Katodisk beskyttelse af zinkanode til båd

En velkendt og betroet producent og leverandør af katodisk beskyttelsessystem med zinkofferanoder i Kina.

20+ ÅRS ERFARING SENIOR FORRETNINGSCHEF

Spørg Michin om, hvad du vil have?

Både navigerer ofte i komplekse elektrolytiske miljøer såsom kystvande, flodmundinger og havne, hvor korrosion er særligt udtalt. Den årlige korrosionshastighed for skrogstrukturen kan nå 0.1-0.3 mm. Korrosionsbrud på kritiske komponenter såsom propeller og aksler er en af hovedårsagerne til navigationsulykker. Offeranoder af zink er den mest modne, økonomiske og bekvemme løsning til katodisk beskyttelsesteknologi i skibe. Gennem princippet om elektrokemisk ofring yder de kontinuerlig og stabil beskyttelse af skrogets metalstruktur på bekostning af deres egen foretrukne korrosion.

Typer af zinkanoder til både

Zinkanoder til små både er opdelt i forskellige typer baseret på forskelle i strukturelt design, installationsmetoder og anvendelsesscenarier. Forskellige typer har forskellige fokusområder med hensyn til form, installation og beskyttelsesområde. Følgende fokuserer på fem hovedtyper:

Zinkanoder til skrog

Zinkanoder i skroget installeres primært på skrogpladen under vandlinjen, inklusive kritiske områder på stævnen, midtskibet og agterstavnen. De er særligt velegnede til generel skrogbeskyttelse af små både af stål og aluminiumlegeringer og kan også bruges til korrosionsbeskyttelse af metalrammer og beslag i små både af træ og glasfiber.

Vejer primært 0.5-5 kg, velegnet til flade eller let buede områder af skroget.

Tyndere i tykkelsen, velegnet til områder med begrænset plads.

Effektiv reduktion af vandstrømningspåvirkning og biofouling.

Materialet i zinkanoder til skibsskrog er hovedsageligt en zink-aluminiumlegering, herunder 0.3%-0.6% aluminium og 0.02%-0.07% cadmium. Disse elementer forbedrer strømeffektiviteten og korrosionsensartetheden. Dens elektrokemiske ydeevne er stabil med et åbent kredsløbspotentiale i havvand på -1.05V til -1.15V (i forhold til en mættet kalomelelektrode SCE). Arbejdspotentialet er -1.05V til -1.00V, hvilket giver en kontinuerlig katodisk beskyttelsesstrøm til skibsskroget.

Armbånd zinkanode

Armbåndszinkanoden (også kendt som en ringformet zinkanode) er en ringformet anode, der er specielt designet til akselsystemer og propelleraksler på små både. Det er en specialiseret anode til beskyttelse af akselsystemkomponenter. Dens strukturelle træk er en hul, cirkulær ring i midten. Dens indre diameter matcher præcist propellerakslens ydre diameter, med en tykkelse, der typisk spænder fra 20-50 mm og en bredde på 30-80 mm. Vægten varierer fra 0.3-3 kg afhængigt af akseldiameteren.

Den primære fordel ved armbåndszinkanoden ligger i dens præcise beskyttelse af det kritiske område, hvor propellerakslen er i kontakt med havvand. Armbåndszinkanoden overholder også standarderne for zink-aluminiumlegeringer. Indholdet af rent zink er ≥99.9%, og jern- og kobberindholdet er ≤0.005%, hvilket sikrer en strømeffektivitet på ≥95% i havvand og en faktisk elektrisk kapacitet på ikke mindre end 780 A·h/kg. Den er velegnet til propelleraksler og drivaksler på små både, især til små motorbåde med akseldiametre i området 20-100 mm, såsom speedbåde, fiskerbåde og sightseeingbåde.

Svejsede zinkanoder

Svejsede zinkanoder er en type anode, der er fastgjort til skrogstrukturen ved svejsning. Deres kerneegenskaber er en sikker forbindelse og fremragende ledningsevne, der effektivt forhindrer løsning eller afmontering på grund af skibets vibrationer og vandpåvirkning.

