirliliğinden dolayı Korozyon ............... 501 9.37.4.12. Çizikli ve Oluklu Yüzeyler ...................................... 502 9.37.5. Kaçak Akım Korozyonu .................................................. 502 9.37.6. Doğru Akımlı Taşıma Sistemleri ...................................... 504 9.37.7. Kaynak Makinaları ve İşlemleri ....................................... 504 9.37.8. ......................................................................................... 505 9.37.9. Korozyon Miktarı ........................................................... 506 9.38. Katodik Korumaya Giriş ......................................................... 508 9.38.1. Galvanik Katodik Koruma ............................................... 508 9.38.1.1. Galvanik Katodik Koruma Sistemlerinin Avantajları............................................................................... 510 9.38.1.2. Galvanik Katodik Koruma Sisteminin Dezavantajları ......................................................................... 511 9.38.1.3. Galvanik Anodların Tesis Edilmesi ........................... 512 9.38.1.4. Galvanik Anodun Korunacak Yapıya Bağlanması ..... 513



9.38.1.5. Galvanik Katodik Koruma Sistemi Test İstasyonları ............................................................................. 513 9.38.2. Dış Akım Kaynaklı Katodik Koruma Sistemi .................... 515 9.38.2.1. Dış akım kaynaklı katodik koruma sisteminim avantajları ............................................................................... 517 9.38.2.2. Dış akım kaynaklı katodik koruma sisteminim dezavantajları ......................................................................... 518 9.38.2.3. Dış Akım Doğrultucuları ........................................... 518 9.38.2.4. Anod Yatakları ......................................................... 519 9.38.3. Dış Akım Kaynaklı Sistem Test İstasyonları ..................... 522 9.38.4. Referans elektrodları ...................................................... 524 9.38.5. Gümüş klorid referans elektrodu ................................... 525 9.39. Boru Hatlarında Dış Akım Kaynaklı Katodik Koruma Sistemininin Hesabı ........................................................................ 526 9.39.1. Boru Hattı Karakteristikleri ............................................. 527 9.39.1.1. RKC mevcut boru hatlarında akım ve gerilim ölçümleri sonucu aşağıda verilen ifade kullanılarak bulunur: 528 9.39.1.2. RKC Direncini bulmak için metodlar ...................... 531 9.39.1.3. Yeni tesis edilecek boru hattında RKC boru kaplama direnci ve koruma akım yoğunluğunun tespiti: ...................... 537



9.39.2. Boru Hatlarının Dış Akım Kaynaklı Katodik Korunmasında Koruma Akım İhtiyacının Belirlenmesi ve Azami Koruma Akımının Hesabı ......................................................................................... 542 9.39.2.1 Kesintisiz Boru Hattında Katodik Koruma Uygulaması ............................................................................. 543 9.39.2.2. Kesintili Boru Hattında Katodik Koruma Uygulaması ............................................................................. 547 9.40. Anod Sayısı, Anod Tipi, Anod Yatağı Uzunluğunun ve Toplam Anod Yatağı Direnci ve Anod Ömrünün Belirlenmesi ........................................................................................................ 554 9.40.1. Yatay Anod Yatağı ve Anodların Yatay Yerleştirilmesi .... 555 9.40.2. Yatay Anod Yatağı ve Anodların Düşey Yerleştirilmesi ............................................................................. 559 9.41. Transformatör – Doğrultucu Ünitesinin (T/R) Gerilim ve Akım Değerlerinin Belirlenmesi .......................................... 569 9.41.1. T/R Ünitesinin Akım Değeri ............................................ 569 9.41.2 T/R Ünitesi Gerilim Değerinin Belirlenmesi .................... 569



9.37. Katodik Koruma Sisteminin Tanıtımı 9.37.1. Temel Elemanlar ve Kavramlar

Katodik koruma sistemi toprağa gömülü ve sıvı içindeki metalik yapıların korozyonunu önlemek veya kontrol altına almak için kullanılan elektro kimyasal bir metottur. 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.

9.37.2. 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 TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -491-


f.) Sıkıştırılmış hava dağıtım sisitemleri g.) Yangın sistemleri h.) Kanalizasyon sistemleri i.) Deniz rıhtımlarının çelik kazıkları j.) İskele çelik kazıkları

9.37.3. Korozyon prosesi: Katodik koruma prensiplerini ancak korozyon prosesinin doğasını anlayarak kavramak mümkündür. Metallerin korozyonu, eletrokimyasal bir işlemdir. Bu işlem, devrenin bir bölümünde kimyasal reaksiyonlardan dolayı elektronların yer değiştirmesiyle 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. 9.37.3.1. Korozyon Hücresi

Korozyon bulunduğu çevrede reaksiyon süresince malzemedeki bozulmadır. Bozulma esasen elektrokimyasal işlem esnasında oluşur. Elektrokimyasal işlem dört ayrı bölümden meydana gelir: anod, katod, elektrolit ve metalik bağlantı. Elektrokimyasal korozyon sadece bu dört bölüm görüldüğünde meydana gelir.



9.37.3.2. 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. 9.37.3.3. Katod

Bu korozyon hücresinin korunan bölümüdür. Burdaki kimyasal reaksiyon bir azaltma reaksiyonudur. 9.37.3.4. Anod/Katod ilişkisi

Bir elektrokimyasal korozyon hücresinde bir elektrod diger elektroda göre meydana gelen potansiyele göre ya anodtur veya katodtur. Bu elektriksel potansiyel farkı, anod ve katod arasındaki potansiyel farkıdır. Elektriksel olarak daha aktif veya daha negatif olan elektrod, anod olarak belirlenir; diğer elektrodda katodtur. Katod, oksidasyon reaksiyonuna maruz kalmayıp korunan bölümdür. 9.37.3.5. Elektrolit

Korozyon hücresinin üçüncü bölümüdür. Bu bölümde iyon akışı vardır. Elektrolit hem anoda hemde katoda temas eden bir materyaldir ve burada hem anoda hem de katoda iyon akışı vardır.



9.37.3.6. Metalik Bağlantı

Korozyon hücresinin dördüncü bölümü olup elektriksel devreyi tamamlar ve elektron akışını sağlar. Metalik bağlantı, hem anoda hem de katoda temas eden ve elektron akışını sağlayan bir metaldir. Bu elektron akışı, elektokimyasal reksiyon oluştuğunda görülür. Tank veya boru hattında metalik bağlantı tank veya boru hattıdır.

Şekil 9.293: Korozyon Hücresi

9.37.4. Korozyon Hücreleri (Korozyon Tipleri) 9.37.4.1. Farklı Ortamlar

Mesela boru hatları, bir çok farklı tip topraklardan geçer. Metaller farklı topraklarda farklı potansiyeller gösterir. Bu topraklardaki elektrik potansiyelleri farklı yerlerde bazen anod bazen de katod olur. Anod ve katod her ikisinin de elektriksel ve elektroliz sürekliliği, akım akışına, oksidasyon sonucuna ve hidrojenin artmasına (korozyon ve koruma) bağlıdır. Boru hattı sahası veya tank sahası anod çürümesine maruz kalır. TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -494-


Eğer toprak, farklı yapılardaki yatay katmanları ihtiva ediyorsa enine bir çok toprak katmanlarını geçen boru hatları korozyonun bu tiplerinden sık sık etkilenecektir.

Şekil 9.294:Farklı çevre yapılarının sebep olduğu korozyon hücreleri

9.37.4.2. Oksijen Konsantrasyonu:

Düşük oksijen konsantrasyonlu elektrolize maruz kalan boru hatları ve tankların yüzeyi, yüksek oksijen konsantrasyonuna maruz kalan boru hattı veya tankların yüzeyine göre genellikle anodik özellik gösterir ve korozyona 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 içerir; böylece boru altındaki kısım anodik, boru üzerinde kalan dolgulu bölüm fazla oksijen içerdiğinden katodik özellik gösterir.



