CorrCR-BF-M/Z Series Σειρά Συστημάτων Γαλβανικής Προστασίας με Επίχωση

Transcript

1 Μ/Ζ -Series M/Z Series Σειρά Συστημάτων Γαλβανικής Προστασίας με Επίχωση Τα συστήματα γαλβανικής προστασίας με επίχωση είναι ένα σημαντικό, οικονομικό και χρήσιμο μέσο προστασίας από διάβρωση μεταλλικών στοιχείων που βρίσκονται σε άμεση ή έμμεση επαφή με το έδαφος ή άλλους ηλεκτρολύτες. Η προστασία, αξιοποιεί τη βασική ηλεκτροχημική αρχή της γαλβανικής κυψέλης όπου όταν δύο διαφορετικά μέταλλα με διαφορετική ήλεκτρο-αρνητικότητα, βρίσκονται συνδεδεμένα σε ένα κοινό ηλεκτρικά αγώγιμο ηλεκτρολύτη, το περισσότερο ήλεκτρο-αρνητικό διαβρώνεται (θυσιάζεται) για να προστατεύσει το λιγότερο ήλεκτρο-αρνητικό μέταλλο (χάλυβα). Τα συστήματα επίχωσης βρίσκουν εφαρμογή από το 1924, στην προστασία μεταλλικών στοιχείων. ΝΟΜΙΚΟΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ - Τα ανόδια στα συστήματα επίχωσης Μ/Ζ-Series, κατασκευάζονται σύμφωνα με τις αυστηρότερες προδιαγραφές ώστε να διασφαλίζουν μέγιστη απόδοση [1-4]. Η κραματική σύσταση του πυρήνα στη σειρά Μ (μαγνησίου), βάσει του πρότυπου MIL-A A δίνεται στον Πίνακα 1. Οι ηλεκτροχημικές ιδιότητες του κράματος δίνονται στον Πίνακα 2. Πίνακας 1. Μ Class C - Κραματική Σύσταση Αλουμίνιο 5,5-6,5% Ψευδάργυρος 2,5-3,5% Χαλκός <0,01% Σίδηρος <0,003% Πυρίτιο <0,1% Νικέλιο <0,001% Μαγγάνιο 0,15-0,4% Βηρύλλιο 0,0005-0,0010% Μαγνήσιο Υπόλοιπο Πίνακας 2. Μ - Ηλεκτροχημικές Ιδιότητες Δυναμικό Ανοικτού Κυκλώματος για Ηλεκτρόδιο αναφοράς Cu/CuSO 4 (mv) Ένταση Ρεύματος Faraday (Amps) 8.8 Βαθμός Απόδοσης (%) Ηλεκτροχημική απόδοση ή Χωρητικότητα 1100 Έντασης Ρεύματος (Amps-hrs/Kgr) Η κραματική σύσταση του πυρήνα στη σειρά Ζ (Ψευδαργύρου), βάσει του προτύπου ASTM B Type II, δίνεται στον Πίνακα 3. Οι ηλεκτροχημικές ιδιότητες του κράματος δίνονται στον Πίνακα 4. Sintecno Protection Ltd M/Z Series,, 1/11

