KATODİK KORUMA

UDK ; 541.13 : 621357.7 : 621357.8 :

Yazanlar:

D. PETROCOKINO B. RACLOT

Çeviren: Ümit YAKIN

ÖZET

Bu yazıda önce, korrozyona karşı alınan tedbirlerin, tarihsel gelişimi ve korrozyonun oluş tarzı incelenmiştir. Daha sonraki bölümlerde ise, katodik korumanın iki tipi ile uygulamaları anlatılmıştır.

SUMMARY in this paper, at first it had been studied the historical development of the precautions taken against corrosion and the manner of its formation. And in the later parts, it had been related the applications of the two types of çathodique protection.

1. GiRiŞ

Korrozyon, çeşitli malzemelerden (taş, çimento, maden ve alaşımlar...) yapılmış tesisat ve cihazlarda etkili ve sürekli arızalara yol açar. Bu da periyodik pahalı onarımları gerektirir. Dünyanın karşılaştığı bu sorun ile mücadele önce

ekonomik plân üzerinde bir zorunluk olmuştur. (Prof. UHLÎG'e göre USA'da korrozyonun yıllık tahribatı yaklaşık olarak 5.500.000 dolardır). Fakat son zamanlarda korrozyonun oluş tarzının yakından incelenmesi ve onunla mücadeleyi arttıran yeni tekniklerin geliştirilmesi bu maliyete azaltıcı yönde etki etmiştir.

Elektrik Mühendisliği 2,00

Korrozyonun çeşitli tipleri vardır. Tablo 1A bunların başlıcalannı veriyor. Tablo l.B ise korrozyonun çeşitli nedenlerini göstermektedir, öteden beri, korrozyon ile mücadele edebilmek için çeşitli çarelere baş vurulmuştur. Tablo l.C bu çeşitli çareleri toplu olarak ortaya koymaktadır. Bu işlemlerden bazıları uzun zamandan beri tanınmaktadır. Romalılar demir çivi başlarım kurşun ile kaplıyorlar ve kadırgalarının omurgalarına koruyucu bakır levhalar tesbit ediyorlardı .Diğer işlemler ise ancak yakın zamanlarda gelişmiştir. Katodik koruma 1824 yılında doğmuş ve ancak otuz seneden beri bilimsel bir kesinlikle uygulanmıştır. Katodik korumayı iyice anlıyabilmek için, bir elektrolit içindeki korozyonun pratik olarak elektro-kimyasal kökenli olduğunu bilmek gerekir. Elektrokimyasal korrozyonun başlıca iki elektrik kökeni vardır:

1. Aşağı yukan kısa devrede çalışan, anot ve katodu içine alan basit bir galvanik ciftin et kisi. 2. Yapıya dış kökenli bir elektrik alanının et kisi. Bu alan elektrolit içinde bir akım doğu rur. Bütün akün çıkışları anodik, girişleri ise katodiktir.

Şekil l'de verilen her iki grafik, elektrolit içinde ve elektrotlar üzerinden devresini tamamlayan akımın etkisini göstermektedir. Akımın etkisi ile basit galvanik çiftin polarizasyonu, her iki elektrod arasındaki potansiyel farkını azaltmaktadır. Bu olay klasik elektrik pillerinin bilinen polarizasyonudur. Bu polarizasyon, katodik bir depolarizan tarafından nöt-ralize edilir. Dış elektrik kökenli bir akım halinde ise, polarizasyon her iki elektrod arasındaki potansiyel farkını artıracaktır.

TABLO l.A.

Bütün yüzeye yayılmış halde

KORROZYONUN BAŞLICA TÎPLERt l ____________

Karıncalanmış halde

Çatlaklar halinde

Pullar halinde dökülerek

TABLO l.B.

KORROZYONUN SEBEPLERİ

srtamın

!

kendine ıhrip

Malzemelerdeki yabancı dd l

Bi-metalik çift : En fazla neg. olan metal alınır

Doğru akım kayıplarının ki i

TABLO 1. C.