Şekil 9.295: Farklı Oksijen konsantrasyonlarından etkilenen konsantrasyon hücreleri

9.37.4.3. Nemli/Kuru Elektrolitler:

Az veya çok su içeren elektolitler boru veya tank sahalarında 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 9.296: Suyun farklı Konsantrasyon hücreleri

konsantrasyonları

tarafından


etkilenen


9.37.4.4. 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. Boru hattı veya tankın daha sert zeminlerindeki farklı büyük potansiyallere maruz kalan kısmı bir elektrolittir veya bu kısımlarda küçük anodik alanlar ve büyük katodik alanlar vardır.

Şekil 9.297: Homojen olmayan topraklar tarafından etkilenen korozyon hücreleri

9.37.4.5. Beton / Toprak Ara yüzeyi

Boru hatları ve tankların çimento ile temas eden yüzeyleri ve diğer elektrolit etkisindeki kısım, her alanda farklı potansiyeller gösterir. TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -497-


Çimento ile temas etmeyen bölümlerde 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 9.298: Beton ve Toprak Elektrotları tarafından etkilenen Korozyon hücreleri

9.37.4.6. Dolgu Katkısı:

Toprak içerisine sonradan konulan homojen olmayan maddeleridir. Bu yapılarda herhangi bir metal anod veya durumunda olabilir. Ayrıca farklı şartlarda ki elektrolitlerde malzemeler veya metalik malzemeler gerçekten anod veya konumunda olabilir (Galvanik Korozyon).


katkı katod izoleli katod


Genel örnek olarak paslı çelikten yeni çeliğe, karbon veya bakır bağlantısından çeliğe, olan bağlantılar (yeni) çelik yapıda, anod olur. 9.37.4.7. 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. 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 oluşturma 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. 9.37.4.8. 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 TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -499-


bulunan farklı metaller, farklı potansiyellere sahiptir. Bu potansiyel farkı bir korozyon hücresinin gerilimini meydana getirir ve elektrokimyasal korozyon başlar; eğer elektrolit anodtan katoda süreklilik arzediyorsa ve elektron için metalik yol mevcutsa; elektrik devresi, tamamlanacak ve elektrokimyasal korozyon meydana gelecektir.

Şekil 9.299: Farklı metaller tarafından etkilenen Galvanik korozyon hücreleri 9.37.4.9. 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 TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -500-


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

Şekil 9.300: Eski –Yeni Sendromu

9.37.4.10. 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 potansiyeli haizdir. Bu faklı potansiyellerden dolayı korozyona sebep olacak elektromotor kuvvetleri üretilir ve farklı metal alaşımlarından dolayı korozyon ortaya çıkar. 9.37.4.11. Metallerin Kirliliğinden dolayı Korozyon

Hiçbir imalatçı prosesi mükemmel değildir. Bazı pislikler metaller imal edilirken ve soğutulurken metal içine karışabilir. Metal yüzeyindeki bu pislikler, korozyon hücresi meydana getiren elektrolitlere sebep olabilirler. TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -501-


9.37.4.12. Çizikli ve Oluklu Yüzeyler

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 yüzeyler oluşur. Boru toprağa gömüldükten sonra bu durum daha da kötüleşir zira söz konusu yüzeylerde metal incelir.

Şekil 9.301:Çizikli ve oluklu yüzeyler

9.37.5. Kaçak Akım Korozyonu

Bu tip elektrokimyasal korozyon hücresi elektrolit içinde herhangi bir dış kaynağın yapı üzerine etkisiyle bir potansiyel gradyanının TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -502-


gelişmesiyle 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 9.302: Dış anod ve katod un sebep 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. TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -503-


9.37.6. Doğru Akımlı Taşıma Sistemleri Elektrikli demir yolları, elektrikle çalışan raylı sistemler, başlıca kaçak akım korozyonunun doğru akım kaynağıdır. Bu sistemlerde kaçak akımların etkisi 24 saatdir.

Şekil 9.303: Doğru Akım Taşıma sisteminin sebeb olduğu kaçak akım korozyonu

9.37.7. Kaynak Makinaları ve İşlemleri Doğru akım kaynak makinaları, kaçak akım korozyonuna neden olabilecek doğru akım kaynaklarıdır. Şekilde görüleceği üzere doğru akım hatlarının biri topraklama çubuğu üzerinden topraklanmiştır. Bu durumda metal bot anod olarak ve topraklama çubuğu ise katod olarak çalışır.



Şekil 9.304: Doğru akım kaynak işleminin neden olduğu kaçak akı korozyonu

9.37.8. 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 9.305:Katodik koruma sistemi tarafından neden olunan kaçak akım korozyon hücresi



9.37.9. Korozyon Miktarı Hemen hemen tüm korozyonlar elektrokimyasal reaksiyonlar olduğundan kimyasal reaksiyonun hızı veya akım akış değeri korozyonun miktarına etki edecektir. Korozyon miktari üzerindeki etkenler: Devreden akan akımın değerine 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 arttıkça korozyon miktarı da 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 değeri de iyonların hareketini belirler. Direnç, akımla ters orantılı olup; bundan dolayı elektrokimyasal hücredeki korozyonla da 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 TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -506-


aynıdır. Düşük dirençlerde yüksek akım yani yüksek miktarda korozyon oluşur. Yapılardaki kaplama anod ve katoddaki katodik geçiş direncini azaltacağından korozyon miktarı düşer. 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 derecesi ve sıcaklık 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.



9.38. Katodik Korumaya Giriş Katodik koruma alelade metali anod olarak çalıştırarak korozyona uğratmak ve buna karşılık korozyondan korunacak yapıyı veya yapıları katod olarak çalıştırmak suretiyle korozyona karşı koruyan geniş bir korozyon hücresi oluşturmaktır. Katodik koruma iki yolla gerçekleştirilir.

9.38.1. Galvanik Katodik Koruma

Şekil 9.306: 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 olarak ta 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 çalışarak korozyona uğrayacak ve aynı zamanda koruma akımı sağlayan bir akım kaynağı olacak ve demiri katod haline geçirerek demirin korozyona uğraması önlenecektir. Aşağıda verilen şekillerde çinko, magnezyum, alüminyum 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 9.307: Galvanik(kurban)anodların doğrudan bağlanması suretiyle yapılan katodik koruma sistemi



Boru hatlarında olduğu gibi yeraltı yapılarının katodik korumasında anodlar yapıya çoğunlukla doğrudan bağlanmayıp aşağıda verilen resimde görüldüğü gibi test kutusu üzerinden bağlanırlar.

Şekil 9.308:Galvanik katodik koruma sisteminin bağlantısı

9.38.1.1. Galvanik Katodik Koruma Sistemlerinin Avantajları

Kuruluşu ekonomik olarak uygundur. İşletilmesi ve bakımı kolaydır. Aşırı koruma potansiyeli yönünden oldukca uygundur. Diğer metalik yapılar üzerindeki kaçak akım etkileri oldukça azdır. TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -510-


Dış akım kaynağına gerek yoktur. Tesisi kolaydır. Minimum katodik enterferans vardır. Bakım ve işletim masrafları azdır. Tankların korunmasında tankın dış çapı etrafında uniform akım dağılışına sahiptir. Minimum istimlak ve irtifak maliyetine sahipir. Koruma akımının verimli kullanımı mümkündür. 9.38.1.2. Galvanik Katodik Koruma Sisteminin Dezavantajları

Küçük koruma geriliminin 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 ancak bir tankı koruyabilir. Diğeri için ayrı bir sistem yapılması gerekir. TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -511-


Korozyonu ve sistemi kontrol ve izleme zorluğu 9.38.1.3. 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, toprağa 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 elektriksel koruma akımını sağlayabilmek, toprağın direncini daha düşük tutmak, anod yatağının 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. Aşağıdaki şekil, kurban anodun tesis edilmesini gösterir. Tükenen anodun sökülmesi gerekmez yanına yenisi tesis edilir.

Şekil 9.309: Galvanik anod tesisi



9.38.1.4. Galvanik Anodun 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 üzerine doğrudan monte ederek veya izole bakır atlamaları ile hem anoda hem de korunan yapıya kaynak yapmak süretiyle sağlanır. Hatlar, ya imalat esnasında anodun içine yerleştirilmek suretiyle veya sonradan anod çekirdeğine kaynak yaparak bağlanır. Termik 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. 9.38.1.5. Galvanik Katodik Koruma Sistemi Test İstasyonları

Gömülü yapıları korumak üzere tesis edilen galvanik anodlu katodik koruma sisteminde sistemin kontrol edilmesini sağlayan test istasyonları vardır. Bu test istasyonları, ya toprak üzerinde bağlantı kutusu olarak veya doğrudan toprak yüzeyine yerleştirilirler. Aşağıda verilen resimlerde test istasyonlarının yapım şekli görülmektedir.