Svejsede zinkanoder har typisk forudindstillede svejseører eller -baser på anodelegemet. Svejseørerne er lavet af en zinklegering eller lavkulstofstål, der er kompatibelt med anodematerialet, hvilket sikrer, at der ikke dannes sprøde forbindelser under svejsning. Svejsede zinkanoder findes i forskellige former, herunder blok-, plade- og strimmelformer. Vægten varierer fra 0.5 til 10 kg og kan tilpasses efter størrelsen og formen på det beskyttede område.

Svejsede zinkanoder kræver et højere niveau af installationsekspertise. Før svejsning skal olie, rust, maling og andre isolerende lag fjernes fra anodeoverfladen og svejseområdet på skibets skrog for at sikre svejsekvaliteten og den elektriske forbindelse. Efter svejsning skal svejsestyrken kontrolleres for at undgå problemer som ufuldstændige eller defekte svejsninger. Svejselængden er normalt ≥50 mm, og højden ≥3 mm for at sikre forbindelsesstabilitet. Svejsede zinkanoder anvendes hovedsageligt i områder på små fartøjer, hvor strukturen er relativt fast og vanskelig at adskille, såsom skrogforstærkningsplader, ballasttankskotter, rorblade og propellernav. Deres fordel ligger i høj beskyttelsesstrømoverførselseffektivitet med kontaktmodstand ≤0.01Ω.

Bolt-on zinkanoder

Bolt-on zinkanoder er en type anode, der installeres ved hjælp af bolte, hvilket gør dem til det foretrukne valg til rutinemæssig vedligeholdelse og midlertidig korrosionsbeskyttelse af små både. Kernen i deres design er anodehuset med forborede bolthuller, typisk 1-4 gevindhuller med passende diameter, sammen med matchende bolte, møtrikker, flade skiver og fjederskiver i rustfrit stål eller galvaniseret stål.

Anoderne er hovedsageligt blok- eller pladeformede, lette og vejer typisk 0.3-5 kg. Deres overflade er passiveret. Nogle bolt-on zinkanoder har også ledende pakninger på kontaktfladen mellem anoden og skroget for yderligere at reducere kontaktmodstanden og forbedre strømoverførselseffektiviteten. Med hensyn til materiale er bolt-on zinkanoder de samme som svejsede zinkanoder, der overholder MIL-DTL-18001L-standarden, med et zinkindhold på ≥99.99% og et urenhedsindhold strengt kontrolleret til under 0.05%. Bolt-on zinkanoder bruges på dele af skibet såsom rorstammen, vandtankluger, metalstøtter til dæk og påhængsmotorophæng.

Zinkanodestrimmel til båd

Zinkanodestrimmel til både er et langt, fleksibelt anodeprodukt. Det bruges primært til korrosionsbeskyttelse i trange rum, uregelmæssige buede overflader eller store områder på små både. Dets bredde er typisk 25-100 mm, tykkelse 1-5 mm og vægt (efter længde) 0.5-5 kg/m². Med hensyn til elektrokemisk ydeevne, marine zinkanode Strimler har en strømeffektivitet på ≥95% i havvand og ≥65% i jord, med en faktisk kapacitans på ikke mindre end 780A·h/kg.

Den primære fordel ved zinkanodestrimler ligger i deres tilpasningsevne til den komplekse indre struktur i små både, især i trange rum såsom ballasttanke, ferskvandstanke og brændstoftanke. Desuden kan zinkanodestrimler også bruges på uregelmæssigt buede områder såsom under dækket og på begge sider af kølen, hvilket opnår fuld dækning gennem fleksibel binding.

Hvorfor zinkanoder?