KORUMA ÇARELERÎ

Bi-çiftin farklı şekilde hava il t

Kimyasal yol önleyici Pasifleştirici

Eelektro-kimyasal yol

Anodik Karma koruma koruma

örtü l l )l

Boya Vernik Metalik Örtü

Anodik Katodik veya Sulfinizasyon Galvanik Metalizasyon Oksidasyon anodik flüorasyon

....

*• O '

• • ". >--c". . V ' JL*;.'-;

loğ i

Galvanik

Şekil, l

î -Elektrolitik

Elektrodların bu polarizasyon diyagramlarının tanımım, toprağa gömülü veya su içkideki birçelik yapının korrozyonu incelendiği zaman, bu korrozyonun elektrolitik mi yoksa galvaniz kökenli mi olduğunu ortaya çıkarmaya yarar.

Sağlam-bir bölge ile (katod) bir korrozyon bölgesine (anot) referans elektrodlan yerleştirilirse — örneğin deniz suyunda Ag/AgCl veya kalomel/KCl doymuş — bu iki elektrod arasından bir potansiyel farkı ölçülür (Şekil 2).

-A^Ag/Agcl- ELEKTROLlf

İNCELENEN ELiK VAPI

Şekil. 2 Bir yapının iki noktası arasındaki potansiyel farkı.

Eğer bu potansiyel farkı küçük ise (30 mV veya -

daha küçük) ve anot (kuvvetli korrozyon ile

tanınan) katoda oranla negatif ise, korrozyon

büyük bir kesinlikle- galvaniktir. Karşıt -olarak,

bu potansiyel farkı büyük ise (50 mV veya da

ha büyük )ve korrozyon bölgesi (anot) katoda

nazaran daha pozitif ise, korrozyon elektrolitik

kökenlidir.'1 -

•'.•"«;,-' ".>

**rr ij ~j~

Bu yöntem deniz suyundan aşınan bir çok yapıda

denenmiştir;: Gemi omurgaları, yüzer havuzlar

... vb. Fakat bu yöntemle iyi sonuç alabilmek için

referans elektrodlannın konumlarının çok

iyi.seçilmesi gerekir, örneğin : elektrik^, li bir

demir yolunun belirli bir mesafesinde yer

alan bir yapı için, elektrodlardan birini hat ve diğerini yapının yakınına yerleştirme yeterli değildir.

Eğer elektrodlar bu şekilde yerleştirilşeydi, hat civarındaki toprak ile toprak veya suda bulunan yapı - arasındaki statik potansiyel, f açkı — gözden geçirilen bu iki nokta- .üzerinden- devresini tamamlayan akım tehlikeli bir düzeye çıkmadığı sürece — ölçülecekti. Bundan dolayı önce, anodik bir çıkış alanı ile bizzat yapının veya bu yapıya çok yakın bir yapının kesin" olarak bilinen katodik bir alanını saptamak gerekir. ' ' '

- Birbirinden çok uzaklaştırılmış iki elektrod ara sındaki geriüm, özellikle direnci büyük bir orta'rnda, iç direnci _ 100.000 fi/Vdan' küçük .oîan bir alet ile ölçülürse,<-_bu gerilimin elektrodlar

' arasındaki mesafe ile orantılı olarak arttığı görülür.

Akım tarafından meydana getirilmiş katot üzerindeki polarizasvon etkisinin incelenmesi göstermiştir ki; belirli bir seviyeye geçtikten sonra katot metali artık aşınmamaktadır.

Prof. M. Pourbaix termodinamik incelemeler

; ile, polarizasyonun teorik koşullarını, ortaya

koymuştur. Bulunan bu koşullarla ile, Prof.

