ICCP MMO-stanganode

Imponeret nuværende katodisk beskyttelse (ICCP)-systemer er, som en af ​​de mest effektive og pålidelige korrosionsbeskyttelsesløsninger, der findes i øjeblikket, blevet den foretrukne beskyttelsesteknologi til store metalkonstruktioner. I ICCP-systemer er hjælpeanoden en kernekomponent, der spiller en afgørende rolle i at frigive beskyttelsesstrømmen og erstatte det beskyttede metal i korrosionsprocessen. Hybride metaloxid (MMO)-anoder har på grund af deres sammensatte struktur af titansubstrat og ædelmetaloxidbelægning enestående egenskaber såsom lavt forbrug, lav polarisering og lang levetid. Pladeformede MMO-anoder, som et vigtigt medlem af MMO-anodefamilien, udviser unikke fordele ved beskyttelse af store, plane eller regelmæssigt buede metalkonstruktioner.

Typer af MMO-anoder

Klassificeringen af ​​pladeformede MMO-anoder er hovedsageligt baseret på belægningsformulering, størrelsesspecifikationer og kompositstrukturdesign. Forskellige produkttyper har forskellige fokusområder med hensyn til elektrokemisk ydeevne og anvendelige scenarier. Følgende er en introduktion til de vigtigste klassificeringer og egenskaber inden for det nuværende industrielle område:

Overfladebehandling

Dette er den centrale klassificering, der bestemmer den elektrokatalytiske aktivitet og medietilpasningsevnen for pladeformede MMO-anoder. Én type er den iridiumbaserede, belagte, pladeformede MMO-anode med IrO₂ som den primære aktive komponent og Ta₂O₅ som en stabiliserende komponent. Dens typiske formulering indeholder 10%-30% IrO₂. Denne type anode har et lavt iltudviklingsoverpotentiale og er stabil i neutrale og alkaliske miljøer. Dens forbrugshastighed er kun 2-6 mg/År, egnet til havvand, ferskvand og betonmedier, og er et almindeligt valg til applikationer såsom krydsende broer og skibsdæk. En anden type er den rutheniumbaserede belagte pladeformede MMO-anode, med RuO₂ som den aktive komponent og sammensatte stabiliserende komponenter såsom TiO₂. Den har fremragende klorudviklingskatalytisk aktivitet og er mere egnet til sure miljøer med høje kloridionkoncentrationer. Dens fordel ligger i dens lavere pris sammenlignet med iridiumbaserede anoder, hvilket gør den almindeligvis anvendt i kemiske lagertanke og rørledningsbeskyttelse i sure jordarter. Dens stabilitet er dog lidt svagere i stærkt alkaliske miljøer.

Størrelse

Pladeformede MMO-anoder kan opdeles i standard- og specialfremstillede typer. Almindelige specifikationer for standard pladeformede MMO-anoder er 300 mm × 500 mm og 500 mm × 1000 mm, med en tykkelse typisk mellem 2-5 mm. Titanmatrixen tegner sig for over 80 % af tykkelsen, hvilket gør dem velegnede til standardiserede faciliteter såsom konventionelle lagertanke og almindelige stålkonstruktioner i fabrikker. Specialfremstillede pladeformede MMO-anoder kan skæres til uregelmæssige størrelser i henhold til tekniske behov, såsom smalle plader, der passer til broudvidelsesfuger, eller buede plader, der passer til væggene i buede lagertanke. Nogle produkter har også forborede monteringshuller eller svejsepunkter for at imødekomme beskyttelsesbehovene i komplekse uregelmæssige strukturer.

Sammensatte strukturer

Pladeformede MMO-anoder har udviklet sig til to kompositstrukturer: enkelttype og integreret type. Enkelttype pladeformede MMO-anoder består kun af et titansubstrat og en MMO-belægning, har en simpel struktur og lave omkostninger, og bruges ofte til beskyttelse af armeringsstål i beton. Integrerede pladeformede MMO-anoder integrerer ledende titanelektrodestrimler og -terminaler på et titansubstrat. Elektrodestrimlerne er arrangeret i et gittermønster for at reducere strømtab. Terminalerne er krympeforseglede, hvilket giver vandtætte og korrosionsbestandige egenskaber, og bruges almindeligvis i fugtige miljøer eller undervandsstrukturer, såsom undersøiske tunneler og spildevandsrensningsanlæg.

Working Princip

Funktionsmekanismen for pladeformede MMO-anoder kombinerer den overordnede elektrokemiske cyklus i ICCP-systemet med deres egne materialeegenskaber. Kerneprincippet er at frigive strøm gennem belægningens katalytiske reaktion, hvilket tvinger det beskyttede metal til at forblive i katodetilstand.

Som anodeenden af ​​ICCP-systemet danner den pladeformede MMO-anode sammen med potentiostaten, referenceelektroden og den beskyttede metalstruktur en lukket sløjfe. Potentiostaten, der fungerer som systemets "hjerne", justerer dynamisk udgangsstrømmen baseret på det potentielle signal, der føres tilbage fra referenceelektroden, og styrer præcist potentialet af det beskyttede metal inden for det sikre område på -0.85 V til -1.1 V (i forhold til Ag/AgCl-elektroden). Den pladeformede MMO-anode er forbundet til potentiostatens positive terminal. Det beskyttede metal er forbundet til den negative terminal. Når systemet starter, strømmer den jævnstrøm, der frigives fra anoden, gennem elektrolytten (jord, havvand, ledende mørtel osv.) til overfladen af ​​det beskyttede metal. Denne proces tvinger elektroner til kontinuerligt at blive injiceret i det beskyttede metal, hvilket gør det til en katode og fuldstændigt hæmmer korrosionsreaktionen af ​​stål, der oxiderer til jernioner.

