SPZP CORRPOL

ZAKRES NASZYCH USLUGNASZA PRODUKCJAINFORMACJE O FIRMIE

ZESPÓŁ SPECJALISTÓW


CZUJNIKI KOROZYMETRYCZNE
DO OCENY SKUTECZNOŚCI OCHRONY KATODOWEJ KONSTRUKCJI PODZIEMNYCH



Biorąc pod uwagę pewien stopień ryzyka i niepewności związany ze stosowaniem potencjałowego kryterium ochrony katodowej (trudności z prawidłową interpretacją wyników pomiarów potencjału, szczególnie przy oddziaływaniach zewnętrznych, np. prądów błądzących, trudności z oceną rozkładu potencjału na powierzchni konstrukcji, uzależnienie kryterium od lokalnych warunków i inne), w przypadku eksploatacji konstrukcji podziemnych o szczególnym znaczeniu celowe jest rozszerzenie systemu oceny skuteczności ochrony przeciwkorozyjnej konstrukcji o pomiary szybkości korozji w warunkach polaryzacji katodowej. Ponieważ ochrona katodowa przeciwdziałając procesom korozyjnym szybkość tę obniża do zera lub minimalnych wartości, istota pomiaru sprowadza się więc do kontroli czy korozja w miarę upływu czasu postępuje czy nie. System taki umożliwia wychwycenie nieprawidłowości działania instalacji ochronnych i dokonywanie korekty parametrów ich pracy w celu utrzymania skuteczności ochrony na założonym, odpowiednio wysokim poziomie. Jego realizacja wymaga od służb serwisowych dysponowania dokładnymi i precyzyjnymi metodami pomiaru bardzo niskich szybkości korozji i to w warunkach polaryzacji katodowej. Niewiele dostępnych dzisiaj technik pomiarowych może sprostać tym wymaganiom. Jednak niezaprzeczalną cechą takiego podejścia jest to, że uzyskiwane rezultaty są obiektywne, zależą wyłącznie od aparatury pomiarowej, a nie od poziomu wiedzy i przygotowania czy wykształcenia personelu wykonującego pomiary.

Zalety takiego podejścia znalazły swój wyraz w sformułowaniu kryteriów ochrony katodowej w Normie Europejskiej PN-EN 12954:2002, gdzie wyraźnie wskazano, że zadawalającym stopniem ochrony katodowej konstrukcji podziemnych i podwodnych jest ograniczenie ich szybkości korozji do wartości mniejszej niż 0,01 mm/rok. Nie jest wykluczone, że w niedalekiej przyszłości każdy użytkownik instalacji ochrony katodowej konstrukcji o ważnym znaczeniu strategicznym, mającej wpływ na bezpieczeństwo publiczne lub ochronę środowiska, będzie zobligowany oprócz wykonania typowych pomiarów potencjału zabezpieczanej konstrukcji (wykonywanych obecnie) do wykazania, iż osiągnięty stopień polaryzacji konstrukcji jest rzeczywiście wystarczający do obniżenia szybkości korozji poniżej dopuszczalnego poziomu.

W ochronie katodowej mogą być obecnie wykorzystywane dwie techniki monitoringu szybkości korozji (korozymetrii):

  • korozymetria kuponowa,
  • korozymetria rezystancyjna.

Inne, bardziej nowoczesne techniki elektrochemiczne, jak np. spektroskopia impedancyjna lub analiza harmoniczna czy techniki szumowe - znajdują się jeszcze w fazie badań i nie są jeszcze stosowane rutynowo do kontroli szybkości korozji konstrukcji polaryzowanych.

