Ontwerp Kathodische Bescherming. Jan Kamphuis. Even voorstellen. MBO College voor Metaal, Elektro & Installatietechniek

Transcriptie

1 Jan Kamphuis MBO College voor Metaal, Elektro & Installatietechniek Even voorstellen Docent WB Theorievakken WB Materialenkennis Constructieleer Informatica Cursus voor VTI: Basiscursus Ondergrondse Tankinstallaties Basiscursus Bovengrondse Tankinstallaties Opleveringsmeting Ontwerp KB Gasmeten Mangatwacht Verder: Basisveiligheid VCA VCA-VOL VOL Ontwerp Kathodische Bescherming

2 BRL-K903/07 Certificering installateurs voor Hoofdgebieden: Installatie van en onderhoud aan Ondergrondse tankinstallaties Idem Bovengrondse tankinstallaties Aanvullende deelgebieden, o.a. Bepaling bodemweerstand en ontwerp van kathodisch beschermingssysteem (Mg-anode) N.B. Frequentie: 1 x per jaar!!!!! Hoe gaan we te werk? Behandeling theorie a.d.h.v. diavoorstelling Enkele demonstraties Na elk hoofdstuk vragen maken behandeling ervan 1e dag ~ 3 / 4 van boek Volgende keer: Theorie afmaken Oefenen bodemweerstandmeten Meebrengen: grondboor (1 is voldoende) bodemweerstandmeter incl. meetkroesje, draden etc. Toets Indeling cursus(boek) Corrosie algemeen Bodemonderzoek Kathodische bescherming Bodemweerstandmeting Ontwerp KB Apparatuur BWM

3 Ondergrondse tanks Graag lange levensduur Vaak falen door corrosie Gevolgen: Verlies van inhoud Milieuvervuiling Vernietiging plantengroei Vervuiling grondwater Veiligheids- en gezondheidsrisico s Opsporen van corrosie is moeilijk (tank in de grond) Dus: Corrosie voorkomen Corrosie (definitie) Ongewenste aantasting van een materiaal ten gevolge van Chemische of elektrochemische reacties met Componenten uit de omgeving Vormen van corrosie chemische corrosie aantasting door zuurstof of aantasting door zuren elektrochemische corrosie combinatie van chemische reactie, waarbij ook (elektrische) stroom loopt andere benamingen hiervoor: galvanische corrosie bimetallische corrosie contactcorrosie

4 Soorten aantasting Algemene of gelijkmatige corrosie oxyde-laag materiaalstructuur Putvormige corrosie Spleetcorrosie Elektrochemische of contactcorrosie of galvanische corrosie beschermlaag oxyde Al-klinknagel Cu-plaat oxyde water (elektrolyt oxyde Factoren van invloed op corrosie Soort metaal Bodemsoort ofwel milieu samenstelling grondwater temperatuur etc Zwerfstromen Bescherming van metaal Invloedsfactoren (verdere uitsplitsing) zuurstofgehalte v.d. bodem differentiële beluchting watergehalte chemische factoren zuurgraad (ph) oplosbare zouten biologische factoren Anaërobe micro-organismen organismen Aërobe micro-organismen organismen Schade door stofwisselingsproducten Wortel-ingroei elektrische geleidbaarheid van de bodem zwerfstromen en bimetallische corrosie

5 Zuurstofgehalte Zuurstofgehalte van de bodem is afhankelijk van: porositeit van de bodem temperatuur luchtdruk Metaal + Zuurstof metaaloxide 2Fe + O 2 2FeO In goed verluchte grond in principe snellere corrosie Vaak is dit echter niet het geval t.g.v. differentiële beluchting (verschillen in beluchting) en bacteriologische invloeden Differentiële beluchting verschil in luchttoevoer tank ligt gedeeltelijk in het grondwater tank ligt op ongeroerde grond en is omstort met een andere grondsoort Gevolg: ontstaan van een galvanische zuurstofcel Watergehalte Water zorgt voor elektrische geleiding Water is gevangen in de poriën n tussen het zand Boven grondwaterniveau varieert het watergehalte ten gevolge van: regenval smeltwater Water, elektrische geleiding, zuurstof en CO 2 zijn de belangrijkste invloedsfactoren bij corrosie CO 2 -bevattend water lost basische carbonaten op met als gevolg: vermindering buffercapaciteit van de bodem en mogelijk verzuring van de bodem

6 Chemische eigenschappen (1) Zuurgraad (ph( ph) zuur : ph < 7 neutraal : ph = 7 basisch : ph > 7 afhankelijk van: koolzuurgehalte mineralen organische en anorganische zuren geproduceerd door micro-organismen organismen vervuiling door vervuiling door zure regen bemesting strooizouten Chemische eigenschappen (2) Oplosbare zouten Deze ontstaan door de reactie van (grond)mineralen met het grondwater weinig regen lage zoutconcentratie veel regen hoge zoutconcentratie Zouten neutraliseren de basen De bodem wordt minder basisch, ofwel Uitlogen van de bodem!! en dus Zuren kunnen niet meer worden geneutraliseerd!!! Biologische factoren Normaal is voor de corrosie van ijzer (staal) zuurstof nodig! Corrosiereactie van ijzer: 4 Fe + 12 OH - Fe 2 O H 2 O + 12 e- 3 O H 2 O + 12 e - 12 OH -

