PRJ-ERCE ENERJİ-ROTA ASFALT-A2

5/11/2018 PRJ-ERCE ENERJ -ROTA ASFALT-A2 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/prj-erce-enerji-rota-asfalt-a2 1/10

İÇİNDEKİLER

Sayfa No

1. ARAZİ ETÜD VE İNCELEMESİ ......................................................................................................... 1 1.1. BORU HATTI İLE İLGİLİ BİLGİLER..............................................................................................................1 1.2. ÇELİK BORU HATLARI GÜZERGAHINDA ZEMİN ÖZGÜL DİRENCİ ........................................................1

2. KATODİK KORUMANIN PROJELENDİRİLMESİ .............................................................................. 1 2.1. BORU HATTININ KATODİK KORUMAYA HAZIR HALE GETİRİLMESİ .....................................................1 2.2. KATODİK KORUMA KRİTERİ ......................................................................................................................1 2.3. KATODİK KORUMA YÖNTEMİNİN SEÇİMİ ................................................................................................3 2.4. GALVANİK MAGNEZYUM ANOT.................................................................................................................3

2.5. KATODİK KORUMA HESAPLARI................................................................................................................4

2.5.1. KORUMA İ Ç İ N GEREKLİ AKIM M İ KTARI .............................................................................................4 2.5.2. ANOT AKIM ÇIKI ŞI ................................................................................................................................7 2.5.3. KORUMA İ Ç İ N GEREKLİ ANOT SAYISI ...............................................................................................8 2.5.4. ANOT ÖMRÜ..........................................................................................................................................8 2.5.5. KATODİ K KORUMANIN MONTAJI........................................................................................................9

EKLERİ:

Katodik Koruma İmalat ve Montaj Resimleri

Magnezyum Anodun Üretici Firma Föyü

Korozyon ve Katodik Koruma Hakkında Açıklayıcı Bilgiler



İŞVEREN : ROTA ASFALT İNŞAAT TURİZM TİC. LTD. ŞTİ.

MÜŞAVİR : KONTROL ÜNYON GÖZETME TURIZM IN Ş AAT VE TARIM A.Ş . MÜTEAHHİT :

ERCE TAŞIMACILIK ENERJİ İNŞ.İML. SAN. TİC. LTD. ŞTİ.

DOKUMAN ADI :

ROTA ASFALT İNŞAAT TURİZM TİC. LTD. ŞTİ. DOĞAL GAZ BORU HATTIKATODİK KORUMA PROJESİ

DOKUMAN NO / REV. : PRJ-ERCE ENERJ İ -ROTA ASFALT-A2 / A TARİH : 14.12.2007 SAYFA NO : 1 / 9

1. ARAZİ ETÜD VE İNCELEMESİ

1.1. Boru Hatt ı ile İ lgili Bilgiler

İzmit’te kurulu ROTA ASFALT İNŞAAT TURİZM TİC. LTD. ŞTİ.’ye ait fabrikaya doğal gaz taşınması amacıylatesis edilecek doğal gaz boru hattının katodik koruma sisteminin projelendirmesi burada ele alınacaktır.

Boru hattı, mevcut 4” lik take-off vanasından sonra izole flanş ile 4” başlayarak devam edip redüksiyonla 3” çapadüşürülerek fabrika sahasında tesis edilecek B-RMS istasyona kadar 3” PE kaplı boru ile tesis edilecektir. Boruhattı 4”-121 m ve 3”-691 metredir.

Hat başlangıcında yeraltında ve B-RMS girişinde yerüstünde üstünde monolitik tipte izole kaplin tesisedilecektir. Bu nedenle korunacak hattımız diğer metalik yapılardan elektriksel olarak ayr ılmıştır. Tesis edilecekhat küçük olduğundan galvanik magnezyum anotlarla korunacaktır.