Şekil 9.310: Toprak üzerinde test istasyonu

Şekil 9.311:Toprak yüzeyinde test istasyonu



Test istasyonları katodik koruma sistemlerinde birçok farklı testler için kullanılır. Aşağıdaki şekilde potansiyel- akım test istasyonu görülmektedir.

Şekil 9.312: Potansiyel-akım test istasyonu

9.38.2. Dış Akım Kaynaklı Katodik Koruma Sistemi

Şekil 9.313: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 9.314:Tankın dış akım kaynaklı sistemle korunması

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 periyodik olarak kontrol edilmeli; eğer tükenen ve zarara uğrayan anod varsa değiştirilmelidir. TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -516-


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 jeneratörü, termo elektrik jeneratörü kullanılabilir. Fakat genellikle yakınlarda bulunan alternatif akım kaynağından alınan enerji doğrultucu vasıtasıyla doğru akıma çevrilerek dış akım kaynaklı katodik koruma sisteminde kullanılır. 9.38.2.1. Dış akım kaynaklı katodik koruma sisteminim avantajları

Büyük veya mevcut yapılar için tesis edildiğinde ekonomik olarak uygundur, Geniş gerilim elde edebilme imkanı (potansiyel farkı ancak doğru akım besleme sisteminin büyüklüğü ile sınırlıdır) bulunur, Kaplamasız, yetersiz kaplamalı ve ğeniş yapıların korunması için gerekli akım sağlanır, Anodların değiştirilmesi ekonomik olarak uygundur, Yüksek toprak (elektrolit) uygulanabilmektedir.

dirençli

ortamlarda

Zayıf kaplanmış veya kaplamasız yapılar için etkili koruma sağlar, Koruma etkinliği her zaman kontrol edilebilir, Akım ve gerilim çıkışı her zaman değiştirilebilir. TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -517-


9.38.2.2. 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 9.38.2.3. Dış Akım Doğrultucuları

Doğrultucular ayarlanabilir kademe düşürücü bir transformatör 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 9.315: Dış akım kaynaklı katodik koruma sistemi doğrultucusu



9.38.2.4. Anod Yatakları Dış akım kaynaklı katodik koruma sistemlerinin anod yatağı tipleri tesis yerine, uygulama şekline ve anod yatağı derinliğine göre belirlenir. Anod yatakları, normal olarak korunacak tesisten uzağa yerleştirilirler. Yatay Anod Yatakları 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.

Şekil 9.316: Yatay anod yatağı düşey tertip

Yatay anod yatakları anodların yatay tertiplenmesi: bu tertip boru hatlarında yüzeye yakın kaya tabakasının bulunduğu yerlerde anodlar için uniform çavre şartları sağlamak için kullanılır. Eğer çevrede başka yapılar yoksa en ekonomik çözümdür. TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -519-


Şekil 9.317: Yatay anod yatağı yatay tertip

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 korunmasında, 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 iki katı olması gerekir.



Şekil 9.318: Dağıtılmış anod yatakları

Derin Kuyu Anod Yatakları Bu tip anod yatakları, yapılaşmanın olduğu şehir, 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 boru hatlarıyla 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 anod sayısına göre 60 m’den 180 m’ye kadar olabilir.



Şekil 9.319: Derin kuyu anod yatağı

9.38.3. 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 9.320: Toprak yüzeyinde test istasyonu

Şekil 9.321: Toprak üzeri test istasyonları



9.38.4. Referans elektrodları

Şekil 9.321: Bakır/Bakır sulfat elektrodu

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 çubuktan meydana gelir. Gözenekli tapa, toprakla temas ettirilir ve referans elektoduna bağlı kablo temas kutusundaki yapı ile bağlantılı klemensle bağlanarak toprak potansiyeli ölçülür. TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -524-


9.38.5. 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.



9.39. Boru Hatlarında Dış Akım Kaynaklı Katodik Koruma Sistemininin Hesabı

Şekil 9.322: Dış akım kaynaklı katodik koruma istasyonunun genel görünüşü

Çelik borunun katodik olarak korunması için Bakır/Bakır sulfat referans elektroduna göre boru-toprak veya boru-su potansiyeli -850mV veya daha negatif olacak Toprağa gömülü veya suya daldırılmiş boru yüzeyi ile Bakır/Bakır sulfat referans elektrodu arasındaki polarizasyon kayması 100 mV veya daha fazla olmalıdır.



9.39.1. Boru Hattı Karakteristikleri Boru hattı uzunluğu: km cinsiden verilir. Bu verilen boru hattı uzunluğu olup gerçekte boru hattında kullanılan borunun uzunluğuna aşağı yukarı eşittir. Boru çapı ve boru et kalınlığı: kullanılan boruda çap çoğunlukla inç cinsinden verilir ancak katodik koruma hesaplarında milimetre cinsine çevrilip uygulama yapılacaktır. Boru et kalınlığı, milimetre ölçü birimine çevrilip kullanılacaktır. Kaplama tipi, kaplama kalınlığı, koruma akım ihtiyacı: Kaplama direnci

K

RK

kaplamanın spesifik direnci ve s kaplama

kalınlığı olmak üzere aşağıda verilen ifade ile belirlenir.

(1)

Tablo 9.44: Spesifik kaplama dirençlerinin karşılaştırılması

Kaplama malzemesi

K

s

RK (ohm.m2)

(ohm.cm) (mm)

Bitum(asfalt)

> 1014

4

4x109

s

RK 0 (ohm.m2)

(mm)

3x105


4-10

RKC (ohm.m2)

104


PE

1018

EP

1015

2

2x1013

1011

2-4

105

4x109

108

0,4

104

6x109

109

2,5

0,4 PUR

3x1014

2

Tablo’daki R K değerleri 1.nolu ifadeye göre hesaplanan değerdir.

RK 0 değeri laboratuar ortamlarında veya boru ortama yerleştirilirken herhangi bir tahribata uğramayan borunun saha ölçüm değerleridir. Bu değer, boru satın alınırken imalatçı firma tarafından verilir.

RKC ise

genellikle boru toprağa veya suya yerleştirilirken tesis çalışmaları sırasında kaynaklar yapılırken meydana gelen tahribatlara ve ortamın spesifik direncine bağlı olarak boru kaplama direncinin alacağı değerdir. Çok uzun boru hatlarında

RK 0 ile RKC fark çok daha

artacaktır.

9.39.1.1. RKC mevcut boru hatlarında akım ve gerilim ölçümleri sonucu aşağıda verilen ifade kullanılarak bulunur:

Bunun için mevcut boru hatlarında gerekli ölçümleri almak üzere Transformator-doğrultucu ve anodlardan oluşan geçici katodik koruma istasyonları le akım ve gerilim ölçümleri için test kutuları tesis edilir

(2) TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -528-


(3)

(4) (5) (6) Korunacak yüzeyin alanı (7) d boru yarı çapı L iki ölçü kutusu arası uzaklık Koruma akım yoğunluğu

(8)



Şekil 9.323: Boru hattında kaplama direncinin ve koruma akım yoğunluğunun belirlenmesi

Akım ölçümleri, boru hattı üzerinde tesis edilen hat akımları boru hattı üzerinde tesis edilen öçü test kutuları vasıtasıyla gerçekleştirilir. Bkz: Şekil 9.324. Kutular üzerinde bulunan akım ölçü terminalleri vasıtasıyla akım değerleri, gerilim terminalleri vasıtasıyla önce doğrultucu devrede iken U ON potansiyeli ve I akımı ölçülür ve sonra doğrultucu devre dışı edilerek U OFF gerilimi ölçülerek

U

farkı bulunur. Doğrultucu devre dışı iken I

U ON

U OFF potansiyel

0 değerindedir.



