Katodik Koruma Sistemleri Yeni Uygulamalar Ve Ekonomik Analiz Cathodic Protection Systems New Applications and Economic Analyse

8/3/2019 Katodik Koruma Sistemleri Yeni Uygulamalar Ve Ekonomik Analiz Cathodic Protection Systems New Applications and

1/176

YILDIZ TEKNK NVERSTES

FEN BLMLER ENSTTS

KATODK KORUMA SSTEMLER, YEN UYGULAMALAR VEEKONOMK ANALZ

Elektrik Mhendisi Emre METN

FBE Elektrik Mhendislii Blm Elektrik Tesisleri Programnda Hazrlanan

YKSEK LSANS TEZ

Tez Danman : Yrd. Do. Dr. Ferit ATTAR (Yldz Teknik niversitesi)

STANBUL, 2007


2/176

ii

NDEKLER

Sayfa

SMGE LSTES .......................................................................................................................vi

KISALTMA LSTES ..............................................................................................................vii

EKL LSTES ......................................................................................................................viii

ZELGE LSTES ...................................................................................................................xi

NSZ.....................................................................................................................................xii

ABSTRACT ............................................................................................................................xiv

GR 15

1. KOROZYON......................................................................................................... 15

1.1 Korozyon Reaksiyonlar ........................................................................................151.2 Korozyon Hcresi Ve Akm .................................................................................161.3 Nerst Skalas ..........................................................................................................161.4 Korozyona Etki Eden Parametreler ....................................................................... 181.5 Korozyon Tipleri ...................................................................................................201.5.1 Korozyon Hcreleri(Korozyon Tipleri).................................................................201.5.1.1 Farkl evreler.......................................................................................................201.5.1.2 Oksijen Konsantrasyonu:....................................................................................... 201.5.1.3 Nemli/Kuru Elektrolitler: ......................................................................................211.5.1.4 Homojen Olmayan Toprak ....................................................................................221.5.1.5 Beton / Toprak Ara yzeyi ....................................................................................221.5.1.6 Dolgu Katks:........................................................................................................231.5.1.7 Biyolojik Etkiler: ................................................................................................... 231.5.1.8 Galvanik Korozyon: .............................................................................................. 231.5.1.9 Eski Yeni Sendromu............................................................................................ 24

1.5.1.10 Farkl

Ala

mlar:....................................................................................................251.5.1.11 Metallerin Kirliliinden dolay Korozyon.............................................................251.5.1.12 izikli ve oluklu yzeyler......................................................................................251.5.1.13 Kaak akm Korozyonu .........................................................................................261.5.1.14 Doru akml tama sistemleri..............................................................................271.5.1.15 Kaynak makinalar ve ilemleri .............................................................................271.5.1.16 Katodik Koruma Sistemleri ...................................................................................281.5.2 Metalurjik olarak Korozyon tipleri........................................................................ 29

2. KATODK KORUMA; ......................................................................................... 31

2.1 Katodik korumann esaslar; ..................................................................................32

2.2 D Akm Kaynakl Katodik Koruma;................................................................... 332.3 Galvanik Anotlu Katodik Koruma ........................................................................ 35


3/176

iii

2.4 Katodik Koruma Sistemi Elemanlar ...362.4.1 Yatay Anot Yataklar............................................................................................. 362.4.2 Derin Kuyu Anot Yataklar ...................................................................................382.4.3 Yardmc Anotlar...................................................................................................402.4.4 Anot Yata Dolgu Malzemesi (Metalurjik Kok Tozu) ........................................412.4.5 Katot Kablosu Balant Metodu ............................................................................412.4.6 l Kutular .........................................................................................................472.4.7 Sabit Tip Referans Elektrod ..................................................................................502.4.8 Galvanik Anot Yata ve Referans Elektrotlarin Dolgu Malzemesi .................532.4.9 Magnezyun Anotlar ............................................................................................... 532.5 Katodik Koruma Sistemleri Projelendirmesi......................................................... 572.5.1 Zemin elektriksel zgl direnci lm ve yorumlanmas ...................................572.5.2 Zemin Redoks Potansiyelinin llmesi ..............................................................582.5.3 Korunacak Metal Yaplarn Tespiti ve Akm htiyacnn Hesaplanmas...............592.5.4 Katodik Koruma Sistem Seimi ............................................................................ 602.6 Katodik Koruma Sistemlerinin Devreye Alnmas................................................ 62

2.6.1 D

Ak

m Kaynakl

Katodik Koruma.................................................................... 622.6.2 Galvanik Anotlu Katodik Koruma ........................................................................ 62

3. BORU HATLARINDA DI AKIM KAYNAKLI KATODK KORUMA

SSTEMNNN HESABI .....................................................................................63

3.1 Boru Hatt Karakteristikleri ...................................................................................633.1.1 Boru hatt uzunluu : ............................................................................................. 633.1.2 Boru ap ve boru et kalnl: ..............................................................................643.1.3 Kaplama tipi , Kaplama kalnl , Koruma akm ihtiyac.....................................643.1.4 Direncini bulmak iin metodlar............................................................................. 67

3.1.4.1 Ksa hat metodu.................................................................................................... 673.1.4.2 Uzun hat metodu.................................................................................................... 693.1.5 Yeni tesis edilecek Boru hattnda boru kaplama direnci ve koruma akm

younluunun tesbiti ............................................................................................. 713.1.5.1 Toprak spesifik direncinin (zgl diren)llmesi.............................................. 713.1.5.2 Kaplamasz boru hatlarnda Koruma akm younluu..........................................723.1.5.3 Kaplamal hatlar. ................................................................................................... 743.2 Boru hatlarnn d akm kaynakl katodik korunmasnda koruma akm ihtiyacnn

belirlenmesi ve azam koruma akmnn hesab.....................................................773.2.1 Kesintisiz Boru hattndaKatodik koruma koruma uygulamas.............................773.2.2 Sistemdeki akm ve gerilim ifadeleri..................................................................... 79

3.2.3 Tek katodik koruma istasyonunun azami koruma uzunluu.................................803.2.4 Gerekli katodik koruma istasyon says.................................................................813.3 Kesintili Boru Hattnda Katodik Koruma uygulamas ..........................................813.3.1 Sistemdeki akm ve gerilim ifadeleri..................................................................... 823.3.2 Kesintili uygulamada katodik koruma sisteminin azami boru koruma uzunluu .823.4 Anod says, anod tipi, anod yata uzunluunun ve toplam anod yata direnci ve

anod mrnn belirlenmesi ...................................................................................863.4.1 Yatay anod yata ve anodlarn yatay yerletirilmesi............................................ 873.4.2 Anod yatandaki anodlarn toplam direnci ..........................................................873.4.3 Anod yata dolgu-toprak direnci.......................................................................... 883.4.4 Anod yata direnci ............................................................................................... 89

3.4.5 Anod balant kablosu direnci ...............................................................................893.4.6 Boru hattnn direnci .............................................................................................. 89


4/176

iv

3.4.7 Boru hatt toprak direnci........................................................................................ 893.4.8 Yatay anod yata ve anodlarn dey yerletirilmesi ...........................................903.4.8.1 Tek anod-toprak direnci......................................................................................... 903.4.8.2 Tek dolgu- toprak direnci ......................................................................................903.4.8.3 Toplam anod yata direnci ..................................................................................903.4.8.4 Anod yata iletme mrnn belirlenmesi ve letme mrne gre anod

ktlesinin hesab ....................................................................................................953.5 Transformator Dorultucu nitesinin (T/R)Gerilim ve Akm Deerlerinin

Belirlenmesi........................................................................................................... 973.5.1 T/R nitesinin akm deeri ....................................................................................973.5.2 T/R nitesi gerilim deerinin belirlenmesi ...........................................................97

4. KATODK KORUMA SSTEMLE KORUNAN BORU HATLARINDA

GEREKLETRLEN L VE TESTLER ...................................................99

4.1 Koruma Seviyesi Testleri ......................................................................................99

4.1.1 Referans elektrodlar

............................................................................................ 1004.1.1.1 Bakr/Bakr slfat referans elektrodu................................................................... 1004.1.1.2 Gm klorid referans elektrodu ......................................................................... 1014.1.1.3 Minimum korunma noktalar...............................................................................1024.2 lm hatalar .....................................................................................................1034.2.1 Referans elektrodunun doruluu ....................................................................... 1034.2.2 Referans elektrodunun temizlenmesi ve hazrlanmas ........................................1044.3 Test ...................................................................................................................... 1044.4 IR dm veya Gerilim dm hatas..............................................................1064.5 Anod gradyent hatas ........................................................................................... 1064.6 Temas direnci hatas ............................................................................................ 108

4.7 Karma potansiyel hatas.......................................................................................1094.8 Katodik koruma potansiyelinin Pratik lmleri................................................. 1094.8.1 Test Kriterlerinin Seimi .....................................................................................1094.8.2 Galvanik Katodik Koruma Sistemi......................................................................1104.8.3 D Akm Kaynakl Katodik Koruma Sistemi .....................................................1104.8.4 -0,85 Volt-ON Kriteri iin Test Metodlar (Tek elektrod potansiyel lm).... 1124.8.5 -0,85 Volt ani-OFF kriteri iin test metodu.........................................................1134.8.6 Yap-Toprak Potansiyeli Snrlar........................................................................ 1144.8.7 Adm-Adm Potansiyel Testi (ift Elektrod Potansiyel lm Metodu) ...........1164.8.8 zole Flanlarn veya zole Kaplinlerin testi........................................................1174.8.8.1 Radyo frekanslzole Flan test cihaz ile yaplan test........................................ 119

4.8.9 Geici Katodik Koruma stasyonu Vastasyla zole Flann Test edilmesi ....... 1194.8.10 Toprak iindeki zole Flanlarn Testi................................................................. 1204.8.11 Katodik Koruma Uygulanm Bir Boru Hattna ait Kesonun Testi.....................1254.8.11.1 Depolarizasyon Metodu ile Keson Testi .............................................................1274.8.12 Keson Ksa Devre yerinin Belirlenmesi iin Testler...........................................1284.8.13 Birbirine Yakn yaplar arasndaki Ksa Devrelerin Testler............................ 1304.8.14 Katodik korumal ve katodik korumasz iki yap arasnda ksa devre iin test ...1304.8.15 Katodik koruma sistemlerine sahip ki boru hatt arsndaki ksa devre testleri... 1324.9 Akm l Test stasyonlar................................................................................1344.9.1 Giriim Test Prosedrleri..................................................................................... 1374.9.2 Katodik Koruma sistemine ait Transformatr/Dorultucu(T/R) nitesinin neden

olduu giriim......................................................................................................1384.10