Katodik olarak korunacak hattın bilgileri:Boru hattı anma çapı: D = 100 mmBoru dış çapı : Ddış = 114,3 mmBoru et kalınlığı : t = 5,2 mmBoru hattı uzunluğu : L= 121 mBoru kaplaması : Polietilen

Boru hattı anma çapı: D = 80 mmBoru dış çapı : Ddış = 88,9 mmBoru et kalınlığı : t = 4,8 mmBoru hattı uzunluğu : L= 691 mBoru kaplaması : Polietilen

1.2. Çelik Boru Hatlar ı Güzergahı nda Zemin Özgül Direnci

Boru hattı güzergahı üzerinde ölçülen zemin özgül direnci değerleri:Hat başlangıcında : 1140 Ohm.cmHat ortası : 1180 Ohm.cmHat sonu : 1160 Ohm.cm

Ortalama zemin özgül direnci: ρort = 1160 Ohm.cm dir. Bu değer zeminin korozif nitelikte olduğunu gösterir.

2. KATODİK KORUMANIN PROJELENDİRİLMESİ

2.1. Boru Hatt ı nı n Katodik Korumaya Haz ı r Hale Getirilmesi

Doğal gaz boru hattı

, yukar ı

da açı

klandı

ğı

gibi başlangı

ç ve sonunda monolitik tipte izole kaplin mevcutolduğundan, diğer metalik yeraltı ve yerüstü yapılar ında elektriksel olarak izoledir ve katodik korumaya hazır haldedir.

2.2. Katodik Koruma Kriteri

Katodik koruma kriteri olarak boru-toprak potansiyelini negatif yönde en az -850 mV’a polarize etmek kriteridikkate alınmıştır (Potansiyel doymuş Cu/CuSO4 referans elektroduna göre), TS 5141.

Bu amaçla boru hattı üzerine, boru-toprak potansiyelini hattın her noktasında katodik koruma kriteri ile istenendeğerden daha negatif bir değere polarize etmeye yetecek miktarda d.c. akım akıtılır. Bunun için aşağıdabelirtilen iki katodik koruma yönteminden biri uygulanır. Bunlar:

1. Dış akım kaynaklı katodik koruma2. Galvanik anotlarla katodik koruma






DOKUMAN ADI :








DOKUMAN ADI :



Galvanik anotlarla katodik koruma ile dış akım kaynaklı katodik korumanın kısa açıklamalar ı ve avantaj ve

dezavantajlar ı projenin ilk bölümünde sunulan ‘Korozyon ve katodik koruma ile ilgili açıklayıcı bilgiler’ başlığı altında sunulan metinde verilmiştir.

2.3. Katodik Koruma Yönteminin Seçimi

Katodik koruma yöntemi olarak, galvanik anotlu katodik koruma sistemi tesis edilecektir.

Boru hattı güzergahında ortalama zemin özgül direnç ρort = 1160 Ohm.cm dir. Bu özgül dirençli zeminde,galvanik magnezyum anotlarla çok elverişli olarak katodik koruma yapılabilir. Bu nedenle katodik korumasisteminde galvanik magnezyum anotlar kullanılacaktır.

2.4. Galvanik Magnezyum Anot

Galvanik magnezyum anot olarak Yüksek Potansiyelli (High Potential) magnezyum anot kullan ılacaktır. Buanotlarda, standart anot terkibi Tablo-1’de, elektrokimyasal özellikleri ise Tablo-2’de verilmektedir.

Tablo - 1: Yüksek Potansiyelli Galvanik Magnezyum Anotlar ın Kimyasal Bileşimi

Elementler % İçeriği

Fe, en çok 0,030Al, 0,010Cu, en çok 0,02Mn, 0,50-1,30Ni, en çok 0,001Diğer, herbiri en çok 0,05

Toplam 0,3Magnezyum Gerisi

Tablo - 2: Galvanik Magnezyum Anotlar ın Elektrokimyasal Özellikleri, TS 5141.