Şekil 9.324: Akım ölçü test kutusu

9.39.1.2. RKC Direncini bulmak için metodlar

Kısa hat metodu

Şekil 9.325: Kısa hat metodu ile kaplama direncinin tayini



Bu metot, takriben 3 km’ye kadar kısa hatlar için uygulanır. Geçici katodik koruma istasyonundan I O test akımı uygulanır. Anahtarı açıp kapamak suretiyle istasyon devreye sokulup çıkartılır. İstasyon devrede iken 1 ve 2 no’lu test noktalarındaki U 1ON ve U 2ON gerilimleri ve istasyon devre dışı iken U1OFF ve U 2OFF okunur. Eğer bir test noktasında ölçülen gerilimler arasındaki oran

U OFF U ON

1 ve 6

daha fazla ise U OFF gerilim aşağıda tablo 2’de verilen düzeltme faktörleri ile çarpılır. Tablo 9.45:

U OFF U ON

1 gerilim oranlarına göre düzeltme faktörleri 6



Örnek 1 42 inç çapında 3 km uzunluğunda boru hattının tamamında ortalama kaplama direncinin ve ortalama koruma akım yoğunluğunun bulunması. Drenaj Noktasında

U DON

0,800V ........ıD

1,30V ........U1OFF

UD

U DON U DOFF

1,200A

1,30 0,800 0,500V

Hat sonunda

U NON

0,910V ........U NOFF

UN I

U NON U NOFF I0

U D, N

ıD ( U1

ıN

0,91 0,75

0A

0,910 0,750 0,160V

4,200 1,200 3,000A U 2ö ) / 2

Gerilimler arası oran:

U NON U NOFF

0,750V ........ıN

U DON U DOFF

(0,500 0,160) / 2

1,2 0,5

0,330V

2,4 ve 1

1,21 olduğundan tablo9.45’daki faktörlerle 1

çarpmaya gerek yoktur.



Kaplama direnci RKC

UN .S I

RKC

0,330 .10066 3322ohm.m 2 3,000

S 42 inç çapında 3 km uzunluğunda boru hattının direnci, d = 42 inç = 1,068m boru yarı çapı L = 3000m iki ölçü kutusu arası uzaklıktır ve

S

..d d .L

.1,068 .3000 10066m 2 dir.

30 km’lik boru hattı tamamında koruma akım yoğunluğu ise:

IS

I S

3,000 10066

300 A / m 2 dir.

Uzun hat metodu

Şekil 9.325: Uzun hat metodu ile kaplama direncinin tayini



Bu metotta geçici katodik koruma istasyonundan

I 0 akımı

uygulanır. Hat boyunca akan akım, iki akım ölçü test kutusundan I 1 ve I 2 ölçülür. Daha sonra her iki akım, test kutusunda doğrultucu devrede iken U 1ON ve U 2ON ve doğrultucu devre dışı iken U1OFF ve

U 2OFF gerilimleri ölçülür. Eğer

bir

oran

U OFF U ON

test

noktasında

ölçülen

1 ve daha fazla ise U OFF 6

gerilimler

arasındaki

gerilim aşağıda tablo

9.45’de verilen düzeltme faktörleri ile çarpılır. Örnek 2 Boru hattının 1 ve 2 noktaları arsındaki uzaklık 2 km’dir Bu iki nokta arasındaki ortalama kaplama direncini bulalım. 1. no.lu akım ölçme kutusundaki potansiyel ve akım ölçüm değerleri

U1ON

1,180V ........U1OFF

0,900V ........ı1

0,500A

2. no.lu akım ölçme kutusundaki potansiyel ve akım ölçüm değerleri

U 2ON

1,140V ........U 21OFF

0,875V ........ı2

0,350A

1. Ölçü kutusunda

U1

U1ON

U1OFF

1,180 0,900 0,280V



2. Ölçü kutusunda

U2

U 2ON

U 2OFF

1,140 0,875 0,265V

iki ölçü kutusu arasındaki ortalama değer:

U 1, 2

( U1

U 2ö ) / 2

(0,280 0,265) / 2

0,273V

2 km’lik boru kısmından geçen akım:

I

I2

ı1

ı2

0,500 0,350

0,150 A

Kaplama direnci RKC :

U 1, 2

RKC

I

.S

0,273 .6710 12212 ohm.m 2 0,150

S 42 inç çapında 2 km uzunluğunda buru hattının direnci d = 42 inch=1,068 m boru yarı çapı L = 2000 m iki ölçü kutusu arası uzaklık

S

.d .d .L

.1,068 .2000 6710m 2

2 km’lik bölümde koruma akım yoğunluğu:

IS

I S

0,150 12212

12,3 A / m 2



9.39.1.3. Yeni tesis edilecek boru hattında RKC boru kaplama direnci ve koruma akım yoğunluğunun tespiti:

Bu işlemi yapabilmek için öncelikle boru hattı güzergahı boyunca toprak spesifik direncinin ölçülmesi gerekir Toprak spesifik direncinin (özgül direnç)ölçülmesi: Toprak spesifik direncinin ölçülmesi, Wennerin 4 elektrod metoduna göre yapılır. Elektrodlar arası açıklık, boru hattı derinliğine göre ayarlanır. Elektrodlar arasındaki açıklıklar ölçü derinliğini verir. Genelde boru hattı 2m derinliğe gömüldüğünden elektrodlar arası açıklık ta 2m olacaktır. Ölçüm boru hattı güzergahının her 500m açıklığında bir ve her toprak karakterinin değiştiği yerlerde yapılacaktır. İki ölçü arasındaki değer, birinin iki katından fazla ise geriye dönüp bu iki nokta arasında ölçü alınmalıdır.

Şekil 9.326: Wenner in 4-elektrod metoduna göre toprak spesifik direncinin ölçümü



Eski tip cihazlarda hem gerilim ve hem de akım değeri okunur. Bu gibi cihazlarda ifade (9)’a göre direnç değeri bulunur ve ifade (10)’a göre toprak spesifik direnci hesaplanır. Yeni cihazlarda ise doğrudan direnç değeri okunur ve (10) ifadesine göre toprak spesifik direnci hesaplanır. Cihazdan okunan direnç değeri R

V ohm’dur (ifade 9) I

Elde edilen bu değerden aşağıda verilen (10 no’lu) ifadesine göre

S

S

toprak spesifik direnci bulunur:

2. .a.R ohm.cm

(10)

a: elektrod açıklığı R: cihazdan okunan direnç’i verir. Kaplamasız boru hatlarında Koruma Akım Yoğunluğu: Boru hattı güzergahı boyunca ölçülen toprak spesifik dirençlerinin aritmetik ortalaması aşağıda verilen ifadeye göre alınır.

(11) ort

Ortalama spesifik toprak direnci direnci n

Ölçülen

tüm

toprak

spesifik

ohm.cm dirençlerin

toplamı

ohm.cm max

Ölçülen en yüksek toprak spesifik direnci ohm.cm TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -538-


min

Ölçülen en düşük spesifik toprak direnci ohm.cm

Boru hattı ortalama spesifik direnci belirlendikten sonra bu değer esas alınarak tablo 9.46’ya göre kaplamasız hatlar için koruma akım yoğunluğu belirlenir. Tablo 9.46’ya göre akım yoğunlukları belirlenirken ortalama boru hattı spesifik direnci değerleri esas alınarak Tablo 9.47’deki korozyon değerleri göz önüne alınır . Korozyon derecesine göre akım yoğunluğu belirlenir. Eğer düşük ortalama dirençli yani korozifliği yüksek olan toprak yapılarında buna göre yüksek akım yoğunluğu seçilir. Tablo 9.46:Toprak spesifik direnç sınıflandırılması



Tablo 9.47: Kaplamasız hatlarda I S boru koruma akım yoğunluğu (mA/m2 için değerlerin 10 katı bulunacak ve üst değerler spesifik toprak direnci düşük toprak veya su değerleri için alınır)

Koruma akım yoğunluğunun belirlenmesiyle (8) ifadesi, (12) şekline getirilerek koruma akım ihtiyacı belirlenir. Kaplamalı hatlar: Kaplamalı hatlarda akım ihtiyacını belirlemek için çeşitli metotlar vardır. a.) Boru hattı ortalama toprak spesifik rezistivitesine göre tablo 9.46’dan koruma akım yoğunluğu ihtiyacı belirlenir. Aşağıda verilen ifade kullanılarak koruma akım ihtiyacı bulunur. (13)



S

IS

Toplam korunacak alan m2 Akım

yoğunluğu

tablo

9.47’den

alınacak

Tablo 9.47’deki değerler 10 ile çarpılarak değerinden alınır.)