KCR Boru Kaplama Direncinin deerini bulmak iin metotlar ............................ 143


5/176

v

4.10.1 Ksa hat metodu.................................................................................................. 1434.10.2 Uzun hat metodu..................................................................................................1464.11 Katodik koruma sistemi ile korunan Boru Hatlar zerinde bulunan l ve test

istasyonlar...........................................................................................................1484.11.1 Boru hatt Potansiyel l ve test istasyonu........................................................1484.11.2 E potansiyel Test ve l stasyonu.................................................................. 1494.11.2.1 Yabanc Boru Hatt ile Paralel gitme durumu ..................................................... 1494.11.2.2 Yabanc Boru ile Kesime durumu...................................................................... 1504.11.3 Keson Test ve l Kutusu.................................................................................1514.11.4 Akm (IR-gerilim dm) l ve test kutusu................................................... 1524.11.5 zole Flan Test ve l Kutular........................................................................ 1534.11.5.1 ki hatl Keson Test ve l Kutusu ................................................................... 1534.11.6 6-hatl Keson Test ve l Kutusu......................................................................1544.12 Boru-toprak potansiyel Test l sonularnn deerlendirilmesi.......................1554.12.1 Galvanik anodlu Katodik Koruma Sistemlerinde................................................1554.12.2 D Akm Kaynakl Katodik Koruma Sistemleri.................................................157

4.12.3 100 mV Polarizasyon kriteri iin Test Prosedr................................................1604.13 Doru akm Kullanarak Hata Yerinin Bulunmas ............................................... 1654.14 Katodik Koruma sistemi ile Korunan Boru Hatlarnda Giriimin Kontrolu ....... 1674.14.1 Katodik olarak korunan boru hatt ile yabanc boru hattn birbiri ile balamak 1674.14.2 Katodik olarak korunan boru hattnn diren zerinden birbirleriyle balants .1694.14.3 Galvanik anodlar kullanmak suretiyle giriimin kontrol altna alnmas ............ 1704.14.4 Korunmu boru hattna ilave kaplama yaplmas ................................................ 1714.14.5 Akm ekme blgesi ile akm dearj blgesi arasna, kaak akm blgesinde

Yabanc yap zerine izole flanlar veya bu blgede metalik olmayan blmlerkullanmak ............................................................................................................172

4.14.6 Karma metot kullanlmas ...................................................................................173

SONU ..174

KAYNAKLAR.......................................................................................................................175

ZGEM............................................................................................................................176


6/176

vi

SMGE LSTES

M Serbest haldeki metal ktlesi (gr)

A Metalin atomik ktlesi

I Akm iddeti (Amper)

T Zaman (sn)

n Deerlik says

F Faraday sabiti (96500 Coloumb / edeer gr)


7/176

vii

KISALTMA LSTES

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

SK stanbul Su ve Kanalizasyon daresi

BOTA Boru Hatlar ile Tama A

GDA stanbul Gaz Datm A

TCK Karayollar Genel Mdrl


8/176

viii

EKL LSTES

Sayfa

ekil 1.1 Farkl evre yaplarnn sebep olduu korozyon hcreleri........................................20

ekil 1.2 Farkl Oksijen konsantrasyonlarndan etkilenen Konsantrasyon hcreleri...............21

ekil 1.3 Suyun farkl konsantrasyonlar tarafndan etkilenen Konsantrasyon hcreleri......... 21

ekil 1.4 Homojen olmayan topraklar tarafndan etkilenen korozyon hcreleri......................22

ekil 1.5 Beton ve Toprak Elektrotlar tarafndan etkilenen Korozyon hcreleri....................22

ekil 1.6 Farkl metaller tarafndan etkilenen Galvanik korozyon hcreleri ........................... 24

ekil 1.7 Eski Yeni Sendromu................................................................................................24

ekil 1.8 izikli ve oluklu yzeyler .........................................................................................25

ekil 1.9 D anod ve katod un sebeb olduu galvanik korozyon hcresi ...............................26

ekil 1.12 Katodik koruma sistemi tarafndan neden olunan kaak akm korozyon hcresi... 28

ekil 2.3 Anod Kuyusu- Yatay detay izimi ............................................................................ 37

ekil 2.3 Derin Kuyu Anod Yata detay izimi...................................................................... 39

ekil 2.4 Termal Kaynak Detay .............................................................................................. 41

Katodik Koruma Trafo Redresr nitesi .................................................................................42

ekil 2.5 rnek Trafo-Redresr nitesi Gsterge Ekran........................................................43

ekil 2.6 Katodik Koruma Trafo Redresr nitesi Gsterge Paneli........................................43

ekil 2.7 Trafo Redresr nitesi Detay Resmi (Ya Soutmal) ............................................44

ekil 2.8 T / R nitesi Detay Resmi (Hava Soutmal)...........................................................45

ekil 2.9 T / R nitesi Kaide Beton Montaj Resmi .................................................................46

ekil 2.10 l Kutusu Detay izimleri ...................................................................................48

ekil 2.12 Sabit Tip Referans Elektrod ....................................................................................51

ekil 2.13 Seyyar Tip Referans Elektrod .................................................................................52

ekil 2.14 Wenner Metodu.......................................................................................................58

ekil 3.1 D akm kaynakl katodik koruma istasyonunun genel grn............................63ekil 3.2 Boru hattnda kaplama direncinin ve koruma akm younluunun belirlenmesi .....66

ekil 3.3 Akm l test kutusu................................................................................................ 66

ekil 3.4 Ksa hat metodu ile kaplama direncinin tayini..........................................................67

ekil 3.5 Uzun hat metodu ile kaplama direncinin tayini......................................................... 69

ekil 3.6 Wenner in 4-elektrod metoduna gre toprak spesifik direncinin lm.................72

ekil 3.7 Boru hatt zerindeki katodik koruma istasyonlarnn birbirini etkiledii kesintisiz

koruma metodu ................................................................................................. 77ekil 3.8 Boru hatt zerindeki katodik koruma istasyonlarnn birbirini


9/176

ix

etkilemedii kesintili uygulama 81

ekil 3.10 Yatay anod yata anodlarn dey yerleimi .........................................................90

ekil 4.1 Yapnn Potansiyelinin lm ................................................................................99

ekil 4.2 Bakr/Bakr slfat elektrodu ....................................................................................101

ekil 4.3 Gm klorid referans elektrodu.............................................................................102

ekil 4.3: Referans elektrodunun kalibrasyonu iin dzenek.................................................105

ekil 4.4: IR Dm veya Gerilim dm hatas ...............................................................106

ekil 4.5 Anod gradyent hatas............................................................................................... 107

ekil 4.6 Temas direnci hatas ................................................................................................ 108

ekil 4.7 Karma potansiyel hatas .......................................................................................... 109

ekil 4.8 Bitm kapl bir boru hattnda llen ON-OFF potansiyelleri ...............................111

ekil 4.9 Tek elektrod metodu ile Potansiyel lm............................................................112

ekil 4.10 Dijital voltmetre kullanarak potansiyel deerlerinin grntlenmesi................... 113

ekil 4.11 Potansiyel pozitif olduunda akmn ve boru hatt zerindeki anodik alann yn116

ekil 4.12 Potansiyel negatif olduunda akmn ve boru hatt zerindeki anodik alann yn116

ekil 4.13 Potansiyel profili ................................................................................................... 117

ekil 4.14 zole Flan Testi ....................................................................................................118

ekil 4.15 Radyo frekanslzole Flan Test cihaz kullanm ................................................ 119

ekil 4.16 Geici Katodik Koruma stasyonu ile test............................................................. 119ekil 4.17 6-Hatl Test stasyonunda zole Flann Test edilmesi .........................................120

ekil 4.18 ki Hatl Test stasyonunda zole Flan Testi........................................................121

ekil 4.19 Magnetik Pusula Metodu ile zole Flann Test edilmesi .....................................122

ekil 4.22 Tipik Keson Tesisi ............................................................................................... 124

ekil 4.23 Katodik koruma sistemine sahip boru hatt zerindeki Kesonun Test edilmesi ...125

ekil 4.24 Geici katodik koruma istasyonu tesis ederek Keson Testi ..................................126

ekil 4.25 Depolarizasyon metodu ile Kesonun test edilmesi ............................................... 127ekil 4.26 Boru hatt ile Keson arasna doru akm uygulayarak ksa devre yerinin bulunmas129

ekil 4.27 ki yap arasndaki ksa devre testi ........................................................................ 130

ekil 4.28 Geici katodik koruma istasyonu tesis ederek iki boru hatt arasnda

ksa devre testi.................................................................................................131

ekil 4.29 Katodik koruma sistemine ait iki boru hattnda ksa devre testi ........................... 132

ekil 4.30 Akm test l istasyonu .......................................................................................134

ekil 4.31 Akm test l istasyonundan diren ve kalibrasyonun belirlenmesi ...................135

ekil 4.32 Gerilim polaritelerine gre akmlarn ak ynleri................................................ 137


10/176

x

ekil 4.33 Katodik koruma sisteminin neden olduu giriimler....................................................................

ekil 4.34 Boru hatt sistemlerinde giriim blgelerinin tanm............................................. 139

ekil 4.35 Yabanc boru hatt zerinde adm-adm polarite ................................................. 141

ekil 4.36 Korunmu veya korunmam yaplarn normal ve anormal potansiyelleri. ......... 142

ekil 4.37 Ksa hat metodu ile kaplama direncinin tayini...................................................... 143

ekil 4.38 Uzun hat metodu ile kaplama direncinin tayini..................................................... 146

ekil 4.39 Potansiyel l ve test istasyonu........................................................................... 148

ekil 4.40 Yabanc Boru hatt ile paralel olma durumunda E potansiyel Test ve l

stasyonu. ........................................................................................................149

ekil 4.41 Yabanc Boru Hatt ile kesime durumunda E Potansiyel Test ve l Kutusu. 150

ekil 4.42 Keson test ve l Kutusu ....................................................................................151

ekil 4.43 Akm(IR-dm) Test ve l Kutusu ...............................................................152

ekil 4.44 2-hatlzole Flan Test ve l Kutusu................................................................153

ekil 4.45 6-hatlzole Flan Test ve l kutusu................................................................. 154

ekil 4.46 Salam bir boru hattnda yaplan lm deerleri ve Kaplama direnci ve

koruma akm younluu deerleri ..................................................................162

ekil 4.47 Boru hattnda yabanc bir yap ile olan temas sonucu elde edilen lme sonular

ve kaplama direnci ve akm younluklar .......................................................163

ekil 4.48 Akm l test kutusundan lmlerin alnmas ................................................... 165ekil 4.49 Yabanc bir boru hatt ile elektriksel temas yerinin bulunmas iin gerekli lmler166

ekil 4.50 Katodik korumal boru hattnn yabanc boru hatt ile dorudan balanmas ....... 167

ekil 4.51 Birbiri ile zole flan zerinden birleen iki boru hatt iin tesis edilen

Test ve l kutusu. ........................................................................................ 168

ekil 4.52 Boru hatlar arasndaki balantlarn dorudan yaplmas ....................................169

ekil 4.53 Yabanc boru hatt ile balantnn diren zerinden yaplmas ............................. 169

ekil 4.54 Galvanik anodlar tesis etmek suretiyle giriimin kontrol alt

na al

nmas

.............170ekil 4.55 lave kaplama yapmak suretiyle giriimin kontrol altna alnmas........................ 171

ekil 4.56 zole flanlar veya izole blmler kullanmak suretiyle giriimin kontrol altna

alnmas ...........................................................................................................172

ekil 4.57 Karma metot kullanarak giriimin kontrol altna alnmas....................................173


