Um cupom de proteção catódica é um pedaço de metal que é colocado em um sistema de proteção catódica para monitorar a eficácia da proteção. Ele é geralmente feito de um metal com as mesmas características e propriedades do material que está sendo protegido, como aço carbono.
O cupom é conectado ao sistema de proteção catódica e monitorado regularmente para medir o seu potencial elétrico e a taxa de corrosão. Com base nesses dados, os engenheiros podem determinar se o sistema de proteção está funcionando corretamente ou se precisa de ajustes. O cupom é então retirado do sistema e analisado para determinar a taxa de corrosão no metal, ajudando a avaliar a eficácia da proteção catódica e planejar a manutenção adequada.
O que é um cupom de proteção catódica (CP)?
Um cupom CP é uma peça de metal nu que deve ser feita do mesmo material que a estrutura sob teste. O cupom é enterrado no mesmo eletrólito próximo à estrutura a ser testada e conectado a ela por meio de uma estação de teste. Isso permite que o cupom seja conectado ao sistema CP da estrutura e polarizado de maneira semelhante à estrutura. Como o cupom é uma peça nua de metal, ele pode se assemelhar a uma falha de revestimento na estrutura sob teste. (Leitura relacionada: Técnicas práticas para medir o potencial de proteção catódica.)
Por que os cupons são usados para medir o nível de polarização de uma estrutura
Na medição do potencial de estrutura para eletrólito, um erro inevitável é sempre introduzido, conhecido como erro de queda de IR. Esse erro depende de vários fatores, como profundidade de enterro, resistividade do solo, condições do revestimento e presença de correntes parasitas. Para eliminar esse erro, o método de medição de potencial instantâneo foi adotado para medir o nível de potencial de polarização real de uma estrutura.
Todas as fontes de corrente que afetam a estrutura em teste devem ser interrompidas de forma síncrona para obter uma medição precisa do potencial instantâneo. Em alguns casos, isso não é aplicável ou é muito difícil, e seria mais fácil avaliar o nível de CP da estrutura usando o potencial de desconexão instantânea do cupom. Alguns dos casos em que o cupom CP pode ser utilizado no lugar da estrutura no potencial eletrolítico são quando:
- A estrutura em teste está sob a influência de várias fontes de corrente impressa que devem ser interrompidas juntas de forma síncrona. Pode ser difícil no caso de uma rede de tubulação complexa, onde um grande número de fontes de corrente está operando e deve ser interrompido simultaneamente. Nesse caso, os cupons CP podem ser momentaneamente desconectados da estrutura e sua medição do potencial de desconexão instantânea é comparada com os padrões relevantes para avaliar seu status de CP. Além disso, se for adotado o critério de shift bias de 100 mV e houver a necessidade de obter o potencial de repouso ou potencial nativo de um cupom, então os cupons CP podem ser desligados por um longo período de tempo, permitindo que sejam desligados. completamente. Isso pode ser feito facilmente sem deixar o sistema CP offline por um longo período de tempo.
- A presença de unidades retificadoras estrangeiras não pode ser interrompida ou sua localização é desconhecida, resultando em um erro IR que estará presente nas medições instantâneas de potencial.
- A presença de ânodos de sacrifício conectados diretamente não pode ser interrompida, resultando em erro IR nas medições de potencial.
- A presença de correntes parasitas pode afetar as medições de potencial.
- Picos rápidos de IR que aparecem imediatamente após a interrupção da corrente podem afetar a medição potencial.
- Múltiplos dutos na mesma faixa de domínio interferem uns com os outros, dificultando a medição de cada duto individualmente.
Medição do potencial de desligamento instantâneo da estrutura para o eletrólito versus o potencial de cupom polarizado por CP (desativação)
A medição do potencial instantâneo da estrutura para eletrólito é um método eficaz e comprovado para determinar o estado CP de uma estrutura enterrada ou submersa. No entanto, conforme mencionado no NACE SP0169 (Controle de Corrosão Externa em Sistemas de Tubulação Metálica Subterrânea ou Submersa), se medições de tensão de grau forem usadas para determinar o status CP de uma estrutura enquanto CP é aplicado, então as quedas de tensão IR não se espalham pelo estrutura ao eletrólito. limite deve ser levado em conta. O NACE SP0169 inclui várias maneiras pelas quais isso pode ser feito, e o NACE TM0497-2018-SG (Técnicas de medição relacionadas a critérios para proteção catódica em sistemas de tubulação metálica subterrânea ou submersa) inclui vários métodos de teste usados para esses critérios. Um dos métodos já mencionados na NACE SP0169 é o uso de cupons CP.
Embora possa parecer que a medição do potencial instantâneo de uma estrutura é a mesma que o potencial polarizado (desligado) do cupom CP, ainda existem três diferenças entre as duas medições.
Primeiro, a estrutura da medição do potencial eletrolítico é afetada por vários fatores, incluindo:
- O número e distribuição de férias ao redor e em toda a estrutura.
- Variação na condutância específica do revestimento ao longo e ao redor da estrutura.
- Diferentes condições eletrolíticas (tipo de solo, teor de umidade, temperatura, teor de oxigênio) ao longo da tubulação
- Diferentes densidades de corrente ao longo dos dutos, resultando em diferentes níveis de polarização
- Interferência resultante de correntes parasitas AC e DC, correntes telúricas, etc. (Para saber mais sobre este tópico, consulte Corrosão e interferência elétrica em estruturas metálicas enterradas.)
