Bilgiseller / Tersane ve üretim

Gemilerde katodik koruma: akım, anot ömrü ve potansiyel ölçümü

Galvanik anot ile dış akım sistemini, yerel koruma potansiyelini, kaplama etkisini ve anot kapasitesini birbirinden ayıran rehber.

Bu sayfada

Katodik koruma, su içindeki metalin elektrokimyasal davranışını değiştirerek korozyonu azaltır. Başarı ölçütü yalnızca anot bulunması veya panodan akım geçmesi değildir; korunacak yüzeyin ilgili bölgelerinde uygun koruma koşulunun oluşması gerekir. Anotun ne kadar akım sağlayabildiği, bunu ne kadar süre sürdürebildiği ve akımın nereye ulaştığı ayrı sorulardır.

Galvanik anot ve dış akım aynı enerji kaynağını kullanmaz

Galvanik sistemde yapıya elektriksel bağlı, daha aktif bir metal tüketilerek koruma akımı sağlar. Dış akım katodik korumasında, yani ICCP sisteminde, düzenlenmiş doğru akım kaynağı özel anotları besler. Cathwell’in teknik açıklaması bu farkı ortaya koyar. İki sistem de elektrolit ve metalik bağlantılardan oluşan çalışır bir devreye ihtiyaç duyar.

Bu nedenle yalıtıcı bir bağlantıyla gövdeden ayrılmış parça, gövde panosu normal görünse de aynı korumayı almayabilir. Tersine, tasarımda bulunmayan bir metalik bağlantı başka bir alanın akım talebini sisteme ekleyebilir. Koruma sınırı, dış görünüşten değil elektriksel süreklilik ve ıslak yüzeylerden tanımlanır. Anot, bağlantı ve korunacak malzemeyi birlikte göstermek teşhisi kolaylaştırır.

Kaplama akım talebini değiştirir

Kaplama ile katodik koruma birbirini tamamlar. İyi kaplama, elektrolitle temas eden metal alanını küçültür; hasar ve yaşlanma talebi büyütebilir. Cathwell’in anot ömrü açıklaması, gereken anot miktarını açık metal alanı ve hedef hizmet süresiyle ilişkilendirir. Buradaki amaç boyanın yüzey hazırlığını değerlendirmek değil, kaplama durumunun elektriksel hesabı nasıl değiştirdiğini anlamaktır.

Bir alanın tamamen çıplak olduğu varsayımı ile kaplama bozulma çarpanı kullanılması aynı hesabın iki farklı temsilidir. Çıplak alanı zaten hesaplayıp bir kez daha bozulma çarpanıyla azaltmak talebi eksik gösterebilir. Ortalama akım talebi toplam tüketimi; en ağır koşuldaki talep ise anlık yeterliliği ilgilendirir. Birini karşılamak diğerinin de karşılandığını göstermez.

Akım talebi için boyutları açık bir örnek

Öğretici bir bölgede toplam ıslak alan 2 000 m², varsayımsal kaplama bozulma çarpanı f = 0,05 ve açık metal için seçilmiş akım yoğunluğu j = 0,10 A/m² olsun. Basit I = A f j modeliyle etkin açık alan 100 m², akım talebi 10 A çıkar. Bu değerler bir klas tablosundan alınmış tasarım değerleri değildir.

Aynı j kabulüyle f = 0,15 olursa etkin alan 300 m² ve talep 30 A olur. Akımın üç katına çıkması, her noktadaki korumanın üç kat arttığı anlamına gelmez. Bu yalnızca seçilen alan modelinin toplam gereksinimidir. Deniz suyu koşulu, hız, malzeme, koruma potansiyeli ve farklı bölgelerin dağılımı değişirse j değerinin sabit tutulması da uygun olmayabilir.

Anot kütlesi ile akım verme yeteneğini ayırmak

Ortalama 10 A gereksinimin iki yıl sürdüğü, her yılın 365 gün alındığı örnekte toplam yük 10 × 2 × 365 × 24 = 175 200 A·h olur. Varsayımsal elektrokimyasal kapasite 2 000 A·h/kg ve kullanılabilirlik çarpanı 0,85 seçilirse gereken net anot alaşımı kütlesi 175 200 / (2 000 × 0,85) ≈ 103,1 kg bulunur. Çelik çekirdek bu kapasiteye dahil edilmez.