2 Μ/Ζ -Series Πίνακας 3. Ζ Class HP - Κραματική Σύσταση Αλουμίνιο <0.005% Σίδηρος <0,003% Μόλυβδος <0.003% Κάδμιο <0,003% Ψευδάργυρος Υπόλοιπο Πίνακας 4. Ζ - Ηλεκτροχημικές Ιδιότητες Δυναμικό Ανοικτού Κυκλώματος για Ηλεκτρόδιο αναφοράς Cu/CuSO 4 (mv) Ένταση Ρεύματος Faraday (Amps) 23,5 Βαθμός Απόδοσης (%) 90+ Ηλεκτροχημική απόδοση ή Χωρητικότητα 800 Έντασης Ρεύματος (Amps-hrs/Kgr) Οι σειρές Μ και Ζ παράγονται σε 3 διαφορετικούς τύπους υλικού επίχωσης (backfill) ανάλογα με την αντίσταση του εδάφους. Η σκοπιμότητα του υλικού επίχωσης είναι να : σταθεροποιεί το δυναμικό της ανόδου, αποτρέψει την πόλωση του ανοδίου και να διατηρήσει σταθερή την ένταση του παραγόμενου ρεύματος, ΝΟΜΙΚΟΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ μειώσει την αντίσταση μεταξύ ανοδίου και εδάφους και να αυξήσει το ρεύμα εξόδου, μειώσει το ρυθμό αυτό-οξείδωσης του ανοδίου και να προωθήσει ομοιόμορφη οξείδωση με αποτέλεσμα τη βελτίωση της απόδοσης. Οι διαφορετικοί τύποι και ιδιότητες του υλικού επίχωσης δίνονται στον Πίνακα 5. Πίνακας 5. Ζ Class HP - Σύσταση και Ηλεκτροχημικές Ιδιότητες Υλικού Επίχωσης Τύπος Μπεντονίτης (% κ.β.) Ένυδρος Γύψος (% κ.β.) Θειικό Νάτριο (κ.β.) Αντίσταση Επίχωσης (Ohm cm) BF-Β BF-Β BF-Β Ο τύπος BF-Β1 χρησιμοποιείται σε έδαφος στεγνό και υψηλής ηλεκτρικής αντίστασης. O τύπος BF-Β2 χρησιμοποιείται σε έδαφος μέτριας υγρασίας και αντίστασης και ο τύπος BF-Β3 χρησιμοποιείται σε έδαφος χαμηλής ηλεκτρικής αντίστασης. Περισσότερες λεπτομέρειες δίνονται στην παράγραφο οδηγίες υπολογισμού/στάθμη αξιοπιστίας. Sintecno Protection Ltd M/Z Series,, 2/11

3 Ενδεικτικές εφαρμογές προστασίας που έχουν επικρατήσει παγκοσμίως είναι, Βιομηχανικές μεταλλικές κατασκευές που βρίσκονται σε επαφή με το έδαφος. Πυλώνες μεταφοράς ηλεκτρικού φορτίου και φωτισμού. Διατάξεις αντικεραυνικής προστασίας. Υπόγειες σωληνώσεις. Βάσεις εδράσεις φωτοβολταϊκών και μεταλλικών δεξαμενών. Δέστρες (κοτσανέλες) πλοίων σε λιμάνια/μαρίνες. Τροχίες κύλισης επί εδάφους γερανογεφυρών στοίβασης containers σε εμπορικά λιμάνια. Δομοστατικές μεταλλικές ενισχύσεις. ΝΟΜΙΚΟΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ Αντλίες γεωτρήσεων. Αγκυρώσεις μεταλλικών στοιχείων σε επαφή με σκυρόδεμα που ενδέχεται ή έχει υποστεί επίθεση από χλωριόντα ή ενανθράκωση. Υπάρχουν σημαντικά πλεονεκτήματα στην χρήση συστημάτων γαλβανικής προστασίας με επίχωση, Λόγω του γεγονότος ότι η τάση προστασίας παράγεται από την ηλεκτροχημική αντίδραση μεταξύ των μετάλλων, δεν απαιτείται καμία εξωτερικά παρεχόμενη ισχύς. Λόγω της χαμηλής παραγόμενης τάσης δεν υπάρχουν προβλήματα βραχυκυκλώματος Η εγκατάσταση του συστήματος δεν απαιτεί ιδιαίτερη εξειδίκευση. Μόλις εγκατασταθεί, πολύ λίγη συντήρηση απαιτείται καθ όλη τη διάρκεια ζωής του συστήματος. Αποτελεσματική προστασία με δυνατότητα εύκολης αντικατάστασης. Ιστορικό πιστοποιημένης προστασίας μεγαλύτερο από 80 χρόνια και εκατοντάδες χιλιάδες έργα αναφοράς. Sintecno Protection Ltd M/Z Series,, 3/11