11/176

xi

ZELGE LSTES

Sayfa

izelge 1.1 Anodik ve Katodik reaksiyonlar............................................................................15

izelge 1.2 Nerst Skalas..........................................................................................................17izelge 1.3 eitli Metal ve Alamlarn Cu / CuSO4 elektroduna gre potansiyelleri ..........18

izelge 1.4 Anodik ve Katodik reaksiyonlar............................................................................19

izelge 2.1 Elektrod potansiyeli...............................................................................................31

izelge 2.2 Dolgu Malzemeleri................................................................................................ 53

izelge 2.3 Magnezyun anotlarda istenmeyen elementler ....................................................... 53

izelge 2.4 Magnezyum Anotlarn Elektrokimyasal zellikleri .............................................54

izelge 2.5 Magnezyum Anotlar

n Kimyasal Bileimleri........................................................54izelge 2.6 Rezistiviteye gre zeminin koroziflik zellii ......................................................57

izelge 2.7 Redoks potansiyeline gre zeminin koroziflik zellii........................................59

izelge 3.1 Spesifik kaplama direnlerinin karlatrlmas ................................................... 64

izelge 3.2:6

1=

ON

OFF

U

Ugerilim oranlarna gre dzeltme faktrleri .......................................68

izelge 3.3 Toprak spesifik diren snflandrlmas................................................................73

izelge 3.4 Kaplamasz hatlar boru koruma akm younluu ................................................ 74

izelge 3.5 Kaplamal elik yaplarda katodik koruma koruma akm younluu ihtiyac ......76

izelge 3.6 Toprak zgl direncine gre kaplama direnci.......................................................76

izelge 4.1 Toprak iinde bulunan yaplarn potansiyel snr deerleri.................................115

izelge 4.2 Ksa devre testi .................................................................................................... 133

izelge 4.36

1=

ON

OFF

U

Ugerilim oranlarna gre dzeltme faktrleri.......................................144


12/176

xii

NSZ

Bu tez Katodik Koruma Sistemlerinin tantlmas ve disiplinler aras bir mhendislik zm

olarak Elektrik Mhendislii alannda da anlalmas amacyla yazlmtr.

Katodik koruma sistemi topraa gml ve sv iindeki metalik yaplarn korozyonununlemek veya kontrol altna almak iin kullanlan elektrokimyasal bir metottur. Katodik

koruma sistemi korozyonu kontrol altna almak iin elektrik akmna dayanan aktif bir

sistemdir.

Katodik koruma uyguland alanlar

a.) Yeralt yakt ve petrol depolama tanklar ve toprak seviyesi tank tabanlarb.) Yakt ve petrol datm sistemleric.)

Toprak seviyesi veya stndeki s

v

depolama tanklar

n

n i k

s

mlar

d.) me suyu datm sistemlerie.) Doal gaz datm sistemlerif.) Sktrlm hava datm sisitemlerig.) Yangn sistemlerih.) Kanalizasyon sistemlerii.) Deniz rhtmlarnn elik kazklar

j.) skele elik kazklarolarak sralanabilir. Katodik koruma yaplmadnda ne gibi zararlar doaca yukardaki

kullanm alanlarna bakldnda rahatlkla anlalacaktr. Katodik Koruma yaplmamas

durumunda ncelikle maliyet sorunu ortaya kmaktadr. Maliyet ise sisteminin kurulma

maliyetini, evresel tahribat sonucu olaabilecek maliyeti ve sistemin durmas sonucu

oluacak zararlar gz nne alnarak yaplr. Tabii ki maliyetten nce insan hayat ve doal

evre de gz nne alnmaldr. zellikle ehir ii doalgaz, ime suyu ve atk su borularnn

korunmas insan hayat iin nemlidir.

Katodik koruma metalleri korumak amacyla kullanlan tek yntem deildir. Ancak mevcut

uygulanabilir sistemler ierisinde optimum mhendislik zm olarak ska kullanlan bir

zmdr.

Bu tezin yazlmasnda beni destekleyen hocam Yrd. Do. Dr. Ferit ATTARa, bu konuda tez

almas yapmam destekleyen i yerim Elektrik Mhendisleri Odasna ve sabrlar iin

aileme teekkr ederim.


13/176

xiii

ZET

Ta ann sonunda metallerin kefi ve kullanlmas modern teknolojinin geliiminde nemli

admlardan biridir. ou temel metaller ne yazk ki kararl deildir. Olumsuz ortamlarda

korozyonun deiik oranlaryla bozulabilirler. Korozyon reaksiyonu ve hangi metallere nasletki yapt byk ekonomik anlam tamaktadr.

Katodik korumann aamalar bilimsel olarak dier koruma sistemlerine gre daha ksa

aklanabilir. Prensip olarak sv veya sulu ortamlardaki metallerin korozyonunun zm

elektriksel gerilimle kontrol edilen elektrokimyasal bir prosesdir. Elektrokimya yasalarna

gre reaksiyonun yn ve oran potansiyelin d ile birlikte azalacaktr. Tm bu ilikiler

yzyldr bilinmesine ramen katodik koruma snrl bir alanda kullanlmaktadr, uygulamalar

geniletilmelidir. Katodik koruma elektrik mhendislii alannda halen garip ve yabanc

olarak grlp geri planda kalmaktadr. Katodik koruma pratikte teoriden daha karmaktr.

Svlarla ve suyla temas eden malzemelerde katodik koruma genel olarak kullanlan tek

yntemdir. Fakat gelecekte endstriyel alanlarda daha ok kullanlacaktr.

Anahtar szck: Katodik koruma, anod, lme

.


14/176

xiv

ABSTRACT

The discovery and use of metals at the end of the Stone Age was one of the most important steps

in the development of modern technology. Most base metals are, unfortunately, not stable. In

unfavorable environments they can be destroyed at variable rates by corrosion. The study of

such corrosion reactions and the methods by which corrosion of metals can be fought is a task

of great economic significance.

The processes of cathodic protection can be scientifically explained far more concisely than

many other protective systems. Corrosion of metals in aqueous solutions or in the soil is

principally an electrolytic process controlled by an electric tension, i.e., the potential of ametal in an electrolytic solution. According to the laws of electrochemistry, the reaction

tendency and the rate of reaction will decrease with reducing potential. Although these

relationships have been known for more than a century and although cathodic protection has

been practiced in isolated cases for a long time, it required an extended period for its technical

application on a wider scale. This may have been because cathodic protection used to appear

curious and strange, and the electrical engineering requirements hindered its practical

application. The practice of cathodic protection is indeed more complex than its theoretical

base.

At present cathodic protection is only generally applied for materials in contact with natural

waters and soil, but future applications are envisaged for industrial plants and containers.

Keywords: Cathodic protection, Anod, measurement


15/176

15

GR

1. KOROZYONMalzemelerin zaman ierisinde bulunduklar ortamn etkisiyle tahribata uramas korozyon

olarak tanmlanr. Korozyonun en fazla grld malzeme tr ise elektrokimyasal

reaksiyonlara eilimlerinin yksek olmasndan dolay metallerdir. Metallerin korozyona

urama miktarlar oksijene olan ilgileriyle alakaldr. Serbest halde kararl olan (Titanyum vb)

metallerin korozyon dayanmlar daha yksekken, oksijen ilgisi nispeten daha fazla olan

(demir vb) metaller daha kolay oksitlenme eilimindedirler. Metallerin korozyona uramalar

iin ana lt oksijen ilgileriyken bunun yan sra birok yan etken de mevcuttur. Mesela

Aluminyum oksijen ilgisinin iyi olmasndan dolay korozyon direnci yksek bir malzeme

halini alr. yle ki aluminyumun d yzeyi ok hzl oksitlenir ve yzey tamamen

oksitlendikten sonra oksitlenme durur ve daha alt yzeylerin oksitlenmesi engellenir. Yani

yzey oksitlenmeye kar aluminyum oksitle kaplanm olur. Halk arasnda demirin

korozyonuna paslanma adi verilir. Pas; Fe(OH)2 formll bir korozyon rndr.

Metallerin korozyonlar ierisinde en nemli ve tehlikeli boyutta olan demirin korozyonudur.

retim kolaylklar ve dk maliyet birok yerde elik ve demir kullanmn

yaygnlatrmtr. zellikle boru hatlarnda ve tanklarda metal zeri korozyona kar

korunma amal kaplanmaktadr. Ancak bu kaplamann herhangi bir noktasnda oluabilecek

muhtemel tahribat neticesinde belli noktadan balayarak ok hzl ekilde korozyon

mekanizmas almaya balar

1.1 Korozyon ReaksiyonlarKorozyon srasnda anodik (elektron veren, ykseltgenme ) reaksiyonlar ile katodik

(elektron alan, indirgenme) reaksiyonlar birlikte oluur. Demir metalinin bulunduu

ortamdaki anodik ve katodik reaksiyonlarunlardr.

izelge 1.1 Anodik ve Katodik reaksiyonlar

Reaksiyon Giren rn

Anodik Fe0 Fe+2 + 2e-(yonlama)

Katodik 1/2O2 + H2O + 2e- 2(OH)-


16/176

16

2H+ +2e- H2 (Asitli Ortamda)

Toplam Fe0+1/2O2 +H2O Fe(OH)2 (Pas)

1.2 Korozyon Hcresi Ve AkmMetal herhangi bir elektrolit ortamda ortama elektron vererek korozyona urar. Ortama

yaylan pozitif ykl demir iyonlar bir korozyon akm meydana getirir. Faraday elektroliz

kanunu korozyondan dolay ortama yaylan metal miktarlarn hesaplamakta kullanlr.

