10년 동안 조수 강의 강철 파일 벽을 지켜본 사람에게 물어보면 같은 이야기를 듣게 될 것입니다. 구조는 수년 동안 괜찮아 보였지만 단면 손실은 저수위 바로 아래, 정확히 아무도 볼 수 없는 곳에 나타납니다. 그 이야기를 방해하기 위해 음극 보호와 희생 양극이 존재합니다. 새로운 기술도 아니고 전문용어만 빼면 복잡하지도 않지만, 나쁘게 지정하기도 쉽습니다. 이 가이드에서는 두 가지 방법이 어떻게 작동하는지, 실제로 양극 시스템의 크기가 어떻게 지정되는지, 그리고 벽 자체가 강철이 아닌 폴리머로 만들어지면 전체 대화가 어떻게 바뀌는지 설명합니다.

음극 방식이 실제로 하는 일

강철은 주변 환경과 전기화학 전지를 형성하기 때문에 부식됩니다. 표면의 한 부분은 양극 역할을 하며 철 이온을 물이나 토양에 방출하여 전자를 방출합니다. 또 다른 부분은 전자가 소비되는 음극 역할을 합니다. 전해질(해수, 기수, 습한 토양)은 이온 전류를 전달하고 강철 자체는 전자 전류를 전달합니다. 세 가지 요소 중 하나를 제거하면 부식이 중지됩니다.

음극 방식은 전기적 측면의 문제를 해결합니다. 강철이 양극 부위에 자체 전자를 공급하도록 하는 대신 외부 소스에서 전자를 공급합니다. 활성 영역은 음극, 수동 상태로 밀려납니다. 실제로 부식 반응을 멈추는 것이 아니라 다른 곳에서 부식이 일어나도록 하는 것입니다.

전자를 공급하는 방법은 두 가지뿐입니다. 강철을 그 자리에서 부식되는 반응성이 더 높은 금속(희생 또는 갈바닉 양극)에 연결하거나, 불활성 양극(인상 전류 음극 보호, 일반적으로 ICCP로 단축됨)을 통해 전원 공급 장치에서 구조로 전류를 유도합니다.

희생 양극의 작동 방식

희생 양극은 보호하는 강철보다 덜 고귀한 금속 덩어리일 뿐입니다. 두 개를 전기적으로 연결하고 두 개를 동일한 전해질에 넣으면 양극이 부식 표면이 됩니다. 부두의 강철 파일에는 웹에 볼트로 고정된 아연 또는 알루미늄 합금 브레이슬릿이 장착되거나 펜더 라인에 용접된 스탠드오프 브래킷이 장착되는 경우가 많습니다. 양극은 천천히 용해됩니다. 더미는 그대로 유지됩니다.

구동 전압은 두 금속 사이의 전위차에서 나오므로 외부 전원이 필요하지 않습니다. 이것이 갈바닉 시스템과 그 한계의 큰 장점입니다. 전압이 작기 때문에 먼 곳이나 잘 코팅된 표면에 도달하는 전류는 제한적이며, 양극은 설계 수명 동안 소모되는 유한한 질량을 가지고 있습니다. 양극이 사라지면 보호도 사라지게 되므로 교체에 대한 접근이 초기 계산만큼 중요합니다.

양극 금속을 물과 일치시키기

양극 선택은 주로 전해질에 관한 것입니다. 저항성, 염분도, 온도 및 용존 산소 모두 선택을 바꾸며, 잘못 선택하면 일반적으로 질량이 낭비되거나 더 나쁘게는 코팅이 손상되도록 하는 과잉 보호를 의미합니다.

마그네슘은 의도적으로 해수 행에서 제외됩니다. 더 높은 구동 전압은 건조하고 저항성이 있는 토양에 유용하지만 염수에서는 강철 전위를 충분히 음으로 밀어 표면에 수소를 생성하고 코팅에 물집이 생길 수 있습니다. 또한 수학에서 제시하는 것보다 더 빨리 소모됩니다. 아연과 알루미늄 합금은 바로 이러한 이유로 해양 세계의 주력 제품입니다.

희생 양극 또는 감동 전류?