Zasada monitorowania skuteczności ochrony katodowej polega na ekspozycji w środowisku korozyjnym (ziemi, wodzie) próbki (elektrody) stalowej połączonej elektrycznie z chronioną katodowo konstrukcją (umieszczonej możliwie blisko chronionej katodowo powierzchni), a następnie po ustalonym czasie określenie ubytków masy tej próbki. W celu uzyskania miarodajnych wyników powinny być spełnione określone warunki:

  • próbki powinny być wykonane z tego samego lub zbliżonego materiału, co zabezpieczana przed korozją konstrukcja,
  • sposób wykończenia powierzchni próbki powinien odpowiadać monitorowanej konstrukcji,
  • próbka powinna być spolaryzowana do takiej samej wartości potencjału, jak chroniona katodowo konstrukcja,
  • umieszczenie próbki powinno w jak najmniejszym stopniu zmieniać warunki polaryzacji katodowej konstrukcji (pobór prądu, rozkład prądu i potencjału na powierzchni chronionej),
  • cała powierzchnia próbki eksponowana na wpływy środowiska powinna być spolaryzowana możliwie równomiernie; ogranicza to kształt próbek do prostych geometrycznie, najczęściej płaskich powierzchni.

Spełnienie powyższych warunków nie powinno napotykać większych trudności w przypadku monitorowania skuteczności ochrony katodowej stalowych rurociągów umieszczonych w gruncie. Zakres zastosowania czujników szybkości korozji na rurociągu, zarówno kuponowych jak i rezystancyjnych musi być jednak starannie dobrany. Wytypowane czujniki należy umieszczać przynajmniej w miejscach najbardziej zbliżonych i oddalonych od punktów drenażu instalacji ochrony katodowej, jak również w miejscach kolizji z innymi konstrukcjami podziemnymi, które mogłyby wpływać na obniżenie skuteczności ochrony.

Korozymetria kuponowa (grawimetryczna)
Monitorowanie szybkości korozji techniką korozymetrii kuponowej polega na ekspozycji w środowisku korozyjnym odpowiednich próbek metalowych, kuponów - które poddaje się okresowo ważeniu w celu określenia ubytków masy. Metoda ta jest w odniesieniu do badań przemysłowych znormalizowana. Znając dokładnie wielkość ubytku metalu (pożądana dokładność 0,1 mg), pole powierzchni próbki i czas ekspozycji (do 1%), można określić ilościowo szybkość korozji w jednostkach wagowych, np. g/m2h lub przy założeniu korozji równomiernej w mm/rok. Jeżeli kupon zwarty jest elektrycznie z konstrukcją chronioną katodowo, można określać w ten sposób skuteczność ochrony.
Prawidłowo wykonane i zamontowane kupony korozyjne dają prawie 100 %-ową pewność odnośnie kontrolowanej szybkości korozji i stosowane są na ogół jako punkt odniesienia dla innych technik monitorowania korozji.
Biorąc pod uwagę uciążliwości związane z koniecznością każdorazowego wykopywania kuponów w celu ustalenia ubytku masy, stosuje się je w praktyce stosunkowo rzadko, a szczególnie w sytuacjach wymagających całkowitej pewności co do uzyskiwanych wyników.

SPZP CORRPOL produkuje typoszereg stalowych kuponów korozymetrycznych (elektrod symulujących) o powierzchniach eksponowanych od 1 do 100 cm2. Kupony przystosowane są do montażu na powierzchniach rurociągów za pomocą taśmy adhezyjnej. Wyposażone są w przewody elektryczne pozwalające na ich połączenie z konstrukcją chronioną w słupkach kontrolno-pomiarowych. Posiadają wytłoczone kody identyfikacyjne i atesty z wyznaczonymi masami początkowymi pozwalające na ich późniejszą identyfikację i ustalenie ubytków masy po ekspozycji.

Korozymetria rezystancyjna

Monitorowanie korozji z wykorzystaniem pomiarów rezystancji elektrycznej stanowi jedną z najszerzej stosowanych metod określania szybkości korozji metali bez potrzeby usuwania próbek ze środowiska korozyjnego. Metoda ta jest dobrze udokumentowana i znormalizowana. Technika ta jest podobna do grawimetrycznej, z tym, że zamiast ważenia próbek w celu określenia ubytków korozyjnych, oblicza się je na podstawie wyznaczonych przyrostów rezystancji elektrycznej. W przeciwieństwie do metody wagowej, pomiary rezystancji można prowadzić dowolnie często, co praktycznie zapewnia możliwość monitorowania korozji w sposób ciągły.