Atom Ağırlığı, ( g/mol) 24,3

Yoğunluk, (g/cm ) 1,74Elektrokimyasal potansiyeli (mV), (doymuş Cu/ CuSO4 referanselektroduna göre deniz suyunda)

-1700

Gerçek akım kapasitesi, (amper.saat/kg) 1230Teorik yıpranma, (kg/amper.yıl) 4Çeliğe göre devre potansiyeli, (mV) 700-900

Anot Yatağı Dolgusu:

Galvanik anotlar, elektrik direncini azaltmak ve polarizasyonu önlemek için özel olarak hazırlanmış bir anotyatağı dolgu maddesi içinde gömülürler. Böylece anotlardan çekilebilen akım kapasitesi artır ılmış olur. Galvanikanotlar için kullanılan anot yatağı dolgu malzemesi bileşimleri Tablo-3’de verilmektedir.

Tablo - 3: Anot Yatağı Dolgu Malzemesi, TS 5141.

Bileşenler Tip A Tip B

Jips (CaSO .2 H O), % 70-75 25-30Bentonit, % 20-25 40-50Sodyum sülfat (Na SO ),% 5-6 25-30Özgül elektrik direnci, (Ohm.cm) 50-100 25-50

Zemin özgül direnci düşük olan zeminlerde Tip A, elektrik özgül direnci yüksek olan zeminlerde Tip B kullan ılır.

Boru hattı boyunca zemin özgül direnci küçük olduğundan biz uygulamada, A-tipi dolgu malzemesi ile birliktetorbalanmış standart tip magnezyum anotlar kullanacağız.






DOKUMAN ADI :



Kullanılacak magnezyum anotlara ait uygunluk sertifikası proje ekinde sunulmaktadır.

2.5. Katodik Koruma Hesaplar ı

2.5.1. Koruma İçin Gerekli Akım Miktar ı

Katodik koruma kriterine göre, boru hattı boyunca tüm noktalarda ölçülen boru-toprak potansiyeli, -850 mV dan(doymuş bakır-bakır sülfat referans elektroduna göre) daha negatif olmalıdır. Boru hattına akım akıtmanoktasında (akım drenaj noktası, galvanik anot bağlanan nokta) boru-toprak potansiyeli en yüksek değerdedir.Bu noktadan itibaren potansiyel ve akımdaki değişim iki tarafa doğru hiperbolik fonksiyon olarak azalır, Şekil 2.

ANOT

x=L x=0 x=LI1 I2

2I0 I=0

x x 1 x2 Ub-t

Em

EDr

E

EDr E1 E2 2L

Şekil 2 : Korunan hat boyunca potansiyel ve akım dağılımı

Anot yerleştirme yerinden itibaren hat üzerindeki potansiyel ve akım değişimleri:

E1 = E2 .Cosh(a(x2-x1)) + Rk .I2 . Sinh(a(x2-x1)) veI1 = I2 . Cosh(a(x2-x1)) + E2 . Sinh(a(x2-x1)) / Rk formülleri ile verilir .

Burada :E1 : ‘1’ noktasındaki potansiyel değişimi , (V)E2 : ‘2’ noktasındaki potansiyel değişimi , (V)I 1 ve I2 : ‘1’ ve ‘2’ noktalar ında akım değişimi , (A)a : Sönüm sabiti, eksponansiyel üs faktörü , (1/m)Rk: Boru hattı karakteristik direnci , (Ohm)x2 : ‘2’ noktasının koordinatı , (m)x1 : ‘1’ noktasının koordinatı , (m)

Yukar ıda verilen genel formülde, drenaj noktası için x1 = 0 alabiliriz.’2’ inci noktanın yeri ise sönümün korumadüzeyine kadar düştüğü uzaklık, yani korunabilecek maksimum uzaklık olarak alırsak ki bu; L uzaklığı olsun, (x2-x1) = L olur. Keza, korunabilen en uç noktada E 2 = 0,45 V alabiliriz. Bu değer 0,3 V potansiyel kayması kriteri ile






DOKUMAN ADI :



ilgilidir ve emniyet payı ile birlikte E2 = Em = 0,45 V olarak alınır. Yine bu uç nokta için I2 değeri ihmal

edilebilecek kadar küçüktür. Böylece yukar ıdaki potansiyel değişimi ifadesinde ikinci terimi ihmal edebiliriz. E1‘ide Edr ile ifade edersek, bu durumda;

Drenaj noktası potansiyel değişimi :Edr = Em .Cosh(a.L) ve

Koruma akım ihtiyacı : Sınırlı ‘L’ aralığının korunması durumundaI = Em .Sinh(a.L) / Rk olur.