M = A x I x t/n x F

M = Serbest haldeki metal ktlesi (gr)

A = Metalin atomik ktlesi

I = Akm iddeti (Amper)

T = Zaman (sn)

n = Deerlik says

F = Faraday sabiti (96500 Coulumb / edeer gr)

Bu forml nda yaplacak olan hesaplamada 1 amperlik korozyon akmyla yaklak olarak

9 kg elik iyonlar.

1.3 Nerst SkalasMetallerin oksitlenme eilimini NERST Skalas yardmyla renebiliriz. Bu skala, 1

atmosferde ve 25C de 1 mol / lt iyon sulu zeltisi hidrojen gaz ile temastaki platin

elektrodu standart referans elektrot kabul edilerek, her bir metalin 25 Cdeki zeltisinde

metal ile zelti arasnda llen potansiyel deerlerinin srasdr. Nernst skalasnda hidrojene

gre daha negatif olan metaller daha aktif, yani iyonlama eilimi daha fazla olan metali;

hidrojene gre daha pozitif olan metaller ise daha soy, yani iyonlama eilimi daha az olan

metali karakterize etmektedir. Bir metalin aktiflii, elektronunu verme eilimi, dier bir ifade

ile reaksiyona girme eilimidir. Metaller aktifletike daha kolay korozyona maruz kalr.

NERST Skalasnda verilen elektrot potansiyelleri, standart potansiyellerdir. Pratikte su ve

zemin ierisindeki elektrot potansiyeli iin kalomel veya doygun Cu / CuSO4 (Bakr / Bakr

slfat) referans elektrotu kullanlr. Bu elektrotlarn standart hidrojen elektroduna gre llen

elektrot potansiyelleri;Kalomel elektrot = +0,280 V


17/176

17

Cu / CuSO4 = +0,316 V

NERST SKALASI

izelge 1.2 Nerst Skalas

Metal Reaksiyon Potansiyeli (V)

Lityum Li+ + e Li -3,03

Potasyum K+ + e K -2,925

Sodyum Na+ + e Na -2,713

Magnezyum Mg++ + 2e Mg -2,371

Alminyum Al+++ + 3e Al -1,66

inko Zn++ + 2e Zn -0,763

Krom Cr++ + 2e Cr -0,74

Demir Fe++ + 2e Fe -0,44

Kadminyum Cd++ + 2e Cd -0,402

Nikel Ni++ + 2e Ni -0,23

Kalay Sn++ + 2e Sn -0,14

Kurun Pb++ + 2e Pb -0,126

Hidrojen 2H+ + 2e H2 0

Bakr Cu++ + 2e Cu +0,337

Civa Hg++ + 2e Hg +0,792

Gm Ag+ + e Ag +0,799

Platin Pt++ + 3e Pt +1,2

Altn Au+++ + 3e Au +1,45


18/176

18

izelge 1.3 eitli Metal ve Alamlarn Cu / CuSO4 elektroduna gre potansiyelleri

Metal veya Alam Elektrot Potansiyeli (V)

Saf Magnezyum -1,75

AZ-63 Magnezyum Alam -1,60

Saf inko -1,10

%5 inkolu Alminyum -1,05

Saf Alminyum -0,80

Pik Demir -0,50

Yumuak elik (Temiz

yzeyli)-0,50 ila - 0,80 aras

Yumuak elik (Pasl

yzeyli)-0,20 ila - 0,50 aras

Kurun -0,50

Bakr -0,20

Pirin -0,20

Bronz -0,20

Karbon, Grafit, Kok +0,30

1.4 Korozyona Etki Eden Parametreler1. Ortamn Etkisi; Metallerin korozyona urama hz byk lde bulunduu ortamla

alakaldr. Ortamdaki nem miktar, asitlik baziklik durumu, havann oksijenin veya

suyun ortam tarafndan geirilebilme yetenei, kaak akmlar ve eitli bakteriler

korozyonu balatc ve hzlandrc etken olarak karmza kar.

2. Scakln Etkisi; Ortam scaklnn artmas iyon hareketini arttrarak korozyon hznarttrr. Ortam scakl 50 ila +50 C derece arasnda deien toprak 0 derecede

donar ve iyon hareket hz minimuma der. Scakln artmasnn oksijen

younluunu drc ve dolaysyla korozyon hzn drc etkisi de vardr.

Ancak bu etki iyon hareketinin artmasndan dolay olan reaksiyonlarn yannda

olduka zayf kalmaktadr.


19/176

19

3. Malzeme Seiminin Etkisi; Korozyona sebep olan etkenlerden biri de birbiriyle potansiyel fark bulunan metallerin bir arada kullanlmasdr. Bu durum korozyonu

balatc ve hzlandrc bir etkendir. Mesela ok dlen bir hata olarak elik satan

yaplan panolarn zerine konulan paslanmaz elik cvata ve contalar bulunduklar

blgede galvanik korozyona sebep olmaktadr. Bu tip durumlarda ana yzeydeki

civatalar ya da contalar plastik civatalar ile izole edilmelidir.

4. Taneler Aras zellik Farklar; Metallerin tane boyutlar arasndaki farklar ve ikitanedeki farkl younluklar neticesinde iki tanenin snr korozyon balangc iin

uygun bir ortam oluturur. ok dlen bir hata olarak paslanmaz elik malzemeden

imal edilen tanklar ve benzeri yaplardaki kaynak blgeleri retici tarafndan hi

beklemedii halde korozyona uramaktadr. Bu korozyonun nne gemenin yolu ya

elektrodlu kaynak kullanmamak ya da nleyici olarak galvanik anotlu katodik koruma

sistemi uygulamaktr.

5. Sistem Dizayn; Korozif malzemelerin depoland sistemlerde korozif ortamn (su vb) birikmesini engellemeye ynelik tasarmlar uygulanmaldr. Ayrca arasnda sv

birikintisine sebep olabilecek ok ince aralklardan kanlmaldr.

6. Sistemin Bulunduu Ortamn Oksijen Konsantrasyonu; Ayn tip toprak ierisindeznm hava konsantrasyonu her yerde ayn olmayabilir. Farkl havalandrma

koullarndaki sistemlerde yan yana duran sistem bir blgede anot iken hemen

yanndaki blgede katot grevi grerek elektrokimyasal korozyona sebep olabilir.

7. Zemin Elektriksel zgl Direncinin Etkisi; Dk elektriksel zgl direnli blgelerdeiletkenliin yksek olmas iyonik ortamn daha aktif olmasna sebep olmaktadr.

Bundan dolay korozyon mekanizmas daha hzl geliir.

izelge 1.4 Anodik ve Katodik reaksiyonlar

Zemin Elektrik zgl Direnci ( ) Zemin Korozif zellii


20/176

20

1.5 Korozyon Tipleri1.5.1 Korozyon Hcreleri(Korozyon Tipleri)1.5.1.1 Farkl evrelerBoru hatlar birok farkl tip topraklardan geer. Metaller farkl topraklarda farkl

potansiyeller gsterir. Bu topraklardaki elektrik potansiyelleri farkl yerlerde bazen anod

bazen de katod olur. Anod ve Katod her ikisinin de elektriksel ve elektroliksel sreklilii akm

ak, oksidasyon sonucu ve hidrojen artmasna(Korozyon ve koruma) baldr. Boru hatt

sahas veya Tank sahas Anod rmesine maruz kalr.

Eer toprak Farkl yaplardaki yatay katmanlar ihtiva ediyorsa enine birok toprak

katmanlarn geen boru hatlar korozyonun bu tiplerinden sk sk etkilenecektir.

ekil 1.1 Farkl evre yaplarnn sebep olduu korozyon hcreleri

1.5.1.2 Oksijen Konsantrasyonu:Dk oksijen konsantrasyonlu elektrolite maruz kalan boru hatlar ve tanklarn yzeyi

yksek oksijen konsantrasyonuna maruz kalan boru hatt veya tanklarn yzeyine gre

genellikle anodik zellik gsterir ve korozyona urar. Boru hattnn veya tankn kaz veya

toprak dolgu esnasndaki boru altnda kalan toprak zemin dk oksijen ihtiva eder,boru

zerine yaplan kum ve toprak dolgular daha yksek oksijen eder, bylece boru altndaki


21/176

21

ksm anod, boru zerinde kalan dolgulu blm fazla oksijen ierdiinden Katod zellii

gsterir

ot

ekil 1.2 Farkl Oksijen konsantrasyonlarndan etkilenen Konsantrasyon hcreleri

1.5.1.3 Nemli/Kuru Elektrolitler:Az veya ok su ieren Elektolitler boru veya tank sahalarnda farkl ksmlarda farkl

potansiyeller oluturur.

Genellikle ok su ieren ksmlar elektrokimyasal korozyon hcrelerinde Anod olur.

Boru hatt sert bir bataklk alanndan kuru bir alana geerken veya tank yeri kuru bir toprakta

iken tankn taban yeralt su seviyesi ile doygunlua ular.

ekil 1.3 Suyun farkl konsantrasyonlar tarafndan etkilenen Konsantrasyon hcreleri


22/176

22

1.5.1.4 Homojen Olmayan ToprakBoru hatlar ve tanklar homojen olmayan farkl toprak yaplarnda elektrolitler farkl elektrik

potansiyelleri gsterir.

Bu homojen olmayan toprak kark metallerden oluan mikroskobik elerin etkisinde kalr.

Bu yksek potansiyelli alanlarda Elektrokimyasal korozyon hcreleri Anod olur.

Boru hatt veya tankn daha sert zeminlerindeki farkl byk potansiyellere maruz kalan ksm

bir elektrolittir veya bu ksmlarda kk anodik alanlar ve byk katodik alanlar vardr.

ekil 1.4 Homojen olmayan topraklar tarafndan etkilenen korozyon hcreleri

1.5.1.5 Beton / Toprak Ara yzeyiBoru hatlar ve tanklarn imento ile temas eden yzeyleri ve dier elektrolit etkisindeki ksm

her alanda farkl potansiyeller gsterir. imento ile temas etmeyen blmler de

elektrokimyasal korozyon hcreler Anod olur.

