Zink-aluminium-cadmium (Zn-Al-Cd) offeranoder er den bedst præsterende type blandt zinkofferanoderTakket være deres kernefordele såsom stabilt potentiale, høj strømeffektivitet, ensartet opløsning og stærk kompatibilitet er de blevet det foretrukne materiale til katodisk beskyttelse i havvand, saltholdigt mudder og jordmiljøer med lav resistivitet. Det centrale anvendelsesområde for Zn-Al-Cd-anoder er: omgivelsestemperatur ≤40 ℃ (høje temperaturer kan let føre til et kraftigt fald i effektiviteten) og medium resistivitet ≤1500Ω・cm. Til forhold uden for dette område kræves specialiserede anoder tilpasset højtemperatur eller højresistivitet.
Trapezformet anode
Tværsnittet er formet som en ligebenet trapez. Den har en indvendig langsgående stålkerne (stålkernematerialet er Q235 eller tilsvarende kulstofstål, der overholder EN 10025-2). De blotlagte ender af stålkernen har svejsede skråkanter eller gevind for nem forbindelse til den beskyttede struktur. Det trapezformede design øger kontaktarealet mellem anoden og elektrolytten.
Pladeanode
Tværsnittet er en rektangulær, tynd pladeform. Tykkelsen er typisk 30-50 mm. Stålkernen er enten indlejret eller overfladesvejset, hvilket resulterer i en let og tynd struktur. Den er velegnet til pladsbegrænsede anvendelser såsom ballastvandtanke på skibe, indvendige vægge i lagertanke og rørbundter til havvandskølere (ASTM B418-20, Type I pladeserie).
Armbåndsanode
Den er halvcirkelformet eller helt cirkulær i form. Den indre diameter matcher præcist rørets ydre diameter, og den er specielt designet til undersøiske rørledninger og offshore stigrør. Under installationen monteres den direkte på rørets ydervæg og giver 360° omkredsdækning af strøm.
Rod Anode
Det er en lang cylindrisk stang med en diameter på 50-150 mm og en længde på 500-2000 mm, med en indbygget central stålkerne. Den er velegnet til anvendelser som nedgravede rørledninger og underjordiske kabler, og bruges typisk sammen med opfyldningsmateriale for at reducere jordkontaktmodstanden.
Velegnet til havvands- og saltholdigt muddermiljøer, såsom skibe, offshore-platforme og undersøiske rørledninger, der kræver en strømeffektivitet på ≥90% og en kapacitet på ≥780 Ah/kg;
Jordanode
Velegnet til jord med lav ohmsk jord (≤1000 Ω·m), såsom jord omkring nedgravede rørledninger og underjordiske lagertanke. Kræver brug af opfyldningsmateriale med en påkrævet strømeffektivitet på ≥65% og en kapacitet på ≥530 Ah/kg;
Elementer og urenheder
Sammensætningen af Zn-Al-Cd offeranoder er afgørende for at bestemme deres elektrokemiske ydeevne. Aluminium og cadmium er kerneelementerne. Jern, kobber og bly er vigtige skadelige urenheder, og deres indholdsområder er strengt defineret af tre kernestandarder: EN 12496:2013 (europæisk standard), ASTM B418-20 (nordamerikansk standard) og MIL-A-18001K (amerikansk militærstandard). Selvom der er små forskelle i nogle specifikationer Blandt de tre standarder deler de alle kernemålene om at sikre stabilt potentiale, forbedre strømeffektiviteten og hæmme lokal korrosion. Alle tre standarder kræver også zink som balanceelement med en renhed på ≥99.995% (råmateriale af høj renhed af zink, der overholder ASTM B6-19, Standard Specification for Zinc).
| Standard | Aluminium (Al) | Kadmium (Cd) | Jern (Fe) ≤ | Kobber (Cu) ≤ | Bly (Pb) ≤ | Samlede urenheder ≤ | Zink (Zn) |
| EN 12496: 2013 | 0.3 ~ 0.6 | 0.02 ~ 0.07 | 0.005 | 0.005 | 0.006 | 0.1 | resten |
| ASTM B418-20 | 0.1 ~ 0.5 | 0.025 ~ 0.07 | 0.005 | 0.005 | 0.006 | 0.3 | resten |
| MIL-A-18001K | 0.1 ~ 0.5 | 0.025 ~ 0.07 | 0.005 | 0.005 | 0.006 | - | resten |
Aluminium (Al)
Indholdsområde: 0.3%–0.6% (EN 12496) / 0.1%–0.5% (ASTM B418). Dens kernefunktion er at forfine anodens kornstruktur og forbedre strømeffektiviteten, hvilket øger strømeffektiviteten fra 75% for ren zink til over 90% (Deen KM m.fl. 2019, Corrosion Science).