4” Boru hattı akım ihtiyacı:Boru hattı anma çapı: D = 100 mmBoru dış çapı : Ddış = 114,3 mmBoru et kalınlığı : t = 5,2 mm

Boru hattı uzunluğu : L= 121 mBoru kaplaması : Polietilen

Kabul edilen kaplama direnci : Ro

Zemin özgül direnci(Ohm.cm)

Boru-toprak kaplama direnci(Ohm.m2)

2500 den küçük 30002500- 4000 arası 50004000-10000 arası 600010000 den büyük 12000

Ortalama zemin özgül direnci : ρort = 1160 Ohm.cm olduğuna göre;Kaplama direnci : R

o= 3000 Ohm.m2 olur.

Yukar ıda açıklanan formüllerde geçen Rk boru hattı karakteristik direnci ile a sönüm katsayılar ını hesaplayalım:Rk = √ R1.Rt vea = √ R1 /Rt eşitliklerinden bulunur. Burada :

R1 : Boru iç direnci , (Ohm/m)Rt : Boru geçiş direnci , (Ohm.m) veR1 = r o / π .(D-t) .t veRt = Ro / π .D eşitliklerinden bulunur. Burada geçen r o , Ro , D ve t değerleri daha önce tanımlanmıştı.

r o = 0,18.10-6 Ohm.mD = 0,1143 m

t = 5,2 mm = 0,0052 mRo = 3000 Ohm.m2 değerleri ile

R1 = 0,18.10-6 / π.(0,1143 - 0,0052) . 0,0052= 10,1 .10-5 Ohm/m ve

Rt = 3000/π.0,1143= 8359 Ohm.m bulunur.

Sönüm katsayısı : a = √ R1 / Rt = √ 10,1 .10-5 / 8359= 1,10.10-4 1/m bulunur.

Karakteristik direnç : Rk = √ R1.Rt = √ 10,1 .10-5 .8359= 0,9190 Ohm bulunur.






DOKUMAN ADI :



4” Hat bir baştan korunduğunda:

L = 121 ma = 1,10.10-4 1/m veRk = 0,9190 Ohm değerleri ile,

4” hatta Drenaj noktası potansiyel değişimi :Edr = Em .Cosh(a.L)

= 0,45.Cosh (1,10.10-4. 121)= 0,45004 V ve

4” hatta Koruma akım ihtiyacı :I = Em .Sinh(a.L) / Rk

= 0,45.Sinh(1,10.10-4. 121) / 0,9190= 0,0065 A

= 6,5 mA bulunur.

Değerlendirme :a) Drenaj noktası potansiyel değişimlerinden hesaplandığı gibi anot yerleştirme yerinden herhangi bir L

uzaklığında önemli bir potansiyel değişimi olmamaktadır. Yani koruma için gerekli miktarda anot bir noktadan dahi boru hattına bağlansa koruma sağlanabilecektir.

b) TS 5141 e göre koruma için gerekli akım ihtiyacı oldukça küçüktür. Bu ancak ideal durum için sözkonusu olabilir. Biz yine de olası kaplama bozulmalar ını da dikkate alarak koruma akım ihtiyacını %100fazlası ile dikkate alınmıştır. Böylece koruma akım ihtiyacı:

I = I1 x 2= 6,5 x 2= 13 mA olarak dikkate alınacaktır.

Yukar ıda hesaplanan değerler bilgisayar yardımı ile yapıldığında sonuçlar aşağıda tabloda sunulmaktadır.