다이버나 소형 보트가 합리적으로 접근할 수 있는 단일 짧은 시트 파일 벽의 경우 갈바닉 양극을 사용하는 것이 어렵습니다. 수용할 변압기 정류기가 없고, 보호할 케이블이 없으며, 전원 공급 장치 장애가 발생하지 않으며, 시스템은 양극을 교체해야 할 때까지 기본적으로 유지 관리가 필요하지 않습니다.

ICCP는 더 큰 구조에서 승리합니다. 수백 개의 더미가 있는 긴 부두 또는 해저의 원격 썰매에 양극이 있는 구조에는 갈바니 시스템이 전달할 수 있는 것보다 더 많은 전류가 필요합니다. 일반적으로 혼합 금속 산화물로 코팅된 티타늄 또는 흑연인 전류 양극은 훨씬 더 높은 전압에서 구동될 수 있으며 코팅이 저하되거나 환경이 변화함에 따라 출력을 조정할 수 있습니다. 그 대가로 귀하는 더 높은 자본 비용, 영구적인 전력 요구 사항, 모니터링 장비 및 유능한 운영자가 관리해야 하는 시스템을 받아들입니다.

합리적인 경험 법칙: 현재 수요가 적당하고 구조가 컴팩트한 경우 전류를 유지하십시오. 수천 제곱미터의 강철을 보호하고 있고 수 톤의 알루미늄 대신 하나의 제어판을 원한다면 감동 전류를 살펴보십시오.

시스템 크기 조정: 현재, 영역 및 시간

모든 설계는 현재 수요로 시작하고 현재 수요는 젖는 영역에서 시작됩니다.

• 보호할 강철의 침지 및 매설 표면적을 계산합니다.
• 일반적으로 평방미터당 밀리암페어로 표시되는 해당 환경의 설계 전류 밀도를 곱합니다.
• 강철에 페인트를 칠한 경우 코팅 분해 계수를 적용하십시오. 왜냐하면 현재 95% 손상되지 않은 코팅은 15년 후에는 유지되지 않기 때문입니다.

간단한 설명입니다. 25mA/m²의 해수에 있는 600제곱미터의 순수 강철에는 약 15A가 필요합니다. 이를 20년 동안 유지하려면 약 260만 암페어-시간의 충전이 필요하며, 이는 활용 계수가 적용되기 전에 2,000Ah/kg에서 약 1.3톤의 알루미늄 합금 양극 재료에 해당합니다. 이는 양극을 작은 부속품으로 생각했던 사람들을 놀라게 하는 수치입니다.

두 차원은 서로 다른 두 가지를 제어합니다. 양극 길이, 즉 표면적은 양극이 언제든지 밀어낼 수 있는 전류의 양을 설정합니다. 양극 단면적, 즉 질량은 양극이 계속 작동할 수 있는 기간을 설정합니다. 길고 얇은 양극은 짧은 수명 동안 높은 전류를 제공합니다. 짧고 뚱뚱한 것은 그 반대입니다. 좋은 디자인은 소유자가 실제로 감당할 수 있는 교체 간격과 균형을 이룹니다.

지정하기 전에 알아야 할 제한

음극 보호는 지속적인 전해질과 명확한 전기 경로가 있는 경우에만 작동합니다. 이는 몇 가지 실질적인 경계를 만듭니다.

• 물이 튀는 구역과 그 위의 모든 것은 보호될 수 없습니다. 전류를 운반할 물이 없기 때문입니다. 해당 밴드에는 코팅 두께, 부식 허용량 또는 다른 재료가 모두 필요합니다.
• 단단한 펜더 뒤에 숨겨져 있거나 틈새에 갇힌 강철과 같은 차폐 표면은 근처에 얼마나 많은 양극을 설치하더라도 전류를 거의 또는 전혀 받지 못합니다.
• 인근 용접 세트, 트램 시스템 또는 기타 CP 설비의 표류 전류는 보호되지 않은 강철의 부식을 방지하기는커녕 가속화할 수 있습니다.
• 과잉보호는 실제 실패 모드입니다. 전류가 너무 많으면 코팅이 손상되고 양극 질량이 낭비되며 고강도 강철에서는 수소 취성에 대한 우려가 높아집니다.