Det primære formål med at bruge zinkanoder på både er at hæmme den elektrokemiske korrosion af skrogets metalstruktur gennem katodiske beskyttelsesprincipper, hvilket sikrer sikker navigation. For at forstå denne nødvendighed kræves en grundig analyse ud fra tre aspekter: skibskorrosionens natur, beskyttelsesprincippet for zinkanoder og deres praktiske anvendelsesværdi:

Korrosionens natur

Under sejlads og fortøjning er en båds metalstrukturer under vandet (såsom skrog, propel, akselsystem, rorblade osv.) altid i et elektrolytmiljø (havvand, ferskvand, jord osv.). Strukturmaterialerne i små både omfatter stål, aluminiumlegeringer, kobberlegeringer og støbejern. Forskellige materialer har betydeligt forskellige elektrodepotentialer. Når de er i kontakt med hinanden og i det samme elektrolytmiljø, opstår galvanisk korrosion uundgåeligt.

Essensen af elektrokemisk korrosion er dannelsen af en galvanisk celle på metaloverfladen, hvilket resulterer i oxidations-reduktionsreaktioner: metallet mister elektroner og oxideres til ioner, der opløses i elektrolytten, hvilket fører til en gradvis forringelse af metalstrukturen. Data viser, at levetiden for undervandsstrukturer i stålbåde uden zinkanoder typisk er 5-8 år. Med zinkanodebeskyttelse kan levetiden forlænges til 15-20 år eller mere.

Katodisk beskyttelse af zinkanoder

Funktionen af zinkanoder er baseret på “offeranode katodisk beskyttelse"Kernemekanismen er en redoxreaktion drevet af en potentialforskel, der gør det beskyttede skrogmetal til katoden og forhindrer dets korrosion. Standardelektrodepotentialet for zink er -1.10 V (i forhold til en mættet kobbersulfatreferenceelektrode, CSE), mens elektrodepotentialet for stål, der almindeligvis anvendes i små både, er -0.76 V (CSE). Når zinkanoden er forbundet til skrogets stålstruktur via en ledning eller direkte kontakt, dannes et spontant galvanisk cellesystem.

Redoxreaktion: I dette galvaniske cellesystem gennemgår zinkanoden oxidation (korrosion og opløsning). Zinkatomer mister elektroner og bliver til zinkioner, der kommer ind i elektrolytten: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻; mens skrogets stålstruktur modtager de elektroner, der frigives af zinkanoden, hvilket hæmmer sin egen oxidationsreaktion (Fe → Fe²⁺ + 2e⁻), og dermed forhindrer stålet i at korrodere. Zinkanoden "ofrer" sig selv for at beskytte skrogstrukturen, deraf navnet "offeranode".

Korrosionsbeskyttelseseffekt

Zinkanoder findes i forskellige specifikationer (fra små 0.3 kg bolt-on anoder til 10 kg blok-type svejsede anoder) og kan installeres på fleksible måder (svejsning, boltning, klæbning osv.), der tilpasser sig forskellige typer og strukturer af små både. Zinkanoder hæmmer effektivt forskellige typer korrosion, herunder ensartet korrosion, grubetæring, spaltekorrosion og galvanisk korrosion, og opnår en beskyttelsesgrad på over 90 %.

Udskiftning af zinkanode

Udskiftningscyklussen for zinkanoder på små både er ikke en fast værdi, men påvirkes af forskellige faktorer såsom driftsmiljø, anodespecifikationer, installationsplacering og skrogmateriale.

Miljø

Miljømæssig korrosion er en nøglefaktor, der påvirker forbrugsraten for zinkanoder. Små både, der opererer i havvand i længere perioder, oplever høje kloridionkoncentrationer, hvilket resulterer i et hurtigere anodeforbrug og en kortere udskiftningscyklus. Små både, der opererer i ferskvand, har en højere elektrolytmodstand, hvilket fører til et langsommere anodeforbrug og en længere udskiftningscyklus. Derudover kan højtemperaturhavvand (vandtemperatur > 35 °C) øge anodekorrosionsraten med 30 %-50 %.

Specifikationer og materiale

Anodens vægt, størrelse og materiale påvirker dens levetid direkte. Større anoder har teoretisk set en længere levetid; for eksempel har en zinkanode på 1 kg en teoretisk levetid på cirka 1 år i havvand, mens en zinkanode på 5 kg kan holde i 3-5 år. Zn-Al-Cd-anoder har en højere strømeffektivitet end rene zinkanoder, korroderer mere jævnt og har en levetid, der er 20%-30% længere end rene zinkanoder.