(mA/m2 mA/m2

I Toplam koruma akım ihtiyacı CE Kaplama verimliliği Kaplama verimi, kaplama cinsine göre verilir ve tecrübelere dayanarak tahmin edilir. Genellikle asfalt kaplamalar için %90 ve PE kaplamalar için %98-99 alınır. b.) Boru hattı spesifik toprak direncine göre Tablo 9.46’daki değerler kullanılır. Tablodaki üst değerler ortalama toprak spesifik direnci düşük olan toprak veya su içindeki boru hattı ve yapılar için kullanılır. Tablo 9.48’deki değerler seçilirken Tablo 9.47’deki uygulamalarda olduğu gibi Tablo 9.46’daki sınıflandırma esas alınarak boru hattı için akım yoğunluğu belirlenir Tablo 9.48: Kaplamalı çelik yapılarda katodik koruma koruma akım 2 yoğunluğu ihtiyacı mA/m



Seçilen akım yoğunluğu esas alınarak aşağıda verilen ifade yardımıyla akım yoğunluğu belirlenir. (14) c.) BOTAŞ’ın gaz ve petrol boru hatlarına ait boru kaplamalarının boru güzergahı ortalama toprak spesifik direncine göre aldığı değerler Tablo 9.49’da verilmiştir. Bu değerlerden hareketle kaplama spesifik direnci bulunur. Tablo 9.49: Ortalama toprak rezistivitesi ohm.cm

RKC spesifik kaplama direnci ohm.m2

2500 den az

3000

2500-4000

5000

4000-10000

6000

10000 den fazla

12000

9.39.2. Boru Hatlarının Dış Akım Kaynaklı Katodik Korunmasında Koruma Akım İhtiyacının Belirlenmesi ve Azami Koruma Akımının Hesabı Boru hatlarının katodik korunmasında katodik istasyonlarının etkisi açısından iki uygulama yapılır.


koruma


9.39.2.1 Kesintisiz Boru Hattında Katodik Koruma Uygulaması Bu uygulamada korunacak hattın üzerindeki katodik olarak korunacak boru hattı, herhangi bir şekilde izole flanşlarla izole edilmez. İstasyon giriş ve çıkışlarında izole flanş varsa her iki bölüm kablo ile köprülenerek bölümler arasında iletkenlik sağlanır. Şekil 9.327. Boru hattı, üzerinde tesis edilen katodik koruma istasyonları vasıtasıyla birlikte korunurlar. Bu tip çalışmaya İngilizce teknik literatürde *:Pipeline of finite length protected] korunmuş sonlu uzunlukta boru hattı denilmesinin sebebi (14 no’lu) ifadede x = L alındığında yani şekil 9.327’de görülen 1. no’lu katodik koruma istasyonunun L koruma uzunluğunun sonunda, I koruma akımının sıfır olması yani korumanın bu noktada sonlandırılmasıdır. Türkçe olarak daha iyi anlaşılması için katodik korumada boru hattının kesintisiz iletkenliği söz konusu olduğundan kesintisiz boru hattında katodik koruma uygulaması olarak adlandırılmıştır.

Şekil 9.327: Boru hattı üzerindeki katodik koruma istasyonlarının birbirini etkilediği kesintisiz koruma metodu



Sistemdeki akım ve gerilim ifadeleri: Potansiyel ifadesi

(15) Akım ifadesi

(16) Bu eşitliklerin geçerli olabilmesi için Kaplama direncinin yüksek, üniform ve omik direncin, boru hattı boyunca gerilim düşümünden bağımsız olması Anod yatağının boru hattından uzak olması gerekir Kesintisiz koruma metodunda Şekil 9.327’den görülen L koruma uzaklığı sonundaki akım sıfırdır. zayıflama sabiti olup

(17)



R Boru iç direnci olup

(ohm/metre)

(18)

ifadesinden belirlenir t

boru malzemesinin et kalınlığı (metre) B

= 0,18.10-6 ohm.m

boru çelik malzemesinin spesifik

direnci

d

boru çapı (metre)

Rt

boru hattı kaçak direnci veya G kaçak iletkenliği

(ohm.metre)

(19)

ifadesi ile elde edilir.

RKC borunun spesifik kaplama direnci ohm.m2 Tek katodik koruma istasyonunun azami koruma uzunluğu: Yukarıdaki verilen ifadeler gerekli matematiksel işlemlere tabi tutulup gerekli kısaltmalar yapıldığında kesintisiz korumada azami koruma açıklığı aşağıda verilen basitleştirilmiş ifade elde edilir.

(m2)

(20)



(m) t

(21)

boru malzemesinin et kalınlığı (mm) B

=

0,18.10-6 ohm.m


direnci

U (V) Hat başı ile hat sonu arasındaki katodik koruma istasyonu devrede iken, hat başı ve hat sonu potansiyellerinin farkıdır; yani drenaj noktası ile katodik olarak korunan hattın L uzaklığının sonundaki potansiyellerin farkıdır. Örneğin: Drenaj noktası potansiyeli U D

1 1,,2.V L uzaklığındaki

potansiyel katodik koruma şartı gereği U L

0 0,,85.V olmak

zorundadır. Buna göre

U

UD UL

1,2

0,35.V alınır

0,85

Boru hattı katodik koruma toplam akım ihtiyacını veren basit ifade söz konusu işlemlerle elde edilir:

(Amper)

(22)

Gerekli katodik koruma istasyon sayısı

(23) TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -546-


L

Korunacak boru hattının toplam uzunluğunu verir.

9.39.2.2. Kesintili Boru Hattında Katodik Koruma Uygulaması

Bu uygulamada bir katodik koruma istasyonu ile korunacak boru hattı bölümü boru hattının diğer bölümlerinden izole flanşlar vasıtasıyla elektriksel olarak birbirinden ayrılmıştır. Boru hattı üzerine tesisi edilen diğer katodik koruma sistemlerinin söz konusu boru hattı bölümüne hiçbir etkisi yoktur. Bu tip çalışmaya ingilizce teknik literatürde *:Pipeline of infinite length protected] korunmuş sonsuz uzunlukta boru hattı denilmesinin sebebi (24 no’lu) ifadede x = L alındığında yani şekil 8 de görülen katodik koruma istasyonunun L koruma uzunluğunun sonunda boru hattı izole flanş vasıtasıyla sonlandırıldığı halde I koruma akımının sıfırdan farklı olmasıdır.. Türkçe olarak daha iyi anlaşılması için katodik korumada boru hattı katodik koruma istasyonunun koruduğu uzaklık açısından kesintiye uğradığı için kesintili boru hattı katodik koruma uygulaması olarak adlandırılmıştır.

Şekil 9.328: Boru hattı üzerindeki katodik koruma istasyonlarının birbirini etkilemediği kesintili uygulama



Sistemdeki akım ve gerilim ifadeleri: Potansiyel ifadesi

(24) x = L olduğunda (25) olacaktır. Akım ifadesi

(26) Kesintili uygulamada katodik koruma sisteminin azami boru koruma uzunluğu:

L kesintili işletmenin tek yönlü uzunluğu ve L ise kesintisiz uygulamanın tek yönlü uzunluğu olmak üzere, birbirleri arasında aşağıda verilen bağlantı mevcuttur. (Cathodic Corrosion Handbook W.Von Beackman’a göre)

(27) Buna göre kesintili uygulamada azami koruma uzunluğu

(m2)

(28)



Azami koruma uzunluğu

(m)

(29) 2.L

Katodik koruma istasyon sayısı

(23)

L

Korunacak boru hattının toplam uzunluğu

zayıflama sabiti için (15), (16), (17) ifadeleri bu sistemde de aynı şekilde kullanılacaktır. Koruma akım ihtiyacı (HB cathodic corrosion protection Beackman)

(30) Toplam koruma akım ihtiyacı

(31) Örnek 3: Kesintisiz uygulama t = 12 mm Boru uzunluğu =200 km



B

= 0,18.10-6 ohm.m boru çelik malzemesinin spesifik direnci

Boru çapı d = 42 inç = 1,068 metre

U

U DON

U NON

1,2 0,85

0,35V

0,035.mA / m 2

IS

Boru azami koruma uzunluğu

2L 2L

2

8. U .t. B .I S

8 x0,35 x12 0,18.10 6 x0,035

730296 .metre

5333.10 6.m 2

73.km


N

L 2L

200 73

2,74

Koruma istasyonu sayısı 3 olarak belirlendi Her bir katodik koruma istasyonunun koruyacağı uzunluk

2L

L n

200 3

66,7.km

Boru hattının toplam koruma akım ihtiyacı I

2. .d . 3. U .

t.10 B

3

.I S

2. .1,068 3.0,35.

