MMO titaniumanode til katodisk beskyttelse

Metalkorrosion er et centralt problem, der fører til materialetab og strukturfejl, især inden for olie-, kemi- og maritim teknik. Katodisk beskyttelsesteknologi, et centralt middel til at hæmme metalkorrosion, bruger elektrokemiske principper til at omdanne den beskyttede metalstruktur til en katode, hvilket fundamentalt blokerer korrosionsreaktionen. Det har været meget anvendt i forskellige scenarier til beskyttelse mod metalkorrosion.

Blandede metaloxid-titananoder (MMO titanium anoder), også kendt som dimensionsstabile anoder (DSA'er), er påtrykte strømanodematerialer bestående af et industrielt rent titansubstrat belagt med en belægning af blandede sjældne jordarters metaller. Med deres ekstremt lave forbrugshastighed, fremragende elektrokemiske stabilitet og fleksible strukturelle design erstatter de gradvist traditionelle anodematerialer såsom grafit og støbejern med højt siliciumindhold og bliver en kernekomponent i katodiske beskyttelsessystemer.

Katodisk beskyttelsesapplikationer

Katodebeskyttelsesteknologi kan kategoriseres i offeranoder og påtrykte strømanoder. MMO-titaniumanoder bruges primært til katodiske beskyttelsessystemer med påtrykt strøm.

Nedgravede faciliteterNedgravede metalkonstruktioner såsom langdistance olie- og gasrørledninger, bymæssige underjordiske rørnetværk og kabelkapper udsættes for jordelektrolytter i længere perioder og er modtagelige for elektrokemisk korrosion. MMO-titaniumanoder klarer effektivt varierende jordmodstandsforhold og er særligt stabile i komplekse geologiske miljøer såsom ler og sand.

HavteknikBen til offshore olieplatforme, jackets, undersøiske rørledninger og skibsskrog står over for adskillige korrosionsudfordringer fra højt saltindhold i havvand, høj fluiditet og marin biofouling. MMO-titaniumanoder modstår den intense korrosion fra havvand og opretholder langvarig ydeevne, selv ved høje strømtætheder.

Industrielle lagertanke og -beholdereRåolietanke, kemiske reaktorer, brandvandstanke og andet udstyr har indvendige vægge, der er udsat for korrosive medier, og udvendige vægge, der er udsat for atmosfæren eller jorden. MMO-net- eller stripanoder giver omfattende beskyttelse og minimerer risikoen for lokal korrosion og lækage.

Korrosionsbeskyttelse af betonkonstruktionerArmerede betonkonstruktioner såsom bropæle, betonfundamenter til atomkraftværker og underjordiske rørledningskorridorer er primært modtagelige for korrosion forårsaget af kloridioner. MMO-netanoder binder tæt til betonen, hvilket giver ensartet strømfordeling og bremser udviklingen af ​​armeringskorrosion.

Funktionsprincip for MMO-titananoder

Funktionsmekanismen for MMO-titaniumanoder er baseret på elektrokemisk polarisationsteori, der opnår beskyttelse gennem en lukket sløjfe af "strømforsyning - katodisk polarisering - korrosionshæmning".

System ConfigurationEt katodisk beskyttelsessystem med påtrykt strøm består af en MMO-titaniumanode, en jævnstrømsforsyning, en referenceelektrode og den beskyttede struktur, der danner et lukket kredsløb. Titaniumanoden, der fungerer som "strømudgangsterminal", er forbundet til den positive terminal på jævnstrømsforsyningen, mens den beskyttede metalstruktur er forbundet til den negative terminal. Referenceelektroden overvåger potentielle ændringer.

ReaktionUnder påvirkning af DC-strømforsyningen katalyserer MMO-belægningen oxidationsreaktioner i mediet. Afhængigt af mediet forekommer enten iltudviklingsreaktionen (f.eks. i jord- og ferskvandsmiljøer: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻) eller klorudviklingsreaktionen (f.eks. i havvand: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻), hvorved elektroner frigives, hvilket genererer den anodiske strøm. Komponenter som IrO₂/Ta₂O₅ i MMO-belægningen reducerer reaktionens overpotentiale og energiforbruget. Katodisk polarisering: Den anodiske strøm flyder gennem elektrolytmediet (jord, havvand, betonporevæske osv.) til det beskyttede metal, hvilket får det til at optage overskydende elektroner og forskyde elektrodepotentialet negativt (katodisk polarisering). Når potentialet i det beskyttede materiale falder til et område, hvor korrosion er vanskelig at forekomme (typisk ≤ -0.85 V vs. Cu/CuSO₄), undertrykkes oxidations- og opløsningsreaktioner på metaloverfladen.