4 Τα στάδια υπολογισμού είναι τα παρακάτω, Στάδιο 1) Υπολογισμός της μεταλλικής επιφάνειας προς προστασία, Ap. Η παράμετρος Ap είναι η συνολική ανοιγμένη επιφάνεια του μεταλλικού φορέα που βρίσκεται επιχωματωμένος ή σε επαφή με σκυρόδεμα. Λόγω του φαινομένου του φωτοστέφανου (κίνηση ηλεκτρονίων διάβρωσης εκτός του ηλεκτρολύτη) θα πρέπει να συνυπολογισθεί η υπερκείμενη επιφάνεια μέχρι ύψους 120mm. Αν υπάρχουν συγκολλήσεις πολλαπλασιάστε την επιφάνεια με συντελεστή 1,17 (για στάθμη αξιοπιστίας β=1) ή 1,30 (για στάθμη αξιοπιστίας β=2). Στάδιο 2) Υπολογισμός της έντασης Ρεύματος προστασίας, Ι p. Η απαιτούμενη ένταση ρεύματος προστασίας δίνεται από την παρακάτω σχέση, = (100 ) όπου Α p είναι το εμβαδό της μεταλλικής επιφάνειας για προστασία, Ι s είναι η απαιτούμενη πυκνότητα ρεύματος σε σχέση με τον ηλεκτρολύτη, Πίνακας 6. CE (coating efficiency %) είναι η αποτελεσματικότητα της επίστρωσης (αστάρι, γαλβάνισμα, βαφή) στην προστασία του χάλυβα. Ενδεικτικές τιμές δίνονται στον Πίνακα 7. Στην περίπτωση οπλισμού σκυροδέματος, CE=0. Όμοια για την περίπτωση εμφανούς χάλυβα. ΝΟΜΙΚΟΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ Πίνακας 6. Απαιτoύμενη ένταση ρεύματος Ι S (m.amps/m 2 ) για απροστάτευτο χάλυβα Ελάχιστες και Μέγιστες Τιμές Είδος ηλεκτρολύτη (εδάφους/σκυροδέματος) Min Ι S Max Ι S Πετρώδες έδαφος 5 20 Βαλτώδες έδαφος (υγρό) Έδαφος αργιλώδες, πηλώδες ή αγρού Στεγνό χαλίκι 5 20 Υγρό χαλίκι Έδαφος με μεταβαλλόμενο υδροφόρο ορίζοντα γλυκού νερού Σταθερός Υδροφόρος Ορίζοντας Ορίζοντας Γλυκού νερού Σταθερός Υδροφόρος Ορίζοντας Θαλασσινού νερού Όξινο Έδαφος Ενανθρακωμένο Σκυρόδεμα Σκυρόδεμα με χλωριόντα Sintecno Protection Ltd M/Z Series,, 4/11

5 ΝΟΜΙΚΟΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ Πίνακας 7. Αποτελεσματικότητα της επίστρωσης CE (%) για χάλυβα Ελάχιστες και Ενδεικτικές Τιμές για 25 χρόνια ζωής με στάθμη αξιοπιστίας β=1 και β=2 Θερμό γαλβάνισμα Είδος ηλεκτρολύτη (εδάφους/σκυροδέματος) Min CE (β=1) Πετρώδες έδαφος Βαλτώδες έδαφος (υγρό) Έδαφος αργιλώδες, πηλώδες ή αγρού Στεγνό χαλίκι Υγρό χαλίκι Έδαφος με μεταβαλλόμενο υδροφόρο ορίζοντα γλυκού νερού Σταθερός Υδροφόρος Ορίζοντας Ορίζοντας Γλυκού νερού Σταθερός Υδροφόρος Ορίζοντας Θαλασσινού νερού Όξινο Έδαφος Ενανθρακωμένο Σκυρόδεμα Σκυρόδεμα με χλωριόντα Ψυχρό γαλβάνισμα Είδος ηλεκτρολύτη (εδάφους/σκυροδέματος) Max CE (β=2) Min CE (β=1) Πετρώδες έδαφος Βαλτώδες έδαφος (υγρό) Έδαφος αργιλώδες, πηλώδες ή αγρού Στεγνό χαλίκι Υγρό χαλίκι Έδαφος με μεταβαλλόμενο υδροφόρο ορίζοντα γλυκού νερού Σταθερός Υδροφόρος Ορίζοντας Ορίζοντας Γλυκού νερού Σταθερός Υδροφόρος Ορίζοντας Θαλασσινού νερού Όξινο Έδαφος Ενανθρακωμένο Σκυρόδεμα Σκυρόδεμα με χλωριόντα Παράδειγμα Max CE (β=2) 1.0 m 2 χάλυβα με συγκολλήσεις και με ψυχρό γαλβάνισμα σε αργιλώδες έδαφος απαιτεί ένταση ρεύματος προστασίας, για στάθμη αξιοπιστίας β=1 (ελάχιστη προστασία) I p = 1.0 m 2 1,30 40 mamps/m 2 *(1-0,65)=18,2 mamps. για στάθμη αξιοπιστίας β=2 (για μέγιστη προστασία) I p = 1.0 m 2 1, mamps/m 2 *(1-0,40)= 85,8 mamps. Στις περιπτώσεις όπου οι 2 στάθμες αξιοπιστίας καταλήγουν σε μεγάλες διαφοροποιήσεις τιμών I p, όπως στην περίπτωση του παραπάνω παραδείγματος, ο μελετητής επιλέγει την προσέγγιση, = Sintecno Protection Ltd M/Z Series,, 5/11

