1tom318

12. ELEKTROCHEMIA 638

może być użyty również grafit impregnowany, a do obiektów w wodzie morskiej także stopy ołowiu z dodatkiem srebra i tytan platynowany. Anody z żeliwa wysoko-krzemowego ze względu na zawartość chromu jak i anody ze stopu ołów-srebro są niewskazane do układów ochrony w wodzie pitnej.

Anody oraz zestawy anod powinny mieć możliwie jak najmniejszą rezystancję przejścia w środowisku elektrolitycznym.. Pozwala to na utrzymanie niskiego napięcia wyjściowego urządzeń ochrony, co z kolei ogranicza szkodliwe oddziaływanie układów ochrony na obce konstrukcje sąsiednie. Rezystancja przejścia anody jest wprost proporcjonalna do rezystywności środowiska. Na instalacje anodowe w ziemi wybiera się więc miejsca o najmniejszej rezystywności. Oprócz tego anody otacza się w ziemi zasypką koksową, która zmniejsza rezystancję przejścia i ułatwia penetrację gazów wywiązujących się w procesie anodowym.

Promień anodowego stożka napięciowego w układach ochrony metalowych konstrukcji podziemnych może mieć zasięg do 100 m. W obszarze takiego stożka nie powinno się umieszczać żadnych konstrukcji metalowych, jeśli nie mają one dobrych izolujących pokryć ochronnych.

Takie wymagania trudno utrzymać w' terenach gęsto zabudowanych, dlatego czasami jest uzasadnione stosowanie uziomów głębokich, umieszczanych pionowo w ziemi na poziomic kilkudziesięciu, a nawet kilkuset metrów. Instalacje uziomów głębokich są bardzo kosztowne, ale dają określone korzyści, gdyż zajmują mało miejsca, nie stwarzają zagrożenia korozyjnego dla obcych konstrukcji metalowych i nic powodują niebezpiecznego napięcia krokowego na powierzchni ziemi.

Ogólne zasady projektowania ochrony katodowej

Dane do projektowania powinny zawierać co najmniej:

—    charakterystykę konstrukcji przewidzianej do ochrony,

—    ocenę zagrożenia korozyjnego tej konstrukcji,

—    rozeznanie możliwości stosowania urządzeń ochrony zasilanych prądem ze źródła zewnętrznego,

—    wyniki próbnych włączeń urządzeń drenażu lub stacji katodowej,

—    określenie wartości prądu ochrony.

Szczegóły projektowania ochrony katodowej metalowych konstrukcji podziemnych są podane w [12.4; 12.6; 12.12].

Sposób ochrony katodowej jest uściślany na podstawie prądu ochrony, który określa się z wymiarów powierzchni przewidzianej do ochrony i wymaganej gęstości prądu, wg wzoru

h = SJ₀    (12.1)

w którym: /„ — prąd ochrony, mA; S — powierzchnia metalowa przeznaczona do ochrony, m²; J₀ — gęstość prądu ochrony, mA/m².

Wymagana gęstość prądu ochrony, zależnie od rodzaju i jakości pokryć ochronnych na metalu, może się zmieniać w szerokich granicach, a mianowicie od kilku mikroam-perów w przypadku dobrych pokryć polietylenowych do kilkudziesięciu, a nawet kilkuset miliamperów na m² w przypadku konstrukcji pozbawionych zupełnie pokryć ochronnych. Do obliczeń przyjmuje się zwykle średnie wartości gęstości prądu określane na podstawie rezystancji pokrycia i wymaganej wielkości przesunięcia potencjału na skutek polaryzacji katodowej. Zakładając przy pokryciach dobrej jakości przesunięcie potencjału o 0,1 V, przy gorszej — o 0,3 V, gęstość prądu jest obliczana odpowiednio zc wzorów

0,3

*7

(12.2)

(12.3)

przy czym R_n — rezystancja pokrycia ochronnego na jednostkę powierzchni, fi.

Na konstrukcjach istniejących wartość prądu ochrony można ustalić zarówno obliczeniowo, jak też na podstawie próbnych włączeń. Do zaprojektowania ochrony za pomocą drenażu elektrycznego są niezbędne wyniki próbnych włączeń instalacji drenażowej.