Kritisk kontrol: Når Al-indholdet er <0.3%, er kornforfiningseffekten utilstrækkelig, og strømeffektiviteten kan ikke opfylde standarden. Når Al-indholdet er >0.6%, er oxidfilmen for tyk, hvilket let fører til passivering, hvilket forårsager et pludseligt fald i anodens udgangsstrøm og endda tab af offerbeskyttelsesevne (EN 12496:2013 klausul 5.2).
Kadmium (Cd)
Indholdsområde: 0.02%–0.07% (EN 12496) / 0.025%–0.07% (ASTM B418/MIL-A-18001K). Dens kernefunktion er at optimere potentialegenskaberne og hæmme intergranulær korrosion. Cd styrer præcist anodens åbenkredspotentiale og lukkekredspotentiale og stabiliserer dem ved -1.05~-1.10V (Ag/AgCl), hvilket ikke kun opfylder ståls krav til beskyttelsespotentiale (≤-0.85V SCE), men også undgår hydrogenudvikling og overbeskyttelse forårsaget af for negativt potentiale (ASTM B418-20 klausul 4.1).
Kritisk kontrol: Når Cd-indholdet er <0.02 %, svinger potentialet betydeligt, og risikoen for intergranulær korrosion øges. Når Cd-indholdet er >0.07 %, er der risiko for problemer med miljøoverholdelsen, selvom ydeevnen er optimal (RoHS-direktivet begrænser Cd-indholdet til ≤0.01 %).
Skadelige urenheder
Skadelige urenheder er de centrale faktorer, der fører til forringelse af anodens ydeevne. De tre store internationale standarder har fuldstændig ensartede grænser for Fe, Cu og Pb, og alle kræver, at det samlede indhold af urenheder er ≤0.1% (EN 12496) / ≤0.3% (ASTM B418). Al urenhedstestning skal udføres i henhold til EN ISO 15607:2008 (direkte aflæsningsspektrometri) eller EN ISO 15609-1:2001 (kemisk analyse). Der skal tages mindst 3 prøver fra hver batch, og beståelsesprocenten skal være 100% (NACE SP0387-2014).
Jern (Fe): ≤0.005%
Fe er den farligste urenhed, der let danner den intermetalliske forbindelse FeZn₁₃ med Zn. Denne forbindelse har et meget højere potentiale end Zn-matricen og danner et stort antal mikrobatterier inde i anoden, hvilket forårsager lokaliseret selvkorrosion af anoden og et kraftigt fald i strømeffektiviteten (for hver 0.001% stigning i Fe falder effektiviteten med 3%~5%). Det producerer også svampede korrosionsprodukter, der blokerer strømudgangskanalerne (EN 12496:2013 klausul 5.3).
Kobber (Cu): ≤0.005%
Cu ophobes let i Zn-matricen, hvilket forårsager et positivt skift i anodens samlede potentiale, hvilket svækker potentialforskellen mellem offeranoden og stålet, hvilket resulterer i utilstrækkelig beskyttelsesstrøm og manglende evne til at polarisere den beskyttede struktur til den korrosionsfri zone. Når Cu-indholdet er >0.005%, kan anodens åbent kredsløbspotentiale være positivt ved -1.00V (Ag/AgCl) og fuldstændigt miste sin beskyttende evne (ASTM B418-20 klausul 4.2).
Bly (Pb): ≤0.006%
Pb er en fase med lavt smeltepunkt i Zn-matricen og segregerer let ved korngrænser, hvilket fører til et fald i korngrænsebindingsstyrken. Lokal afskalning er tilbøjelig til at forekomme under anodeopløsning. Samtidig reducerer tilstedeværelsen af Pb anodens mekaniske styrke, hvilket gør den tilbøjelig til at brække under installation (MIL-A-18001K klausul 3.3).
Andre urenheder (Sn, Ni osv.): I alt ≤ 0.02%
Selvom indholdet af disse urenheder er ekstremt lavt, kan de synergistisk forværre lokaliseret korrosion af anoden. Derfor kræver standarden eksplicit, at det samlede indhold af urenheder ikke må overstige den angivne grænse og skal anføres separat i testrapporten (EN ISO 15607:2008).
