اندازه گیری پتانسیل حفاظتی سازه

پتانسیل سازه مبنای اصلی ارزیابی عملکرد یک سیستم حفاظت کاتدی است . بر اساس معسار های حفاظت کاتدی که در مقاله               برای استاندارد های معتبر مختلف آورده شده است علاوه بر (الف) پتانسیل طبیعی به دونوع پتانسیل دیگر نیز نیاز است .(ب) پتانسیل وصل که به آن پتانسیل در حالت عبور جریان حفاظتی و یا پتانسیل On گفته میشود و (پ) پتانسیل قطع لحظه ای یا پتانسیل پلاریزه یا همان پتانسیل Off   است. لازم به ذکر است پتانسیل پلاریزه را میتوان روی کوپن و یا باروش های دیگر بدست آورد  اما در اکثر موارد پتانسیل قطع لحظه ای برای بدست آوردن پتانسیل پلاریزه به کار میرود .

الف) پتانسیل طبیعی: پتانسیل طبیعی یا پتانسیل آزاد خوردگی یک سازه همان پتانسیل قرائت شده قبل از هرگونه اعمال جریان و ی اتصال به سازه ها با متریال با پتانسیل الکترو شیمیایی متفاوت است . بهتر است پس از نصب لوله و تماس آن با الکترولیت خاک یا قبل از راه اندازی هر گونه حفاظت کاتدی پتانسیل قرائت گردد. بعد از راه اندازی حتی به صورت کوتاه مدت به علت تغییر شیمی سطح فلز در تماس با خاک کمی پتانسیل طبیعی ممکن است تغییر کند. پتانسیلی که به این روش وقبل از هر اتفاقی اندازه گیری می شود پتانسیل طبیعی است مگر اینکه استاندارد یا رویه مورد استفاده تصریح کرده باشد بعد از یک زمان خاموش بودن سیستم حفاظت کاتدی پتانسیل قرائت شود و مبنای پتانسیل طبیعی قرار گیرد.

در اندازه گیری پتانسیل که در تمام حالت های اندازه گیری پتانسیل نیز میبایست مورد توجه قرار گیرد محل صحیح هافسل اندازگیری است . در صورتی که از هافسل دائمی استفاده شود هافسل می بایست در نزدیکی لوله دفن شود و بعد از زمان کافی و به تعادل رسیدن آن با محیط از آن استفاده نمود . در صورتی که هافسل قابل حمل (پرتابل) مورد استفاده قرار گیرد محل هافسل می بایست به نحوی باشد که هفت شرط زیر رعایت شود :

1. محل اندازه گیری تا حد امکان به لوله نزدیک باشد مثلا در موقعیت تاج لوله و یا کنار گرده ی بالای لوله باشد.
2. محل قرار دادن هافسل مرطوب بوده تا مقاومت فصل مشترک هافسل و خاک به حداقل برسد .
3. از محل دسترسی به خاک استفاده شود تا هر بار اندازه گیری در همان محل تکرار شود.
4. اطمینان از اینکه هافسل بر روی سطحی با مقاومت و خواص کاملا متفاوت نیست مثلا روی بتن و یا اینکه د مسیرش تا لوله مانعی عایق وجود ندارد .
5. در مجتمع ها بسیار مهم است محل اندازه گیری از کاتد بزرگ مانند فندانسیون ها ویا شبکه ارت که منجر به خطا میشوند دور باشد .
6. ممانعت از خطاهای متداول اندازه گیری مانند آلوده نشدن هافسل اتصال الکتریکی مناسب بین اجزای اندازه گیری و یا عدم حالت اشباع در زمان استفاده ازالکترود مس / سولفات مس به علت نداشتن رسوب کریستال های سولفات مس و مواردی از این دست .
7. جهت و پلاریته مولتی متر در اندازه گیری رعایت شود . اگر چه تغییر پلاریته با اصلاح و تبدیل علامت قابل رفع است اما عادت کردن به قرائت صحیح و پلاریته صحیح در موارد خاص و رفع تداخل بسیار راهگشاست . در اندازه گیری صحیح کابل مشکی (منفی ) و یا همان COM میبایست به هافسل و سر دیگر به سازه متصل شود . در این شرایط پلاریته نرمال منفی بوده وبا همین علامت در مولتی متر نشان داده خواهد شد . عدم دقت در این موضوع در عین سادگی در برخی موارد نتایج خسارت باری به همراه داشته است .

روش متداول اندازه گیری صحیح پتانسیل بر اساس قرار دادن در نزدیکترین محل و اتصال پلاریته صحیح در شکل زیر آورده شده است .شماتیک اندازه گیری صحیح در حضور آسفالت بتن یا لایه خشک و یخ زده در شکل زیر آورده شده است .