Bir boru hatt ve tankn imento ve toprak (veya su) ile temas eden ksmnda korozyon

hcreleri ok kat olur, nk metallerin Farkl byk potansiyelleri iki farkl elektrot

oluturur.

ekil 1.5 Beton ve Toprak Elektrotlar tarafndan etkilenen Korozyon hcreleri


23/176

23

1.5.1.6 Dolgu Katks:Toprak ierisine sonradan konulan homojen olmayan katk maddeleridir.

Bu yaplarda herhangi bir metal Anod veya Katod durumunda olabilir. Ayrca farklartlarda

ki elektrolitlerde izoleli malzemeler veya metalik malzemeler gerekten anot veya Katod

konumunda olabilir(Galvanik Korozyon)

Genel rnek olarak pasl elikten yeni elie, Karbon veya Bakr balantsndan elie olan

balantlar (yeni) elik yapda, anod olur.

1.5.1.7 Biyolojik Etkiler:Biyolojik Organizmalar metallerin yzeyinde byr ve nfuz ederler, farkl evre

faktrlerinde metal yzeylerinde kt korozyona sebep olur.

Genellikle bakteriler 15 ile 45 arasndaki scaklklarda korozyon bymesini hzlandrr.

Bu bakteriler genellikle oksijen ihtiyalarna gre oksijenli veya oksijensiz alanlara gre

snflandrlmtr. Bunlarn metabolizmas elektrokimyasal reaksiyon oluturur, bu oluum

malzemelerin iyon akn ve pH deerini engeller.

Baz bakteriler Korozyon orannn kimyasal dengelerinin bozulmasnda ve metal iyonlarnn

direk olarak oksidasyonunda ve indirgenmesinde etkilidir. Oksijenli ortamda yetien bakteriler ve kimyasal konsantrasyon hcreleri, havadar ortamda oksijen oluturma

yeteneindeki bakteriler korozyon oluumunu hzlandrr.

Yap kaplamasnn bozulmasndan dolay birok mineral ve organik asitler retilir. Bu

bozulmalar sonucu oluan retimler bazen yiyecek olarak kullanlr ve bundan dolay

korozyon hzlanr.

1.5.1.8 Galvanik Korozyon:Bu tip korozyon metalin bir blmnn Anod olmas dier ksmnn Katod olmasndan dolay

oluan potansiyel fark neticesi meydana gelen elektrokimyasal bir korozyon hcresidir. Ayn

elektrolit iinde bulunan farkl metaller farkl potansiyellere sahiptir. Bu potansiyel fark bir

korozyon hcresinin gerilimini meydana getirir ve elektrokimyasal korozyon balar, eer

elektrolit Anottan Katoda sreklilik arz ediyorsa ve elektron iin metalik yol mevcutsa

elektrik devresi tamamlanacak ve elektrokimyasal korozyon meydana gelecektir.


24/176

24

ekil 1.6 Farkl metaller tarafndan etkilenen Galvanik korozyon hcreleri

1.5.1.9 Eski Yeni SendromuBu korozyon tipi her eye ramen ok etkili olabilir. elik retimindeki yksek enerji

oluumundan dolay, elii bir metal snfna koyabiliriz. Yeni elik eski paslanm elie

gre daha aktiftir.

Potansiyel yeni eliin oluturduu yksek negatif potansiyelden farkldr ve eski eliinoluturduu dk potansiyel Elektrokimyasal korozyon hcresinin bir srcs veya

gerilimidir. Eski kaplamasz elik boru bu tip korozyona bir misal tekil eder ve yeni borunun

kaplamal ksm bir Anod paslanm ksm ise Katod grevi gsterir

ekil 1.7 Eski Yeni Sendromu


25/176

25

1.5.1.10 Farkl Alamlar:En ok grnen korozyon eklidir. Zira 200 den fazla farkl metal alam mevcuttur. Ayrca

metaller yzde yz saf deildir. Her farkl metal alam farkl elektriksel potansiyele haizdir.

Bu fakl

potansiyellerden dolay

korozyona sebep olacak elektromotor kuvvetleri retilir vefarkl metal alamlarndan dolay korozyon ortaya kar.

1.5.1.11 Metallerin Kirliliinden dolay KorozyonHibir imalat prosesi mkemmel deildir. Baz pislikler metaller imal edilirken ve

soutulurken metal iine karabilir. Metal yzeyindeki bu pislikler korozyon hcresi

meydana getiren elektrolitlere sebep olabilirler.

1.5.1.12izikli ve oluklu yzeylerizikli ve oluklu yzeyler metal yzeyinde anodik alanlar meydana getirir. Buradaki

korozyon ekli eski-yeni sendromuna benzer. Boru hattnn tesisi srasnda borularn kanallara

yerletirilmesi ve boruda yaplan ilemler esnasnda boruda bu tr yzeyler oluur. Boru

topraa gmldkten sonra bu durum daha da ktleir zire sz konusu yzeylerde metal

incelir.

ekil 1.8 izikli ve oluklu yzeyler


26/176

26

1.5.1.13Kaak akm KorozyonuBu tip elektrokimyasal korozyon hcresi elektrolit iinde herhangi bir d kaynan yap

zerine etkisiyle bir potansiyel gradyannn gelimesiyle ortaya kan elektromotor kuvvet

tarafndan veya metalde endklenen akm tarafndan meydana getirilir.

Bu tip korozyon d enerji kaynaklar tarafndan yksek gerilimlere meydana getirileceinden

iddetli olur.

Kaak akm korozyonu dardan akm endklenmesi ve esas olarak toprak zgl direnci, pH ,

galvanik hcre gibi evre artlarndan bamsz olduundan nceki blmlerde aklamas

yaplan doal korozyondan farkldr.

ekil 1.9 D anod ve katod un sebeb olduu galvanik korozyon hcresi

Bu tip kaak akm korozyonu anod ve katod arasndaki akm ak dorudan metal yap

zerinden olduu iin okiddetli bir korozyondur.


27/176

27

1.5.1.14Doru akml tama sistemleriElektrikli demir yollar, elektrikle alan rayl sistemler balca kaak akm korozyonunun

doru akm kaynadr. Bu sistemlerde kaak akmlarn etkisi 24 saattir.

ekil 1.10 Doru Akm Tama sisteminin sebeb olduu kaak akm korozyonu

1.5.1.15Kaynak makinalar ve ilemleriDoru ak

m kaynak makineleri kaak ak

m korozyonuna neden olabilen doru ak

mkaynaklardr. ekilde grlecei zere doru akm hatlarnn biri topraklama ubuu

zerinden topraklanmtr. Bu durumda metal olan bot anod olarak ve topraklama ubuu ise

katot olarak alr.

ekil 1.11 Doru akm kaynak ileminin neden olduu kaak akm korozyonu


28/176

28

1.5.1.16Katodik Koruma SistemleriKatodik koruma sistemleri dier metalik yap

lar zerinde kaak ak

m korozyonunun bal

cakaynadr. Bu elektrokimyasal korozyon hcresine rnek yabanc bir boru hattnn korunmu

boru hattnn anod yatann yaknndan geip ve sonra boru hattn kesme durumudur.

ekil 1.12 Katodik koruma sistemi tarafndan neden olunan kaak akm korozyon hcresi


29/176

29

1.5.2 Metalurjik olarak Korozyon tipleriTABAKALAMA KOROZYONU; Taneler aras korozyon, ektrzyon veya hadde yzeyine

paralel olarak gerekleirse buna tabakalama korozyonu denir. Alminyum ve

alamlarnda grlen bu tr korozyonda hasar, haddeleme ynnde uzam tane snrlarnda

meydana gelir. Korozyona uram metal tabakalar birbirinden ayrlr ve oluan korozyon

rnleri malzemenin tabakalar halinde birbirinden ayrlmasna sebep olur.

SEML KOROZYON; Bir alam iinde bulunan metallerden birinin dierinden nce

korozyona uram halidir. %70 Cu + %30 Znden oluan pirin iinde bulunan Zn kolayca

korozyona urayabilir. Korozyon sonucu, alam yzeyinde Zn konsantrasyonu azalr ve

normal sar renk, bakr krmzsna dnr. ok sk rastlanan bu seimli korozyon olayna

inko azalmas ad verilir.

KAPLAMA BOZUKLUU KOROZYONU; Kaplama yaplm bir metalin potansiyeli ile

kaplamasz metalin potansiyeli birbirinden farkldr. ilik hatalar nedeniyle kaplamann

baz blgelerinin bozulmas veya delinmesi halinde bu blgeler anot olacaktr ve korozyonaurayacaktr. Bu tip korozyon metal yzeyinde ok kk blgelerde younlaan bir

korozyondur.

GERLMEL KOROZYON; ekme gerilmesine maruz ve saldrgan bir ortamda bulunan

korozyona duyarl malzemelerde ortaya kar. ekme gerilmesine dik blgesel atlaklarn

oluumu ile malzeme hasara urar.

KAVTASYON KOROZYONU; Kavitasyon korozyonu hzla akan svlarn malzeme

yzeyine yakn blmlerinde oluan alak basn kabarcklarnn bymesi ve patlamas ile

meydana gelir. Oluan ok dalgalar yzeye arparak malzeme yzeyini rten tabakay tahrip

ederler. Aa kan metal znerek korozyona urar. Bu tr korozyona urayan yzeylerin

grnm kaba ve deliklidir, oyuklar sktr, yzeyde petek grnm oluur.


30/176

30

BIAK ZGS KOROZYONU; Stabilize edilmi paslanmaz elikler,(Ti ve Nblu

elikler) 1100Ca stld zaman (Genellikle kaynak srasnda) Ti ve Nb karbrler znr.

Hzla soutulduunda zelti iinde kalrlar. Daha sonra metal Krom Karbr kelme

scaklna stld zaman Ti ve Nb karbr oluturamaz ve alam sanki stabil olmam gibi

davranr. Korozyon hasar kaynaa komu ok dar bir blgede meydana gelir.

ARALIK KOROZYONU; Perin, civata, conta gibi alt rtl yzeylerde ve aralklarda

meydana gelen nemli bir korozyondur. Aralk korozyonunun meydana gelmesi iin araln

zeltinin girebilecei kadar geni, ayn zamanda zeltinin kamayaca kadar dar

olmaldr. Sistemin mekanizmas; aralk iinde bulunan sz geen zelti durgun olduu iin

gerekli oksijen ksa zamanda tkenir. Bylece araln ii ve d arasnda oksijen iyonu

konsantrasyonu fark aralk korozyonuna sebep olur.