Na podstawie próbnych włączeń można określić zasięg ochrony i stopień jej oddziaływania na sąsiednie konstrukcje metalowe, nic włączone we wspólny system ochrony.

W przypadku stosowania stacji katodowych do ochrony długich metalowych konstrukcji podziemnych mających dobre pokrycia ochronne, np. z tworzyw sztucznych, zasięg ochrony jest bardzo duży; odległość pomiędzy stacjami katodowymi na trasie może wynosić ok. 50 km. Nieduży prąd ochrony wystarcza do spolaryzowania miejsc w defektach pokryć. W przypadku rurociągów stalowych o niezniszczonych pokryciach bitumicznych zasięg ochrony jest mniejszy (kilkanaście kilometrów po obu stronach stacji katodowej). Mniejsze zasięgi ochrony obserwuje się w przypadku kabli o powłokach ołowianych i osłonach jutowo-bitumicznych.

Dobre zasięgi ochrony można uzyskać tylko pod warunkiem, że konstrukcja chroniona nic jest połączona z systemem rozległych uziemień lub z konstrukcjami źle izolowanymi, albo pozbawionymi pokryć ochronnych. Kable o powłoce metalowej bez osłon zewnętrznych, np. układane w kanałach kablowych, są praktycznie uziemione na całej swojej długości; polaryzowanie ich do potencjału ochrony wymagałoby dużych prądów, co z technicznego punktu widzenia byłoby niekorzystne.

Wspólna ochrona katodowa

Jeśli obce konstrukcje metalowe znajdują się w zasięgu projektowanej ochrony katodowej, celowe jest często włączanie ich do wspólnego systemu ochrony. W projekcie należy wtedy uwzględnić większy pobór prądu ochrony.

Jako kryterium zagrożenia korozyjnego konstrukcji znajdujących się w polu oddziaływania prądów ochrony katodowej innej konstrukcji, przyjmuje się zmianę potencjału konstrukcji niech ronionej, po włączeniu systemu ochrony konstrukcji chronionej. Zmiana ta nie powinna być większa niż 50 mV. W przypadku stwierdzenia większego oddziaływania, łączy się konstrukcję chronioną z niechronioną za pomocą izolowanego przewodu w miejscach największego oddziaływania. Taki przewód wyrównawczy wyposaża się często w elementy regulujące przepływ prądu z jednej konstrukcji do drugiej. Bezpośrednie połączenia wyrównawcze stosuje się tylko do konstrukcji tego samego typu, wykonanych z podobnych materiałów.

Wspólna ochrona katodowa wymaga ścisłej współpracy między organizacją koordynującą przedsięwzięcie i właścicielami wszystkich konstrukcji włączanych we wspólny system.

Ochrona skojarzona

Jeśli istnieje niebezpieczeństwo oddziaływania linii elektroenergetycznych wysokiego napięcia lub wyładowań atmosferycznych przy równoczesnym zagrożeniu korozyjnym, wskazane jest stosowanie środków ochrony skojarzonej opisanej w [12.6; 12.12], Ochrona taka umożliwia polaryzację katodową przy jednoczesnym stosowaniu uziemień np. ochronnych i odgromowych.

Włączenie różnych materiałów we wspólny system ochrony

W praktyce zachodzi nieraz konieczność ochrony katodowej całego kompleksu metalowych konstrukcji, złożonego z różnych materiałów o różnych potencjałach spoczynkowych, np. aluminium, zwykła stal węglowa, stopy miedzi. Metale te mogą tworzyć ze sobą ogniwa korozyjne w przypadku przerw w dopływie prądu ochrony z zewnętrznego źródła. Każdą z takich konstrukcji przyłącza się do ujemnego bieguna prostownika stacji katodowej poprzez diodę i regulowany rezystor.

Instalacja i rozruch systemów ochrony katodowej

Po zainstalowaniu układu ochrony zgodnie z projektem należy, za pomocą pomiaru potencjału sprawdzić kierunek polaryzacji i wyregulować prąd wyjściowy w taki sposób, aby przy możliwie małej wartości prądu uzyskać pożądany zasięg ochrony.