Elektrokemisk ydeevne
Den elektrokemiske ydeevne af Zn-Al-Cd offeranoder bestemmer direkte beskyttelseseffekten og levetiden. Fysiske og mekaniske egenskaber påvirker derimod installationens pålidelighed. Alle indikatorer skal verificeres gennem specificerede teststandarder. Teststandarderne er EN 12473:2000 (elektrokemisk testning), ASTM G83-19 (testning af jordmiljø) og EN ISO 8044:2010 (testning af fysiske egenskaber). Standardtemperaturen for testmiljøet er ≤30 ℃, og referenceelektroden er ensartet Ag/AgCl (havvandsmedium) eller Cu/CuSO₄ (jordmedium).
Elektrokemisk potentiale
Elektrokemisk potentiale er en forudsætning for, at anoden kan yde effektiv beskyttelse. Variationer fra batch til batch bør være ≤ ±0.02 V for at forhindre ujævn strømfordeling på grund af potentialforskelle.
Åbent kredsløbspotentiale
Åbent kredsløbspotentiale (OCP): -1.05V ~ -1.10V (i forhold til Ag/AgCl i havvand); ≤-1.05V (i forhold til Cu/CuSO₄) i jord. Dette potentialeområde sikrer en effektiv potentialforskel på mere end 0.2V med stål, hvilket opfylder kravene til beskyttelsesstrømudgang.
Potentiale i lukket kredsløb
Lukket kredsløbspotentiale (CCP): Stabilt ved -1.03 V (Ag/AgCl) i havvand, -0.98 V (Ag/AgCl) i saltvandsslam, med udsving ≤ ±0.03 V inden for 28 dage med kontinuerlig afladning; hvis lukket kredsløbspotentialet er mere positivt end -1.00 V, betragtes det som substandard ydeevne (ASTM B418-20 klausul 5.1).
Potentiel skift
Potentielforskydning: Ved langvarig brug bør den årlige potentielle drift være ≤0.05 V. Hvis driften overstiger 0.1 V, skal anodeforbruget, ændringer i miljømodstand eller udfældning af urenheder kontrolleres straks (DNVGL-RP-B401:2017 klausul 7.3).
Kapacitans og strømeffektivitet
Disse to indikatorer bestemmer anodens levetid. Testmetoden er konstant strømafladning. Afladningsstrømtætheden er 3 mA/cm² i havvandsmedium og 0.03 mA/cm² i jordmedium. Testperioden er 28 dage, og den faktiske kapacitans og virkningsgrad beregnes ved vejning.
Faktisk kapacitans
Faktisk kapacitans: Havvandsmedium ≥ 780 Ah/kg; saltholdigt muddermedium ≥ 750 Ah/kg; jord med lav modstand (≤ 500 Ω・m) ≥ 530 Ah/kg; jord med høj modstand (500~1000 Ω・m) ≥ 480 Ah/kg, alle højere end rene zinkanoder (ren zink-havvandskapacitans er kun 650 Ah/kg).
Nuværende effektivitet
Strømeffektivitet: Havvandsmedium ≥ 90%; jordmedium ≥ 65% (kræver matchende opfyldningsmateriale); en effektivitet under 85% betragtes som ukvalificeret, normalt på grund af underlødigt Al/Cd-indhold eller for høje Fe-urenheder (Deen KM, et al. 2019).
Teoretisk kapacitans
Baseret på Faradays lov er den teoretiske værdi af Zn-Al-Cd-anoden 820 Ah/kg. Strømeffektiviteten er i bund og grund forholdet mellem den faktiske udgangsladning og den teoretiske værdi, hvilket afspejler den hæmmende effekt på anodens selvkorrosion (ASTM G102-15, Standardpraksis for beregning af korrosionshastigheder og relaterede oplysninger fra elektrokemiske målinger).
Forbrugsrate
Forbrugshastigheden er en kerneparameter for anodedesign og -valg og refererer til anodens årlige forbrug pr. strømstyrkeenhed. Den bestemmer direkte antallet af anoder, der skal installeres, og udskiftningscyklussen: havvandsmedium ≤ 12 kg/(A・a); jordmedium ≤ 17.25 kg/(A・a); forbrugshastigheden er positivt korreleret med omgivelsestemperaturen og stiger med 8%~10% for hver 10 ℃ temperaturstigning.