12.10 3 .0,035.10 0,018.10 6


3

33,2. A


Her bir istasyonun drenaj noktasından çekilecek akım

I N

ID

33,2 3

12. A

Örnek 4 : Kesintili boru hattı uygulaması t = 12 mm Boru uzunluğu = 200 km B

= 0,18.10-6 ohm.m


direnci Boru çapı d = 42 inç = 1,068 metre

U IS

2L

2L

U DON

U NON

1,2 0,85

0,35V

0,035.mA / m 2 2

0,24.

8. U .t B .I S

1,921. U .t B .I S

1,921x0,35 x12 0,18.10 6 x0,035

35386.metre 35,386.km


N

L 2L

200 35,386

5,65

Koruma istasyonu sayısı 6 olarak belirlendi.


1281.10 6.m 2


Her bir katodik koruma istasyonunun koruyacağı uzunluk

2L

L n

200 6

33,3.km

Yani korunacak boru her 33,3 km’de bir izole flanşlar vasıtasıyla elektriksel olrak birbirlerinden izole edilecektir. Boru hattının toplam akım ihtiyacı

I

2,32. .d . 3 U .

t.10

3

.I S

39. A

B

Herbir istasyonun drenaj noktasından çekilecek akım

ID

I N

39 6

7. A

Örnek 3 ve 4 incelendiğinde aşağıdaki sonuçlara ulaşılır. Kesintisiz katodik koruma uygulaması, uzun boru hatlarının katodik koruması hem toplam katodik koruma akım ihtiyacı ve hemde katodik koruma istasyonu sayısı açısından uygun olmaktadır. Kesintili katodik koruma uygulamasında koruma istasyonu sayısı ve bunlara ait koruma uzunluğu belirlendikten sonra, koruma uzunluklarına ait bölümlere ait toprak spesifik direnclerine göre kısım 1.3.3.2 de verilen (9) ifadesine göre yeniden ortalama toprak spesifik direnci hesaplanarak bu değer için bulunan koruma akım yoğunluğuna göre yeniden herbir istasyona ait katodik koruma akım ihtiyacı, azami koruma uzunluğu hesaplanarak kontrol edilmelidir. Zira kesintisiz işletmede tüm hatta ait ortalama toprak spesifik TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -552-


direnci etkili olduğu halde, kesintili uygulamada etkili olan her bölüme ait ortalama toprak spesifik direncidir. Bu nedenle ortalama toprak spesifik direncinin yüksek olduğu bölümlerde daha az akım ihtiyacı ve daha az sayıda katodik koruma istasyonu ve ortalama toprak spesifik direnç değerleri düşük olan yerlerde daha yüksek akım ihtiyacı ve daha fazla katodik koruma istasyonu gerekebilir.



9.40. Anod Sayısı, Anod Tipi, Anod Yatağı Uzunluğunun ve Toplam Anod Yatağı Direnci ve Anod Ömrünün Belirlenmesi Boru hatlarında, çoğunlukla yatay anod yatakları, yatay ve düşey anod tertibi kullanıldığından; bu tip anod yataklarının dizaynı incelenecektir. Anod malzemesi olarak yüksek silikonlu demir anodlarla, metal oksit kaplı titanyum anod kullanılmaktadır. Anoda sayısını belirleyen faktörler Anod yatağının toprak spesifik direnci Katodik koruma sisteminin toplam devre direnci ve boru hattı toprak geçiş direnci Anod yatağı direnci Katodik koruma sisteminin işletme ömrü Katodik koruma sisteminin elektrik devresinde aşağıda belirtilen dirençler görülmektedir.

RA

Anod anod direnci

RW

Anodun bağlantı hattının direnci

RP

Boru direnci

R AB

Anod dolgu direnci TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -554-


RBG

Dolgu toprak direnci

RPG

Boru-Toprak direnci

RGB Toplam anod yatağı direnci Katodik koruma toplam devre direnci (32)

9.40.1. Yatay Anod Yatağı ve Anodların Yatay Yerleştirilmesi

Şekil 9.329: Yatay anod yatağı anodların yatay yerleşimi

Anodların Şekil 9.329’da görüldüğü gibi yatay olarak düzenlenmesi durumunda bir anod için toprak geçiş direnci Dwight formülüne göre (yani tek anod-dolgu direnci):



(33)

D A anod çapı (metre) C

Dolgunun spesifik direnci (ohm. metre) yaklaşık değeri 0,2 ile 0,5 ohm .metre arasında değişmektedir. Kok dolgunun yıllık tüketim değeri ise 2kg/A.yıl

L A Anod boyu (metre)

H Anod yatağı derinliği (metre) Anod yatağındaki anodların toplam direnci: Anod yatağında birden fazla anod bulunduğundan bunlar arasında enterferans olacağından toplam anod direnci hesaplanırken aşağıda verilen ifadeye göre enterferans faktörü ile çarpılır. Enterferans faktörü

(34) Anod yatağındaki anodların toplam direnci

(35)



N

L AA

Anod yatağındaki toplam anod sayısı Anod yatağındaki anodların uçtan uca birbirlerinden uzaklığı (metre)

Anod Yatağı dolgu-toprak direnci Tek anod direnci hesabındaki ifade dolgu yatağı boyutları esas alınarak uygulanır.

(36)

Anod yatağı toplam uzunluğu veya dolgu uzunluğu Şekil 9.329’dan (37)

N toplam anod sayısını verir. Dolgu eşdeğer çapı

(38)

H D Dolgu yüksekliği (metre) W A Dolgu genişliği TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -557-


S

Anod yatağı spesifik direnci (ohm.metre)

Anod yatağı direnci

(39) Anod bağlantı kablosu direnci: Katodik koruma sistemlerinde kablolarının iletkenleri mutlaka bakır olacaktır.

(40)

LK Anod yatağı ana kablosu uzunluğu (metre)

56.(metre/ ohm.mm2 ) Bakır kablonun 200C deki özgül iletkenliği

S K .(mm2 ) Bakır kablo iletkeninin kesiti Boru hattının direnci

ohm B

= 0,18.10-6 ohm.m

(41)


direnci

L (metre) korunacak boru hattı uzunluğu TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -558-


t (metre) boru et kalınlığı Boru hattı toprak direnci

ohm

(42)

9.40.2. Yatay Anod Yatağı ve Anodların Düşey Yerleştirilmesi Tek anod-toprak direnci

ohm

(43)

Şekil 9.330: Yatay anod yatağı anodların düşey yerleşimi



Tek dolgu- toprak direnci

ohm

(44)

DBG kok dolgu eşdeğer çapı için (28) ifade kullanılacaktır. Toplam anod yatağı direnci

ohm

FA

Enterferans faktörü için FA

(45) S

1

.L AA .RBG .L

.Ln(0,656.N )

daha önce belirtilen 34 no’lu ifade kullanılır. Örnek 5: 30 km uzunluğunda 42 inç çapında boru et kalınlığı 14,3 mm olan boru hattının ortalama toprak spesifik direnci 11400 ohm.cm dir. Boru hattının kaplaması yüksek kaliteli olup PE dir. Boru hattını katodik olarak korumak için kesintili metod uygulanacaktır. Borunun spesifik kaplama direnci