G. Chaudron tarafından saptanmış katodik ko

ruma alanına metallerin yerleştirilmesi sağlan

mıştır.?1- '• '*••

" ' , : •'-' •

* '-'•

Şekil 3 Prof. M. Pourbaüc tarafından ortaya atılmış demirin elektro-kimyasal denge diyagramını gösteriyor (Potansiyel-pH diyagramı). Bu diyagrama göre katodik koruma alanı —0,62 V ve "elektrolitler ^-için hiç olmazsa pH < 10'dan - itibaren başlanmaktadır.

Elektrik .Mühendisliği 200',

O 24 6 B 10 12 14 II

-VS 8 10 12 K 16 PH '

Şekil. 3 Demirin teorik olarak korrozyon, koruma ve pasifleşme bölgeleri (25° C için).

Bu potansiyelin hesabı aşağıda verilmiştir:

(1) No.lu bağıntı bir elektrolitte demir iyonları

konsantrasyonunun- fonksiyonu olarak elektrod

potansiyelinin değerini veriyor.

E = E0

- loğ CFc

(D

0,059 Demir için E0 = — 0,443

V

Eğer demir artık aşınmıyorsa, elektrolitik içindeki konsantrasyonu çok küçüktür: Bu değer için baz olarak 10~6 atom gr/lt alınarak (Cj, '=

10-') :

E = — 0,443 +

= — 0,62-V

— 6x0,059

bulunur. Şu., halde katodik koruma, katod polarizasyonuna yol açan akım etkisi altında gerilim, —0,62 V'a erişebilirse başlayacaktır.

Deniz suyunda veya topraktaki ölçüler için genel olarak, hidrojenli elektrodlar dışında kalan diğer elektrodlar kullanılır .örnek olarak: Cu/ So4 Cu, Hg/Hg2 C12, Ag/AgCl

Aşağıdaki tablo hidrojenli elektrodlar ile diğer elektrodlar arasındaki mevcut ilgiyi gösteriyor:

Elektroİc Hg/Hg2Cl2 — KC1 doymuş : 0,245 V Elektrog Ag/AgCl — deniz suyu - : 0,283 V

Elektrod Cu/SO4Cu" — deniz suyu : 0,315 V

Bu durumda • korunan 'çelik yapı ve referans elektrodlan arasındaki potansiyel farkı aşağıdaki değerleri'alır:

Elektrod Hg/HgjClj — KC1 doymuş . — 0,620-0,245 = —0,865 V

Elektrod Ağ/AgCl — deniz suyu : —0,620-0,283 =—0,90i V Elektrod

Cu/SO4Cu — deniz suyu 0,315 = —0,935 V .

: —0,620—

Yukarıda belirtilen elektrodlardan ilk ikisinden birinin kullanılması halinde, potansiyel farkı — 0,780 "V'a eriştiği zaman" "korrozyonun durduğunu~deneyler göstermiştir.

Eğer akım şiddeti yükselirse, polarizasyon belirli bir değerin üzerine çıkamaz. Yapılan çeşitli çalışmalardan (Scott — Kuhn — Sudrabın...) bu max. değerin — 1,145 V olacağı bulunmuştur. (Hg/Hg2Cl2 — KC1 doymuş) Şu halde koruma koşullarından dolayı bu potansiyel farkı yerel olarak açılırsa, bu değere oranla aradaki fark, örtüdeki potansiyel düşümüne tekabül eder ve ortalama akım yoğunluğundan hareket "ederek"örtünün yalıtım direncini hesaplamaya yarar.

2. ÎKl KORUMA TlPİ

Katodik korumanın ilkesinin, elektrolit içinden korunacak yapıya doğru bir polarizasyon akımı göndermek olduğunu yukanda göstermiştik. Bu akımı elde etmek için şu iki yöntem arasından seçim yapılabilir:

1. Galvanik yöntem, 2. Elektrik yöntem.

2.1. Galvanik yöntem

En basit koruma tipidir. Yapıyı katod olarak ve katoda nazaran daha anodik bir metali anot olarak kullanarak bir pili gerçekleştirmek, bu tip koruma için yeterlidir (Şekil 4).

