Galvanik Anotlu Katodik Koruma

Galvanik anod sisteminde gerekli katodik koruma aktif olan bir metali korozyona uğratarak sağlanır. Bu sistem korozyon hücresi potansiyelindeki farklılıklara göre çalışır. Örneğin demirin Bakır/bakır sulfat referans elektroduna göre arasındaki potansiyel farkı -0,4 ve 0,6 dir. Çinkonun bakır/bakır sulfat referans elektroduna göre potansiyel farkı -1,1 Volt dur. Eğer bu iki metal elektriksel olarak birbirleriyle bağlanırsa demir ve çinko arasında 0,5-0,7 volt potansiyel farkı olacak ve çinko anod olarak çalışarak korozyona uğrayacak ve ayni zamanda koruma akımı sağlayan bir akım kaynağı olacak ve demiri katod haline geçirerek demirin korozyona uğraması önlenecektir [8].

103

Alüminyum, magnezyum, çinko gibi metaller çelikle karşılaştırıldığında anodiktir. Bu metallerin elektrik potansiyeli herhangi bir dış kaynaktan yardım alınmadan katodik koruma akımı sağlanarak çeliği galvanik olarak korumalarına izin verir. Kullanım voltajı, koruma akım miktarı galvanik anotlardan sağlandığı için metalin potansiyeli içerisinde sınırlandırılmıştır [40].

Mesela termal püskürtülmüş çinko denizdeki betonun suyun sıçradığı yada gelgit olan bölgelerini galvanik olarak koruyabilirdi fakat anot yeterli koruma akımını sağlayabilmek için periyodik olarak ıslak olmalıdır. Kurban anotlarla ilgili problem koruma akımlarının zamanla azalmasıdır sonunda pasif duruma gelirler buna bağlantılı olarak pek çok sistemin kullanım ömrü kısadır. Kurban anotlu katodik koruma sisteminin su altı yapılarda kullanımı genel olarak kısıtlanmıştır fakat son dönemlerde atmosfere maruz köprülerde kullanımına başlanmıştır. Etkin akımlı katodik koruma sisteminde çıkış gücünün kontrol edilebilmesi gerçekten bir avantajdır fakat etkin akım sistemi bazen yapıyı aşırı koruyabilir buda anot ömrünün azalmasına ve hidrojen gevrekliğine neden olur. Pek çok elektriksel parça izleme ve bakım gerektiren etkin akım sistemine karşı galvanik anotlu katodik koruma sistemi dış güç kaynağı gerektirmemektedir [40].

1996 yılında FHWA tarafından yapılan çalışmada, çinko hidrojel anot sistemi çinkonun iyi akım verimliliğine ve buna bağlı olarak pahalı olmamasından dolayı çinko anotları denenmiştir. Yaptıkları çalışmada çinko hidrojel, anot sistemleri için en uygun bulunmuştur. Alüminyum ve alüminyum alaşımları için yapılan denemede bunlar kararsız davranmış ve hidrojel yapışkanlarla yeterli çalışma potansiyeli gösteremediklerinden uygun bulunmamışlardır. Saha testlerinde üç yapıda, iletken yapışkan ile çinko anodun en iyi kombinasyonu kurulmuştur. Burada 10-20 mm kalınlıkta çinko levhalar kullanılmıştır. Hidrojel olarak özel bir formülasyon kullanılmıştır. Çinko hidrojel anodu beton yüzeyinde 300 m2

lik bir alan üzerine yerleştirilmiştir. Operasyonun ilk 20 ayında sistem 100 mV katodik koruma polarizasyon gereksinimini karşılamıştır fakat dokuzuncu ve yirminci aylar arasında sistem polarizasyonu 120 mV’den 108 mV’ye azaldığı görülmüştür [40].

Missouri taşıma departmanı Kasım 1999’da Franklin ilçesinde iki köprü ayağı ve rıhtımına betonun 200 m2

lik alanı üzerine 3M çinko hidrojel anotlarını kurmuştur. Şubat 2000’de her bölgede oluşturulmuş akım 0,1 A olarak ölçülmüştür. Bu değer, iyi kalitede, kuru ve klor bulaşmış beton için tavsiye edilen ve donatının hafif korozyon

104

işaretleri gösterdiği değer aralığı içerisinde yer alan beton yüzeyinde 3,5 mA/m2 akım yoğunluğuna karşılık gelir [40].