폴리머 시트 파일의 의미

다음은 자주 건너뛰는 대화 부분입니다. 음극 보호는 강철을 보호합니다. 비닐 또는 PVC 시트 파일 벽은 유전체 재료입니다. 이온을 포기할 철이 없고, 방해할 전기화학 셀이 없으며, 패널에 볼트로 고정하더라도 유용한 작업을 수행할 수 있는 양극이 없습니다. 프로젝트가 강철에서 폴리머 시트 파일로 전환되면 일반적으로 정류기, 연간 조사 및 양극 교체 프로그램과 함께 음극 보호 패키지가 완전히 사라집니다.

그렇다고 해서 폴리머가 모든 문제에 대한 답이 되는 것은 아닙니다. 적절한 하중, 적절한 토양, 적절한 노출을 선택해야 하며 벽은 여전히 ​​합리적인 디자인이 필요합니다. 그러나 보호의 동인이 염화물 공격, 기수 또는 매우 긴 유지 관리 기간인 경우에는 부식 방지 PVC 시트 파일 종종 강철 벽과 20년 동안 양극을 교체한 벽과는 매우 다르게 보입니다.

작업장에서 한 가지 주의 사항은 소위 폴리머 벽이라고 불리는 많은 벽에 여전히 강철이 포함되어 있다는 것입니다. 타이 로드, 앵커 플레이트, 웨일러 및 연결 브래킷은 아연 도금 또는 코팅 강철로 제작되는 경우가 많으며 위에서 설명한 것과 동일한 전기 화학에 완전히 노출된 상태로 유지됩니다. 이러한 구성 요소는 시트 더미 자체가 비활성인 경우에도 여전히 양극을 사용하거나 재료를 변경할 자격이 있을 수 있습니다. 우리는 이것을 가장 자주 봅니다. 해양공사 비닐시트말뚝벽 , 패널은 폴리머이지만 벽 뒤의 고정 장치는 폴리머가 아닙니다.

일반 용어로 모니터링 및 유지 관리

갈바닉 시스템은 기준 전극과 고임피던스 전압계로 확인할 수 있습니다. 해수에 함유된 강철의 경우 일반적인 허용 기준은 은/염화은 기준에 대해 약 -0.80V의 전위 또는 설치 전에 측정된 자유 부식 전위에서 100mV 이동하는 것입니다. 설계가 어떤 기준을 채택하든 초기 판독값을 기록하십시오. 이것이 유일한 기준선이기 때문입니다.

설문조사는 일반적으로 1년에 1회 또는 1년에 2회 실시됩니다. 유용한 출력은 벽을 따른 보호 잠재력, 예상 속도에 대한 양극 소비, 코팅이 예상보다 빠르게 분해되었다는 징후입니다. 양극이 예상보다 빨리 소모된다면 현재 수요가 과소평가된 것이므로 보호 기능이 떨어지기 전에 개조가 이루어져야 합니다.

프로젝트 팀으로부터 듣는 질문

기존 벽에 양극을 추가할 수 있나요?

예, 흔한 일입니다. 팔찌와 스탠드오프 양극은 다이버가 장착할 수 있으며, 원격 양극 시스템은 근처 해저에 배치할 수 있습니다. 제약은 일반적으로 이론이 아닌 기존 강철의 접근 및 상태입니다.

강철이 잘 코팅되어 있으면 음극 보호가 필요합니까?

좋은 코팅은 전류 수요를 극적으로 줄여주지만 모든 결함, 모서리 및 용접 부분에 대한 보호 필요성을 제거하지는 않습니다. 설계 코드는 바로 이러한 이유로 코팅 파괴 요인을 가정합니다.

폴리머 벽에는 부식 방지가 전혀 필요합니까?

패널은 그렇지 않지만 시스템의 모든 강철 구성 요소는 여전히 그렇습니다. 앵커, 연결부 및 젖은 상태로 있는 모든 것을 확인하십시오.

10년 동안의 건물 시트 파일 벽을 통해 우리는 부식 결정이 일반적으로 불완전한 정보로 초기에 내려지고 수십 년 동안 지속된다는 사실을 배웠습니다. 프로젝트가 음극 보호 패키지로 향하고 있다면 크기를 적절하게 조정하고 첫날부터 교체 예산을 책정하세요. 강철이 없는 벽을 향해 가고 있다면 물에서 보이는 부분뿐만 아니라 전체 시스템에 강철이 없는지 확인하십시오. 어느 쪽이든 귀하의 엔지니어와 해당 결정의 실질적인 측면에 대해 논의하게 되어 기쁘게 생각합니다.