Şekil.:4

Heri iki elektrod bir elektrik hattı ile birleştirilerek anot ve" yapı üzerinden bir akımın devresini tamamlaması ve böylece yapının korunması sağlanır. . Standart potansiyelleri veren Tablo 2'den görülebilir ki; bir çok metal demir bir yapının kar-

şısında negatif elektrod olarak .kullanılabilmektedir. Fakat özellikle ekonomik nedenler dolayısiyle şu üç metal veya daha iyisi, onların alaşımları tercih edilir: magnezyum alaşımları, alüminyum alaşımları, çinko alaşımları. -

TABLO. 2 Metallerin potansiyeli (25° C suyun içinde): ,

Magnezyum ve alaşımları Alüminyum Çinko ve alaşımları Ticari , kalite çeljk Font Kurşun Bakır

—2,35 V —1,67 V —0,76 V —0,44 V —0,20 -r- 0,70 V —0,13 V +0,34 V

TABLO. 3

• Metal Magnezyum Alüminyum Çinko

Standard Potansiyel

-235

-1,67

—0,76

Elek-Kim. Ekivalan

0,435

0,337

1,225

Tablo 3 bu üç metalin ana karakteristiklerini göstermektedir.

Anot imali için kullanılan çeşitli alaşımların verim ve potansiyeli esas olarak kullanıldıkları ortama bağlıdır (Tablo 4).

TABLO. 4 (mA)

TîP

E

Anodik

Tüketim

(V)

verim

(kg/yd)

(%)

Teorik

Pratik

650 680 600

150 ~ 500 200 150 300

I — Magnezyum

GA^ GA3ZI GZ4Hg

II — Alüminyum

AG5Hg AZ4HgU AZ5ASn 0,5 III — Çinko

-1,5

50~70

6,10

-1,52

60~75

3,97

—1,48

55~65

6,50

—1,1 ------ 1,45 —1,15 —1,10 -1,20

>80 65 50 33

3,6

2,96

4,7

5,9 9

125 125

Çinko 99,999 Z A Cd Si

—1,05 —1,10

>85 >85

j 10,75

12,60 12,60

Anot metali ve demir arasındaki potansiyel farkı yükseldikçe pil tarafından verilen akım önem kazanacaktır. Bu karekteristik her metalin kulJarulma sınırlarını derhal vermektedir.

Buna göre çinko küçük dirençli ortamlarda (p < 10 ohm.m2/m), alüminyum daha büyük dirençli ortamlarda (p < 20 ohm. m2/m), ve nihayet magnezyum oldukça büyük dirençli ortamlarda (p < 150 ohm. m2/m) kullanılabilecektir.

Çinko ve alüminyum özellikle deniz suyunda kullanılırlar, o zaman magnezyumun kullanılma alanı çok genişler. Magnezyum anotlar muhtelif tip topraklarda ve doğal tatlı sular tarafından oluşturulan korrozyonlar ile mücadele etmek için kullanılırlar.

22. Elektrik yöntem

Bu tip korumada kontrol altına alınmış akımlardan yararlanılır. Anot korunacak yapıya doğru akımı 'yönlendirme görevini görür. Bu akım herhangi bir doğru akım genaratörü tarafından üretilir. Genellikle redresör veya bir elektrojen gurubu kullanılır Ayrıca akümülatör bataryası veya büyük kapasiteli elektrik pillerinden de yararlanılabilir. Generatörün pozitif kutbu anoda ve negatif kutbu korunacak yapıya bağlanır.

Ariot çeşitli malzemelerden yapılabilir. Örneğin; •toprağa gömülü kanalizasyonlar için anot malzemesi olarak demir hurdalarından yararlanılabilir. Bundan başka anodun toprak geçiş direncini iyileştirmek için, kok ile örtülmüş grafit anotlar da kullanılabilir.