7 Biologische factoren (verv.1) Ook in anaërobe (zuurstofarme) bodem is corrosie mogelijk door zuren en micro-organismen organismen sulfaatreducerende bacterie reduceert sulfaationen (SO 2-4 ) tot sulfide (S - ) zwart corrosieproduct geur van rottende eieren indien reductie dan ook oxidatie (van metaal dus!) "ideale" werkomstandigheden van deze bacterie: T 25 tot 30 o C ph 5 tot 9 (nog "beter" 6 tot 7,5) SEW bodem 5 tot 200 Ohm.meter Aërobe bacteriën S, Fe en Mn oxiderende bacteriën vb. S-oxiderende S bacterie oxidatie van S H 2 SO 4 (Zwavelzuur!) verzuring! Biologische factoren (verv.2) Stofwisselingsprodukten schimmels (fungi) scheiden zuren af! H 2 SO 4 (zwavelzuur) of HNO 3 (salpeterzuur) Aantasting van koper (Cu) en bijna alle deklagen (coatings( coatings) behalve deklagen van PE, PVC en koolteer Wortel-ingroei beschadiging van de bekleding! tanks buiten bereik van wortels houden! Elektrochemische corrosie Wordt ook wel bimetallische of galvanische corrosie genoemd Twee verschillende metalen in contact met elkaar beiden in dezelfde elektrisch geleidende vloeistof elektrochemische corrosie Het meest onedele metaal gaat oxideren (staat elektronen af) gaat eraan!

8 Galvanisch element elektronen stroom Staal (bescherm)- stroom water + zuur Zink reductie Fe e - Fe Zink is onedeler dan staal oxidatie Zn Zn e - wordt de anode (gaat in oplossing) gaat eraan Spanningsreeks (edelheidsreeks) t.o.v. standaard H2-electrode Element Ca Na Mg Al Zn Cr Fe Sn Pb H2 Cu Ag Pt Au Pot. Verschil in mv onedeler edeler Spanningsreeks van Zeerleder Gebaseerd op potentiaal van een metaal in water met een oplossing van 2 % keukenzout bij 20 o C t.o.v. de Cu-CuSO 4 - electrode Metaal Potentiaal in mv Magnesium Mg-anode Zink Aluminium Staal Lood Tin Messing (50 % Zn) Nikkel Messing (30% Zn) Koper Zilver - 70 Goud Platina + 280

9 Zwerfstromen Kunnen worden veroorzaakt door elektrische trein of tram Stroom moet rondlopen van onderstation via bovenleiding, trein en rails terug naar onderstation Bij contact van rails met grond of defecte doorslagveiligheid kan een deel van de stroom (tot 1600 A!) via de bodem retour gaan naar het onderstation Deze stroom kiest de weg van de minste weerstand (door stalen objecten) Gaat de tank in en Ook weer eruit De uittredende stromen kunnen ernstige corrosie veroorzaken Gevolg: diepe putten in de metaalwand Gelijkstroom veel gevaarlijker dan wisselstroom Bescherming tegen corrosie De corrosiviteit van het milieu beïnvloeden door: verlaging watergehalte door drainage tank in waterafschermend omhulsel plaatsen agressieve grond vervangen door inert zand of zwavel afschermen van zwerfstromen Een scheiding aanbrengen tussen metaal en elektrolyt (isolerende bekleding/coating) Dit wordt primaire of passieve bescherming genoemd Kathodische bescherming door het te beschermen onderdeel elektrisch geleidend te verbinden met: een onedeler metaal (opoffer anode) een inerte anode en dan de elektronenstroom sturen door een uitwendige (gelijk)stroombron Het elektrisch isoleren van verschillende metalen bij combinaties van bijv. stalen en koperen leiding Coatings Eisen: goede elektrische weerstand slecht : < Ohm.m2 middelmatig : tot Ohm.m2 Zeer goed : > Ohm.m2 bestand tegen schokken voldoende hoge treksterkte hoge doorslagweerstand weerstand tegen temperatuurschommelingen chemisch resistent weerstand tegen micro-organismen organismen of biologische elementen (incl. wortel-ingroei) Voor normalisatie van vereiste eigenschappen zie b.v. NEN 6902

10 Coatings (1) Asfaltbitumen meestal met minerale vulstoffen (filters) deze beschermen tegen veroudering en voorkomen van scheurvorming vaak versterkt met glasvlies en uitwendig beschermd door geïmpregneerde wikkeling dikte 4 tot 6 mm jute niet meer gebruikt i.v.m. inwerking van bacteriën, schimmels etc. Polyetheen aangebracht door sinteren of extrusie dikte 2 tot 4 mm band voor bekleding van leidingen en aansluitingen bekleding van buis minder breukvast dan andere soorten, maar hoge elektrische weerstand Coatings (2) Butylrubber als band voor bekleding van leidingen of aansluitingen dikte 0,4 mm voor aanbrengen ondergrond goed reinigen en voorzien van een hechtlaag htlaag versteviging met PVC-band Epoxyharsen combinatie van hars en harder hechten goed op staal hoge mechanische weerstand goede elektrische isolatie bestand tegen veroudering hoge kostprijs daardoor vaak voor speciale toepassingen voorbeelden: epoxykoolteer (0,4 mm dik) voor afsluiters epoxysilica voor hoge weerstand tegen mechanische beschadigingen in combinatie met teerpek dikker en bijzonder waterdicht N.B. Indien zwerfstromen, dan altijd best mogelijke isolerende coating c gebruiken! Actieve bescherming (kathodische bescherming) E [mv] Principe: Verlaging van het elektrochemisch potentiaal van het metaal t.o.v. de omringende grond corrosiesnelheid wordt eerst lager, waarna corrosie stopt en het metaal zich immuun gedraagt Corrosie immuniteit beschermende oxidelagen ph Corrosie

