ICCP MMO lineære anoder

MMO lineære anoder (fleksible anoder) er ideelle til applikationer, der kræver katodiske beskyttelsessystemer med lav strømstyrke og ensartet fordelt areal. Anodekernen er en titantråd af høj kvalitet (Gr1 eller Gr2) belagt med en Ir-Ta blandet metaloxidkatalysator. Titantråden er forviklet i en porøs, ikke-vævet "muffe". Muffen er fyldt med meget ledende, kalcineret petroleumskokspulver, hvilket forbedrer anodens slidstyrke og modstandsdygtighed over for skader. Strømforsyningskablet er en 6 AWG flertrådet kobbertråd. Isoleringslaget bruger polyethylen med høj molekylvægt (HMWPE).

Inden for metalkorrosionsbeskyttelse er katodisk beskyttelsesteknologi, på grund af dens høje effektivitet og holdbarhed, blevet en kerneløsning til at løse korrosionsproblemer i metalkonstruktioner i komplekse miljøer som jord, havvand og industrielle medier. Katodiske beskyttelsessystemer med påtrykt strøm, som en vigtig gren af ​​katodisk beskyttelsesteknologi, leverer en kontinuerlig beskyttelsesstrøm til den beskyttede metalstruktur gennem en ekstern strømkilde, hvilket danner en stabil katodisk polarisationszone på dens overflade og derved hæmmer korrosionsreaktioner. I dette system bestemmer anoden, som nøglekomponenten for strømafgivelse, direkte stabiliteten af ​​den beskyttende effekt, dens levetid og den tekniske økonomi.

MMO (blandet metaloxid) Lineære anoder er den centrale anodetype i katodiske beskyttelsessystemer med påtrykt strøm. Med deres fremragende elektrokatalytiske aktivitet, ekstremt lave tabsrate, gode kemiske stabilitet og fleksible installationsmetoder har de gradvist erstattet traditionelle grafitanoder, støbejernsanoder med højt siliciumindhold osv. MMO lineære anoder er blevet det foretrukne anodemateriale til metalkorrosionsbeskyttelsesprojekter såsom langdistancerørledninger, store bundplader til lagertanke og underjordiske strukturer. Sammenlignet med andre anoder opretholder MMO lineære anoder ikke kun en stabil strømproduktion i komplekse geologiske miljøer, men reducerer også effektivt anodelagets fodaftryk, hvilket sænker konstruktionsvanskeligheder og efterfølgende vedligeholdelsesomkostninger. De er særligt velegnede til kritisk infrastruktur med høje krav til korrosionsbestandighed og lang levetid.

1. Kerneleder.

Kernelederen er strømbæreren i den lineære MMO-anode. Dens funktion er at lede strømmen fra den eksterne strømkilde ensartet til MMO-belægningsoverfladen, samtidig med at den yder mekanisk støtte til belægningen. Kernelederens ydeevne påvirker direkte anodens ledningsevne, mekaniske styrke og levetid; derfor stilles der strenge krav til materialevalg og strukturelt design.

I øjeblikket anvendes titantråd eller titanstrimler hovedsageligt som kerneleder til MMO lineære anoder. Almindeligt anvendte materialer er Gr1 eller Gr2. Titan er den foretrukne kerneleder primært på grund af dens tre fordele: For det første fremragende korrosionsbestandighed; titan kan danne en tæt oxidfilm i miljøer som jord, havvand og sure eller alkaliske medier, hvilket forhindrer sig selv i at korrodere. For det andet god ledningsevne; selvom titans ledningsevne ikke er så høj som kobber eller aluminium, opretholder den stabil ledningsevne under langvarig brug og har fremragende vedhæftning til MMO-belægningen. For det tredje høj styrke og fleksibilitet; titantråd/-strimler kan forarbejdes til forskellige diametre og længder efter behov, hvilket letter bøjning og lægning, samtidig med at de modstår mekanisk belastning under konstruktion og brug.