31/176

31

2. KATODK KORUMA;Katodik korumann temel ilkeleri elektrokimyasal korozyon teorisine dayanmaktadr.

Katodik koruma korozyona urayan metallerin katot olarak polarizasyonunu gerektirir. Bu

korunacak metali daha aktif bir metal ile (galvanik anot veya kurban anot) eleyereksalanaca gibi dtan akm uygulayarak da gerekletirilebilir. lk yntemde koruma iin

gerekli doru akm korunan metal ve galvanik anot iftinin oluturduu elektrokimyasal hcre

tarafndan retilir.

Galvanik anotlar koruma srasnda belirli hzlarla znerek arlklarn kaybederler. Bunlar

uygun zaman aralklaryla yenileyerek koruma ilevine sreklilik kazandrlr. kinci

yntemde korunan metal ve anot iftinin akm retir nitelikte olmas gerekmez. nk

koruma iin gerekli akm uygun bir d kaynaktan ekilir.

Galvanik anotlu, katodik koruma sistemlerinde kullanlan anot malzemeleri genellikle inko,

alminyum ve magnezyumdur.

D akm kaynakl katodik koruma sistemlerinde Fe-Si, Pb-Sb-Ag ve Ti bazl anotlar

kullanlr.

Katodik olarak korunmu olan bir metal yapnn korunup korunmad aada belirtilen

referans elektrotlarn karsndaki koruma potansiyel deerlerini salamak gerekir.

izelge 2.1 Elektrod potansiyeli

Referans Elektrot Koruma Potansiyeli (mV)

Doygun kalomel elektrot (Hg2Cl2): -780

Gm-Gmklorid (Ag/AgCI): -810

Bakr-Bakrslfat (Cu/CuS04) : -850

inko (Zn): +250

Katodik korumann en fazla uyguland alanlar;

Gemilerin taban yzeylerinde,

Gemilerin balast tanklarnda,


32/176

32

Dubalarda ve balast tanklarnda, Yeralt boru hatlarnda, Mavnalarda ve-iskele ayaklarnda,

Petrol depolama tanklar

nda, Su depolama tanklarnda,

2.1 Katodik korumann esaslar;Katodik Koruma korozyona urayan metalin (korozyon sisteminde anot olarak davranan

metalin) potansiyelini deitirerek onu katot olarak davranmaya zorlamaktadr. znmeyen

bir soy anot yardmyla korunacak bir yap devrenin negatif kutbunu oluturacak ekilde

doru akm devresine balanr. Bu tip korumaya "DI AKIM KAYNAKLI KATODK

KORUMA" denir.

Korunacak yap, elektrik devresinin katodik kutbunu oluturduu iin doru akm

kaynandan buraya srekli bir elektron beslenmesi sz konusudur. Bu ise srekli bir elektron

k ile (Fe Fe+2+2e-) znmesi sz konusu olan metalin korozyonunun durmasna

neden olur. nk znme annda salnan ve korozyon hcresinin katoduna akan elektronlardoru akm kaynandan fazlas ile geri beslenecektir.

Katodik korumann bir baka ekli ise korunacak metalden daha aktif bir metali anot olarak

kullanarak elektrokimyasal bir devre oluturup, aktif metalin korozyonu ile korozyona kar

korunacak yapya elektron transferi salayarak yapy katot haline getirerek korumaktadr, ki

bu metoda "GALVANK ANOTLU KATODK KORUMA" denir.

Katodik korumann amac, belirli bir ortamda metal iin sabit bir potansiyel eiinin

altnda metalin elektrolit ortama gre negatif olarak kutuplatrarak korozyondan

korumaktadr.

Sonuta metal yapnn her noktasnda birim alana devaml olarak akm gelmektedir.


33/176

33

Bu akm younluu kaplamann direncine ve o blgedeki potansiyel farkna baldr.

Dolaysyla, koruma iin seilen lt, metalin toprak/deniz ile bann kuraca minimum

potansiyelidir. lmler genellikle Bakr/Bakr Slfat elektrotu referans alnarak

yaplmaktadr.

Bu artlar altnda:

Demir iin katodik koruma -850 mVoltun altnda, Bakr iin katodik koruma -250 mVoltun altnda salanmaktadr.

Elektrolit ortam ile temas halindeki metalin her noktasnda minimum potansiyele

eriilmi olmas gerekir.

2.2 D Akm Kaynakl Katodik Koruma;Katodik koruma yaplacak yzey alann fazlalndan veya zemin korozifliinin

fazlalndan kaynaklanan akm ihtiya fazlal galvanik anotlarla karlanamyorsa d akm

kaynakl sistem tercih edilir. Ayn zamanda bu sistem zemin rezistivitesinin yksek olduuyerlerde de galvanik anotlu sistemden daha olumlu sonular verir.

D akm kaynakl katodik koruma sisteminin btn bu avantajlarnn yannda, dier

avantaj da; Akm ihtiyacnn deien koullara bal olarak drlmesine veya

ykseltilmesine izin vermesi ve iletmesinin kolay olmasdr.

D akm kaynakl katodik koruma sistemi temel olarak bir anot yata bir trafo

redresr nitesi ve bir sabit tip referans elektrodun katot (korunacak boru) la bir

elektrokimyasal devre kurmasdr.


34/176

34

1.) YARDIMCI ANOT ZNCR2.) ANOT YATAI DOLGU MALZEMES (METALURJK KOK TOZU)3.) YER ST KESON BORUSU4.) KADE BETONU5.) YARDIMCI ANOT

6.) ANOT YATAI KAPAI7.) SABT TP REFERANS ELEKTROD

8.) TRAFO REDRESR NTES

KATOT

REFERANS ELEKTRODKABLOSU

KATOT KABLOSU

7

ANOT (1X16 EPR CSPE)KABLOSU

8

4

3

6

2

5

1

ekil 2.1 Toprak Zeminlerin D Akm Kaynakl Katodik Koruma ema


35/176

35

2.3 Galvanik Anotlu Katodik KorumaBoru hattna, elektrod potansiyeli elikten daha elektro negatif olan magnezyum anot

balanarak oluturulan elektrokimyasal devrede boru Hatt katot durumuna getirilerek

korozyonun nlenmesi salan

r.

Galvanik anotlu katodik koruma sistemlerinin istenilen akm belli bir sre kesiksiz olarak

vermesi iin anotlarn uygun ekilde seilmesi ve balantlarn evreden ok iyi yaltlmas

gerekir.

Teorik olarak, elektrod potansiyeli demirden daha elektronegatif olan her metal galvanik anot

olarak kullanlabilir. Ancak katodik koruma iin gerekli akm ve potansiyeli zamanla

deimeyecek bir ekilde salayan ve ekonomik ller iinde kullanlmas uygun olan

metaller magnezyum, inko ve bunlarn alamlardr.

Toprak elektriksel zgl direnci 4000 ohm.cm den yksek olan yerlerde ve akm ihtiyac

yksek ok uzun boru hatlarnda kullanlmas uygun deildir.

min 150 cm

KATOT KABLOSU (1X25 NYY KABLO)

KATOT

THERMAL KAYNAK

ANOT KABLOSU (1X25 NYY KABLO)

MAGNEZYUM ANOT YATAI

ZEM N KOTU

BORULU TP L KUTUSU

ekil 2.1 Kara Yaplarin Magnezyum Anotlu Galvanik Katodik Koruma emas


36/176

36

2.4 Katodik Koruma Sistemi Elemanlar2.4.1 Yatay Anot Yataklar

Sistem projesinde belirtilmi olan derinlikte ve genilikte korunacak olan boruya paralel

olarak ve minimum 30 mt, maksimum 100 mt olacak ekilde kurulmaldr. Anot yata

derinlii borunun derinliine gre belirlenir. Anot yata uzunluu ise sistemin ihtyia

duyduu akma gre belirlenmi miktarda yardmc anotu ieren anot zinciri boyunda

olmaldr. Anot zincirinin anot yatana indirilmesinden nce yatak tabanna 20 cm

yksekliinde kok tozu serilecektir. Anot zinciri yatan tam ortasna kok tozunun zerine

serilecek ve zeri 20 cm kok tozu ile kapatlacaktr. Anot zincirine paralel olarak ve

kelepelerle bal havalandrma borusu kullanlacaktr. Yatay anot yatann balad vebittii yerlerde havalandrma borusu yzeye kacak ve anot yata balang ve biti

noktalarnda kurulacak olan kaide betonu ierisinden perforesiz keson boru ierisinden

yzeye kan havalandrma borularnn gaz tahliyesi salanacaktr. Aada anot yata rnek

izimi verilmitir.


37/176

37

METALURJKKOK TOZU

METALURJKKOK TOZU

METALURJKKOK TOZU

40cm

20cm

20

cm

20 cm

40 cm

20 cm

ANOT ZNCR

HAVALANDIRMABORUSU

ANOT ZNCR

400 cm

ZEMN KOTU

HAVALANDIRMABORUSU

A-A' KEST

DOLGU TOPRAK

220 cm

KESONBORU

1,6x50 cm Ti TP ANOT

5000 cm

ANOT ZNCR

HAVALANDIRMABORUSU

ANOT YATAI KAPAI

KESONBORU

DOLGU TOPRAK

ANOT YATAI KAPAI

KADE BETONU KADE BETONU

ekil 2.3 Anod Kuyusu- Yatay detay izimi


38/176

38

2.4.2 Derin Kuyu Anot Yataklar

Sistem projesinde belirtilmi olan derinlikte ve genilikte ve korunacak olan boruya dik

olarak minimum 30 maksimum 100 mt uzaklkta olacakekilde kurulmaldr. Anot yata

derinlii sistemin ihtiya duyduu akma gre belirlenmi miktarda yardmc anotu ieren

anot zincirini boyunda olmaldr. Anot yata ap istenen rezistivite deerini salayacak

genilikte sistem projesinde belirtilen apta olmaldr. Anot zinciri bir ask ktleye

balanarak anot zincirine kelepelerle bal havalandrma borusu ile birlikte anot yatana

sarktlmaldr. Havalandrma borusu yzeye kacak ve anot yatann yzey seviyesine

monte edilecek olan kaide betonun ierisindeki perfore edilmemi keson boru ierisinden

anot yata kapana balanacaktr. Aada derin kuyu anot yata rnek izimiverilmitir.