Installationssted

Anoder på højhastighedsbevægelige dele såsom propelaksler og ror har et 30%-50% hurtigere forbrug end skroganoder.

Havvandsmiljø (langtidssejlads)

Ferskvandsmiljø (langtidssejlads)

Blandet miljø (skiftende havvand + ferskvand)

Det skal bemærkes, at ovenstående referenceområder er teoretiske estimater, og den faktiske udskiftningscyklus skal justeres baseret på regelmæssige inspektionsresultater. For eksempel er anodeforbruget langsommere for små både, der ofte ligger fortøjet i havne og sjældent sejler, og udskiftningscyklussen kan forlænges med 30%-50%; mens udskiftningscyklussen for små både, der ofte sejler i vand med høj temperatur og højt saltindhold, skal forkortes med 20%-40%.

Specifikationer for zinkanoder

Specifikationerne for zinkanoder til små både bestemmer direkte deres beskyttende effekt. Nøje overholdelse af internationale autoritative standarder sikrer, at materialets renhed, elektrokemiske ydeevne, fysiske dimensioner og andre indikatorer opfylder kravene. Følgende beskriver specifikationerne for zinkanoder til små både ud fra fire kernedimensioner: zinkreenhed, standardspecifikationer, fysiske dimensioner og elektrokemisk ydeevne:

Zink renhed

Zinkanodens renhed er en nøglefaktor, der påvirker dens elektrokemiske ydeevne. I henhold til ASTM F1182-07r19, "Standardspecifikation for offerzinklegeringsanoder", er kravene til renhed og urenhedsindhold for zinkanoder til små både som følger:

Zink (Zn)Som anodens basiselement skal indholdet være ≥99.9% (balance) for at sikre anodens kerneelektrokemiske aktivitet.

Aluminium (Al)Som legeringselement skal indholdet kontrolleres mellem 0.3 % og 0.6 %. Aluminium kan forbedre anodens strømeffektivitet og korrosionsbestandighed ved at danne en tæt beskyttende aluminiumoxidfilm på anodens overflade, hvilket sænker korrosionshastigheden. Et for højt indhold vil dog føre til anodepassivering og påvirke strømafgivelsen.

Kadmium (Cd)Som legeringselement skal indholdet kontrolleres mellem 0.02 % og 0.07 % (købers tilladelse er påkrævet før brug). Cadmium kan sænke anodens korrosionspotentiale, øge drivspændingen, forbedre korrosionsensartetheden og undgå lokalt hurtigt forbrug. Cadmium er dog giftigt, og dets indhold skal kontrolleres strengt for at opfylde miljøkravene.

Urenheder (såsom jern, kobber, bly, silicium osv.) vil alvorligt påvirke zinkanodens elektrokemiske ydeevne, hvilket fører til reduceret strømeffektivitet, accelereret korrosionshastighed og ustabilt potentiale. Derfor skal deres indhold begrænses strengt:

Standarder og specifikationer

Fremstilling, kvalitetskontrol og brug af zinkanoder til små både skal overholde internationalt anerkendte standarder. De vigtigste standarder og specifikationer omfatter i øjeblikket:

ASTM F1182-07r19

Denne standard, udviklet af ASTM International, er en bredt anerkendt standard for zinkanoder i den internationale skibsbygningsindustri, der gælder for katodisk beskyttelse af stålkonstruktioner såsom skibe, ubåde og offshore-platforme.

Den dækker forskellige former for zinkanoder, herunder plade-, blok-, skive- og stangformer, og er egnet til korrosionsbeskyttelse af skrog, ubådsskaller, havvandskølesystemer, varmevekslere og andre komponenter. Zinkanoder er opdelt i to klasser: Klasse 1 til kerneanoder (såsom skroganoder med stål- eller messingkerner) og klasse 2 til kerneløse anoder (såsom ekstruderede stænger og valsede plader).