Su içinde bulunan yapılar için % 14-16 Si ihtiva 'eden ferro-silisyum,1 grafit, alüminyum, gümüşlü

kurşun alaşımları, platinli titan... vb. anot

malzemesi olarak kullanılabilir.

1'

ı

Bu malzemeler arasından seçim, etüt sırasında ortaya çıkan ekonomik koşullara ve kullanılabilme yeterliliklerine bağlıdır.

Ortamda dolaşan dış kökenli başıboş akımlar dolayısiyle koruma karmaşık bir hal alırsa — örneğin doğru akımla beslenen elektrikli demir yollarından ortama yayılan başıboş akımlar— bu akımların korumayı bozmamaları ve tesisat üzerine etki etmemeleri için bazı tedbirlerin alınması gerekir.

Uygun olarak düzenlenmiş diyotlar, koruma akımının ters yönünde devresini kapayan akımlara engel olabilirler. Bunu sağlamak için en çok selenyumlu ve silisyumlu diyotlar kullanılır.

Şekil 5 elektrikli bir tren hattının etki alanın da kalan, toprağa gömülü bir kanalizasyonun katodik olarak • korunması için yapılması gereiken tesisatın şemasını vermektedir. ------

Bazı yapılarda —gemi omurgaları gibi— katodik aşırı yüklerden kaçınmak gerekir. Bunu gerçekleştirmek için belirli bir noktada yer alan bir referans elektrodu,^ yapının potansiyelini her an kontrol eder.

Yapı ve elektrod arasındaki potansiyel farkını ölçen cihaz, potansiyel farkının fonksiyonu olarak doğru akım genaratörünün yükünü değiştiren bir regülatör ile (Amp. magnetik veya elektronik) beraber çalışır.

RAY

Şekil. 5 Bu gibi sistemler karmaşık ve masraflıdır. Birçok durumlarda^ daha kullanılışlı ve emniyetli plan galvanik anotlar tercih edilir. 3. BiRKAÇ UYGULAMA Katodik koruma uygulaması aşağıda belirtilen iki gruba ayrılır: l.1; Toprağa_-gömülü yapıların korunması. 2. Su içindeki yapıların korunması. 3.1. Toprağa gömülü yapıların korunması Bir toprağın tahrip yeteneği özgül direncinin fonksiyonudur. Tablo 5 özgül dirençlerinin fonksiyonu olarak, toprakların tahrip yeteneklerini vermektedir.- . r • . " r

. - BLOKU

Şekil. 6 Gerçekte özgül dirençleri 100 fi.m2/m den -büyük olan topraklar bazen çok tahrip edici ola-

bilirler. Fakat ortamın direncinden dolayı elektro-kimyasal akımlar küçüktür. Bundan dolayı korrozyon, yerel olarak çok önemli olmasına rağmen, .genel olarak zayıftır.

Tatlı sular için de durum aynıdır. Bu sular saftır, şu halde dirençleri çok büyüktür ve genellikle çok tahrip edicidirler.

Katodik koruma ilk planda toprağa gömülü çelik kanalizasyonlara uygulanmıştır. Bütün gaz ve sıvıların iletim boruları çok kolaylıkla korunabilirler.

Yeni borularda, katodik koruma ile beraber cam yünü ile dayanıklılığı arttırılan, direnci çok büyük bir katran örtüden yararlanılır. Bu sayede koruma potansiyelini elde etmek için gerekli akım şiddeti ve koruma postalarının sayısı mümkün olduğu kadar azalmış olur.

Çıplak bir boru için, cidarda 30 mA/m2 den 40 mA/m2 ye kadar olan bir akım yoğunluğu düzeyine müsade etmek gerekir. Eğer bu boru çok iyi bir örtü ile kaplanırsa bu düzey 0,1 mA/m2 de kalır. Bu gibi örtüler 100.000 £i/m2Tik yaktım direncine sahip olabilirler. Fakat örtü çatlakları ve gözenekler birkaç yıl sonra toprağın nemini emdiklerinden, bu direnç ortalama olarak 5 ile 8.000 n/m2 düzeyine düşebilir. Kusursuz bir katodik koruma elde etmek için 0,1 mA/m2'lik bir akım yoğunluğu gerekiyorsa, örtüdeki minumum gerilim düşümü :

5000x0,1

ÎÖOO = 0,5 V olacaktır.