11 Vragen blz maken Antwoorden vragen blz. 13/14 1. Ongewenste aantasting van een materiaal t.g.v. (elektro)chemische reacties met componenten uit de omgeving 2. Zuurstofgehalte, diff.. Beluchting, watergehalte, ph,, oplosbare zouten, (an( an)aërobe bacteriën, stofwisselingsproducten 3. Corrosie = totaal van alle aantastingen oxidatie = verbinding met zuurstof in oplossing gaan van een metaal 4. Differentiële beluchting galvanische zuurstofcel 5. Koolzuurgehalte, mineralen, zuren, vervuiling Antwoorden vragen blz. 13/14 6. Verhoging corrosiegevaar Sulfaatreducerende bacterie Reduceert H 2 S Indien reductie, dan ook oxidatie van metaal! Zwaveloxiderende bacterie Ontstaan van zwavelzuur 7. Vochtgehalte, ionenconcentratie, beweeglijkheid ionen. 8. Elektrochemische corrosie 2 verschillende metalen, el.geleidend verbonden, in zelfde elektrolyt minst edele wordt anode, lost op 9. Bescherming door deklaag: epoxy,, bitumen, zink etc. 10. Kathodische bescherming

12 Corrosiviteit bodem In principe moet het volgende (experimenteel) worden bepaald: Fysische opbouw Vochtgehalte Beluchtingsgraad (redoxpotentiaal) Gehalte opgeloste zouten Specifieke weerstand en opgeloste zuren ph en/of bufferend vermogen Levensvoorwaarden voor micro-organismen organismen Aanwezigheid van zwerfstromen Elk van de gegevens kengetal alle kengetallen optellen som = maat voor de globale corrosiviteit Kengetallen voor bodemcorrosiviteit zie: DIN deel 3 en NF A /251, Annexe A Kengetallen kunnen + en - zijn Negatiever corrosiever Som kengetallen = maat voor corrosiviteit kengetallen voor: 1. aard van de bodem 2. heterogeniteit 3. wateraanwezigheid 4. elektrische weerstand (resistiviteit( resistiviteit) 5. ph 6. potentiaal of redoxpotentiaal Meest negatieve waarde registreren Uiteindelijke beoordeling op basis van som van kengetallen en overeenkomstige beoordelingen Wanneer is de bodem (sterk) corrosief? SEW < 20 Ohm.m ph < 5 bodem is anaërobe bodem is moerasachtig bevat kool of chem.. reactieve afvalstoffen bestaat geheel uit turf, slijk of slib aanwezigheid van zwerfstromen aanwezigheid van verbindingen tussen verschillende metalen, zodanig dat galvanische corrosie kan ontstaan N.B. Zwerfstromen kunnen bij lage SEW potentiaalvariaties (+ en -)) tot 0,5 V veroorzaken. Bij hoge SEW kan dit nog veel hoger zijn.

13 Bodemonderzoek (grondmechanisch) BRL-K903/05 Vóór r graven van tankput onderzoeksrapport van deskundig grondmechanisch bureau incl. advies voor inrichting tankput omschrijving bodemopbouw maatregelen tegen opdrijven maatregelen tegen zettingen / zettingsverschillen Vóór r plaatsen van tanks controle verdichting per 2 m tot 0,5 m onder tank Tijdens plaatsen zandpakket minimaal op 1 punt van elke tankzijde over hele verdichtingstraject controleren Registratie met tekening waarop meetpunten aangegeven verdichtingsgraad min. 95 % van maximale proctordichtheid anders advies overleggen m.b.t. consequenties alternatieve maatregelen Bodemonderzoek (bodemweerstand) Bepalingswijzen en meetapparatuur 4-punts Wenner-methode 4 rvs pennen in grond steken met Ω.meter (Megger( of type Wouda) weerstand bepalen Niet geschikt voor tankinstallaties door aanwezigheid van andere geleiders, waardoor resultaat minder betrouwbaar Met meet-kroesje en Ω-meter (Megger( of type Wouda) weerstand van grondmonster bepalen N.B. Bij bronbemaling grondmonsters nat maken met opgepompt grondwater Meetapparatuur regelmatig ijken regelmatig (maandelijks) controleren op goede werking van controles logboek bijhouden! Vragen blz. 18 maken

14 Vragen blz Fysische opbouw, vochtgehalte, beluchting, gehalte aan oplosbare zouten en zuren, levensvoorwaarden micro-organismen, organismen, aanwezigheid zwerfstromen 2. Combinatie van factoren (berekening) SEW<20 Ohm.m, ph<5, anaërobe bodem, moerasachtige bodem, zwerfstromen, combinatie van verschillende metalen. 3. Elektrische weerstand (SEW) 4. Bepaling SEW 4-punts Wenner methode en methode met meetkroesje 5. Anders niet vergelijkbaar met werkelijkheid! 6. Goed onderhoud, regelmatige controle, logboek bijhouden Kathodische bescherming Uitvoeringrichtlijn: NPR 6912 Nederlandse praktijkrichtlijn Kathodische bescherming meetkastje maaiveld beschermstroom Tank (kathode) voorzien van geschikte bekleding anode Ontwerp KB Bekleding tank en leidingen en contact met grond Bekleding inert elektrisch isoleren goed hechten Aanvulzand Zonder stenen enz. ivm mogelijke beschadigingen KIWA-zand Elektrische isolatie tank elektrisch isoleren van andere niet te beschermen constructies Isolatiestukken of flenzen toepassen Koppelingen, afstandhouders toepassen bij: aansluitingen op transportleidingen (toevoer/distributie) en overgang naar bovengrondse apparatuur verbinding tussen verschillende metalen plaatsen in zwerfstroomgebieden metalen mantelbuisconstructies,, doorvoeringen in beton of in andere geleidende constructies (afstandhouders)