Tablo 9.49’dan

RKC =12000

ohm.m2 olarak belirlendi Akım yoğunluğu ihtiyacı

I S ( A / m 2)

4.10 5 (Volt ) RKC (ohm.m 2 )

4.10 5 12000

35. A / m 2



Boru hattı toplam akım ihtiyacı için I ( A) 2,32. .d (m). 3. U (Volt ).

t.10 3 .I S ( A) B (ohm.m)

2,32. .1,068 3.0,4

14,3.10 3 35.10 0,18.10 6

6

15. A

Anod yatağı katodik koruma istasyonundan 100 m uzakta olup anod yatağı 1 x 50mm2 kesitinde kablo ile anod bağlantıları sağlanacaktır. Kablo direncini (38) no’lu ifadeyi kullanarak

LK (m) (m / ohm.mm 2 .S K (mm 2 )

RW (ohm)

100 56.50

0,0357.ohm

Boru hattı direnci RP (ohm)

(ohm.m) Lm . d m t m .t m B

0,18.10 6 .30000 . 1,068 0,0143 .0,0143

0,00163 .ohm

Boru toprak direnci

RKC (ohm.m 2 ) S (m 2 )

RPG (ohm)

12000 107501

0,116.ohm

toplam katodik koruma devresi direnci, 2 ohm değerini aşmaması gerektiği göz önüne alınarak:

2

RGB

0.0357 0,00163 0,116 eşitliğinden toplam anod

yatağı direnci:

RGB

1,85.ohm değerini aşmamalıdır.



Anod yatağı için

S

yerde boyu L A

=2128 ohm.cm değerinde spefik dirence sahip

150.cm ve çapı D A

5 cm olan demir silikon

anod kullanılacaktır. Yatay anod yatağında, anodlar yatay yerleştirilecek ve anodların birbirlerine olan uzaklığı 3 m olacaktır. Anod yatağı derinliği 160 cm’dir. Öncelikle anod sayısını bulabilmek ve dolgu boyunu belirlemek için tek anodun toprak geçiş direnci bulunacaktır Tek anodun dolgu ile olan direnci; dolgu direnci

50.ohm.cm

C

alınarak

RA

4. 150 2128 Ln 2. .150

2

4.150. 2.160 5. 2.160

2

150

2

2

2.160 150

2

150 2.160 150

2

1

Anod sayısı

N

3,94 1,85

2,13

3veya2 adet anod kullanılacaktır.

Buna göre anod yatağı dolgu boyu

LBG

2.LKA N.LA

N 1 .LAA 2.2,5 3.1,5 3 1 .3 15,5.m 1550.cm

veya iki anodlu sistem için

LBG

2.LKA N.LA

N 1 .LAA

2.2,5 2.1,5

2 1 .3 11.m 1100.cm

Anod yatağının dolgu ile birlikte kesiti HD(30cm) x WA(40 cm) cm2 olarak alınacaktır. Dolgu eşdeğer çapı


3,94


DBG

2

H D .W A

2.

30.40

39.cm bulunur.Dolgunun

toprak direnci RBG

2128 4.1550 2 . Ln 2. .1550

4.1950 320 2 1550 2 39.320

320 1550

320 2 1550 2 1550

1

1,212.ohm

İki anodlu sistem R BG

4.1100 2 2128 . Ln 2. .1100

4.1100 320 2 39.320

1100 2

320 1100

320 2 1100 2 1300

1

4.150 320 2 39.320

150 2

320 150

320 2 150 2 150

1

1,565.ohm

Tek anodun dolgu direnci RA

50 4.150 2 . Ln 2. .150

Anodlar arası enterferans faktörü

FA

1

50 Ln 0,656.3 .500.0,086

1,25

İki anodlu sistem

FA

1

50 Ln 0,656.2 .500.0,086

1,01

Toplam anod yatağı direnci


0,086.ohm


RGB

1,212

0,086 .1,25 1,248.ohm 1,85ohm 3

İki anodlu system

RGB

1,565

0,086 .1,101 1,613.ohm 1,85ohm 2

Anodların yatay yerleştirilmesi suretiyle yapılan sistemde direnç hesabı açısından iki anodlu sistem uygun görülmektedir. Yatay anod yatağında anodların düşey yerleştirilmesi halinde Şekil 9.339 Tek anodun toprak direnci

RA

2128 8.150 . Ln 1 2. .150 5

Gerekli anod sayısı N

10,11 1,85

10.11.ohm

5,46 5 veya 6 anod

kullanılacaktır. Dolgu boyutlar 30x40 cm2’den dolgu yarıçapı dolgu yüksekliği

LBG

DBG

39.cm ve

300.cm olarak alınacaktır

Tek anod dolgu direnci

RA

50 8.150 . Ln 1 2. .150 5

0,238.ohm



Tek dolgu-toprak direnci

2128 8.300 . Ln 1 2. .300 39

RBG

4,65.ohm

Enterferans faktörü, 3 anodlu sistem için ve anodlar arası mesafe:

L AA

FA

300. cm için

1

2128 Ln 0,656.6 .300.4,65

1,665


0,238 4,65 ..1 1,665 1,356.ohm 1,85.ohm 6

RBG

5 anod kullanıldığında

FA

1

2128 Ln 0,656.5 .300.4,65

1,577 1,85.ohm


0,238 4,65 ..1 1,576 1,542ohm 5

RBG

4 anod kullanıldığında

FA

1

2128 Ln 0,656.4 .300.4,65

1,469




RBG

0,238 4,65 ..1 1,469 1,795ohm 1,85.ohm 4

Anod yatağı kurumasıda göz önüne alınarak 5 anodlu, anod yatağı seçildi. Görüleceği üzere anodların yatay tertibiyle yapılan anod yatağı anod yatağı direnci açısından en uygun tertipdir. Katodik koruma toplam devre direnci, anodların yatay tertip ve sayısının 3 olması halinde:

RT

1,248 0,0357 0,00163 0,116 1,401.ohm

2.ohm

düşey tertip ve anod sayısı 5 olması halinde

RT

1,577 0,0357 0,00163 0,116 1,73.ohm

2.ohm

Yatay anod yatağında anodların yatay yerleştirilmesi anodların düşey yerleştirilmesinenğöre hem ekonomik ve hemde anod yatağı direnci değerinin düşük ölması bakımından daha uygun olduğu aşikardır.

9.40.3. Anod yatağı işletme ömrünün belirlenmesi ve İşletme ömrüne göre anod kütlesinin hesabı Bir adet katodik koruma istasyonunun anod yatağı için anod kütlesi aşağıda verilen ifade yardımıyla bulunur.



W

Y .WL .I D E

(46)

W Bir anod yatağı için toplam anod ağırlığı (kg)

Y Katodik koruma istasyonunun işletme süresi (yıl) WL

Anodun

çalışma

sırasında

kütle

kaybı

(demir-silikon

anodlar için 0,3 kg/Amper.yıl, metal oksit kaplı titanyum anodlar için 0,001 kg/Amper.yıl)

I D Katodik koruma istasyonu drenaj akımı (A)

E Anod verimi %50 alınacaktır Gerekli anod sayısı

NA

W WA

(47)

W A Bir

anodun ağırlığı (kg) İmalatçı firma kataloglarından

belirlenir. Örnek 6: Örnek 3’de bulunan bir katodik koruma sistemine ait drenaj akımı

ID

12. A

Sistemde demir-silikon anod kullanılacaktır. İşletme süresi 20 yıldır. Gerekli anod ağırlığı:

W

Y .WL .I D E

20x0,3x12 144.kg 0,50



sistemde 23 kg’lık anod kullanılacaktır. Gereken anod sayısı

NA

W WA

144 23

6,26 ......

7 adet 23 kg lık demir silikon anod kullanılacaktır. Tüm boru hattı boyunca 3 adet katodik koruma istasyonu tesis edileceğinden toplam 3x7=27 adet 23 kg lik demir silikon anod kullanılacaktır. Katodik koruma sistemindeki anod sayısını belirlemek için anod yağı direncine göre bulunan anod sayısı ile işletme süresine göre bulunan anod sayısı karşılaştırılır, anod sayıları her iki durumdaki şartları gerçekleştirecek sayıda olması gerektiğinden fazla olan anod sayısını veren durumlar göz önüne alınır. Anod yatağı direncine göre belirlenen anodlar daha fazla ise bu sayıya göre anod sayısı kabul edilir, işletme süresi sayısına göre daha yüksekse bu şartlardaki miktarlar kabul edilerek, verilen anod miktarlarına göre yeniden anod yatağı direnci hesabı yapılır.