Şu halde, âkım yoğunluğunun gerçekten 0,1 mA/m2 obuası için, anot ve katod arasındaki potansiyel farkının 0,5 V'un üzerinde olması gerekir.

Örnek olarak, bu koşula magnezyum anotlar uyabilirler. Magnezyum anot kullanılması halinde, anot ile boru hattı arasındaki potansiyel farkı:

-0,85— (—1,5) = 0,65 V olur. Şu halde, koruma tipini saptayabilmek için tahrip edici bir ortamdaki lüzumlu katodik akım yoğunluğunu iyi bilmek gerekir. Bu büyüklük, incelenen toprağa gömülü benzer bir elektrodun, katodik polarizasyon eğrisini çizerek bulunabilir.

Katodik olarak korunabilen diğer toprağa gömülü yapılar arasında her çeşit depolan sayabiliriz.

Şekil 6 bir kanalizasyonun korunması için gerekli tesisatın bağlantı şemasını veriyor.

Ayaklan beton temellere yerleştirilmiş yapıla

rın korrozyonu özel bir durum gösterir. Bu tip

yapılar herhangi bir elektrik tesisatını taşıyoraz veya çok iletken ise, toprağa olan akım kâlarsa (yol aydınlatması, cer hatlan...) ve beton

çaklan ayağın hızlı bir korrozyonuna neden

olabilir.

Bu korrozyonlara, kritik alanı katodik olarak

koruyan bir anotla engel olunabilir. Bu anot,

akımların toprak prizini oluşturur. Eğer bir cer" hattı söz konusu ise, anot raya bağlanır. Bu elektriki bağlantı 0,1 ile l fî arasındaki bir di renç üzerinden yapılabilir. Bu direncin kutup

larındaki potansiyel farkı, cer hattının yalıtı

mım kontrol etmeye olanak verir. Yalıtım anzası yüzünden akım şiddeti yükselmeleri bu

potansiyel farkının önemli derecede artmasına

neden olur.

............... -

3.2. Su içindeki yapıların korunması

Bu, katodik korumanın uygulandığı en geniş alandır. Çünki bir elektrolitik ile az veya çok devamlı temas halinde olan çok geniş bir sapayı kaplar: Tatlı sular, acı sular, tuzlu sular. Topraklar için olduğu gibi, suların da tahrip yeteneği, esas olarak özgül dirençlerinin fonksiyonudur. Tablo 6 da bu ilgi' gösterilmiştir. . •

TABLO. 5 özgül Direnç (fîmVm)

<5

5~25 25~50 50~100

>100

Tahrip kabiliyeti ' Çok şiddetli

Normal Orta derecede Az Çok az

TABLO. 6

özgül direnç (flmVm)

<4 4~9

9~15 15~35 35~80 (*) 80 ~ 200 (*)

>200 (*)

Korrozyon şiddeti Max. şiddette Çok şiddetli Şiddetli Orta derecede Normal Zayıf Çok zayıf

(*) özgül direnci çok büyük men, özellikle sıcakta çok (CO3H2) ile asitlendirilmiş kalanlar için.

obuasına rağ korrozif olan sular dışında

Su noksanlığından, gerek içme suyu olarak ve gerek sanayide, son yıllarda içme sınırında olduğu kabul edilen depolanmış sular kullanılmaktadır. Bazı dağıtım sularının, hidrotimetrik ölçülerinin artışı bu durumu doğrular.