Kernelederens strukturelle design skal afbalancere ledningsevneensartethed og mekanisk stabilitet. For lineære anoder er kernelederen typisk lavet af rund tråd (1.0-3.0 mm i diameter) eller flad strimmel (3-10 mm bred, 0.5-1.5 mm tyk). Nogle produkter gennemgår overfladerubehandling (såsom sandblæsning eller syreætsning) for at forbedre vedhæftningen til MMO-belægningen og forhindre afskalning af belægningen. Desuden gennemgår kernelederens ender en særlig behandling (såsom fortinning eller krympeterminaler) for at sikre pålidelig forbindelse til eksterne kabler og reducere kontaktmodstanden.

2. MMO-belægning

MMO-belægningen er det centrale funktionelle lag i den påtrykte strøm lineære anode og spiller en afgørende rolle i at omdanne elektrisk energi til kemisk energi og opnå ensartet strømafgivelse. Dens ydeevne er en nøglefaktor, der bestemmer anodens samlede kvalitet. MMO-belægningen fremstilles ved at blande ædelmetaloxider (såsom IrO₂, RuO₂) og overgangsmetaloxider (såsom TiO₂, Ta2O5) i et specifikt forhold og belagt på overfladen af ​​titanlegeringskernelederen ved hjælp af en særlig teknik til at danne en ensartet og tæt funktionel film.

Design af belægningssammensætning: MMO-belægningens sammensætningsforhold påvirker direkte dens elektrokatalytiske aktivitet, stabilitet og levetid. I øjeblikket er de almindelige belægningssystemer "iridiumbaserede" og "rutheniumbaserede". Iridiumbaserede belægninger (såsom IrO₂-Ta₂O₅) udviser højere kemisk stabilitet og modstandsdygtighed over for nedbrydning, hvilket gør dem velegnede til barske miljøer såsom havvand og stærke syrer. Rutheniumbaserede belægninger (såsom RuO₂-TiO₂) har overlegen elektrokatalytisk aktivitet og lavere polarisering, hvilket gør dem velegnede til konventionelle miljøer såsom jord og ferskvand. Derudover indeholder nogle MMO-produkter ædle metaller såsom Pd og Pt, eller oxider såsom SnO₂ og Sb₂O₅, for yderligere at optimere belægningens samlede ydeevne.

Belægningens strukturelle egenskaber: MMO-belægninger har en porøs struktur med en porøsitet typisk mellem 20 % og 40 %. Denne struktur øger ikke blot kontaktarealet mellem belægningen og elektrolytten, hvilket forbedrer strømudgangseffektiviteten, men fremmer også fjernelsen af ​​reaktionsprodukter (såsom ilt og klor), hvilket reducerer polarisering. Belægningstykkelsen styres generelt mellem 20-50 μm. En for tynd belægning fører til let slid og en forkortet levetid, mens en for tyk belægning øger kontaktmodstanden og påvirker ledningsevnen.

Kernefunktion: MMO-belægningens kernefunktion er at katalysere oxidationsreaktionen af ​​elektrolytten under energibelastede forhold (f.eks. oxidationsreaktionen af ​​vand i jord: 2H₂O – 4e⁻ → O₂↑ + 4H⁺) og opnå en stabil strømafgivelse. Sammenlignet med traditionelle anodebelægninger har MMO-belægningen et ekstremt lavt forbrug (typisk mindre end 0.01 g/A・a), hvilket er næsten ubetydeligt. Derfor bestemmes anodens levetid primært af levetiden for kernelederen og den isolerende kappe.

3. Isolerende kappe

Isoleringskappen er det beskyttende lag på MMO-lineanoden. Dens hovedfunktion er at forhindre direkte kontakt mellem anoden og den beskyttede metalstruktur, hvilket kan forårsage kortslutning, samtidig med at den beskytter MMO-belægningen og kernelederen mod mekanisk skade, kemisk korrosion og forurening fra jordurenheder. Isoleringskappens ydeevne påvirker direkte anodens installationssikkerhed og driftsstabilitet. Valg af materialer og strukturelt design skal optimeres specifikt baseret på anvendelsesmiljøet (såsom jordtype, temperatur, fugtighed og kemiske medier).

Almindeligt anvendte isolerende kappematerialer omfatter højdensitetspolyethylen (HDPE), lavdensitetspolyethylen (LDPE), polypropylen (PP) og polyvinylchlorid (PVC). HDPE er det mest anvendte materiale på grund af dets fremragende korrosionsbestandighed, slidstyrke, ældningsmodstand og mekaniske styrke. Modificeret polyethylen eller fluoroplast (såsom PTFE) anvendes som isolerende kappematerialer i nogle særlige miljøer (såsom høje temperaturer, stærke syre- og alkaliske medier).