Kemisk sammensætningZinkindhold ≥99.9%, aluminiumindhold 0.3%~0.6%, cadmiumindhold 0.02%~0.07%, og indholdsgrænserne for urenheder som jern, kobber og bly er grundlæggende i overensstemmelse med GB/T 4950-2021.

Elektrokemisk ydeevneTomgangsspænding -1.05V~-1.15V (SCE), driftsspænding -1.00V~-1.05V (SCE), strømeffektivitet ≥95% (i havvand), faktisk kapacitet ≥780 A·t/kg.

Militærstandard: MIL-A-18001K

Denne standard er den gældende standard for zinkanoder, der anvendes i amerikanske militærfartøjer, og som kræver strengere specifikationer og gælder for militærskibe og andre fartøjer. Zinkindhold ≥99.95%, urenhedselementer: jern ≤0.003%, kobber ≤0.002%. Den tilbyder stabil elektrokemisk ydeevne, længere levetid og pålidelig beskyttelse i barske miljøer.

Potentialet i det åbne kredsløb afspejler anodens elektrokemiske aktivitet. Et potentiale, der er for positivt, vil resultere i utilstrækkelig drivspænding og dårlig beskyttelse; et potentiale, der er for negativt, kan forårsage overbeskyttelse, hvilket fører til brintforsprødning af skroget.

Strømeffektiviteten er forholdet mellem den faktiske mængde elektricitet, der frigives af anoden, og den teoretiske mængde, hvilket afspejler anodens energiudnyttelsesgrad. Jo højere strømeffektiviteten er, desto mindre forbruges selve anoden, og desto mere holdbar er beskyttelseseffekten. For eksempel betyder en strømeffektivitet på 95%, at 95% af den elektricitet, der frigives af anoden, bruges til at beskytte skroget, og kun 5% forbruges af ineffektiv selvkorrosion.

Drivspændingen er potentialforskellen i den galvaniske celle, der dannes mellem anoden og skibets skrog, og som sikrer tilstrækkelig strøm. Utilstrækkelig drivspænding vil resultere i utilstrækkelig beskyttelsesstrøm, som ikke effektivt kan hæmme skrogkorrosion.

Fordele ved Wstitanium

Wstitanium er en virksomhed, der specialiserer sig i forskning, udvikling og produktion af high-end offeranoderDens zinkanoder til små både har betydelige fordele i branchen på grund af deres avancerede materialeformulering, præcise fremstilling og strenge kvalitetskontrol.

Optimeret materialeformulering

Den primære fordel ved W-titaniumzinkanoder ligger i deres unikke zinklegeringsformel. Baseret på ASTM F1182-07r19-standarden har den præcise kontrol af legeringselementforhold og streng kontrol af urenhedsindhold resulteret i en omfattende forbedring af den elektrokemiske ydeevne.

Titaniumzinkanoder har et zinkindhold på op til 99.95%. Indholdet af urenhedselementerne jern, kobber og bly kontrolleres til under henholdsvis 0.002%, 0.001% og 0.003%, med et samlet urenhedsindhold på ≤0.05%. For eksempel har en 1 kg W·titanium-zinkanode til skroget en faktisk elektrisk kapacitet på 820 A·t/kg, hvilket giver en teoretisk beskyttelseskapacitet på 820 A·t i havvand, mens almindelige zinkanoder (780 A·t/kg) har en teoretisk beskyttelseskapacitet på 780 A·t. Førstnævnte har en 5.1% længere levetid end sidstnævnte.

Manufacturing

Wstitanium anvender internationalt avancerede produktionsteknologier og -udstyr og etablerer et komplet kvalitetskontrolsystem for at sikre, at hvert parti zinkanoder opfylder høje standarder. Wstitaniums zinkanoder fremstilles ved hjælp af præcisionsstøbning. Anodens indre struktur er tættere med en densitet på 7.1 g/cm³ (højere end standardkravet på 6.8 g/cm³).