15 Ontwerp KB (vervolg 1) Zorgen voor goede electrische geleiding van de delen van de te beschermen constructie Maatregelen nemen ter voorkoming van vonkvorming tpv ontplofbare mengsels Minimum afstanden: tussen 2 tanks 0,5 m tot ondergrondse HS-leiding of tot mastfundering van boven- grondse HS-leiding 5 m tot bovengrondse HS-leiding (gerekend vanaf verticale projectie tot de leidingen) 25 m Ontwerp KB (vervolg 2) Voldoende meetpunten voor potentiaal-, spannings-,, stroom- en/of isolatiemetingen Meetdraden geïsoleerde draad met soepele kern doorsnede minimaal 2,5 mm 2 verbindingen en blanke delen bekleden met elektrisch isolerend materiaal Elektrische aansluiting meetdraden voldoende hechten en geleiden (termietlassen) einde van meetdraden in bovengrondse aansluitkast verbinding met tank na-isoleren met materiaal dat goed hecht op beide bekledingen! Potentiaalvereffening vul- en dampretourpunt Voor afvoer statische elektriciteit Overgangsweerstand < 1000 blank koperen leiding aansluiten op bovengrondse gedeelte in grondwater plaatsen minimale diepte 2 m doorsnede minimaal 6 mm2 isolatiestuk tussen bovengrondse en ondergrondse gedeelte i.v.m. galvanische corrosie magnesiumanode aansluiten op bovengrondse gedeelte in grondwater plaatsen of minimale dekking van 1,5 m geen isolatiestuk nodig

16 KB-systemen (Overzicht) KB met opofferingsanode KB door opgedrukte stroom KB door drainage van zwerfstromen (alleen in bijzondere gevallen) Keuze KB-systeem gebaseerd op: corrosiviteit van de bodem aard en toestand van de tankbekleding zwerfstroominvloeden benodigde beschermstroom voor het bereiken van de gestelde potentiaalwaarden o.m. afhankelijk van de aard en toestand van de bekleding Richtwaarden beschermstroomdichtheden Epoxy-coating 1 Am 2 (NEN 6905) Asfalt bitumen 2 Am 2 (NEN 6907) Polyetheen (NEN 6902) 1 A/m 2

17 KB met opofferingsanode Tank elektr.. geleidend verbinden met een onedeler metaal. De tank wordt hierdoor de kathode plaats waar de reductie plaatsvindt Het onedele metaal wordt de anode plaats waar de oxidatie plaatsvindt Tankpotentiaal wordt hierdoor verlaagd Corrosie vertraagt Bij voldoende laag potentiaal stopt corrosie meetkastje maaiveld beschermstroom Tank(kathode) anode KB met opofferingsanode (vervolg 1) De Magnesium-anode Stroomafgifte is afhankelijk van potentiaal tov te beschermen tank el. weerstand van de stroomkring (bekleding + tank) Levensduur is afhankelijk van stroomafgifte anodemateriaal en anodemassa levensduur (10 kg) ~ 15 jaar stroomafgifte 15 tot 200 ma afhankelijk van SEW bodem Theoretisch verbruik 8 kg/a.jaar Stroomafgifte verbeterd door speciaal materiaal om de anode (combinatie van bentoniet en gips) Bij aanvullen draden niet beschadigen! Magnesium-anode verbindingskabel bitumen bentoniet met gips magnesium ijzeren staaf linnen zak

18 KB door opgedrukte stroom (1) Potentiaal kunstmatig verlagen Tank verbinden met - pool van gelijkrichter + pool van gelijkrichter verbinden met inerte anode (ijzer-silicium silicium-anode) bodem - A elektronen + beklede stalen buis 1,5-2 m ijzer-silicium anode N.B. + en - niet verwisselen anders geforceerde corrosie! KB door opgedrukte stroom (2) anodematerialen: titanium geleidende polymeren in draad- of kabelvorm horizontaal te plaatsen betere stroomverdeling optimale bescherming Levensduur anodes te verlengen door grondbed van cokes of grafiet. ook kant en klare systemen beschikbaar Stroomafgifte bij opgedrukte stroom kan groter zijn dan van galvanische anode KB door opgedrukte stroom (3) Aanvullen zodanig dat geen lucht ingesloten wordt Bij (te verwachten) gasontwikkeling maatregelen nemen om gas te laten ontwijken Grond om anode moet vochtig blijven Klemmen en draden voorzien van labels Uitgangsspanning moet regelbaar en afleesbaar zijn Rimpel van secundaire spanning < 10 % van afgegeven gelijkspanning Verbindingen in kabels bovengronds! Indien niet mogelijk, dan goed isoleren Bij beschadiging ondergrondse kabels zal snelle corrosie kunnen optreden

19 Grenswaarden van potentialen Metaal/legering Staal/ijzer bovengrens in - aërobe bodem - anaërobe bodem Koper en - legering bovengrens Aluminium bovengrens ondergrens t.o.v. Cu/CuSO 4 - elektrode mv mv mv mv mv Controles direct na het inschakelen van de installatie het tankpotentiaal de beschermstroom de goede werking van isolatiestukken de afwezigheid van nadelige interferentie op andere ondergrondse constructies of het potentiaal op alle delen van installatie minimaal is verlaagd tot gestelde bovengrens (Voor Al niet negatiever dan vermelde ondergrens) Benodigdheden t.b.v. Potentiaalmetingen Referentie-elektrode elektrode (gekalibreerd) Meestal Cu/CuSO 4 -elektrode (np( 320 mv) Weerstand max Ω Verschil met 2 e elektrode Max. 20 mv Multimeter klasse 1,5 voor potentiaalmetingen inw.. weerstand > 10 MΩM bij stroommetingen spanningsval < 10 mv