Isoleringskappens strukturelle design skal opfylde følgende krav: For det første, fremragende isoleringsevne med en gennemslagsspænding på ikke mindre end 20 kV/mm, hvilket sikrer, at der ikke opstår lækstrøm under den nominelle driftsspænding; for det andet, høj mekanisk styrke, der kan modstå træk, klemning og jordbelastning under konstruktionen, hvilket forhindrer kappebrud; for det tredje, god fleksibilitet, der letter anodebøjning og -lægning, tilpasning til komplekse konstruktionsforløb; og for det fjerde, stærk kompatibilitet med kernebelægningen, der ikke reagerer kemisk med MMO-belægningen og sikrer stærk vedhæftning. Derudover er isoleringskappen normalt designet i en bølget eller glat form. Den bølgede struktur forbedrer kappens træk- og bøjningsmodstand, mens den glatte struktur letter anodens installation i jorden.

4. Forbindelse af komponenter

Forbindelseskomponenter er nøglekomponenter til tilslutning af MMO-linearanoden til den eksterne strømforsyning og mellem anoden og netlederen. Deres ydeevne påvirker direkte konduktiviteten og stabiliteten af ​​hele det katodiske beskyttelsessystem. Kernekravene til forbindelseskomponenter er lav kontaktmodstand, stærk forbindelse og høj korrosionsbestandighed.

Anodeforbindelse: Bruges til at forbinde flere MMO lineære anodesegmenter, typisk lavet af titanlegering (samme materiale som kernelederen). Overfladen er forsølvet eller forgyldt for at reducere kontaktmodstanden. Anodeforbindelsens strukturelle design skal sikre en tæt pasform med anodekernelederen. Almindelige forbindelsesmetoder omfatter krympning, svejsning og gevindskæring.

Kabelstik: Bruges til at forbinde MMO-lineanoden til det eksterne strømkabel, typisk bestående af terminaler i titanlegering, en isolerende tætningsmuffe og en korrosionsbestandig beskyttelsesmuffe. Efter at terminalblokken er forbundet med anodekernelederen, skal den forsegles med en isolerende muffe for at forhindre fugt og elektrolyt i at trænge ind og forårsage korrosion. En ekstern korrosionsbeskyttelsesmuffe tilføjes derefter for yderligere at forbedre den beskyttende effekt. Kabelsamlingens isoleringsevne skal være i overensstemmelse med anodeisoleringsmuffen for at sikre den samlede isoleringspålidelighed.

5. Hjælpekomponenter

Hjælpekomponenter er støttende dele til installation og drift af MMO lineære anodesystem. Selvom de ikke direkte bidrager til strømproduktionen, har de en betydelig indflydelse på systemets installationseffektivitet, driftsstabilitet og vedligeholdelsesvenlighed. De omfatter primært følgende kategorier:

Opfyldningsmateriale: Bruges til at fylde jorden omkring anoden. Dets funktion er at reducere anodens jordmodstand, fremme ensartet strømfordeling og beskytte anoden mod mekanisk skade fra skarpe urenheder i jorden. Almindeligt anvendte opfyldningsmaterialer er grafitpulver, kokspulver eller blandede ledende materialer. Opfyldningsmaterialet har god ledningsevne, stærk kemisk stabilitet og reagerer ikke med anoden.

Fastgørelsesbeslag: Bruges til at fastgøre MMO-lineanoden i en forudbestemt position (f.eks. under tankens bundplade, på begge sider af rørledningen) for at forhindre anoden i at forskyde sig under konstruktion eller service. Fastgørelsesbeslag er normalt lavet af korrosionsbestandige materialer (f.eks. plastik og rustfrit stål).

Detektionsterminaler: Bruges til overvågning af anodens driftsstatus på stedet, herunder parametre som strømudgang og spændingsfordeling, hvilket letter rettidig detektion af systemfejl. Detektionsterminaler installeres typisk ved anodeforbindelsespunkter eller kritiske noder og er designet til at være vandtætte og korrosionsbestandige.