9.41. Transformatör – Doğrultucu Ünitesinin (T/R) Gerilim ve Akım Değerlerinin Belirlenmesi 9.41.1. T/R Ünitesinin Akım Değeri Transformatörün akım değeri belirlenirken katodik koruma sistemi akım ihtiyacı göz önüne alınır. Gelecekteki boru kaplama izolasyonundaki bozulmalar göz önüne alınarak T/R ünitesi akım değeri, hesaplanırken koruma akım değerinin %20 veya %50 kadar fazlası alınır. T/R ünitesi akımını belirlemek için aşağıda veriln ifade kullanılır.

(48)

I katodik koruma sistemi akım ihtiyacı Örnek 7. Örnek 5’de verilen akım ihtiyacı I

IT / R

1,2 1,5 .I

olarak

IT / R

15. A için T/R ünitesi akımı:

1,2 1,5 .15 18 22,5. A T/R ünitesi akımı

20. A seçilir.

9.41.2 T/R Ünitesi Gerilim Değerinin Belirlenmesi Bu değerin belirlenmesinde

RT katodik koruma sistemi T/R ünitesi

devre direnci çok küçük olduğundan ihmal edilerek toplam devre TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI -569-


direnci ve koruma akım ihtiyacı değeri esas alınarak aşağıda verilen ifadeye göre hesaplanır. (49) Örnek 8 Örnek 5

RGB

7’deki I T / R

UT / R

1,565

0,086 .1,101 1,613.ohm 1,85ohm ve 2

20. A değerlere göre

RT .I T / R

1,613x20 32,3.V

Gerilim değeri

UT / R

48.V seçildi. Bu nominal gerilim değerine göre akımı revize

etmek gerekir. Zira 20A akım değeri, 32,3V’da verilmektedir; doğrultucu ünitesi 32.3 V’da bu akım değerini verecektir. Buna

göre

doğrultucunun

IT / R

48 .20 32.3

akım

değer,i

48V

gerilim

30. A olmalıdır.

Katodik Koruma için Kaynaklar 1.Handbook of Cathodic Corrosion Protection W.Von Beackman, W. Schwenk, W. Prınz 2. Princibles of Cathodic Protection D.A. Jones 3. Electrical Engineering Cathodic Protection Handbook Naval Engıneerıng Department U.S.A


için


4. Electrical Design Cathodic Protectıon, Headquarters Department Of Army U.S.A 5. Maintenance &Operation of Cathodic Protection NAVAL Engineering Departmant USA 6. Corrosion Protection Manual CHEVRON Comp. 7. BOTAŞ Katodik Koruma Şartnameleri.



SON SÖZ Bu notların hazırlanmasında 2009’da yitirdiğimiz Sayın M.Turgut Odabaşı’nın değerli katkılarını anmadan geçemeyiz. Botaş’ta Elektrik Mühendisliği yapmakta olan Turgut Odabaşı, çeşitli kaynaklardan hazırladığı notları önce Elektrik Tesisat Mühendisleri Dergisinin çeşitli sayılarında meslektaşlarına yararlı olmak üzere yayınladı. Nur içinde yatsın. Kendisinin hazırladığı notlardan yararlanarak, notlarının bir kısmını Bileşim Yayınevi aracılığı ile yayınlamıştık. Onun notlarından ve diğer kaynaklardan yapacağımız diğer derlemeleri ise EMO kanalıyla yayınlanması kendi isteğiydi. Ancak bu isteğini hemen gerçekleştirmek mümkün olmadı. Toplamı 570 sayfalık, Koruma Kontrol ve İzleme ile ilgili son cilt toplam 3 ayrı grupta yayınlamayı uygun gördük; Koruma ile ilgili son 80 sayfalık bu üçüncü kitap: Korozyon, Katodik Koruma üzerine detaylandırıldı. Özellikle bir boru hattı üzerinde katodik koruma üzerine örnekler, uygulamalarla, konu anlatıldı. Böylece Elektrik Tesisatı Kuvvetli Akım üzerine toplam 1700 sayfalık bir el kitabı oluşturulmuş oldu. Elektrik Tesisat Notları olarak, Sayın Odabaşı’nın değerli çalışmasından da yararlanarak hazırladığımız bu çalışmanın EMO kanalı ile yayınlanması için başından beri desteğini esirgemeyen Sayın Orhan Örücü Ağabeyimize, derlemenin hazırlanmasında katkılarından dolayı Sn. Emre Metin ve Sn. Hakkı Ünlü’ye teşekkürü borç bilirim.



Bu tür mesleki yayınların e-kitap olarak çok düşük bedeller ile meslektaşlarına kazandırmak için bu yayın portalını oluşturma kararı alan 42. Dönem EMO Yönetimine öncü rölünden dolayı kutlarım. E-Kitabı Derleyen ve Yayına Hazırlayan İbrahim Aydın Bodur


E L E KT Rİ KKUVVE T L İAKI M( 9) Kor umaKont r ol veİ z l eme1 T URGUTODABAŞI

E MO Yönet i m Kur ul u42.Dönem‘ de( Kas ı m 2010)bi ryayı npor t al ı ol uş t ur du. Buyayı npor t al ı üz er i nde, dahaöncedes ür dür mekt eol duğumuz ,

eki t ap

bas ı l ıder gi l er i mi z i nİ nt er nets ür üml er i ,bas ı l ı ki t apl ar ı mı z ı nt anı t ı ml ar ı ve çevr i mi çi s at ı nal maol anakl ar ı i l e doğr udanİ nt er netüz er i ndenbi l gi s ayar ı nı z a i ndi r ebi l eceği ni zeki t apl ar ı çokdüş ükbedel l er l e edi nebi l me ol anağı nas ahi pol acaks ı nı z . İ nt er nets i t emi züz er i ndeneki t apdağı t ı m hi z met i ni ,yakı ndahi z met e gi r ecekol anE MO Yayı nPor t al ı ‘ nı nöncül üol an,s i t emi z i nyayı n böl ümündeyeral aneki t apl ar l auz uncabi rs ür edi rver i yor duk. Yayı nl ar ı mı z ı i z l eyenl erhat ı r l ayacakt ı r ,i l keki t abı mı z ,E MO üyes i Ar i fKünar ‘ ı n" NedenNükl eerS ant r al l er eHayı r "ki t abı nı n PDFbas kı s ı ydı .Hükümet i nAkkuyu‘ danükl eers ant r al kur mai nadı maal es efhal akı r ı l amadı .Dör tyı l öncebas t ı ğı mı zbuki t aphal a güncel ! . . . . E MO‘ nunİ nt er nets i t es i üz er i ndenhi z met egi r enbuyeni s i t emi z deyeni eki t apl ar l ahi z met eaçı l dı .S i z l er devar s ayayı nl amak i s t edi ği ni zki t apl ar ı nı z ı ,not l ar ı nı z ı bi z ei l et ebi l i r s i ni z .Buyayı nl aryayı n koms i yonumuz un değer l endi r mes i ndens onr auygunbul unur s a yayı nl anacakvees ers ahi bi neE MO ücr ett ar i f es i negör eücr etödenecekt i r . E Ki t apl art ar af ı mı z danyayı nl andı kçaüyel er i mi z eayr ı caepos t a i l ei l et i l ecekt i r . S aygı l ar ı mı z l a E l ekt r i kMühendi s l er i Odas ı 42.Dönem Yönet i m Kur ul u

EMO YAYI NNO: EK/ 2011/ 11

T MMOBEl ekt r i kMühendi s l er i Odas ı I hl amurS ok akNo: 10Kat : 2Kı z ı l ay/ Ank ar a T el :( 312)4253272F ak s :( 312)4173818 ht t p: www. emo. or g. t rEPos t a:emo@emo. or g. t r

9 Koruma Kontrol Izleme 3

Recommend Documents