20 Uitvoering potentiaalmetingen Elektrode zo dicht mogelijk bij tank of boven ondergrondse leiding plaatsen Rekening houden met spanningsverlies in bodem te bepalen door aan/uit-methode onderbrekingsduur afh.. van depolarisatie (max. 1 sec/min. onder extreme omstandigheden zoals zandgrond met hoge weerstand) N.B. Bepaling Uit-potentiaal maakt geen deel uit van de opleveringsmeting!! Periodieke Inspecties jaarlijks op plaatsen waar niet gegraven /gebouwd halfjaarlijks op plaatsen met veel bouw-/graafwerk, of bij bedreiging door zwerfstromen (zo nodig vaker) Cu/CuSO 4 -elektrode Klem Schroefdop Kunststofpijp diam. 25 mm Koperstaaf Kopersulfaat Hout of Keramiek

21 Meten van tankpotentiaal bij ingeschakelde KB (in-potentiaal Range Data AUTO 10A 3A mv 300mA 30 ma V 3mA off = A ~ V ma A maaiveld anode peilleiding tank Meten van stroombehoefte Range AUTO = ~ off 10A 3A 300mA 30 ma 3mA A mv V Data V ma A Meetpunt KB tank-draad anode-draad Vragen blz. 31 t/m 33

22 Vragen blz. 31 en Richtlijnen! NPR 6912 en BRL-K903/07 2. Inert, voldoende elektrisch isolerend, hechten op metaal 3. Elektrische scheiding van onderdelen installatie Tussen verschillende metalen Tussen te beschermen gedeelte en rest Mantelbuisconstructies, doorvoeringen door beton Aansluiting op distr. leidingen, aan + afvoer Overgang naar bovengronds 4. Afstanden Tussen tanks: min. 0,5 m Tot ondergrondse HSL of masten bovengronds: 5m Tot bovengronds HSL: 25 m vanaf verticale projectie Vragen blz. 31 en Bovengronds, in beschermde ruimte (aansluitpot, holle paal, meetkast) 6. Bekleding draden: Elektrisch isolerend materiaal 7. Soorten KB Met opofferingsanode Met opgedrukte stroom 8. Anode van minder edel metaal dan tank Gaat in oplossing Tank niet 9. Opgedrukte stroom Aanbrengen beschermpotentiaal door externe gelijkstroombron Verv. Vragen blz. 31 en Levensduur Mg-anode (10 kg) ca. 15 jaar 11. Eisen kabels: Geïsoleerd, soepele kern, doorsn.>2,5mm 2 (d k >1,8mm) Gebruikelijk: 10 mm 2 (d k =3,6mm) 12. Controles in -potentiaal < - 850mV beschermstroom < 1 Am 2 (2 voor bitumen) werking isolatiestukken interferenties 13. Grenswaarden: Staal: mv (-950 mv) Koper: mv Aluminium: -950 tot 1200 mv 14. Uitvoering potentiaalmeting: Met Cu-CuSO CuSO 4 elektrode + multimeter Volgens aansluitschema

23 Bodemweerstandsmeting Normen: CPR e druk: Ondergrondse opslaginstallaties voor brandbare vloeistoffen AMvB BOOT (CPR e druk 1991) NPR 6912, 1e druk maart 1979 (bijlage) Apparatuur: Aardingsweerstandmeter Megger type DET 3 drie gelijke schalen of Aardingsweerstandmeter Wouda van Nieaff twee ongelijke schalen of Aardingsweerstandmeter Megger type DET 5/2d zelfregelende decade Meetkroesje factor 0,1 Diverse snoeren Fles gedistilleerd water Bodemweerstandsmeting Toepassingsgebieden SEW < 100 Ω.m KB toepassen SEW > 100 Ω.m geen KB nodig Beïnvloeding door zwerfstromen Advies: KB aanbrengen en installatie jaarlijks laten controleren door KIWA OPDRACHTACCEPTATIE De volgende gegevens in opdracht vermelden: Adres met plaats van inrichting Plaatsingsdatum Grootte van tank en type bekleding Diepte grootste tank Aantal leidingen, diameter, lengte en type bekleding Tekening waarop installatie staat aangegeven Uitvoering bodemweerstandsmeting Grondmonsters nemen vanaf 0,5 m -mv t/m onderkant grootste tank telkens om de 0,5 m een monster vrij van steentjes en andere grote niet geleidende voorwerpen Monster stevig in meetkroesje aandrukken Monster zo nodig nat maken met gedistilleerd water Meter controleren op goede werking Aansluitklemmen van meetkroesje doorverbinden met aansluitklemmen van meter Bodemweerstand bepalen (verderop)