Kvalitetskontrol

Kemisk sammensætningVed hjælp af et spektrometer udføres 100% test af indholdet af zink, aluminium, cadmium og urenhedsforureninger for at sikre overholdelse af formelkravene;

Elektrokemisk ydeevnePrøver udtages tilfældigt for at teste åbent kredsløbspotentiale, driftspotentiale, faktisk kapacitet og strømeffektivitet for at sikre overholdelse af interne virksomhedsstandarder (5 % højere end nationale standarder);

Fysiske egenskaberDimensionsnøjagtighed, overfladekvalitet, densitet og mekanisk styrke testes, og ukvalificerede produkter afvises;

KorrosionEn 1000-timers accelereret korrosionstest udføres for at observere korrosionens ensartethed og den beskyttende effekt, hvilket sikrer, at levetiden opfylder standarderne.

Effektivitet af katodisk beskyttelse

Sammenlignet med almindelige zinkanoder tilbyder W-titaniumzinkanoder betydelige fordele med hensyn til beskyttelseseffektivitet, levetid og miljøtilpasningsevne, hvilket giver en mere omfattende og længerevarende beskyttelse til små både. W-titaniumzinkanoder har en strømeffektivitet på over 97%, hvilket forbedrer beskyttelseseffektiviteten med 10%-15% sammenlignet med almindelige zinkanoder. For eksempel kan små både udstyret med W-titaniumzinkanoder reducere skrogkorrosionshastigheden til under 0.015 mm/år, hvilket opnår en beskyttelsesgrad på over 95%.

Havvandsmiljø: Levetiden for 1 kg Wstitanium-zinkanode til skroget er cirka 1.2-1.3 år, mens levetiden for en almindelig zinkanode er cirka 1 år;

Ferskvandsmiljø: Levetiden for 1 kg Wstitanium-zinkanode er cirka 2.4-2.6 år, mens levetiden for en almindelig zinkanode er cirka 2 år.

Tilpasning

Wstitanium tilbyder en bred vifte af brugerdefinerede specifikationer, hvor zinkanoder tilpasses det specifikke materiale (stål, aluminiumslegering, træ, glasfiber), størrelse og bådens strukturelle egenskaber. For eksempel: til både af aluminiumslegering tilpasser vi zinkanoder med lavt potentiale (åbent kredsløbspotentiale -1.05V~-1.08V) for at forhindre for stor potentialforskel mellem anoden og skroget og dermed undgå accelereret skrogkorrosion;

Miljøbeskyttelse

Titanzinkanoder overholder nøje internationale miljøstandarder og internationale miljødirektiver som RoHS og REACH. Cadmiumindholdet i vores zinkanoder er kontrolleret til 0.04 % til 0.06 %, hvilket opfylder kravene i ASTM F1182-07r19-standarden ("kræver kundens godkendelse før brug"). Vi tilbyder også en cadmiumfri formel (tilsætter 0.5 % til 0.8 % aluminium som erstatning for cadmium) for at imødekomme behovene i miljøfølsomme områder.

Konklusion

Zinkanoder til både er et kernemateriale til katodisk beskyttelse. Baseret på elektrokemiske principper leverer zinkanoder en kontinuerlig beskyttelsesstrøm til bådens metalstrukturer under vand gennem præferentiel korrosion, hvilket hæmmer elektrokemisk korrosion og fungerer som et vigtigt middel til korrosionsforebyggelse for små både. Deres beskyttelsesgrad kan nå over 90 %. Zinkanoder til små både omfatter primært fem typer: skrog-, armbånds-, svejsede-, boltede- og zinkstrimmelanoder. Den passende type bør vælges og installeres baseret på korrosionsrisikoen og de strukturelle egenskaber ved forskellige dele (skrog, propelaksel, rorblad, ballasttank osv.). Zinkanoder til små både skal overholde autoritative standarder såsom ASTM F1182-07r19, med en zinkreenhed på ≥99.9 %, en strømeffektivitet på ≥95 % (i havvand), en faktisk kapacitet på ≥780 A·h/kg og en dimensionstolerance på ≤±3 mm, hvilket sikrer stabil elektrokemisk ydeevne.