Opløsningsydelse
Anoden skal opløses ensartet. Overfladekorrosionsprodukterne er en løs blanding af Zn(OH)₂ og ZnCO₃. Disse vaskes let væk af vandgennemstrømning eller jorderosion uden grubetæring eller spaltekorrosion. Hvis der opstår svampet korrosion, skyldes det normalt for store Fe-urenheder (>0.005%); hvis der dannes et passiveringslag, skyldes det normalt for højt Al-indhold (>0.6%).
Temperatur
Zn-Al-Cd-anoder er temperaturfølsomme, hvilket er en vigtig begrænsende faktor i deres anvendelse. Standarden specificerer tydeligt en gældende temperatur på ≤40 ℃.
≤40 ℃: Stabil ydeevne, strømeffektivitet vedligeholdt over 90% og potentiel udsving ≤ ± 0.02 V;
40~49 ℃: Effektiviteten falder med 5%~10%, kapacitansen reduceres til 700~750 Ah/kg, og anodens selvkorrosion intensiveres;
≥54℃: Risiko for polaritetsvending er til stede; anodepotentialet kan blive positivt i forhold til stål og ændre sig fra en "offeranode" til en "beskyttet katode", hvilket fremskynder korrosionen af den beskyttede struktur. Brug i dette temperaturområde er strengt forbudt.
Fysiske og mekaniske egenskaber
Fysiske egenskaber sikrer kvaliteten af anodens dannelse, og mekaniske egenskaber sikrer, at den ikke beskadiges under installation og service. Alle indikatorer skal testes batch for batch.
Fysiske egenskaber
Densitet: 7.14 g/cm³, densitetsudsving efter støbning ≤ ±0.02 g/cm³, for at undgå utilstrækkelig effektiv masse på grund af krympningskaviteter og porer;
Udseende: Overfladen er fri for revner, krympehuller, porer, slaggeindeslutninger og andre defekter, og overfladeruheden Ra ≤ 6.3 μm (EN ISO 8044:2010);
Stålkernens bindingsstyrke: Ingen mellemrum ved grænsefladen mellem stålkernen og zinklegeringen, trækstyrke ≥ 30 MPa.
Mekaniske egenskaber
- Trækstyrke: ≥120 MPa;
- Forlængelse: ≥2%;
- Bøjningsevne: Ingen revner efter bøjning på 45° (MIL-A-18001K klausul 4.2);
- Vridningsevne: Anodiseret materiale af militærkvalitet kræver en vridningsstyrke på ≥12000 psi.
Specifikationer for fælles anode
Zn-Al-Cd offeranoder har ikke en samlet international modelbetegnelse, men dimensionstolerancerne følger nøje EN 12496:2013 og ASTM B418-20. Industristandardmodeller klassificeres baseret på strukturel form og vægt. Følgende er de mest almindeligt anvendte specifikationer i internationale ingeniørprojekter. Alle dimensioner er refereret fra EN 12496:2013 bilag A og ASTM B418-20 bilag B, der er egnede til de fleste anvendelser. Brugerdefinerede anodetolerancer skal opfylde kernekravet "vægt > 50 kg ±3 %, ≤ 50 kg ±5 %".
Trapezformede anoder
Tolerancer: Længde ±3% eller ±25 mm (alt efter hvad der er strengest); Bredde ±5%; Tykkelse ±10%; Rethed ≤ 2% af længden; Stålkernens eksponerede længde ≥ 50 mm.
| Model | Sektionsstørrelse (mm) | Længde (mm) | Nettovægt (kg) | Anvendelse |
| ZAC-T1 | 40+48×45 | 600 | 9 | Ydre plader til skib, stålpæle til dock |
| ZAC-T2 | 52+56×54 | 600 | 12.5 | Skibsballasttanke, fendere. |
| ZAC-T3 | 58+64×60 | 550 | 15 | Fortøjningspæle til havnen. |
| ZAC-T4 | 115+135×130 | 500 | 61 | Rørstativer til offshore platforme. |
| ZAC-T5 | 115+135×130 | 1000 | 122 | Fundamenter til monopæle til vindmøller, offshore platforme. |
Pladeanode
Tolerancer: Længde ±2%; Bredde ±2%; Tykkelse ±1 mm; Overfladeplanhed ≤2 mm/m; Stålkernens indlejringsdybde ≥20 mm for at forhindre løsrivelse.
