پتانسیل سازه مبنای اصلی ارزیابی عملکرد یک سیستم حفاظت کاتدی است. بر اساس معیارهای حفاظت کاتدی که در بخش قبل بدان اشاره گردید، علاوه بر پتانسیل طبیعی به دو نوع پتانسیل دیگر نیز نیاز است که به آن پتانسیل در حالت عبور جریان حفاظتی و یا پتانسیل ON گفته می شود و دیگری پتانسیل قطع لحظه ای یا پتانسیل پلاریزه یا همان پتانسیل OFF است. لازم به ذکر است پتانسیل پلاریزه را می توان روی کوپن و یا با روش های دیگر بدست آورد اما در اکثر موارد پتانسیل قطع لحظه ای برای بدست آوردن پتانسیل پلاریزه به کار می رود.
الف)پتانسیل طبیعی:
پتانسیل طبیعی یا پتانسیل آزاد خوردگی یک سازه همان پتانسیل قرائت شده قبل از هر گونه اعمال جریان و یا اتصال به سازه ها با متریال با پتانسیل الکتروشیمیایی متفاوت است. بهتر است پس از نصب لوله و تماس با الکترولیت خاک یا قبل از راه اندازی هرگونه سیستم حفاظت کاتدی پتانسیل قرائت گردد. بعد از راه اندازی حتی به صورت کوتاه مدت به علت تغییر شیمی سطح فلز در تماس باخاک، کمی پتانسیل طبیعی ممکن است دچار تغییر شود.
در اندازه گیری پتانسیل که در تمام حالتهای اندازه گیری پتانسیل نیز می بایست مورد توجه قرار گیرد محل صحیح هافسل اندازه گیری است. در صورتی که از هافسل دائمی استفاده گردد هافسل می بایست در نزدیکی لوله دفن شود و بعد از زمان کافی و به تعادل رسیدن آن با محیط از آن استفاده نمود. در صورتی که از هافسل قابل حمل(پرتابل) استفاده گردد، محل هافسل می بایست به نحوی باشد که شرایط ذیل را رعایت نماید:
- محل اندازه گیری تا حد امکان نزدیک به خط لوله باشد مثلا در موقعیت تاج لوله و یاکنار گرده بالای لوله باشد.
- محل قراردادن هافسل مرطوب بوده تا مقاومت فصل مشترک هافسل و خاک به حداقل برسد.
- از محل دسترسی به خاک استفاده شود تا هربار اندازه گیری در همان نقطه تکرار شود.(این مورد در مورد پتانسیل گیری دوره ای کاربرد دارد و در تست CIPS غیر عملی است).
- اطمینان از اینکه هافسل بر روی سطحی با مقاومت و خواص کاملا متفاوت نیست مثلا روی بتن و یا اینکه در مسیرش تا لوله مانعی عایق، وجود ندارد.
- در مجتمع ها بسیار مهم است که محل اندازه گیری از کاتد بزرگ مانند فنداسیون ها و یا شبکه ارت که منجر به خطا می شوند دور باشد.
- ممانعت از خطاهای متداول اندازه گیری مانند آلوده نشدن هافسل، اتصال الکتریکی مناسب بین اجزای اندازه گیری و یا عدم اشباع در زمان استفاده از الکترود مس/ سولفات مس به علت نداشتن رسوب کریستالهای سولفات مس و مواردی از این دست.
- جهت و پلاریته مولتی متر در اندازه گیری رعایت شود. اگرچه تغییر پلاریته با اصلاح و تبدیل قابل رفع است اما عادت کردن به قرائت صحیح و پلاریته صحیح در موارد خاص و رفع تداخل بسیار راهگشاست و در اندازه گیری صحیح، کابل مشکی(منفی) و یا همان COM، میبایست به هافسل و سر دیگر به سازه متصل شود. در این شرایط پلاریته نرمال منفی بوده و با همین علامت در مولتی متر نشان داده خواهد شد. عدم دقت در این موضوع در حین سادگی در برخی موارد نتایج خسارت باری به همراه داشته است.
ب):پتانسیل حالت روشن(ON):
پتانسیل وصل در شرایطی اندازه گیری می شود که سیستم حفاظت کاتدی روشن بوده و سیستم کارکرد عادی خود را دارد. مبناها و اصل اندازه گیری گفته شده برای اندازه گیری پتانسیل طبیعی در بالا برای این پتانسیل نیز صادق است تنها با این تفاوت که در این حالت سیستم روشن است.
در زمان اندازه گیری پتانسیل ON نیز تمامی ملاحظات ذکر شده بایستی مدنظر قرار گیرد. نکته اثرگذار که بیشتر در پتانسیل حالت ON مدنظر قرار می گیرد. فاصله هافسل از تاج لوله می باشد. با افزایش فاصله هافسل از تاج لوله تغییر پتانسیل بیشتری خواهیم داشت. علت این موضوع افزایش میزان افت IR در مسیر اندازه گیری است. پتانسیل قرائت شده حالت وصل با افزایش فاصله هافسل به یک مقدار حدی نزدیک می شود، مثلا پتانسیل اندازه گیری شده 1200- به 1250- ، 1270- و 1272- تغییر خواهد کرد. لازم به ذکر است این مورد مبنای مشخص نمودن زمین دور است که در تست DCVG نیز از آن استفاده میگردد.
ج)پتانسیل پلاریزه(OFF):
اندازه گیری پتانسیل OFF در بحث سیستم حفاظت کاتدی بسیار مهم می باشد. با توجه به تجارب بدست آمده و این واقعیت که پتانسیل پلاریزه بازتاب کننده پتانسیل واقعی سطح مورد حفاظت است، در دهه های گذشته مورد توجه بیشتری قرار گرفته است.
برای اندازه گیری پتانسیل حالت خاموش دو روش وجود دارد. روش اول قطع منابع جریان و دیگری قرائت پتانسیل با استفاده از کوپن پلاریزاسیون است.
در روش قطع لحظه ای منابع جریان قطع شده که نمودار آن در نمودار صفحه بعد قابل مشاهده است. از روش قطع لحظه ای می توان هم در زمان پلاریزه شدن سیستم استفاده نمود و هم بصورت دپلاریزه. لازم به ذکر است آنچه که معمولا استفاده می شود حالت دپلاریزه است.
مبنای روش قطع لحظه ای این است که با قطع منابع جریان، منابع خطا که بصورت IR در مسیر اندازه گیری موثر بوده اند حذف می شوند. در صورتی که زمان قطع جریان طولانیتر شوند، سیستم حفاظت خود را از دست داده و به اصطلاح دپلاریزه می شود. باید توجه داشت هرچه قدر زمان قطع طولانی تر شود و یا نسبت زمان وصل کوتاهتر باشد با تکرار سیکل های اندازه گیری، سیستم به طرف دپلاریزه شدن پیش رفته و خطا در اندازه گیری خواهیم داشت. زمان کمتر از 3 ثانیه قطع و چهار برابر بودن زمان وصل نسبت به زمان قطع موارد توصیه ای هستند که به صورت تجربی حاصل گردیده است.
لحظه و زمان قرائت پتانسیل با توجه به شرایط هر سیستم می تواند متغیر باشد و استانداردها نیز بازه های تقریبی بیان می کنند. به عنوان مثال در استاندارد NACE TM0497 نسخه 2012 زمان مناسب پیشنهادی کمتر از 3 ثانیه است. این بازه بسیار وسیع بوده و انواع سازه ها و شرایط را در نظر می گیرد.
اندازه گیری پتانسیل لحظهای با قطع لحظه ای جریان (الف) وضعیت دپلاریزه و (ب) پلاریزه