Rezystancja korodującej próbki (elementu pomiarowego czujnika) jest wyrażona wzorem:

              R = r x L / S

gdzie:
R - mierzona rezystancja elektryczna czujnika,
r - rezystywność metalu - wartość stała dla określonego czujnika,
L - długość elementu pomiarowego - wartość niezmienna,
S - pole przekroju poprzecznego - wartość zależna od stopnia korozji.

W wyniku procesu korozji następuje stopniowe zmniejszanie przekroju próbki, natomiast jej długość pozostaje nie zmieniona. Zgodnie z podaną wyżej zależnością, powoduje to wzrost rezystancji próbki w miarę upływu czasu ekspozycji. Śledzenie wielkości zmian rezystancji w czasie umożliwia wnioskowanie o szybkości korozji.
Technika ta nadaje się zarówno do monitorowania korozji konstrukcji swobodnie korodujących, a więc niechronionych przed korozją, jak również polaryzowanych katodowo lub anodowo, a więc w warunkach ochrony elektrochemicznej.
Należy zwrócić uwagę, że pojedynczy pomiar rezystancji czujnika nie określa jednoznacznie szybkości korozji. Jedynie z różnicy dwóch kolejnych odczytów można określić ubytek metalu i przeliczyć go na średnią szybkość korozji w danym okresie.
W celu kompensacji wpływu temperatury na rezystancję korodującej próbki metalowej, mierzy się stosunek rezystancji próbki eksponowanej na wpływy środowiska do rezystancji umieszczonej w obudowie czujnika tzw. próbki odniesienia, która pozostaje w tej samej temperaturze, ale nie ulega korozji (jest dokładnie odizolowana od środowiska korozyjnego).
Mierzone zmiany rezystancji są bardzo małe, rzędu 10-5 - 10-4 Ohma i wymagają stosowania czułych metod pomiarowych, zważywszy że rezystancja kabli zazwyczaj jest powyżej 100 miliOhmów. Najczęściej stosuje się metody mostkowe z wykorzystaniem prądu zmiennego.
Metoda korozymetrii rezystancyjnej jako jedna z nielicznych pozwala oceniać ilościowo skuteczność ochrony elektrochemicznej.
Do zalet korozymetrii rezystancyjnej przemawiających na rzecz włączenia jej do systemów monitoringu ochrony katodowej należą:

  • wysoka czułość metody pozwalająca na kontrolę szybkości korozji stali w warunkach ochrony katodowej,
  • małe wymiary czujników rezystancyjnych i związana z tym łatwość ich instalacji na obiekcie chronionym,
  • prostota, krótki czas i łatwość wykonywania pomiarów, zwłaszcza przy stosowaniu korozymetrów najnowszej generacji sterowanych mikroprocesorowo,
  • możliwość stosowania metody w szerokiej gamie środowisk korozyjnych, a więc gruntów i wód o różnym przewodnictwie i korozyjności, w tym również nieprzewodzących prądu elektrycznego, np. suchym piasku,
  • możliwość obsługiwania wielu sond korozyjnych rozmieszczonych na gazociągu jednym przyrządem,
  • łatwa osiągalność aparatury pomiarowej oraz szeroki wybór czujników ze stali węglowej o różnej czułości i żywotności,
  • możliwość prowadzenia pomiarów w systemie telemetrycznym (istnieją gotowe systemy komputerowego monitorowania korozji wyposażone w czujniki rezystancyjne z przekazywaniem danych drogą radiową lub przewodową).