| Model | Størrelse (mm) | Nettovægt (kg) | Fastsættelse | Anvendelse |
| ZAC-P1 | 180 × 80 × 12 | 5 | boltet | Havvandspumper, små varmevekslere. |
| ZAC-P2 | 300 × 100 × 35 | 6.5 | Svejset | Skibskahytter, små lagertanke. |
| ZAC-P3 | 400 × 100 × 55 | 15 | Svejset | Store varmevekslere, indvendige vægge i lagertanke. |
| ZAC-P4 | 600 × 120 × 50 | 25 | Svejset | Udstyr til afsaltning af havvand, cirkulerende vandtanke. |
Armbåndsanode
Tolerancer: Tolerancen for den indre diameter er graderet efter rørdiameter (≤300 mm: 0/+4 mm; 300~610 mm: 0/+6 mm; >610 mm: 0/+1%); tykkelse ±3 mm; stødfugespalte for halvcirkelformede anoder ≤2 mm; vægten af det enkelte stykke er tilpasset rørdiameteren for at sikre strømdækning.
| Rørdiameter (mm) | Indvendig diameter (mm) | Tykkelse (mm) | Vægt (kg) | Installationsafstand (m) | Reference standard |
| 150 | 150 4 + | 50 | 12 | 8 | DNVGL-RP-F103 |
| 300 | 300 6 + | 60 | 25 | 10 | DNVGL-RP-F103 |
| 610 | 610 6 + | 80 | 58 | 12 | DNVGL-RP-F103 |
| 1000 | 1000 10 + | 100 | 120 | 15 | DNVGL-RP-F103 |
| 1200 | 1200 12 + | 120 | 180 | 15 | DNVGL-RP-F103 |
Stang-anode
Tolerancer: Diameter ±2%; Længde ±3%; Rethed ≤1% af længden; Stålkerne centreret med en afvigelse på ≤3 mm, egnet til indkapsling med fyldmateriale (fyldmaterialesammensætning: 70% gips + 20% bentonit + 10% natriumsulfat, ASTM G83-19).
| Model | Diameter (mm) | Længde (mm) | Nettovægt (kg) | Resistivitet (Ω·m) |
| ZAC-R1 | 50 | 1000 | 14.5 | ≤ 500 |
| ZAC-R2 | 80 | 1500 | 43 | 500 ~ 800 |
| ZAC-R3 | 100 | 2000 | 112 | 800 ~ 1000 |
Zn-Al-Cd offeranodeapplikationer
Zn-Al-Cd offeranoder er velegnede til brug i havvand, saltholdigt mudder og jord med lav modstand (≤1000 Ω·m) ved omgivelsestemperaturer ≤40 ℃. Takket være deres stabile ydeevne og veludviklede anvendelsesløsninger anvendes de i den marine, olie- og gassektor, kommunale sektorer, industri og vedvarende energisektorer.
Skibe
Skibe er det tidligste anvendelsesscenarie for Zn-Al-Cd-anoder, der er egnede til skrog, rum og rørledninger. Kernestandarderne er DNVGL-RP-B401:2017 og IMO's internationale konvention om sikkerhed for menneskeliv på søen (SOLAS), der kræver en beskyttelseslevetid, der dækker skibets tørdokningscyklus (5-10 år).
Skibsskrog
Velegnet til trapezformede anoder (ZAC-T1~T3) med en installationstæthed på 10-15 m²/anode, strømtæthed på 3 mA/cm² og potentiale kontrolleret ved -1.00 til -1.05V (SCE). Undgå installation i områder med bundmaling på skrogbunden for at forhindre, at anodekorrosionsprodukter påvirker bundmalingen.
Ballastvandtanke / Brændstoftanke
Velegnet til pladeanoder (ZAC-P2~P3), fastgjort af svejsningAntallet af installerede anoder pr. rum beregnes ud fra rumfanget (1000 m³ rumfang ≥ 8 x 15 kg anoder).
Havvandskølesystem
Kompatibel med stavformede eller små pladeformede anoder (ZAC-P1). Installeret ved kondensatorens indløb og rørpladen med en afstand på 5-8 m for at forhindre korrosion og bioforurening på rørenes indvendige væg, samtidig med at blokering af rørledningerne med anodeopløsningsprodukter undgås.