Intelligent reguleringEn referenceelektrode overvåger det beskyttede materialepotentiale i realtid, og styresystemet justerer automatisk DC-strømforsyningens udgang for at sikre, at potentialet forbliver inden for et sikkert område, hvilket undgår risikoen for belægningsdelaminering eller brintforsprøring forårsaget af overbeskyttelse.

SynergyTitansubstratet tilbyder fremragende mekanisk styrke og korrosionsbestandighed, og efter overfladeætsning danner det en stærk binding med belægningen. Den blandede metaloxidbelægning giver høj ledningsevne og katalytisk aktivitet. Sammen gør disse to det muligt for anoden at fungere stabilt inden for et strømtæthedsområde på 100-600 A/m².

MMO titaniumanodetyper

MMO-titaniumanoder kan opdeles i følgende hovedtyper baseret på deres strukturelle form og anvendelsesscenarier. Hver anodetype er tilpasset forskellige miljøer gennem differentierede belægningsformuleringer og strukturelle designs.

StanganoderStanganoderne anvender primært et Ir-Ti-belægningssystem, der opfylder ASTM B338 Grade I standard industrielt rent titansubstrat med diametre fra 6 til 32 mm og brugerdefinerbare længder på over 1500 mm. De er egnede til medium til lavt korrosive miljøer såsom jord og ferskvand. Til beskyttelse af tankbunden og skibe kombineres flere stænger ofte for at danne anodestakke for at give ensartet strømfordeling.

Rørformede anoderDen mest anvendte type inden for katodisk beskyttelse, med ydre diametre fra 16 til 32 mm og individuelle længder fra 500 til 1220 mm, kan de serieforbindes for at danne anodestrenge til dybe brønde til brug i dybe jordmiljøer. Kabelforbindelserne er forseglet med epoxyharpiks og beskyttet med krympeslange, hvilket giver modstand mod grundvandskorrosion. I havvandsmiljøer forbedrer en Ir-Ti-Ru-belægning med tilsat Ru korrosionsbestandigheden.

Afstrim anoderBredderne varierer fra 6.35-25 mm, tykkelserne varierer fra 0.635-1.2 mm, og standardrullelængderne varierer fra 152-1000 meter. Der er ætset riller i mikronskala på overfladen, hvilket øger det specifikke overfladeareal tre gange så meget som konventionelle anoder. En indbygget ledende kompositkerne opnår en ledningsevne, der er tre gange så stor som ren titanium, hvilket gør den velegnet til radial beskyttelse af tankgulve og kraftoverførsel over lange afstande. Kontaktmodstanden kan reduceres til under 0.001Ω.

NetanoderAnvendes primært til betonkonstruktioner og beskyttelse af tankforinger. Maskestørrelserne varierer fra 2.5×4.6 mm til 34×76 mm, tykkelserne varierer fra 1.2-2.0 mm og har en designlevetid på op til 100 år. Belægningen overholder NACE TM0294 og er certificeret af CC Technologies/DNV, hvilket sikrer en tæt binding til betonunderlaget og ensartet strømfordeling.

Fleksible anoderDe er fremstillet af en komposit af MMO-belagt titaniumbånd og en ledende polymer, og de kombinerer fleksibilitet med høj ledningsevne. De kan tilpasse sig ujævne overflader og er velegnede til at beskytte komplekse komponenter såsom specialformede tanke og ventiler.

TrådanoderDe fås i diametre på 1.0-3.0 mm og kan fremstilles i præfabrikerede anodeenheder til tankbunde og beskyttelse af skibe under jorden. En trådanode med en diameter på 3.0 mm opretholder en stabil strømudgang på 41 mA/m over sin 50-årige levetid, hvilket giver nem installation og overkommelige omkostninger.

SkiveanoderDisse er typisk cirkulære eller rektangulære i struktur, indkapslet i en fiberforstærket plastpose med en dedikeret beskyttelsesboks ved kabelforbindelsen. De bruges primært til katodisk beskyttelse af mobilt udstyr såsom skibe og offshorebøjer.

Som professionel producent af titaniumanoder tilbyder Wstitanium anoder i stænger, rør, strimler og net. Brugerdefinerede størrelser er tilgængelige (f.eks. rørformede anoder med diametre fra 6-32 mm og længder ≤1500 mm). MMO-titaniumanoder fungerer stabilt i sure og alkaliske medier med et pH-område på 0-14, i saltvandsopløsninger med kloridionkoncentrationer på over 10,000 mg/L og i temperaturer fra -20 °C til 80 °C. Til jord- og ferskvandsmiljøer er en IrO₂/Ta₂O₅ der anvendes belægning. Til havvandsmiljøer anvendes en IrO₂/RuO₂ Der anvendes en kompositbelægning, der sikrer stabil drift ved strømtætheder på 100-600A/m².