لازم به ذکر است در برخی موارد برای قرائت پتانسیل از روی بتن ویا لایه هایی با مقاومت بالا از هافسل های با قطر بالا و یا استفاده از یک اسفنج غرقاب در فصل مشترک هافسل قابل حمل معمولی برای اندازه گیری صحیح استفاده میشود .

ب) پتانسیل وصل (On) :پتانسیل وصل در شرایطی اندازه گیری میشود که سیستم حفاظت کاتدی روشن بوده و سیستم کارکرد عادی خود را دارد. مبنا ها و اصل اندازه گیری گفته شده برای اندازه گیری پتانسیل طبیعی در بالا برای این پتانسیل نیز صادق است تنها با این تفاوت که در این حالت سیستم روشن است . مورد پنجم قسمت الف که در خصوص دوری از کاتد بزرگ است در حالت اندازه گیری پتانسیل طبیعی خطر ایجاد کوپل گالوانیک داشته و ممکن است پتانسیل کوپل اندازه گیری شود اما در حالت عبور جریان و روشن بودن سیستم حفاظت کاتدی وجود کاتد بزرگ ممکن است علاوه بر خطای قرائت پتانسیل کوپل به علت احتمال انحراف جریان حفاظتی گرادیان پتانسیل تشدید شده و اندازه گیری با خطا مواجه شود .
در زمان اندازه گیری پتانسیل وصل (ON ) هافسل گذاری مشابه شکل زیر خواهد بود و ملاحظات فوق الذکر در خصوص پتانسیل طبیعی نیز میبایست مد نظر قرار گیرد .نکته اثر گذار که بیشتر در پتانسیل وصل نمود پیدا میکند فاصله هافسل از تاج لوله است . اثر فاصله از تاج لوله بر پتانسیل در شکل زیر آورده شده است . همانطور که هافسل از تاج لوله فاصله میگیرد تغییر پتانسیل بیشتری قرائت میشود . علت این موضوع افزایش میزان افت IR در مسیر اندازه گیری است . پتانسیل قرائت شده حالت وصل با افزایش فاصله هافسل به یک مقدار حدی نزدیک میشود مثلا پتانسیل اندازه گیری شده ۱۲۰۰- به ۱۲۵۰- ۱۲۷۰ – و ۱۲۷۲- تغییر خواهد کرد .لازم به ذکر است که این شکل مبنای مشخص کردن زمین دور لوله است زیرا در زمین دور نسبت به لوله تغییر پتانسیل بسیار ناچیز است . این زمین دور در روش های تشخیص عیب خطوط لوله مانند DCVG مبنای اندازه گیری است . این زمین دور از منظر پتانسیل لوله است وبا زمین دور از منظر بستر کمی متفاوت است .

پ) پتانسیل پلاریزه یا پتانسیل OFF: اندازه گیری پتانسیل پلاریزه از چالش برانگیزترین مباحث درحفاظت کاتدی است . با توجه به تجارب به دست آمده و این واقعیت که پتانسیل پلاریزه بازتاب کننده پتانسیل واقعی سطح مورد حفاظت است در دهه های گذشته مورد توجه بسیاری از متخصصین قرار گرفته است . در اکثر مشخصات فنی و استاندارد ها همانطور که در بخش             آورده شده است معیار حفاظت کاتدی یک پتانسیل پلاریزه مشخص مثلا ۸۵۰- میلی ولت (نسبت به الکترود مرجع مس / سولفات مس) است و یا یک شیفت مشخص نسبت به پتانسیل طبیعی و یا مرجع (مانند شیفت ۱۰۰ میلی ولت) که در هر دوی آن ها نیاز به دانستن پتانسیل واقعی فصل مشترک فلز – الکترولیت باشد.

با توجه به این موارد دو روش متداول اندازه گیری پتانسیل سطح پتانسیل پلاریزه پیشنهاد و عمدتا مورد استفاده قرار میگیرد .روش قطع همزمان منابع جریان یا همان قرائت پتانسیل قطع لحظه ای و دیگری استفاده از کوپن پلاریزاسیون که بازگو کننده پتانسیل نقاط آزاد یا همان نقاط بدون پوشش در سطح مطالعه است .

در روش قطع لحظه ای کلیه منابع جریان به صورت همزمان قطع میگردند و نمودار اندازه گیری مشابه شکل زیر خواهد بود . از روش قطع لحظه ای میتوان هم در زمان پلاریزه شدن سیستم استفاده نمود و هم به صورت دپلاریزه. آنچه که معمولا استفاده میشود حالت دپلاریزه است . چون در زمانی که سیستم روشن است به تر است مدت زمان کوتاهی جریان حفاظتی سیستم قطع شود در صورتی که برای حالت پلاریزه شدن می بایست ابتدا سیستم به صورت کامل دپلاریزه باشد.

منبع : کتاب حفاظت کاتدی :اندازه گیری و معیار

نویسندگان:مهدی عطارچی و حمید رضا اطلاعی

انتشارات : هامش