Çinko hidrojel anot sistemlerinin saha çalışmalarında, sistemlerin kuruluşunun kolay, uzmanlık gerektirmemesi, üç yıldan fazla beton ile iyi bağlanma ve uyum görülmüştür. Çalışan sistemlerde yapışkanın su ile direk temasının önlenmesi gerekir [40].

1997 yılında FHWA tarafından yapılan çalışmada, geleneksel metalizasyon, alev veya ark sprey ile uygulanabilen kurban anotların bulunması üzerine yoğunlaşılmıştır. Saf çinko, saf alüminyum, çinko-alüminyum ve magnezyumun kombinasyonlarını içeren on beş farklı tipte ticari anodik malzeme anot kapasitesi, verimliliği, periyodik polarizasyon, atmosferik korozyon karakteristikleri, sıcaklık ve neme hassasiyet ve pH’ın performans üzerine etkileri için test edilmiştir. Test edilen tüm anotlar sıcaklık ve nemin artışına bağlı olarak daha fazla akım sağlamışlardır. Test edilen kurban anotların tümü yüksek sıcaklıklarda (>320_{C) ve yüksek nem (>%90) içeriğinde yeterli akımı} sağlamışlardır. Bununla beraber çinko alaşımları ve pek çok alüminyum alaşımı düşük sıcaklık ve düşük nem şartlarındaki donatıyı korumak için yeterli akımı üretememiştir. Ortamın pH’ı düşürüldüğü zaman özellikle pH değeri 12’nin altında iken tüm anotlar düşük akım çıkışı ve potansiyel göstermiştir. Sıcaklık ve nem ve pH’ın düşmesine bağlı olarak akım çıkışı ve potansiyeldeki azalma alüminyum-çinko alaşımlarında en az bulunmuştur. Çalışmanın en son bölümünde bu tip sistemler için yeni bir alaşım geliştirilmesi amaçlanmıştır çünkü orijinal malzemelerin hiçbirinin özellikle düşük pH ortamında donatılı betonda kurban anot olarak kabul edilebilir özelliklere sahip olmadığı düşünülmüştür. Yeni anot malzemelerinde en iyi performans alüminyum- çinko-indiyum alaşımı tarafından sağlanmıştır. Bu alaşım tüm ortamlarda statik (sabit) potansiyelini korumuştur ve test edilen tüm alaşımlar içinde en düşük anot polarizasyonunu göstermiştir. Düşük anot polarizasyonu istenmesinin nedeni yüksek polarizayon anodik reaksiyon esnasında yüksek hızla anot çözünmesini ifade eder. Bu sistemin saha denemeleri Florida, Pennsylvania ve Virginia’ da yapılmıştır [40].

FHWA tarafından yapılan Florida saha çalışmalarında, karşılaştırma yapmak amacıyla alüminyum–çinko-indiyum sprey anot ile saf geleneksel çinko sprey anot yapılmıştır. Her iki anotta 300 mikron kalınlıkta uygulanmıştır. Sistem iki yıl boyunca incelenmiş ve sonra numuneler değerlendirme için alınmıştır. Saha denemelerinde alüminyum– çinko-indiyum anottan çıkan akım diğer anoda göre yüksek ve donatıyı korumak için gereken değerin üzerinde bulunmuştur. Sıcaklık, rutubet ve betonun nem içeriğindeki

105

değişimler her iki anodunda çıkış akımında değişikliğe sebep olmuştur. Alüminyum- çinko-indiyum alaşımlı anottaki daha yüksek akım çıkışı polarizasyonun daha yüksek olmasına sebep olmuştur. İki yıllık periyodun tamamı boyunca 100 mV’luk kriter aşılmıştır. Çinko anodu gereken 100 mV polarizasyonu sağlayamamıştır. Her iki anotta betonla iyi bağlanmıştır ve 300 mikronluk kalınlıkta uygulandıklarında 15 yılın üzerinde servis ömrüne sahip olmaları beklenir [40].