Propeller og ror
Velegnet til små trapezformede anoder, direkte svejset til propelnavet og ror Klinger. 2-4 anoder er installeret på hver komponent med potentiel styring ved -1.03 V (Ag/AgCl) for at forhindre de synergistiske effekter af kavitationskorrosion og elektrokemisk korrosion.
Navy
Zn-Al-Cd-anoder anvendes ofte i kombination med kraftige korrosionsbeskyttende belægninger (tørfilmtykkelse på belægning ≥300 μm). Kernestandarderne er EN 12496 og DNVGL-RP-B401, der er egnede til platforme, dokker, vindkraftkonstruktioner osv.
Offshore faste platforme (Jacket/Jack-up platforme)
Velegnet til store trapezformede anoder (ZAC-T4~T5), der vejer 50~122 kg hver. Svejset til kappeben og bjælker. Installationsafstand er 2~3 m, strømtæthed 2.5 mA/cm², kombineret med epoxybelægning, designlevetid ≥25 år. adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.
Havne- og dokfaciliteter
Stålpæle til dokker, fortøjningspæle og fendersystemer er udstyret med trapezformede anoder (ZAC-T2~T3). 2 til 4 anoder er installeret på hver stålpæl, begravet 1 m under tidevandszonen for at forhindre accelereret anodeforbrug på grund af våd-tør-cyklusser forårsaget af tidevandsændringer. Fundamenter til undersøiske bropæle er udstyret med stavformede anoder (ZAC-R2~R3), der er indlejret med opfyldningsmateriale. Hver pæl er udstyret med 4 til 6 anoder, hvilket giver en beskyttelseslevetid på ≥15 år.
Offshore vindkraftanlæg
Der anvendes store ring- eller trapezformede anoder. Monopælfundamenter er udstyret med 4 til 8 anoder, der hver vejer 500~1000 kg. Disse er svejset til monopælens undervandssektion og er modstandsdygtige over for havvandsstrømningshastigheder ≤5 m/s. Potentialovervågning udføres kvartalsvis i overensstemmelse med EN ISO 24656:2022-kravene med en designlevetid på ≥30 år.
Tidevands-/bølgeenergienheder
Tilpasset til uregelmæssigt formede anoder, tilpasset enhedens undervandsstruktur. Kræver modstand mod stærke vandstrømme. Anodeoverfladen er behandlet for erosionsbestandighed. Strømtæthed på 3.5 mA/cm², egnet til komplekse marine dynamiske miljøer.
Olie og gas
Rørledninger, platforme og lagertanke i olie- og gasindustrien har alle egnede anvendelser til katodisk beskyttelse. Kernestandarderne er API RP 2A, API RP 651 og DNVGL-RP-F103, der balancerer både sikkerhed og økonomisk effektivitet.
Undersøiske olie- og gasrørledninger
Armbåndsanoder er egnede til denne anvendelse og er den eksklusive anodetype til dette scenarie. Specifikationer er tilgængelige for rørdiametre fra 150 til 1200 mm, med installationsafstand på 10-15 meter. Hvert rør bruger "parrede halvcirkelformede anoder" for at sikre fuld omkredsbeskyttelse. Designlevetiden er ≥50 år (f.eks. bruger Nord Stream naturgasrørledningen Zn-Al-Cd armbåndsanoder med en designlevetid på 50 år);
FPSO
FPSO-skrog, lagertanke og lastearme er egnede til trapezformede og pladeformede anoder. Skroganoder følger skibsstandarder. Lagertankens indvendige vægge følger API RP 651. Lastearmene er udstyret med små stangformede anoder for at forhindre skiftevis korrosion fra havvand og råolie;
Nedgravede olie- og gasrørledninger
Kompatibel med stavformede anoder (ZAC-R1~R3), kun egnet til jord med en resistivitet ≤1000 Ω・m (såsom ler og vådområder). Indkapslet med opfyldningsmateriale (7:2:1 gips - bentonit - natriumsulfat). 10-15 sæt installeres pr. kilometer, med 3 anoder pr. sæt, brugt sammen med katodisk beskyttelse mod påtrykt strøm for at øge beskyttelsesafstanden.