Tablo- 4: D=4” hatta potansiyel düşümü ve akım ihtiyacı

1 Boru Anma Çapı 0,1000 m2 Boru Dış Çapı 0,1143 m3 Boru Et Kalınlığı 0,0052 m4 Korunabilecek max.hat uzunluğu 121,0 m5 Kaplama Cinsi PE6 Boru Malzemesi Özgül Direnci, r 0 = 0,00000018 Ohm.mm2/m7 Kaplama Direnci , R0 = 3.000 Ohmxcm8 Boru İç Direnci, R1= 0,0001010 Ohm/m

9 Boru Geçiş Direnci , Rt = 8.359 Ohmxm10 Sönüm Katsayısı, a = 0,000110 1/m11 Drenaj Noktası Pot. Değ. , Edr = 450,04 mV

< 1200 mV Olacak12 Karakteristik direnç, Rk 0,9190 Ohm13 Akım İhtiyacı 0,0065 Amper 14 %100 artır ılmış Akım İhtiyacı 0,0130 Amper

3” boru hattı için ise hesaplanan değerler bilgisayar yardımı ile yapıldığında sonuçlar aşağıda tablodasunulmaktadır.






DOKUMAN ADI :



Tablo- 5: D=3” hatta potansiyel düşümü ve akım ihtiyacı

1 Boru Anma Çapı 0,0800 m2 Boru Dış Çapı 0,0889 m3 Boru Et Kalınlığı 0,0048 m4 Korunabilecek max.hat uzunluğu 691,0 m5 Kaplama Cinsi PE6 Boru Malzemesi Özgül Direnci, r 0 = 0,00000018 Ohm.mm2/m7 Kaplama Direnci , R0 = 3.000 Ohmxcm8 Boru İç Direnci, R1= 0,000142 Ohm/m9 Boru Geçiş Direnci , Rt = 10.747 Ohmxm10 Sönüm Katsayısı, a = 0,000115 1/m11 Drenaj Noktası Pot. Değ. , Edr = 451,42 mV

< 1200 mV Olacak12 Karakteristik direnç, Rk 1,2354 Ohm13 Akım İhtiyacı 0,0290 Amper 14 %100 artır ılmış Akım İhtiyacı 0,0580 Amper

4” ve 3“ çelik boru hatlar ı için akım ihtiyacı yukar ıda Tablo-4-5’de verilmektedir. Buna göre tüm hattın akımihtiyacı aşağıda Tablo 6’da sunulmaktadır.

Tablo -6: 4” ve 3” çelik boru hatlar ı toplam akım ihtiyacı

SıraNo

Hattın Tanımı ReferansTablo No

Akım İhtiyacı, I,(A)

1 D=4”, L=121 m Tablo-4 0,01302 D=3”; L=691 m Tablo-5 0,0580

TOPLAM AKIM İHTİ YACI 0,0710

NOT: Boru hatt ı toplam ak ım ihtiyac ı I=0,0710 A = 71,0 mA

2.5.2. Anot Akım Çıkışı

Boru hattının korunmasında 17lb lik dolgu maddesi ile birlikte paketlenmiş yüksek potansiyelli magnezyum anotkullanılacaktır. Toprağa yatay olarak yerleştirilmiş bir magnezyum anottan çekilebilecek akım, im :

im = ΔE / Ranot formülünden hesaplanabilir.

Burada:

ΔE = 0,75 Mg Anot - Çelik devre gerilimi olarak dikkate alınacaktır. (Yüksek potansiyelli Mg anot)Ranot = Dolgu maddesi ile birlikte toprağa dikey olarak yerleştirilen tek bir anodun direnci, (Ohm)Ranot = ρ / ( 2.π.L) .[ ln (4.L / d) - 1] Dwight formülünden hesaplanabilir.

Burada :ρ : Zemin özgül direnci , (Ohm.cm)L : Anot boyu , (cm)d : Anot çapı , (cm) dir.

Gerçekte, anot direnci, anot metalinin dolgu maddesine göre direnci ile dolgu maddesinin toprağa göredirençlerinin toplamıdır.