Spośród wad i ograniczeń metody korozymetrii rezystancyjnej należy wymienić:

  • ograniczenie stosowalności metody do przypadków korozji równomiernej; korozja lokalna czujników pomiarowych prowadzi do zafałszowania wyników pomiarów,
  • jednorazowość i stosunkowo wysoki koszt sond pomiarowych, które po zużyciu nie nadają się do regeneracji.

Wychodząc naprzeciw nowym potrzebom związanym z kontrolą skuteczności ochrony katodowej w SPZP CORRPOL opracowano i uruchomiono w 2002 roku produkcję nowych czujników rezystancyjnych przeznaczonych do monitorowania szybkości korozji stalowych konstrukcji podziemnych. Poniżej przedstawiono wygląd słupka z wyprowadzonym łączem pomarowym do korozymetru oraz typowy schemat montażowy czujnika korozymetrycznego na rurociągu podziemnym.

Słupek pomiarowy Tablica zaciskowa

Korozymetryczne czujniki rezystancyjne do monitorowanie szybkości korozji konstrukcji stalowych (chronionych i niechronionych katodowo) w środowisku gruntu.

Pierwsze krajowe doświadczenia związane ze stosowaniem czujników rezystancyjnych do kontroli skuteczności ochrony katodowej konstrukcji podziemnych sięgają pierwszej połowy lat 90-tych ubiegłego wieku, kiedy to SPZP CORRPOL zainstalował tego typu importowane czujniki do oceny skuteczności ochrony katodowej infrastruktury w Elektrowni Opole. Uzyskane wyniki okazały się nadzwyczaj przydatne. Pozwoliły one na szybkie i wygodne określanie szybkości korozji zabezpieczanych konstrukcji stalowych z bardzo wysoką dokładnością - na poziomie kilku mikrometrów na rok, potwierdzając zarazem blisko 100 %-ową skuteczność funkcjonowania ochrony katodowej.
Bazowano wówczas na sprzęcie zagranicznym, ponieważ w kraju nie produkowano jeszcze korozymetrów o odpowiednio wysokiej czułości i czujników do ekspozycji w gruncie. Obecnie sytuacja zmieniła się na korzyść. Na rynku istnieje bogatsza oferta korozymetrów i czujników, włączając w to również najnowsze produkty SPZP CORRPOL.

Czujniki korozymetryczne rezystancyjne

Aktualnie SPZP CORRPOL oferuje kilka różnych rozwiązań technicznych czujników płaskich i pierścieniowych o różnych powierzchniach roboczych. Niektóre z nich zaprezentowane są poniżej:

  • Czujnik rezystancyjny - Typ ER-5/0,5-FS
  • Czujnik rezystancyjny z elektrodą odniesienia - Typ ER-5/0,5-FS+EO


Czujnik rezystancyjny Typ ER-5/0,5-FS

Czujnik wykonany jest w postaci trapezoidalnego bloku z wyprowadzonym kablem elektrycznym do podłączenia w słupku pomiarowym. Przeznaczony jest do umieszczenia w gruncie w pobliżu konstrukcji metalowej, której szybkość korozji ma być monitorowana. Podstawowym elementem czujnika jest wykalibrowany układ pomiarowy wykonany z cienkiej blachy stalowej (stal węglowa St3 lub jej odpowiedniki). Część elementu pomiarowego jest eksponowana na wpływy środowiska korozyjnego (gruntu), zaś pozostała część, stanowiąca tzw. element odniesienia, jest ukryta w obudowie czujnika i dokładnie odizolowana od wpływów otoczenia. Do elementu pomiarowego przyłączona jest wiązka przewodów elektrycznych zakończona 6-cio pinowym wtykiem do podłączenia korozymetru. Osobno wyprowadzony jest zakończony oczkiem przewód do połączenia z konstrukcją w przypadku wykorzystywania czujnika do monitorowania skuteczności ochrony katodowej. Mając na względzie wysoką jakość i trwałość czujnika do jego wykonania użyto podzespoły importowane - kabel transmisyjny z trzema parami skręcanych i ekranowanych przewodów oraz znane z niezawodności hermetyczne złącze militarne stanowiące obecnie standard światowy w tej technice pomiarowej.