6 Στο παραπάνω παράδειγμα = = ,8 = Στάδιο 3) Υπολογισμός του καθαρού δυναμικού της γαλβανικής κυψέλης, ΔΕ. Το δυναμικό ανοικτού κυκλώματος του ανοδίου Μ είναι -1,800 volt. Το δυναμικό ανοικτού κυκλώματος του ανοδίου Ζ Class HP είναι -1,100 volt. Το δυναμικό του χάλυβα ανάλογα με τη διαβρωτική ένταση του εδάφους και της παρουσίας νερού μεταξύ και -1,0 volt για ηλεκτρόδιο αναφοράς Cu/CuSO 4. Όταν δεν υπάρχουν επί τόπου μετρήσεις επιλέγεται η συντηρητική τιμή των -0,85 volts. Το καθαρό δυναμικό της γαλβανικής κυψέλης της σειράς Μ είναι ΔΕ= Volt Το καθαρό δυναμικό της γαλβανικής κυψέλης της σειράς Ζ είναι ΔΕ= Volt Στάδιο 4) Υπολογισμός της αντίστασης του ανοδίου προς ηλεκτρολύτη Στην περίπτωση ενός ανοδίου τοποθετημένου κατακόρυφα, η αντίσταση του ανοδίου προς τον ηλεκτρολύτη δίνεται από τη σχέση, ΝΟΜΙΚΟΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ = Στην περίπτωση πολλών παράλληλων ανοδίων τοποθετημένων κατακόρυφα, η αντίσταση του ανοδίου προς τον ηλεκτρολύτη δίνεται από τη σχέση, =. 1+ (0.656 ) όπου L είναι το μήκος του ανοδίου σε cm (Πίνακας 9) D είναι η διάμετρος του ανοδίου επιχωμάτωσης σε cm (Πίνακας 9) ρ είναι η αντίσταση του ηλεκτρολύτη σε Ohm cm (Πίνακας 8). Ν είναι ο αριθμός των ανοδίων σε παράλληλη σύνδεση S είναι η αξονική απόσταση των ανοδίων, Εικόνα 1. Ενδεικτικές τιμές της αντίστασης του ηλεκτρολύτη δίνονται στον πίνακα 8. Sintecno Protection Ltd M/Z Series,, 6/11

7 ΝΟΜΙΚΟΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ Εικόνα 1. Τυπική διάταξη προστασίας σε τομή και κάτοψη ζεύγους ανοδίων ανά παρειά. Η απόσταση σύνδεσης θα πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ cm. Πίνακας 8. Ενδεικτικές τιμές αντίστασης ηλεκτρολύτη (Ohm cm) για στάθμες αξιοπιστίας β=1 και β=2 Είδος ηλεκτρολύτη (εδάφους/σκυροδέματος) Min ρ (β=1) Max ρ (β=2) Πετρώδες έδαφος Βαλτώδες εδαφος (υγρό) Έδαφος αργιλώδες, πηλώδες ή αγρού Στεγνό χαλίκι Υγρό χαλίκι Έδαφος με μεταβαλλόμενο υδροφόρο ορίζοντα γλυκού νερού Σταθερός Υδροφόρος Ορίζοντας Ορίζοντας γλυκού νερού Σταθερός Υδροφόρος Ορίζοντας Θαλασσινού νερού Όξινο Έδαφος Ενανθρακωμένο Σκυρόδεμα Σκυρόδεμα με χλωριόντα Οι διαστάσεις των ανοδίων επίχωσης Μ και Ζ δίνονται στον Πίνακα 9. Sintecno Protection Ltd M/Z Series,, 7/11

8 Κωδικός Προϊόντος Ζ-12 Ζ-17 Ζ-20 Πίνακας 9. Διαστάσεις ανοδίων επίχωσης σειράς Μ και Ζ Μήκος L Διάμετρος D Ύψος Βάρος Μήκος Ανοδίου Πυρήνα Ανοδίου Πυρήνα Πυρήνα (cm) Ανοδίου (cm), (cm) Ανοδίου (Kgr) Ανοδίου (cm) Βάρος Ανοδίου (Kgr) Μ-5 Μ-8 Μ Βάση του παραπάνω παραδείγματος η αντίσταση ενός ανοδίου τύπου Ζ-50/500 σε αργιλώδες έδαφος είναι, = h 1 = = h 20 ΝΟΜΙΚΟΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ Στάδιο 5) Υπολογισμός αριθμού των ανοδίων που χρειάζονται για την κάλυψη της έντασης ρεύματος προστασίας Η ένταση ρεύματος εξόδου κάθε ανοδίου επίχωσης, I a, δίνεται από τη σχέση, = ΔΕ όπου ΔΕ είναι το καθαρό δυναμικό της γαλβανικής κυψέλης σε Volt (Στάδιο 3) R a είναι η αντίσταση του ανοδίου (Στάδιο 4) Βάσει του παραπάνω παραδείγματος, η ένταση ρεύματος εξόδου ενός ανοδίου τύπου Ζ-50/500 σε αργιλώδες έδαφος είναι, = ΔΕ 1,1 = = h Ο αριθμός των ανοδίων που χρειάζονται είναι = 37.7 = 11 ό 3.48 Sintecno Protection Ltd M/Z Series,, 8/11

9 Στάδιο 6) Υπολογισμός διάρκειας προστασίας Ο υπολογισμός της διάρκειας προστασίας σε χρόνια δίνεται, L = W I a για την σειρά Μ L Z = 72.2W I a για την σειρά Ζ όπου W είναι η μάζα του ανοδίου σε Kgr I a είναι η ένταση ρεύματος εξόδου κάθε ανοδίου επίχωσης σε mamps Βάσει του παραπάνω παραδείγματος η διάρκεια προστασίας είναι, =. = =. = =. = ό για τα Ζ-50/ ό για τα Ζ-40/ ό για τα Ζ-25/400 ΝΟΜΙΚΟΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ Με γεωτρύπανο χειρός (τριβέλα) ή ηλεκτρικό ή καρωτερία ανοίξτε οπές διαμέτρου 30cm και βάθους 80cm σε απόσταση cm από το σημείο σύνδεσης. Σε περιπτώσεις περισσότερων του ενός ανοδίου ανά πλευρά η αξονική τους απόσταση δεν πρέπει να είναι μικρότερη των 100cm και μεγαλύτερη των 150cm. Τοποθετήστε το ανόδιο επίχωσης μέσα στην οπή και σφραγίστε το υπερκείμενο ύψος των 30 cm με χώμα. Οδηγήστε το καλώδιο σύνδεσης (περιλαμβάνεται) και συνδέστε το χημικά με το μεταλλικό φορέα προς προστασία (περιλαμβάνεται αγώγιμη χημική συγκόλληση). Η διαδικασία εφαρμογής σε στάδια δίνονται στην Εικόνα 2. Sintecno Protection Ltd M/Z Series,, 9/11