Ayrıca, suların karmaşık işlemlere tabi tutulması da (javalizasyon-klorofenol ...) bu suların elektrik iletkenliklerini arttırmıştır. Sonuç olarak denilebilir ki, hidrotimetrik ölçüsü 25 veya daha altında olan sular ile korrozyon çok zayıf, hidrotimetrik ölçüsü 45 ile 50 ye ulaşan sular ile korrozyon kuvvetli olmaktadır. Ayrıca sentetik temizleyici malzemenin kullanılışı da yine bazı korrozyon tiplerinin artmasına neden olmuştur.

Suyun iletkenliğinin artmasına neden olan bütün işlemler, özellikle bu su 45-50° nin üzerinde bir sıcaklığa ulaşmışsa, derhal bir korrozyon belirtisine yol açar.

Bu olay bizi, doğal suların yarattığı korrozyona, özgül direnç dışındaki etkenlerin etkisini bulmaya zorlar.

Bu etkenlerden birincisi sıcaklıktır.

Bîr-suyun sıcaklığının yükselmesi iki sonucu doğurur: • a. Suyun asitleşmesi, b. iletkenliğinin artması.

Korrozyona özellikle iletkenliğin artması etki .eder. iletkenliğin artışına ise sıcaklığın yükselmesi neden olur. Şekil 7 sıcaklığın fonksiyonu .olarak suyun dissosiasyon katsayısının değişimini gösteriyor. Bu katsayı 50 C° den itibaren çok. hızlı-bir şekilde artmaktadır. Şekil 8 ise Beilis'e . göre, içme suyu tarafından yaratılan çinko korrozyonunun hızını, sıcaklığın fonksiyonu, olarak vermektedir.

p°C'de 100 fi m2/m. lik özgül dirence sahip olan bir suyun, özgül direncinin değişimi aşağıda verilmiştir:

0°C .:..:.................... lOOfîmVm

18°C .......................... 60 »

50°C ........................... 40 »

100°C .......................... 18 »

Şu halde galvanik çiftler, sıcakta soğuğa- oranla daha etkili olmaktadır.

Korrozyonun artışına sebep olan ikinci etken akış hızıdır.

Bu hız iki role sahiptir. Birinci rolü, katodda olduğu kadar anotta da depolarizasyon olaylarını arttırması ve böylece metal yüzeyinde ko-

Elektrik Mühendisliği 2ûu

ruyucu bir film tabakasının oluşumuna engel

olmasıdır. İkinci rolü ise, belirli bir değerin

ötesinde, erozyon, veya kavitasyon ile malze

menin aşınması ve oyulmasına neden olması

dır.

'

iyonların miktarı

= Jx10~

*

V, C H t

*f

--

/

55 50

tf 1

/ r L ORENTZ-

,

/ / KOHL RAU

'25

1f

ı7

15 10

/ // /

.

^/

^i

10 20 30 AO 50 60 70 80 90 100110 ît .

Şekil. 7 Sıcaklığın fonksiyonu olarak suyun dissosiyasyon kat sayısı. . - , • •

Şekil. 8 Sıcaklığın fonksiyonu olarak çinko-

OO'C.

nun korrozyon hızı.

-!

Şu halde katodik koruma, —muhtemelen sabit sıcaklıkta ve hareketsiz olarak— toprağa

gömülü yapılara göre daha karışık olan suya batmış yapılar için daha kullanışlı olacaktır. Katodik korumanın sulardaki ana uygulamaları aşağıda gösterilmiştir:

a. Deniz suyu ve acı su:

Gemi gövdeleri, her çeşit gemi zırhı, yüzer havuzlar, şamandıralar, dubalar pompalar, vb.

b. Tatlı su:

Rezervuarlar, sıcak su tankları, kondansörler, pompalar, sondaj makinaları. önemli olan, birçok halde yapıların evvelce koruyucu bir örtü ile kaplanmış olmasıdır. Gemi omurgalarının boyanması, sıcak su depolarının emayajı veya galvanizasyonu ... gibi.

Bu örtülerin, katodik koruma ile birlikte kullanılabilmesi ve en büyük etkinlikte olabilmesi için ciddi etütler gerekir.