Podstawowe parametry techniczne czujnika:

  • Powierzchnia eksponowana elementu pomiarowego - 5 cm2
  • Grubość elementu pomiarowego - 0,5 mm
  • Złącze - MIL-C-5015 6p do podłączenia aparatury pomiarowej (IN-8500 Data Logger lub jej odpowiedniki)
  • Standardowa długość kabla - 5 mb
  • Wymiary 155 x 50 x 26 mm

Czujnik rezystancyjny z elektrodą odniesienia Typ ER-5/0,5-FS + EO
W odróżnieniu od dotychczas znanych i stosowanych w kraju i zagranicą czujników rezystancyjnych ten nowy układ pomiarowy jest przeznaczony do jednoczesnego monitorowania szybkości korozji i potencjału konstrukcji stalowych (chronionych i niechronionych katodowo) w środowisku gruntu. Wdrażany aktualnie układ stanowi oryginalne i zastrzeżone przez SPZP CORRPOL w Urzędzie Patentowym RP rozwiązanie, które spełnia wymogi najnowszych norm i wnosi istotny postęp w zakresie kontroli skuteczności działania ochrony elektrochemicznej.
Budowa tego podwójnego czujnika jest zbliżona do opisanego wyżej czujnika pojedynczego (E/R-5/0,5) z tą różnicą, że wyposażono go dodatkowo w miniaturową elektrodę odniesienia. W charakterze elektrody odniesienia zastosowano nasyconą elektrodę kalomelową. Rozwiązanie takie pozwala uniknąć niekorzystnego zjawiska wydzielania metalicznej miedzi na stali, które obserwuje się w przypadku bliskiej lokalizacji elektrod siarczano-miedziowych. Zmierzony w ten sposób potencjał można łatwo przeliczyć względem elektrody siarczano-miedziowej odejmując od niego 80 mV. Na przykład, wartości potencjału -770 mV wzgl. NEK odpowiada potencjał -850 mV wzgl. Cu/CuSO4.
Zespolenie w jednej obudowie czujnika rezystancyjnego i elektrody odniesienia posiada bardzo istotną zaletę, a mianowicie zmniejsza do minimum błąd pomiaru związany ze spadkiem napięcia IR. W opracowanym czujniku odległość klucza elektrolitycznego od stalowego elementu pomiarowego nie przekracza 5 mm wnosząc znikomy udział w składową IR.
Opracowany podzespół kontrolno-pomiarowy stanowi znaczący krok naprzód w stosunku do obecnie stosowanych elektrod symulujących. Pozwala on dokładnie mierzyć potencjał w warunkach ochrony katodowej oraz wiązać ilościowo uzyskaną zmianę potencjału (polaryzację) ze zmniejszeniem szybkości procesów korozyjnych, czego nie zapewniały dotychczasowe techniki pomiarowe.

Podstawowe parametry techniczne:

  • Powierzchnia stalowego elementu pomiarowego - 5 cm2
  • Grubość elementu pomiarowego - 0,5 mm
  • Wewnętrzna elektroda odniesienia - nasycona elektroda kalomelowa*)
  • Złącze - MIL-C-5015 6p do podłączenia aparatury pomiarowej (IN-8500 Data Logger lub jej odpowiedniki)
  • Standardowa długość kabla - 5 mb
  • Wymiary 155 x 50 x 26 mm

*) na życzenie klientów czujnik może być wyposażony w inny rodzaj elektrody odniesienia, np. siarczano-miedziową.