Titansubstratet tjener kun til at lede strøm. Fordi titan danner en tæt TiO₂-passiveringsfilm i et oxiderende miljø, forhindrer det effektivt substratet i at korrodere. Oxidationsreaktionen på belægningsoverfladen varierer i forskellige elektrolytmiljøer: i neutrale medier såsom havvand og ferskvand er hovedreaktionen iltudviklingsreaktionen med reaktionsformlen 2H₂O → O₂↑ + 4H⁺ + 4e⁻; i jord eller kemiske medier, der indeholder høje koncentrationer af kloridioner, forekommer en kloridudviklingsreaktion med reaktionsformlen 2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻. Begge reaktioner frigiver stabilt elektroner, hvilket giver en kontinuerlig beskyttelsesstrøm til ICCP-systemet.

Princippet bag strømfordelingsfordelen ved pladeformede strukturer: Sammenlignet med rørformede og stangformede anoder ligger den største fordel ved pladeformede strukturer i den plane ensartethed af strømudgangen. Belægningsoverfladen på pladeformede MMO-anoder er flad, og kontaktafstanden til den beskyttede struktur er ensartet, hvilket kan undgå strømkoncentration.

Anvendelser af ICCP MMO-anoder

Pladeformede MMO-anoder, med deres fordele ved god strømensartethed og fleksibel installation, er blevet meget anvendt inden for forskellige områder såsom anlægsarbejde, petrokemikalier og maritim teknik. De er blevet en kernekomponent til langvarig korrosionsbeskyttelse af store metalkonstruktioner.

Forstærket beton

Armeringsstålet i armeret beton er modtageligt for kloridionkorrosion og karbonisering, hvilket fører til rust og efterfølgende betonafskalning. Pladeformede MMO-anoder er særligt velegnede til beskyttelse af betonkonstruktioner såsom broer, tunneler og havneterminaler. Hvis vi tager en havbro som eksempel, udsættes dens piller og belægningslag for salttåge i længere perioder, hvor kloridioner let trænger ind i armeringsstålets overflade og beskadiger passiveringsfilmen. Under konstruktionen lægges pladeformede MMO-anoder på betonoverfladen eller indlejres i forudindstillede kanaler kombineret med Ag/AgCl-referenceelektroder og en intelligent potentiostat, og strømmen ledes gennem ledende mørtel.

Beskyttelse af petrokemiske lagertanke

Bundpladerne og tankvæggene i store råolietanke og kemiske råmaterialetanke er områder med høj korrosionsrisiko. Fugt i jorden og lækage af kemiske medier fremskynder metalkorrosion. Pladeformede MMO-anoder er et ideelt valg til beskyttelse af tankbundplader. Under konstruktionen lægges de jævnt i sandpudelaget under tankbundpladen, hvor flere anoder er splejset sammen for at danne et komplet beskyttelsesnet. Strømledning opnås gennem titaniumforbindelsesplader. Sammenlignet med fleksible anoder har pladeformede anoder en stærkere trykstyrke, der er i stand til at modstå det tunge belastningstryk, efter at tanken er fyldt med væske, og vedligeholdelse kræver ingen udgravning. Ydeevnen kan vurderes ved blot at overvåge potentielt.

Beskyttelse af marintekniske faciliteter

Det høje saltindhold og den høje luftfugtighed i det marine miljø accelererer metalkorrosion. Pladeformede MMO-anoder anvendes i vid udstrækning i skibsdæk, offshore-platformdæk og kystnære strukturer. Til beskyttelse af skibsdæk kan pladeformede anoder installeres i niveau med dækoverfladen, og forseglingsbehandling forhindrer havvand i at sive ind i ledningspunkterne. Kombineret med potentiostaten i det marine ICCP-system kontrolleres dækpotentialet inden for et sikkert område. Pladeformede MMO-anoder kan også svejses til bunden af ​​pæleben og horisontale støttestrukturer på offshore-platforme og danne et synergistisk beskyttelsessystem med andre typer anoder. I dette anvendelsesscenarie udviser pladeanoder stærk modstandsdygtighed over for påvirkning fra havvand, deres belægninger skaller ikke let af, og deres levetid kan nå over 15 år, hvilket langt overstiger traditionelle anoders.

Nedgravede rørledninger

Lige sektioner af langdistancerørledninger og metalunderstøtninger i integrerede rørstativer står ofte over for beskyttelsesudfordringer på grund af ujævn jordmodstand. Plade-MMO-anoder kan installeres over eller på begge sider af rørledningen ved hjælp af lavvandede nedgravningsmetoder, hvilket danner et parallelt strømfelt. For rørledningssektioner, der krydser jord med høj modstand, kan flere pladeanoder arrangeres i et array, hvilket øger strømudgangsområdet og reducerer polarisationstab.

Påtrykte strømkredsløb (ICCP): Plade-MMO-anoder, som en yderst effektiv og langtidsholdbar kernekomponent til korrosionsbeskyttelse, repræsenterer en betydelig præstation i udviklingen af ​​elektrokemisk korrosionsbeskyttelsesteknologi. Baseret på en kompositstruktur af titaniummatrix og ædelmetaloxidbelægning, har de lavt forbrug, høj stabilitet og ensartede strømudgangsegenskaber, der perfekt tilpasser sig beskyttelsesbehovene i store, regelmæssigt formede metalstrukturer. Gennem differentiering i belægningsformuleringer og strukturelle designs er plade-MMO-anoder blevet udviklet til forskellige typer produkter, såsom iridiumbaserede og rutheniumbaserede anoder, for specifikt at opfylde brugskravene i forskellige mediemiljøer og tekniske scenarier.