24 Principe bodemweerstandsmeting meter produceert wisselspanning hierdoor loopt er stroom door meetkroesje door de koolstofringen in het meetkroesje gaat meetspanning ~ 100 V over deze ringen wordt de stroom gemeten in de meter ingebouwd zijn een groep variabele weerstanden de weerstand van de meter kan (met knoppen) worden ingesteld (veranderd) de galvanometer geef 0 (nul) aan als de weerstand van het gevulde meetkroesje gelijk is aan de ingestelde weerstand van de meter Aandachtspunten bodemweerstandsmeting Terpconstructies SEW van aanvulzand meten minimaal 100 Ω.m anders KB nodig! monsters nemen op 2 punten in leidingtracé op leidingdiepte (0,5-1,0-1,5 m) Bronbemaling tankput om de 0,5 m bodemmonsters nemen en van elk monster: SEW van droge monster meten monster natmaken met bemalinggrondwater SEW van natte monster meten "droge" en "natte" waarden vermelden in rapport BWM SEW natte monsters is bepalend. praktijk: SEW bodem ~ SEW grondwater x 3 Opgebrachte grond als boven maar dan bodemmonsters nat maken met gedistilleerd water (simulatie van situatie bij stortregens) Meetvoorbeeld Bodemweerstandsmeting Tankinhoud : 12 m 3 Datum : juni 1992 Onderzijde tank : 2,4 m - mv Grondwaterstanden winter : 2,1 m - mv zomer : 2,6 m - mv gemeten waarden in het veld diepte - mv weerstand weerstand droog nat [m] [.m] [.m] 1, , , , N.B. Ook altijd "droge" waarden noteren ivm controlemetingen en stroomopdrukproeven!

25 Bijzonderheden en Rapportage Bodemweerstandsmetingen Uitvoering boringen: diagonaal in 2 hoeken tankput per 0,5 m diepte bij sterk wisselende bodemsamenstelling ook op diepten met afwijkende samenstelling Rapportage (op te nemen conclusies) SEW < 100 Ω.m KB aanbrengen jaarlijkse controle installatie met isolatiestukken isoleren van andere objecten SEW > 100 Ω.m KB niet noodzakelijk bij zwerfstromen Na plaatsing onderzoek door KIWA na opdracht van installateur Evt. maatregelen nemen ter voorkoming van corrosie Overzicht bodemweerstandsmetingen Meetkroesje factor 0,1 grondmonster < 100 Ω.m, dan: kathodische bescherming advies KB op basis van meting >100 Ω.m, dan: bij zwerfstromen onderzoek Kiwa (KB?) géén KB stroomopdrukproef om de 15 jaar 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Bediening Weerstandsmeter (Megger ET5) 1. sluit kuipje (factor 0,1) aan op de meter N.B. De volgende aansluitingen doorverbinden: C 1 met P 1 en P 2 met C 2 2. zet alle schalen op 0 3. zet kleinste schaal op factor 1 x 4. - druk op schakelaar en schakel linker schaal omhoog tot galvanometer voorbij nulpunt komt - zet linker schaal hierna 1 stap terug 5. idem voor middelste schaal 6. idem voor rechter schaal 7. lees waarde af (voorbeeld) schakelaar 1 op 3 : 300 schakelaar 2 op 8 : 80 schakelaar 3 op 0 : = 380 SEW = 380 : 10 = 38.m Als galvanometer niet op nul komt 8. kleine schaal op stand 10 x 9. eerste stappen herhalen 10. waarde aflezen SEW = Afgelezen waarde in.m 6 7 C1 P1 P2 C2 drukknop x 0,01 x 0,1 x 1 B x

26 Bediening Weerstandsmeter (Wouda) C2 P2 P1 C1 batterijhouder 0 rode stip 0, Sluit kuipje aan op meter N.B. P1 doorverbinden met C1 en P2 doorverbinden met C2 2. Zet kleinste schaal op factor 10 x 3. Druk op schakelaar en draai grootste schaal tot galvanometer op 0 komt 4. Lees stand van decade af loopt van 0 tot 100) SEW = afgelezen waarde in.m (In getekende voorbeeld: SEW = 30.m) Als galvanometer niet op 0 komt: 5. Zet kleine schaal op stand met rode stip 6. Druk op schakelaar en 7. Draai grootste schaal tot galvanometer op 0 komt 8. Lees stand van decade af (loopt van 0 tot oneindig) SEW = afgelezen waarde x 10 (in.m) Bediening Weerstandsmeter (Megger DET 5/2d) E C 1 ES P 1 S P 2 H C k Off 20 k MEGGER DET 5/2D E C 1 E S P 1 Test Rp Earth Tester 1. Sluit kuipje aan op de meter N.B. P 2 en C 2 doorverbinden met "brug" C 1 en P 1 doorverbinden door knop linksonder in te drukken 2. Zet keuzeschakelaar op 2 k de meter zoekt nu zelf de juiste weerstandswaarde SEW = afgelezen waarde x 100 In het getekende voorbeeld is SEW = 53,4.m Als display 1 aangeeft: 3. Zet keuze schakelaar op 20 kk SEW = afgelezen waarde x 100 Calibratie en controle bodemweerstandsmeetapparatuur Calibratie termijn: 12 maanden Controle (vóó óór r elke meting) batterijspanning aansluitingen nulstand meet een 1000 Ω weerstand afwijking > 15 Ω dan nader onderzoek! meet SEW van leidingwater (uit eigen woonplaats) waarvan SEW bekend. Deze meting ook op plaats van meting herhalen