Bu sayı yalnızca kapasite hesabıdır. Anot şekli, direnci, sürücü potansiyel ve ömür sonundaki geometrisi gereken akımın gerçekten verilmesini sınırlayabilir. Tek büyük anot ile aynı toplam kütlede dağıtılmış anotlar, yüzeyin her yerinde aynı sonucu vermeyebilir. Gerçek malzemenin belgelenmiş kapasitesi, kullanım çarpanı ve çevre koşulları bilinmeden örnekteki 103,1 kg bir seçim talimatına dönüştürülemez.

Potansiyel daima bir referansa göredir

−0,85 V kaydı, referans elektrot belirtilmezse eksiktir. ABS’nin Aralık 2017 rehberi, deniz ortamındaki referans elektrodu, konumunu ve ölçümdeki su içi gerilim düşümünü tartışır. Tuzluluk ve sıcaklık da yorumu etkileyebilir. Gövde–elektrolit potansiyeli, anot besleme gerilimiyle aynı nicelik değildir.

Örneğin iki ölçüm aynı elektrotla, aynı noktada ve benzer koşullarda −0,82 V ile −0,90 V olsun. Aradaki fark −0,08 V, yani −80 mV’dir. Bu daha negatif bir ölçümdür; tek başına daha iyi veya kabul edilebilir koruma anlamına gelmez. Farklı referans türlerinin ham sayıları, geçerli dönüşüm ve koşul bilgisi olmadan karşılaştırılamaz. Ölçümün işareti kadar referansı ve yeri de kaydedilmelidir.

Toplam akım yerel korumayı kanıtlamaz

DNV’nin deniz korozyonu modelleme açıklaması, yapı üzerinde eksik ve aşırı korunan bölgelerin birlikte bulunabileceğini gösterir. Bu, tek bir toplam akım kaydının bütün yüzey için yeterli kanıt olmadığını destekler. Geometri, gölgelenme ve akım yolları değerlendirmeye girer; bir hesap aracının adı kendi başına doğruluk belgesi değildir.

Pratik bir veri karşılaştırmasında ölçüm konumları gövde üzerinde tanımlanır; su çekimi, hız veya liman durumu, su ortamı ve ICCP çıkışları beraber saklanır. Havuz sonrası ani değişim, yeni kaplamanın alan etkisiyle uyumlu olabilir; fakat bağlantı kopması veya referans hatası da araştırılmalıdır. Açıklama, hem panodaki sayıları hem bağımsız yerel bulguları karşılamalıdır.

Daha negatif her zaman daha iyi değildir

Aşırı negatif potansiyel, duyarlı malzemelerde hidrojenle ilişkili sorunları ve kaplama ayrılmasını gündeme getirebilir. Cathwell’in koruma seviyesi açıklaması bu nedenle alt ve üst koruma sınırlarının önemini belirtir. Malzemeye ve ortama özgü sınırları bilmeden bir kontrol ayarını daha negatife çekmek, bir bölgeyi iyileştirirken diğerini olumsuz etkileyebilir.

Katodik koruma, biyolojik kirlenme kontrolüyle de karıştırılmamalıdır. Elektrolitik antifouling açıklaması deniz canlılarının yerleşmesini sınırlamak için farklı bir işlev tanımlar. Bir anot benzeri donanımın varlığı hangi sistemi temsil ettiğini söylemez; ekipmanın devredeki amacı, malzemesi ve bağlantıları okunmalıdır.

Hangi kanıt anlamlı bir sonuca götürür?

Anot tüketim görüntüsü, koruma potansiyeli, kaplama durumu ve kalınlık kaybı birbirini tamamlayan verilerdir. Az tüketilen anot uzun ömürlü olabilir; devreden kopmuş da olabilir. Hızlı tüketim büyük talebi gösterebilir; yanlış malzeme veya beklenmeyen akım yolu da olasıdır. Tek belirtiyle neden atamak yerine bütün devre için tutarlı açıklama aranır.

Değerlendirme, malzeme ve referansa özgü ölçütü, ölçümün belirsizliğini ve incelenen yüzey kapsamını açık tutmalıdır. Akım talebi ve kapasite örnekleri neden farklı kontroller gerektiğini öğretir; gerçek anot yerleşimi, kontrol ayarı veya dalgıç çalışması için gemiye özgü tasarım ve güvenli çalışma düzeni gerekir.

Kaynaklar