Ranot=Rmetal+Rdolgu






DOKUMAN ADI :



17 lb lik yüksek potansiyelli Magnezyum anodun boyutlar ı:

Anot metali: 70x230 mm, Eşdeğer çap: d=10,35 cm, L= 65 cmDolgu ile birlikte: d=15,92 cm; L=75 cm, Bak ınız: Ek üretici firma bilgileriDolgu maddesi özgül direnci : ρ ort.=75 Ohm.cm, Tablo 3 denOrtalama zemin özgül direnci : 1160 Ohm.cm değerleri ile:

Rmetal =0,41 Ohm,Rdolgu =4,77 Ohm ve tek bir anodun toplam direnci:

Ranot=Rmetal+Rdolgu

=0,41 + 4,77 = 5,18 Ohm bulunur.

ΔE = 0,75 V dikkate alırsak, tek bir 17 lb lik yüksek potansiyelli dolgu maddesi ile birlikte paketlenmiş

magnezyum anottan akım çıkışı , im :im = ΔE / Ranot

= 0,75 / 5,18= 0,145 A= 145 mA bulunur.

2.5.3. Koruma İçin Gerekli Anot Sayısı

Koruma için gerekli anot sayısı,n:N= I/im I= 71,0 mA veim= 145 mA değerleri ile koruma akım ihtiyacı 1 adet 17 lb lik anodun akım çıkışından çok küçük olduğundan 1adet 17 lb anot hattımızı çok rahat korur.

2.5.4. Anot Ömrü

Anot ağır. x Gerçek akım kapasitesi x Eskime Fak.Anot Ömrü = formülünde:

8760 x Anotlardan çekilen akım

Anot ağırlığı, M = 1x17x0,453 = 7,7 kgGerçek akım kapasitesi = 1230 Amper.saat/kgEskime faktörü = %85Akım ihtiyacı = 71,0 mA = 0,0710 A değerleri ile,

7,7 x 1230 x 0,85

Anot Ömrü = 8760 x 0,0710

= 12,95 yıl olarak bulunur. < 20 yıl, Şartnameye göre uygun değil.

Yukar ıda yapılan hesaplamadan görüldüğü gibi korumaya yetecek kadar anot yeterli koruma ömrünüsağlayamamaktadır. Bu nedenle gerekli anot sayısı 20 yıl ömrü sağlayacak anot miktar ından elde edilmelidir.Şöyle ki;

Anot ağır. x Gerçek akım kapasitesi x Eskime Fak.Anot Ömrü =

8760 x Anotlardan çekilen akım

formülünde :






DOKUMAN ADI :



Anot ömrü, = 20 yıl

Anot ağırlığı, M = Hesaplanacak, kgGerçek akım kapasitesi = 1230 Ah/kgEskime faktörü = %85Akım ihtiyacı = 71,0 mA = 0,0710 A değerleri ile,

20 yıl ömür için anot ağırlığı, M:

20 x 8760 x 0,0710M=

1230 x 0,85

= 11,90 kg olarak bulunur.

17 lb lik gerekli anot sayısı ise:M

n =7,7

= 11,90 / 7,7= 1,54 ⇒ 2 adet olarak bulunur.

2.5.5. Katodik Korumanın Montajı

Boru hattı katodik koruma sistemi için 2 adet 17 lb lik YP Mg anot yeterli olmas ına rağmen 5 adet 17 lb YP Mganot tesis edilecektir. Anotlar sırası ile 200. metrede ve 600 metrede grup halinde (3’lü ve 2’li) uygun yerlerdeSTP ölçü kutusu üzerinden boru hattına irtibatlandır ılarak katodik koruma tesis edilecektir.

Ayr ıca hattın başında ve B-RMS İstasyonu girişindeki insulating joint noktalar ında SIJ ölçü kutular ı, SurgeDiverter (kıvılcım atlatıcı) ile tesis edilecektir.

Anot uygunluk sertifikası proje ekinde sunulmaktadır.

Proje dizaynı ve imalat resimleri ekte verilmektedir.

Documents

PRJ-ERCE ENERJİ-ROTA ASFALT-A2