Czujnik rezystancyjny Typ ER-1/1-FR (do zastosowania w wodzie)

Cylindryczny czujnik rezystancyjny do gruntu i wody

Czujnik rezystancyjny Typ ER-1/1-FR (do zastosowania w ziemi)

Cylindryczny czujnik rezystancyjny do gruntu i wody

Czujnik rezystancyjny z elektrodą odniesienia Typ ER-1/1-FR + EO (do zastosowania w ziemi)

Cylindryczny czujnik rezystancyjny do gruntu i wody razem z elektrodą odniesienia

Czujnik rezystancyjny Typ ER-1/1-FR wewnątrz elektrody symulującej 100 cm2 (do zastosowania w ziemi)

Cylindryczny czujnik rezystancyjny do gruntu i wody razem z elektrodą symulującą

Czujnik rezystancyjne nowej generacji o powierzchni 1, 5 i 10 cm2 i grubości 0,5 0,8 1,0 1,2 mm
typ ER-powierzchnia/grubość-FC

Czujnik rezystancyjny nowej generacji do bardzo wysokich ciśnień i agresywnych środowisk
Karta katalogowa

 

Sposób zamawiania czujników


Korozymetry

Przy realizacji pomiarów rezystancyjnych należy korzystać jak dotychczas z aparatury zagranicznej. SPZP CORRPOL zapewnia pomoc przy jej doborze do potrzeb użytkowników, dostawie z zagranicy oraz przeszkolenie w zakresie obsługi.
Firma pracuje nad opracowaniem i wdrożeniem własnego przyrządu pomiarowego dostosowanego do pomiarów szybkości korozji w zakrsie umożliwiającym ocenę skuteczności ochrony katodowej.
Obecnie dostępny jest prosty i ekonomiczny korozymetr do pomiarów ręcznych w formie przystawki do odpowiednioego multimetru.

Korozymetr KR-106 w formie przystawki do multimetru (zestaw pomiarowy)


NOWOŚĆ !! Nareszcie (2009) własny wysokiej klasy korozymetr do pomiarów rezystometrycznych wyprodukowany na podstawie licznych badań i zebranych doświadczeń w kooperacji z firmą SOLLICH-ATLAS z Gdańska.

KOROZYMETR ATLAS 0901

A to najnowszy (2010) model KOROZYMETR ATLAS 1001 - już w produkcji!!!
Karta katalogowa - produkcja korozymetrów na zamówienie

KOROZYMETR ATLAS 1001


SPZP CORRPOL oferuje instalacje czujników korozyjnych oraz systematyczne prowadzenie monitorowania skuteczności ochrony przeciwkorozyjnej konstrukcji podziemnych z wykorzystaniem najnowszej certyfikowanej aparatury uznanych firm zachodnich i sprzętu własnego.

Dla klientów, którzy zaopatrzą się w czujniki korozymetryczne dostarczone przez SPZP CORRPOL firma uruchamia 24-o godzinny serwis pomiarowy do czasu zakupu własnej aparatury pomiarowej. Dla użytkowników korozymetrów dostępny jest wzorzec korozymetryczny rezystancyjny Typ: WR-005 służący do kalibracji korozymetrów dowolnego typu - karta katalogowa.


Od grudnia 2005 roku SPZP CORRPOL uruchomił dla swoich klientów, którzy zakupili w firmie czujniki rezystancyjne, internetową bazę danych wraz z kalkulatorem ubytków korozyjnych o nazwie SYSTEM "CORRPOL-ER". Umożliwia on odpowiednie przeliczanie wyników w zależności od rodzaju i typu wyprodukowanego czujnika oraz gromadzenie wyników w bazie komputerowej firmy i ich wizualizację poprzez sieć komputerową Internet z dowolnego komputera podłączonego do sieci i zaopatrzonego w przeglądarkę internetową.

LITERATURA

Monitorowanie skuteczności ochrony katodowej techniką rezystometryczną
Norma EN 12954 - nowe kryterium ochrony katodowej?
SYSTEM "CORRPOL-ER" - internetowa baza danych rezystometrycznych wraz z kalkulatorem ubytków korozyjnych