27 Vragen blz. 46 maken Antwoorden vragen blz Geen KB 1. Als SEW >100 Ω.m én 2. Geen zwerfstromen 2. Wel KB 1. Als SEW <100 Ω.m òf 2. Bij zwerfstromen 3. Stroomopdrukproef 1. Test om bij bestaande installaties de staat (weerstand) van de bekleding b te controleren 2. Ook bij installaties zonder KB 4. Uitvoering stroomopdrukproef 1. Met speciale stroombron wordt stroom op installatie gezet. 2. Uit de stroom en de spanning wordt de weerstand van de bekleding bepaald ook bij kiwa.nl voor nadere informatie 3. I.v.m. speciale stroombron niet zelf uit te voeren 5. Weerstandsmetingen 1. 4-punts Wenner methode 1. 4 rvs pennen (in grond) + weerstandsmeter 2. Methode met meet-kroesje Bodemmonster (in meetkroesje) + weerstandsmeter Calibratie 1. Controle apparatuur + evt opnieuw afstellen Ontwerp Kathodische bescherming Voor goed werkende KB het volgende in acht nemen: invloed van bodemweerstanden goede bekleding geen galvanische werking met overige delen van de installatie (electr( electr.. isoleren) plaatsing Mg-anode goede inrichting meetpunt codering van aansluitingen Het ontwerp op schrift en tekening vastleggen en archiveren! Kopie naar: opdrachtgever KIWA afd. MCI

28 Ontwerp KB Invloed bodemweerstanden Voor potentiaalverlaging is externe stroom nodig Stroomdichtheden: tank met epoxy coating 1 μa/m 2 tank met bitumen coating 2 μa/m 2 SEW < dan stroom > (wet van Ohm I = U/R) Mg anode zorgt voor stroombehoefte Voor aantal anoden rekening houden met: bodemweerstand afstand tot tank verder rekening houden met stroombelemmerende objecten b.v. kelders nadelige invloeden op b.v. gas- en waterleiding min. afstand 2 m I > dan ook afstand > Invloeden bodemweerstand en afstanden Stroomkring (bodem - tank - anode - bodem) Wet van Ohm: U = I x R U = U 0 - U 1 U = EMK in stroomkring U 0 = EMK stroomkring bij open keten = polarisatie U 1 I = stroom in stroomkring R = R A + R K + R V R A = overgangsweerstand anode - bodem R K = overgangsweerstand tank - bodem R V = weerstand verbindingen R A en R afh.. van afstand anode - tank Bij kleine afstand geringe spreiding Spreiding beschermstroom en potentiaalverloop A K A K spreiding beschermstroom potentiaalverloop N.B. te kleine afstand mogelijk te negatief potentiaal Overbescherming H 2 - gasontwikkeling tussen tankwand en bekleding losdrukken van bekleding!!

29 Coating moet voldoen aan de normen controleren o.a. op poriëndichtheid afvonken weerstand neemt af tgv opname vocht uit bodem (afschakelen bronbemaling) afname wordt bepaald door bodemweerstand met bodemweerstand de benodigde stroom vaststellen en daarna aantal anoden Isolatie installatie zonder KB verschillende metalen galvanisch element minst edele metaal wordt anode gaat eraan zonder KB tank meestal minst edele!! tankinstallatie altijd el. isoleren van overige delen isolatiekoppelingen inbouwen bij overgang naar ander materiaal (koper) in ontluchtingsleidingen bij overgang van onder- naar bovengronds in meet- en regelsystemen enz. installatie met KB tankinstallatie scheiden van "rest" anders ook KB op niet te beschermen delen! Anoden (1) verzorgen stroomvoorziening voor vereiste potentiaalverlaging minimaal mv over gehele opp mv bij anaërobe bodem moeten voldoende stroom leveren stroom zo gelijkmatig mogelijk verdeeld over opp. één n anode per 150 m 2 tankoppervlak max. 4 anoden onderlinge afstand 8 m bij totaal opp. > 1000 m 2 advies KIWA nodig anode verticaal en geheel in grondwater plaatsen met min. gronddekking van 1,5 m

30 Anoden (2) afstand anode - tank 3 tot 8 m afh.. van grootte tank BRL-K903/04 SEW < 50.m afstand 3 m 50 SEW < 100.m afstand 5 m anodes in verlengde van tanks plaatsen of anders op grotere afstand anode in buurt van funderingen of GVK-tanks vermindering van spreiding! geleiders van derden afstand 2 m anders KIWA raadplegen bij zwerfstromen KIWA raadplegen Meetpunt hier alle aansluitdraden van tanks onderbrengen en doorverbinden met anodedraden draden soepele kern doorsnede 2,5 mm 2 voorzien van goede isolatiemantel aansluitingen uitvoeren met kabelschoentjes geen weerstand met kabel eenvoudig los te nemen tbv controle op werking KB meetpunt goede behuizing herkenbaar als KB-meetpunt betonnen meetpaal of meetkast (bij groot aantal kabels) Advies KB diepte 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 bodemweerstand 100.m min. KB maaiveld grondwaterstand anode in lage bodemweerstand onder min. grondwaterstand afstand anode - tank: minimaal 3 cq 5 m afh.. van SEW 1 Mg. anode per 150 m 2 tank oppervlakte min. 2,0 m uit stalen objecten - i.v.m. interferentie bij zwerfstromen: aanvullende maatregelen op basis van onderzoek (Kiwa( Kiwa)

31 invloed afstand anode - tank afstand te klein 10 m 5 m 3 m geen KB effect KB Invloed afstand anode-tank juiste afstand 10 m 5 m 8 m 850 effect KB 1500 Negatieve effect van verkeerde plaatsing van anode 10 m 2m 2m tank 1 tank 2 3m 500 geen KB 850 verlies door slechte stroomdoorgang (kelder) slechte spreiding slecht KB effect 1500 kelder potentiaalverloop potentiaalverloop potentiaalverloop