39/176

39

Ac

tive

Dep

th/AktifDerin

lik

Inac

tive

Dep

th/

na

ktifDerin

lik

To T/R Unite /T/R nitesine

Mass / Ask Ktlesi

Anode Cable / Anot Kablosu

Tubular MMO Ti- Anode / Titanyum Tp Anot

Ventilation Pipe / Havaland rma Borusu

Grounbed Cap / Derin kuyu kapa

Base Concrete /Kaide Beton

Ground Level/Zemin Kotu

ekil 2.3 Derin Kuyu Anod Yata detay izimi


40/176

40

2.4.3 Yardmc Anotlar

Katodik koruma sistemlerinde ada yardmc anotlar olarak Karma Metal Oksit Kapl

Titanyum Tp Anotlar kullanlamaktadr. KMO Ti Tp anotlar elektrokatalitik kaplama

yntemiyle bir soy metal olan Grade 1 Titanyum tplerin karma metal oksit kaplanmasyla

elde edilir. Elde edilen kaplamal Titanyum tpler srekli ve kesintisiz elektriksel iletkenlii

salamasnn yan sra, 20 yl boyunca ktle kaybetmeme zelliine haizdir. Kara tipi KMO

kapl titanyum anotlarn maksimum akm kapasiteleri 100 A/m2, deniz tipi anotlarn ise 600

A/m2dir.

izelge 2.2 Kullanlacak olan Titanyum tp anotlarn zellikleri

1) Anot Tipi 2) Boyutlar 3) MaxAkm

k

4) Tek ZincirdeOlabilecek Max

Anot Miktarlar

5) ST 1,6/50 6) 16 x 500 mm 7) 2,50amp

8) 15

9) ST 2,5/50 10)25,4 x 500mm

11)4,00amp

12)15

13)ST1,6/100

14)16 x 1000mm

15)5,00amp

16)10

17)ST2,5/100

18)25,4 x 1000mm

19)8,00amp

20)15


41/176

41

2.4.4 Anot Yata Dolgu Malzemesi (Metalurjik Kok Tozu)

Karma metal oksit kapl Ti anotlar, elektriksel direnlerini azaltmak ve polarizasyonlarn

nlemek amacyla bir anot yata malzemesi iine yerletirilerek kullanlacaktr. Anot

yata malzemesi olarak metalurjik kok tozu kullanlacaktr. Kok tozu max tane ap 10

mm olacak ve 100 nolu elekten geen ksm (toz) % 5den az olacaktr. Bu koullarda anot

yata elektrik zgl direnci (rezistivitesi) 50 ohm.cmden byk olmayacaktr.

2.4.5 Katot Kablosu Balant MetoduKatodik koruma sistemlerinde kablo balantlar yaplrken termal kaynak metodu uygulamaken doru yntemdir. Termal kaynakematik izimi aada ilginize sunulmutur.

ZOLE RTKATOT BALANTI KABLO

TERMAL KAYNAK DETAYI

ELK BORU CDARI

ELK BORU KAPLAMASI

TERMAL KAYNAK BALANTISI

ZOLE DOLGU MALZEMES

ekil 2.4 Termal Kaynak Detay


42/176

42

Katodik Koruma Trafo Redresr nitesi

D akm kaynakl Katodik Koruma sisteminde gerekli olan doru akm iin trafo redresr

nitesi kullan

l

r. Trafo redresr nitesi ebekeden ald

alternatif ak

m

trafo nitesi iledoru akma evirip istenilen gerilime drr. Bu akm redresrden geirilerek pozitif u

anoda negatif u katoda balanr.

T/R nitesi korunan metalin bulunduu ortamdaki deiikliklere gre referans elektrodlar

yardmyla gerekli akm ihtiyacn tespit ederek otomatik olarak verilecek akm ayarlamakta

ve sisteme vermektedir.

Transformatr Redresr nitesi kullanld iklim koullarna veya yerine gre hava ve ya

soutmal olarak tasarlanlr. T/R tipinin seiminde en nemli etken trafo nitesinin en kolay

nasl soutulabileceidir.

T/R nitesi ayn zamanda el ile ve otomatik olarak alabilmektedir. n gsterge panelinde

boru ile referans elektrot arasndaki potansiyeli fark, Bal olan anotlardan ekilen akm

(amper) ve anot voltajn gsterir.

21)Besleme Gerilimi 22)Mono faz 200 250V AC, 45 65Hz23) alma Scakl 24)+70C 30 C25) Pano ls 26)800x600x1000 mm27) Doruluk Kontrol 28)Gerilim/Akm


43/176

43

Konrol Paneli

kaz Lambas

Gsterge Paneli ve Membran Tu Takm

AmaKapamaDmesi

41) Koruma Kontrol 42) Ters Diyot KorumasKsa Devre Korumas

Yksek Gerilim ve Akm Korumas

43) Gsterge Paneli 44) 4x20 satr Likit Kristal Gsterge (LCD)45) Balant Paneli 46) 220 AC Besleme balantlar(Ray klemens)

Anot(+)

47) Katot(-)48) Referans Elektrot

49) Redresr Grubu 50) Mikro lemci Tabanl Tristr Atelemeli sistem, Hata Kontroll51) Kontrol Modlleri 52) Anot-Katot Akm Kontrol

Anot-Katot Gerilim Kontrol

Katot-Referans Elektrot Gerilim Kontrol

ekil 2.5 rnek Trafo-Redresr nitesi Gsterge Ekran

ekil 2.6 Katodik Koruma Trafo Redresr nitesi Gsterge Paneli


44/176

44

D PanoYan Grnmler

Seviye Gstergesi

D Panon Grnm

ekil 2.7 Trafo Redresr nitesi Detay Resmi (Ya Soutmal)


45/176

45

AmaKapamaDmesi

Gsterge Paneli ve Membran Tu Takm

kaz Lambas

toroid Transformatr

ekil 2.8 T / R nitesi Detay Resmi (Hava Soutmal)


46/176

46

M10 Cvata

Kaide BetonKaide Beton

3 Adet Galvaniz Boru(D:50 mm)

ekil 2.9 T / R nitesi Kaide Beton Montaj Resmi


47/176

47

2.4.6 l Kutularl kutular, 2 mm et kalnlnda elik borudan imal edilecek ve zeri scak

daldrma galvaniz kaplanacaktr. malat TSE 5141de verilen verilere uygun olarak detay

izimlerde belirtildii ekilde yap

lmal

d

r.

Boru Hattna uygulanan koruma akmlarnn etkili olup olmadnn iletme sresince

kontrol edilebilmesi iin, boru hatt boyunca yeteri sayda l istasyonu konulmaldr.

l istasyonlar en ok 1 km yi gemeyecek aralklarla ve zellikle zemin elektrik

direncinin dk olduu blgelere gelecekekilde boru Hatt boyunca datlmaldr. Ayrca

normal l istasyonlarna ek olarak aada belirtilen noktalara da zel olarak l istasyonu

konulmaldr.

Boru Hattnn muhafaza borusu iine alnd blgelerin her iki ucuna, Akarsu ve dere geitlerine, Komu boru hatlar ile kesim noktalarna, Elektrik yaltm noktalarna, Galvanik anotlarn balant noktalarna, Kaak akmlar iin nlem alnan noktalarna, Yardmc anotlarn bulunduu anot yata zerine


48/176

48

ekil 2.10 l Kutusu Detay izimleri


49/176

49

Katot

Anot

Pirin Lama

Fiber Plaka

M4 Vida

M5 Cvata

l

Kutus

u

Kapa

ekil 2.11 l Kutusu Kapa


50/176

50

2.4.7 Sabit Tip Referans Elektrodinko tipli, Cu/CuSO4 ve Ag/AgCl tipli olmak zere en ok kullanlan 3 tip referans

elektrot vardr. Referans elektrot, tarifi TS-4363de verilmitir.

inko tipli referans elektrodun eliin korozyonuna sebep olmas ve boya filminde fazla

potansiyel gerilimi oluturmas sebebiyle kullanlmas mahsurludur. Ag/AgCl tipli elektrot ise

daha ok deniz suyunun kirlilik faktrlerinden etkilenmemesi ve AgCl nin znmemesi

sebebiyle deniz suyundaki lmler iin kullanlr. Bakr/Bakr slfat Referans Elektroda

toprak alt yaplarn llmesinde sk kullanlan, doygun bakr slfat zeltisi iine

elektrolitik bakr metal daldrarak yaplan elektroddur. Hazrlan TS 4363de aklanmtr.

Doygun Bakr/Bakr slfat Referans Elektrodunun standart hidrojen elektroduna kar

potansiyeli 316 mVdur.

Kullanlacak referans elektrodundan beklenen zellikler aadaki gibi olmaldr;

Referans Elektrot, devreden akm getii zaman elektrottaki omik gerilimazalmasndan dolay ortaya kan hatalar dzeltmek iin en az i dirence sahip

olmaldr.

Referans Elektrotlar, anotlara 15-20 m uzakla monte edilmelidir. Ortam artlarnda kararl ve gvenilir olmaldr. Referans elektrotun akm iddeti hibirekilde endktif etki olmamaldr Polarize olmamaldr, yeni lme devresinde yklenen akmdan dolay potansiyel

deimemelidir.


51/176

51

POROZ SERAMK KAP

6 mm2 KESTL BAKIRTEL (L=10m)

MENTO VEYA ALI DOLGU

LEHML EK

EKZOLASYONU

BAKIRSLFAT

ZELTS

+

JELMALZEMES

DOLGU MALZEMES

(BENTONT+JPS+SODYUM SLFAT)

1x10 mm2 NYY KABLO

BEZ TORBA

ekil 2.12 Sabit Tip Referans Elektrod


52/176

52

Bak

rSlfat(CuSO)

Bak

rubuk

4

Pla

stikD

Kap

Kablo

Ahap Tapa

Tapa

M10 Somun

Pabu

ekil 2.13 Seyyar Tip Referans Elektrod


53/176

53

2.4.8 Galvanik Anot Yata ve Referans Elektrotlar in Dolgu Malzemesiizelge 2.2 Dolgu Malzemeleri

Bileenler Tip (A)** Tip B

Jibs(CaSO42H2O), (%) 70-75 25-30

Bentonit, (%) 20-25 40-50

Sodyum Slfat(Na2SO4), (%) 5-6 25-30

zgl Elektriksel Direnci (ohm.cm) 50-100 25-50

Anot yata dolgu malzemesinin kullanlmasnn salad dier avantajlarunlardr;

Anot yata iinde anot daha dzgn olarak harcanr. Bunun sonucu olarak anotktlesini kullanm yzdesi artar.

Anot yata dolgu malzemesi, anot evresini srekli rutubetli ve yatak direncinidk tutar.

Anot yata dolgu malzemesi yardm ile galvanik anotlar yksek direnlizeminler ierisinde de kullanabilmek mmkn olur.