Belli bir süre sonra örtü bozulacak ve artık yapı ortadan kalkacakmış gibi düşünülerek bir katodik koruma uygulanırsa, işleme başlanır başlanmaz örtünün bozulması hızlanacak ve böylece katodik korumanın maliyeti yükselecektir.

Eğer deniz suyu içindeki boyalı bir yapıyı korumak için, —l volttan daha küçük bir potansiyel isteniyorsa durum yine yukarıdaki gibidir.

Belirli bir çelik yapının üzerindeki boyanın kalkmasına ve böylece çelik yapının çıplak kalmasına neden olacak elektro-ozmoz olayı da ek bir akım gerektirecektir. Şu halde örtünün yararı ortadan kalkmış olacaktır. Çeliği —0,80 Voltta korumak için, akımı sınırlandırmak gerekir. Akımın katodik etkisi boya filminin gözeneklerini doldurur ve bu sayede onun yapışmasını ve etkinliğini arttırır. Boya —katodik koruma ortaklığı ekonomik yönden diğer bütün sistemlerden üstündür.

Yalıtkan bir örtünün varlığı, ayrıca korumayı homojen bir hale getirmeye de yarar. Çünkü bu örtünün direnci akım şiddetini sınırlandıracak ve karmaşık bir yapı halinde, katodik korumanın yapı üzerinde düzgün bir dağılışı elde edilecektir.

Gerçekte elektrik devresi, anot ve korunacak yapı arasında aşağıda ilkesi belirtildiği gibi seri bağlanmış çok sayıda dirençlerden oluşur.

1. Anot ortamı kontak direnci:

Bu direnç, toprak prizlerinin klasik formülleri ile saptanabilir, örneğin dikey bir silindirik anot için:

R = . loğ'

2L

p = ortamın özgül direnci (fîm2/m) L = Anot boyu (m) a = Silidir yarı çapı (m)

2. örtünün dielektrik direnci:

Katod ve anot üzerinde oluşan elektro-kimyasal tabakanın direnci yukarıdaki formüle eklenebilir. Fakat bu direnç diğerine göre küçüktür.

Katod ve anot arasındaki potansiyel farkı sabit olarak kabul edilebilir. Eğer örtünün yalıtım direnci elektrolitin direncine oranla büyük ise, hiç olmazsa on metre dolayındaki yapı gurupları üzerinde akım dağılışları düzgün olacaktır. Kuşkusuz dirençli ortamdaki büyük bo-< yutlu yapılar için, örtünün yalıtım direnci ne olursa olsun, anottan uzaklaştıkça ortam direncinin hızla artması, akün yoğunluğunu sınırlandıracaktır. Bu durum toprak altındaki su borulannın korunmasına tekabül eder. Anot mesafesi, on metre dolayındaki su kolonlarının dirençleri tarafından azaltılır.

Katod ve anot arasındaki potansiyel farkının artışı bir akım artışına yol açar. Bu akım artışı da, önceki durumda hiçbir değişildik yapmaksızın elektrolitte daha yüksek bir gerilim düşümüne neden olur. Sadece çok yalıtkan olan bir örtünün varlığı, bir kaç metre kazandırabilir. Fakat o zaman, örtü — koruma anotu ortaklığı çok iyi etüt edilmiş olmalıdır.

Boyalar için, yalıtım dirençleri 10« den 1012 fi/ cm2 ye kadar değişir ve ortalama koruma akımı yoğunluğu aşağıdaki formül ile bulunabilir.

a + b. loğ Ri Ai =• e>°s Ri (10-6 A/cm2 olarak)

b = 0,116 e = 2,718 Ri fi/cm2 olarak

a = 78

Korunacak yüzey incelenerek ve tasarlanan anot tipinin tahrip edici ortamdaki ortalama akım yoğunluğundan hareket ederek, toplam akım şiddeti ve anot sayısı saptanabilir.