- Conexões bimetálicas que podem ser deliberadamente ou acidentalmente conectadas a uma estrutura CP (Inscreva-se para baixar o Bimetallic Corrosion Basics).
Em segundo lugar, com base nesses fatores, a estrutura da medição do potencial eletrolítico é principalmente a média ponderada de todas as áreas expostas ao eletrólito. O verdadeiro potencial de polarização de férias individuais, especialmente se forem férias pequenas em uma estrutura grande, não pode ser determinado com precisão com base nos fatores mencionados acima.
Em terceiro lugar, quando um cupom é instalado próximo à estrutura e no mesmo eletrólito, o cupom recebe o mesmo nível de corrente CP e atinge o mesmo nível de polarização que uma área adjacente da estrutura que possui a mesma resistência ao terra. Isso dá uma melhor indicação do estado CP da estrutura em comparação com a medição instantânea da estrutura no potencial eletrolítico, que pode ser afetado por vários fatores, conforme mencionado acima. Além disso, os cupons podem obter outras informações que não são facilmente obtidas usando medições de potencial de estrutura para eletrólito. Os exemplos incluem o potencial de desligamento instantâneo, comportamento de despolarização e a corrente captada por um cupom CP.
design de cupom de proteção catódica
Existem vários tipos de cupons disponíveis, incluindo os seguintes:
- Cupons de dois fios.
- Cupons com um eletrodo de referência integrado integral. Como opção, um conduíte flexível pode ser estendido acima do nível do solo para fins de irrigação em condições secas.
- Cupons com eletrodo estacionário permanentemente enterrado próximo ao cupom.
- Cupons duplos com a mesma geometria e tamanho para medir o CP e os potenciais de repouso.
Existem alguns pontos que devem ser levados em consideração ao comprar ou projetar um cupom CP, como os seguintes:
- O acessório associado e o tubo de acesso ao solo (se usado) devem ser feitos de materiais não metálicos.
- O diâmetro do tubo de acesso ao solo deve ser grande o suficiente para permitir a colocação de um eletrodo de referência comum como os existentes no mercado.
- Os fios condutores devem ser terminados em uma estação de teste acessível para facilitar o acesso a eles. Além disso, a estação de teste deve ser equipada com uma chave de desconexão ou recurso semelhante para permitir a desconexão rápida do cupom da estrutura.
- Os materiais do cupom devem ser do mesmo material ou liga da estrutura em teste. Isso permitirá que você tenha o mesmo comportamento de viés da estrutura e tenha dados significativos sobre as possíveis leituras do cupom CP.
- O tamanho do cupom CP deve ser escolhido com base no maior tamanho de férias esperado na estrutura em teste. Os tamanhos de cupom disponíveis comercialmente variam de 650 mm2 até 10.000mm2. Para estruturas nuas ou mal revestidas, deve-se escolher um cupom grande; no entanto, para uma estrutura bem alinhada, um tamanho de cupom menor deve ser selecionado onde apenas pequenas férias são esperadas.
- Os fios condutores do cupom devem ser conectados firmemente ao cupom de maneira a manter a continuidade elétrica de baixa resistência durante toda a vida útil do projeto. Isso pode ser feito por soldagem, soldagem exotérmica, conexão mecânica ou qualquer outro método adequado. A conexão deve ser isolada do eletrólito encapsulando-o em uma camada protetora.
Onde instalar cupons
Os cupons devem ser instalados em áreas onde se espera encontrar diferentes resistividade do solo, química do solo, teor de umidade, densidade de corrente, condições de revestimento e temperatura. Um exemplo desses locais é o topo de uma colina rochosa seca, um vale baixo e úmido, a meio caminho entre as fontes de corrente CP e nos pontos de sucção e descarga das estações de compressão. Cupons de CP devem ser instalados em cada um desses locais para avaliar a eficácia do sistema de CP atual impresso para cada uma dessas áreas.
Como instalar cupons de corrosão
Para adquirir leituras significativas, um cupom deve ter um bom contato elétrico entre ele e o ambiente circundante. Isso é feito compactando o solo ao redor do cupom para eliminar vazios de ar que irão degradar a conexão elétrica entre o cupom e o ambiente ao redor.
Existem vários métodos disponíveis para a instalação de cupons, incluindo:
- Atividades de escavação durante a investigação da estrutura
- augúrio
- escavação a vácuo
- cavando com a mão
- Instalação do cupom durante a instalação da estrutura
De acordo com a NACE SP0104-2014 (Uso de cupons para aplicações de monitoramento de proteção catódica), recomenda-se que a distância lateral entre o cupom e o tubo seja de 10 a 30 cm e seja instalado na metade inferior do tubo (entre o 3 e o posição das 9 horas).
Conclusão
Embora os cupons de proteção catódica (CP) tenham sido usados por pioneiros na indústria de corrosão para avaliar o nível de proteção catódica de uma estrutura, eles não ganharam popularidade como método de determinação do potencial polarizado da estrutura. A técnica mais comum é a estrutura de desligamento instantâneo para medição de potencial eletrolítico.
No entanto, devido a vários erros inerentes a esta técnica e à complexidade de interromper múltiplas fontes de corrente em redes de tubulação complexas, a indústria de corrosão está começando a enfatizar o uso de cupons CP como uma técnica de avaliação para determinar o nível de corrosão. .
Neste artigo mostramos os erros que existem na medição do potencial estrutura-eletrólito e as vantagens dos cupons CP em comparação com os potenciais estrutura-eletrólito. Em seguida, analisamos diferentes designs e como e onde eles podem ser instalados de acordo com as práticas padrão da NACE.