Zemin elektrik zgl direnci dk olan zeminlerde Tip A, zemin elektrik zgl direnci

yksek zeminlerde Tip B kullanlmaldr. Zemin zgl elektrik direncinin 500 ohm.cmden

dk olmas halinde anot yata kullanlmayabilir.

2.4.9 Magnezyun AnotlarKatodik koruma sistemlerinde galvanik anot olarak en ok magnezyum anotlar

kullanlmaktadr. Magnezyun anotlarn elektrokimyasal ve kimyasal zellikleri aadaki

tablolarda verilmitir.

izelge 2.3 Magnezyun anotlarda istenmeyen elementler

Fe, %. en ok 0.020

Pb, %, en ok 0.006

Si. %. en ok 0.200


54/176

54

Cu, X. en ok 0.050

Mn. %. en ok 0.170

Sn, %. en ok 0.001

Ni, %. en ok 0.010

izelge 2.4 Magnezyum Anotlarn Elektrokimyasal zellikleri

Atom Arl (gr/mol) 24.3

Younluk, (g/cm3) 1,74

Elektrot potansiyeli, (mV) (Cu-CuSO4 referans elektroduna

gre. deniz suyu iinde)

-1500

Teorik akm kapasitesi (amper, saat /kg) 2200

Teorik ypranma (kfc/amper.yl) 4

Anot akm verimi. (%) 50

elie kar devre potansiyeli (mV) 550 - 700

Kullanlaca zeminin zgl elektrik direnci (Ohm.cm), en ok 4000

Magnezyum anotlar kullanlacak yere ve istenen akm ihtiyacna gre AZ 63 ve yksek

potansiyelli olarak iki tipte imal edilmektedir.

izelge 2.5 Magnezyum Anotlarn Kimyasal Bileimleri

KTLE OLARAK %ELEMENT

Yksek Potansiyelli Mg Anot AZ 63 Mg Anot

Alminyum En ok 0,05 5,3 6,7

inko En ok 0,03 2,5 3,5

Manganez 0,5 1,5 0,25 0,40


55/176

55

Silisyum En ok 0,05 En ok 0,3

Bakr En ok 0,02 En ok 0,08

Demir En ok 0,03 En ok 0,3

Nikel En ok 0,002 En ok 0,003


56/176

56

ANOT

BALANTI

METAL

BEZTORBA

ANOT

KEST

ANOTYATAIDOLGUMALZEMES

YALITIM

KABLO

Lehimli

Ek

TORBALI17

LB.MAGNEZYU

MA

NOT


57/176

57

2.5 Katodik Koruma Sistemleri ProjelendirmesiKatodik koruma sistemlerinin projelendirmesinde aadaki hususlara dikkat edilmelidir.

2.5.1 Zemin elektriksel zgl direnci lm ve yorumlanmasSistem elektriksel zgl direncinin lm zeminin korozifliinin tespiti asndan nemlidir.

Ayrca zemin elektriksel zgl direnci anot yata direncinin hesaplanmasnda dolaysyla her

bir anodun verebilecei maksimum akmn bulunmasnda gereklidir.

Trk Standardnda TS-5141de verilmi olan snflandrma aadaki gibidir.

izelge 2.6 Rezistiviteye gre zeminin koroziflik zellii

Zemin Elektrik zgl Direnci ( ) Zemin Korozif zellii


58/176

58

ZEMN KOTU

ekil 2.14 Wenner Metodu

2.5.2 Zemin Redoks Potansiyelinin llmesiZeminin koroziflik zelliini tam olarak belirleyebilmek iin, boru Hatt boyunca

gerekli grlen yerlerdeki redoks potansiyeli deerleri de llr. Balk, bataklk gibi baz

zeminlerde anaerobik ortamlarda yaayan baz bakteri trleri korozyon hzn artrc olarak

rol oynarlar. Bunlardan en nemlisi slfat redkleyici (deslfovibro desulfuricans)

bakterilerdir. Bu bakteri anaerobik ortamlarda slfatn bileiminde bulunan oksijeni

kullanarak slfre dntrr. Yani (+6) deerli kkrd (-2) deerli kkrt haline indirger.

Ayrca boru yzeyinde slfat bulunmamas halinde katodik reaksiyon sonucu oluan hidrojen

atomlarn harcayarak boru yzeyinin depolarize olmasna neden olurlar. Bu olay korozyonun

ve katodik koruma yaplm borularda akm ihtiyacnn artmasna neden olur.

Bir zeminde anaerobik korozyonun mevcut olup olmad, zeminin redoks potansiyeli

llerek anlalabilir. Redoks potansiyelini lmek iin platin elektrot kullanlr. Platin

elektrot zemin iine daldrldktan sonra herhangi bir referans elektrot ile arasndaki

potansiyel fark llr. Redoks potansiyeli deerleri gz nne alnarak zeminler aadaki

ekillerde snflanabilir;


59/176

59

izelge 2.7 Redoks potansiyeline gre zeminin koroziflik zellii

Redoks Potansiyeli, mV Zemin Korozif zellii


60/176

60

X 1,5 gvenlik katsays alnmaldr.

Akm ihtiya katsays borunun cinsi, kaplamas, iinde bulunduu ortam, ya v.b. kriterlerle

deikenlik gstermektedir. rnein BURSU 12 projesi kapsamnda yaplan katodik

koruma ilerinde Bitm kapl elik borular iin akm ihtiya katsays 0,96 mA / m2

alnmken polietilen kapl elik borular iin 0,29 mA / m2 alnmtr.

Akm ihtiyac tayininde daha gvenli ve kesin metod akm ihtiya testi uygulanmasdr. Bu

test korunacak olan metal yapya bir test trafosu yardmyla kurulacak olan geici anot yata

zerinden akm vermek kouluyla koruma kriterini salayan akmn tespit edilmesidir.

2.5.4 Katodik Koruma Sistem SeimiKatodik koruma sistemi olarak iki ayr alternatifimiz vardr.

1. Galvanik anotlu katodik koruma2. D akm kaynakl katodik korumaSistem seimi yaplrken dikkat edilmesi gereken konu en nce sistemin iletme kolayl ve

ekonomikliidir. Galvanik anotlu sistem daha dk akm ihtiyac olan yaplarda ekonomik

zmler sunabilirken d akm kaynakl sistem byk sistemlerde gerek ekonomik adan

gerekse sistemin sal asndan galvanik anotlu sitemden ok daha iyi netice vermektedir.

Galvanik anotlu sistemin tercih edilecei durumlar;

1. Elektrik temininin mmkn olmad ya da pahalya malolduu durumlar2. Akm ihtiyac olduka dk sistemler3. Trafo iletme ve bakmnn yaplamad durumlar4. Keson gei borularD akm kaynakl sistemin tercih edilecei durumlar;

ok dk akm ihtiyacna sahip sistemler haricinde hemen her sistemde kd akm kaynakl

sistem uygulanabilir. Gnmzde enerji temini eitli dahili enerji kaynaklar ile kolaylkla

salanabilmektedir. (Rzgar jeneratr, gne paneli) Bunun yan sra trafo nitesinin

merkezden uzak olduu yerlerde bakmnn zor olaca dnlerek d akm kaynakl

sistemin tercih edilmemesi olduka yaygndr. Bunun zm de SCADA sistemiyle

birbiriyle haberleen trafolar ve merkezi bilgisayardr.

Ayrca her ne koul olursa olsun ok yksek akm ihtiyacna sahip sistemlerde d akm


61/176

61

kaynakl katodik koruma sisteminin kullanm bir zorunluluktur.

Tm bunlarn yan sra yksek elektriksel dirence sahip zeminlerde galvanik anotlu sistem

kullanm salkl deildir. 4000 ohm.cmden daha yksek elektriksel zgl dirence sahip

sistemlerde Mg anotlu sistemin kullanlmamas TSE 5141 tarafnda nerilmektedir.


62/176

62

2.6 Katodik Koruma Sistemlerinin Devreye Alnmas2.6.1 D Akm Kaynakl Katodik Koruma

Katodik koruma sistemi kurulduktan ve trafo redresr nitesi almaya baladktan sonar

ksa bir sure hattn polarizasyonunu tamamlamas iin beklenir. Hat polarizasyonunu

tamamlayana kadar yaplan lmler yanltcdr.

Sistem almaya balad andan itibaren d akm kaynakl katodik koruma l

kutularndan okunacak katot zemin potansiyeli 850 mVun mutlak deerinin zerinde

olmaldr. Bakteriyel korozyon riski bulunan yerlerde bu deerin 950 mVun zerindeolmas gerekmektedir.

Ayrca trafo redresr nitesi drenaj noktasndan hatta verilecek potansiyelin kt kaplanm

borularda 1500 mV un mutlak deerinden yksek olmas kaplama bozukluklarna sebep

olabilmektedir.

Sistem kontrolleri her mevsimde en az bir kez yaplmaldr. Tm hattn dolalmas mmkn

olmayan durumlarda en azndan kritik noktalar kontrol edilmelidir. Kritik noktalar;

Har ba, hat sonu, dere geileri, by-pass kablosu balant noktalar, izole flan noktalar v.s.

2.6.2 Galvanik Anotlu Katodik KorumaGalvanin anotlu katodik koruma iin de sistemin kontrol ayn kriterleri iermektedir. Ancak

galvanik anotlu sistemde ayrca anot zemin potansiyeli ve anot katot akm lmleri de

yaplmaldr. Bu lmler kullanlan anotlarn nizami olup olmadklar konusunda ve

miktarlar hakknda bizi bilgilendirici niteliktedir.

Her iki sistem iin de hattn devreye alnmas sonucunda eer hat zerinde A.C. akm

grlrse polarizasyon hcresi yardm ile bu A.C. akmn boru zerinden alnmas gerekir.


63/176

63

3. BORU HATLARINDA DI AKIM KAYNAKLI KATODK KORUMASSTEMNNN HESABI

ekil 3.1 D akm kaynakl katodik koruma istasyonunun genel grn

elik borunun katodik olarak korunmas iin

Bakr/Bakr slfat referans elektroduna ghre boru-toprak veya boru-su potansiyeli -850mV veya daha negatif olacaktr.

Topraa gml veya suya daldrlmi boru yzeyi ile Bakr/BakrSuklfat referanselektrodu arasndaki polarizasyon kaymas 100 mV veya daha fazla olmaldr.

3.1 Boru Hatt Karakteristikleri3.1.1 Boru hatt uzunluu :km cinsi

Documents

Katodik Koruma Sistemleri Yeni Uygulamalar Ve Ekonomik Analiz Cathodic Protection Systems New Applications and Economic Analyse