32 Vragen blz. 57, 58 maken Antwoorden vragen blz. 57, Bescherming tegen corrosie 1. Goed isolerende bekleding + 2. Kathodische bescherming 2. Ontwerp KB 1. Op schrift + 2. Tekening 3. Meten bodemweerstand 4. Plaatsing anode 1. anode in lage bodemweerstand + onder min. grondwaterstand 1. Beste elektrische geleding 2. afstand anode - tank: minimaal 3 cq 5 m afh.. van SEW 1. Zorgen voor goede spreiding 3. min. 2,0 m uit stalen objecten 1. i.v.m. interferentie 5. Elektrolyt 1. Elektrische geleidende vloeistof Antwoorden vragen blz. 57, 58 vervolg 6. Isolatiekoppelingen 1. Installaties met KB 1. Voorkomen dat stroom van KB naar de niet te beschermen delen vloeit 2. Installaties zonder KB 1. Voorkomen van bimetallische corrosie 1. Staal van tank meestal het minst edel 7. Minimale potentiaal mv of mv bij anaërobe bodem 8. Anode in grondwater? 1. Bij voorkeur wel (beste geleiding) 2. Anders op diepte met laagste weerstand 9. Aantasting andere geleiders door anodestroom 1. Anodestroom is a.h.w. zwerfstroom voor andere geleiders 2. Uittredende stroom bij geleider veroorzaakt corrosie! 10. KB-meetpunt goede behuizing herkenbaar als KB-meetpunt betonnen meetpaal of meetkast (bij groot aantal kabels)

33 Apparatuurset BWM Basisapparatuur: 1 bodemweerstandmeter 2 meetkroesjes 1 grondboorset 1 koffer met handgereedschap kleine accessoires krokodillenbekjes, verbruiksartikelen Persoonlijke beschermingsmiddelen Registratiesysteem apparatuur Meetapparatuur: jaarlijks laten kalibreren! unieke codering van apparatuur nodig Codering (kalibratienummer) XX.YYY YYY.ZZZ volgnr. app. kalibratiecode app. persoonsnummer kalibratieresultaten registreren Registratie (kalibratie informatie-systeem) bedrijf moet registratiesysteem hebben + beheerder hiervan Van elk apparaat vastleggen: (basis)locatie kalibratienummer kalibratiefrequentie kalibratieduur eigenaar (gebruiker) Checklist BWM Opdracht acceptatie Gegevens: plaats van inrichting grootte omvang installatie diepte grootste tank type bekleding tekening tbv grondboringen en evt advies KB Toetsing aan BRL en PGS 28 bij afwijkingen i.o.m. opdrachtgever corrigeren naar criteria indien correctie niet mogelijk dan overleg met KIWA Bij de volgende situaties overleggen met KIWA over toe te passen maatregelen nabijgelegen HS-kabels nabijgelegen el. spoor KB-installatie transportleiding te krappe ruimtes mbt standaardafstanden

34 Checklist BWM (verv.1) Uitvoering: grondmonsters nemen om de 0,5 m tot en met onderkant grootste tank grondmonsters in meetkroes vrij van steentjes stevig aandrukken indien droog dan nat maken met water (?) weerstandsmeter controleren meetkroes aansluiten op meter SEW meten (zie gebruiksaanwijzing) boringen diagonaal in hoeken tankput verschillende bodemsoorten meer diepten Rapportage alle meetgegevens rapporteren als KB niet nodig rapportage vlgs hoofdschema verzenden naar KIWA ter registratie op installatie aangeven waar isolatiekoppelingen in te bouwen Flexwell-leidingen leidingen? isolatiekoppelingen bij tankaansluiting plaatsen N.B. Denk aan aarding K1 - K2 vulpunten! Checklist Ontwerp KB Ontwerp KB-installatie berekenen oppervlakte installatie berekenen aantal anoden (1 per 150 m 2 opp.) vaststellen plaats en diepte anoden afstanden: tot tank (afh( afh.. van SEW) Onderling tot geleiders van derden diepte: in meest agressieve laag (SEW) bvk in grondwater aantal en plaats meetpunten (bvk( 1) toegankelijk herkenbaar bij vulpunt of ontluchting Rapportage maak schriftelijk advies intekenen op installatietekening verzenden naar afd. installatie KIWA (als bijlage op rapport BWM) archiveer gegevens Checklist oplevering Te controleren resultaat Opmerking TIJDENS AANLEG controle V-V en A-A meter installatie voorzien van KB anode-potentiaal potentiaal tank (anode aangesloten) oppervlak tank beschermstroom (tanklichaam aangevuld) beschermstroom (leidingwerk aangevuld) beschermstroom (bovenzijde tank aangevuld) beschermstroom (mangat ingewaterd) OPLEVERINGSMETING Meetpunt ingericht en labels op de draden In-potentiaal in meetpunt In-potentiaal op peilleiding In-potentiaal op vulleiding gemeten stroom berekende stroom/m 2 < 1 A INDIEN STROOM TE HOOG isolatiekoppelingen in orde peilkranzen vrij van de bodem vulpuntenbak vrij van leiding "vreemde" elektr.. aansluitingen ok

35 Stroomschema Opdrachtgever Ontwerp Uitvoering KIWA afd. MCI Gemeente BWM Opdr. + KB accept Corr.i.o. Vlg. BRL + CPR ja BWM * KB nodig nee ja BWM rapp. BWM BWM Registratie BWM Ontw.** KB Correctie + Herstel Gebreken rapp. Rapp. +Tek. Install.KB*** Opl.meting Onderzoek KIWA i.o. Opdr. aan KIWA Install.cert. Install.cert. + rapp. Opl.meting rapp. Install.cert. + rapp. Install. Cert. i.o. Handeling Beslispunt Document In orde?