10 Κωδικός: 2013/ CorrCR-GP-A -Series ΝΟΜΙΚΟΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΝΟΜΙΚΟΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ Εικόνα 2. Στάδια τοποθέτησης ανοδίων επίχωσης. ΔΕΔΟΜΕΝΑ Όλα τα τεχνικά χαρακτηριστικά που δηλώνονται σε αυτό το βασίζονται σε εργαστηριακές δοκιμές. Τα πραγματικά χαρακτηριστικά ενδέχεται να διαφοροποιούνται λόγω συνθηκών που δεν υπόκεινται στον έλεγχο μας. Τα ανόδια επίχωσης συσκευάζονται ανάλογα με τον αριθμό και το βάρος τους σε χαρτοκιβώτια ή παλέτες. Κάθε ανόδιο επίχωσης διατίθεται με ενσωματωμένο καλώδιο 3m τύπου FG7R-0,6/1KV Ø 1 x 16 mm 2 βάση MIL-A A, χαλύβδινο πλακίδιο σύνδεσης διαστάσεων 30Χ80Χ5 mm και 25 gr ειδικού υπεραγώγιμου αγώγιμου εποξειδικού στόκου για χημική σύνδεση. -ΠΑΡΑΠΟΜΠΕΣ [1] Australian Standard AS Galvanic (Sacrificial) Anodes for Cathodic Protection [2] Department of the Army, US Army Corps of Engineers, Public Works Technical Bulletin, No , Cathodic Protection Anode Selection. [3] ASTM B Standard Specification for Cast and Wrought Galvanic Zinc Anodes Sintecno Protection Ltd M/Z Series,, 10/11

11 [4] Ashworth, V., The Theory of Cathodic Protection and Its Relation to the Electrochemical Theory of Corrosion, in Ashworth, V., and Booker, C. J. L. (eds.), Cathodic Protection, Chichester, U.K., Ellis Horwood, [5] NACE International and Institute of Corrosion, Cathode Protection Monitoring for Buried Pipelines, pub. no. CEA 54276, Houston, Tex, NACE International, ΝΟΜΙΚΟΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ Οι πληροφορίες του Φύλλου Ιδιοτήτων Προϊόντος βασίζονται στην γνώση της εταιρείας Sintecno Protection Ltd, εργαστηριακών μετρήσεων και στην τρέχουσα εμπειρία και γνώση. Στην πράξη ενδέχεται να υπάρχουν διαφοροποιήσεις που οφείλονται στις επιτόπιες συνθήκες. Συνεπώς καμία εγγύηση δε μπορεί να δοθεί σχετικά με την εμπορευσιμότητα ή καταλληλότητά τους για συγκεκριμένο σκοπό και καμιά ευθύνη από οποιαδήποτε έννομη σχέση δε μπορεί να θεμελιωθεί κατά της Εταιρείας στη βάση των εδώ αναγραφόμενων πληροφοριών, γραπτών υποδείξεων ή άλλης μορφής παρεχόμενων οδηγιών. Οι χρήστες των προϊόντων πρέπει να ελέγχουν την καταλληλότητα των προϊόντων για την εκάστοτε εφαρμογή και σκοπιμότητα χρήσης. Αντικατάσταση οποιουδήποτε προϊόντος, είναι το μοναδικό και αποκλειστικό μέσο αποζημίωσης του αγοραστή έναντι της εταιρείας ενώ ο αγοραστής δεν έχει αξίωση για τυχαίες ή παρεπόμενες ζημιές. Η εταιρεία Sintecno Protection Ltd έχει το δικαίωμα να τροποποιήσει τις ιδιότητες των προϊόντων της που αναφέρονται στο. Οι χρήστες των προϊόντων πρέπει πάντοτε να ανατρέχουν στην πιο πρόσφατη έκδοση του τοπικού Φύλλου Ιδιοτήτων Προϊόντος. Όλες οι παραγγελίες γίνονται δεκτές υπό τους εκάστοτε όρους της Εταιρείας περί Πώλησης και Παράδοσης. ΝΟΜΙΚΟΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ Sintecno Protection Ltd M/Z Series,, 11/11