Forholdsregler
Strømtæthed: Juster efter miljøet: havvand 3mA/cm², saltholdigt mudder 2.5mA/cm², jord 0.03mA/cm². For belagte områder kan strømtætheden reduceres til 0.5mA/cm²;
Opfyldningsmateriale: Opfyldningsmateriale er obligatorisk til jordpåføring. Sammensætningen er 70% gips + 20% bentonit + 10% natriumsulfat. Fyldningstykkelsen bør være ≥100 mm for at reducere kontaktmodstanden, opretholde fugtigheden og forbedre strømeffektiviteten til ≥70%;
Installationsafstand: Beregn afstanden baseret på anodens vægt og strømkrav for at undgå beskyttelsesblinde vinkler på grund af for stor afstand og anodespild på grund af utilstrækkelig afstand;
Potentialeovervågning: Overvåg mindst én gang i kvartalet med en Ag/AgCl (havvand) eller Cu/CuSO₄ (jord) referenceelektrode. Hvis potentialet er mere positivt end -0.85 V (SCE), skal yderligere anoder tilføjes med det samme;
Temperaturkontrol: Strengt forbudt til brug i miljøer over 40 ℃. Til højtemperaturanvendelser bør aluminium-zink-indium (Al-Zn-In) anoder anvendes.
Udfordringer
Den nuværende anvendelse og udvikling af Zn-Al-Cd-anoder står over for to store udfordringer: for det første miljømæssigt pres, da Cd's toksicitet fører til strenge restriktioner i henhold til regler som RoHS og REACH. Formuleringer med højt Cd-indhold (0.02~0.07%) er i stigende grad begrænset i civile anvendelser; for det andet utilstrækkelig egnethed til miljøer med høj temperatur og høj modstand, hvor effektiviteten falder kraftigt i miljøer over 40°C, og utilstrækkelig strømproduktion i jord med høj modstand (>1000 Ω·m).
Best Practices
Samtidig med at potentialet og effektiviteten opretholdes, bør Cd-indholdet reduceres til under 0.01% (RoHS-kompatibelt), eller Cd bør erstattes med miljøvenlige elementer såsom In og Sn. Tilføjelse af spormængder af Ti- og Zr-elementer forbedrer anodens højtemperaturstabilitet og øger den gældende temperaturgrænse til 60 ℃, hvilket gør den velegnet til scenarier med høje temperaturer på dybhavsoliefelter.
Kontrollér nøje sammensætningen i henhold til EN 12496, brug zinkråmaterialer af høj renhed og undgå Fe-kontaminering under smeltning. Udfør sammensætningstest for hvert parti og omfattende elektrokemisk test for hvert parti; for eksporterede offeranoder skal standarderne (europæisk EN 12496, nordamerikansk ASTM B418) og miljøkravene i målregionen bekræftes på forhånd for at undgå toldbehandlingsproblemer på grund af for højt Cd-indhold.
Henvisning
- EN 12496:2013, Offeranoder af zinklegering til katodisk beskyttelse i havvand og saltholdigt mudder
- ASTM B418/B418M-20, Standardspecifikation for offeranoder af zinklegeringer
- MIL-A-18001K, Offerzinkanoder
- ISO 9351:2025, Offeranoder til katodisk beskyttelse - Generelle krav
- EN 12473:2000, Katodisk beskyttelse - Ordforråd og generelle krav
- ASTM G83-19, Standard testmetode til katodisk beskyttelse af metalliske strukturer i jord
- DNVGL-RP-B401:2017, Katodisk beskyttelsesdesign
- DNVGL-RP-F103:2016, Katodisk beskyttelse af undersøiske rørledninger
- API RP 2A WSD, Anbefalet praksis for planlægning, design og konstruktion af faste offshoreplatforme - Arbejdsbelastningsdesign
- API RP 651:2014, Katodisk beskyttelse af overjordiske lagertanke
- EN ISO 24656:2022, Katodisk beskyttelse af offshore vindmøllestrukturer
- EN ISO 15607:2008, Ikke-destruktiv prøvning af metalliske materialer - Gnistspektrometri - Retningslinjer for valg af metoder
- EN ISO 15609-1:2001, Svejsning - Tilsatsmaterialer - Specifikation for belagte elektroder, tråde, stænger og rørformede kerneelektroder til smeltesvejsning af stål - Del 1: Generelt
- NACE SP0387-2014, Metallurgiske og inspektionskrav til støbte galvaniske anoder til offshore-anvendelser
- ASTM G16-20, Standardpraksis for påføring af katodisk beskyttelse på strukturer
- ASTM G102-15, Standardpraksis for beregning af korrosionshastigheder og relaterede oplysninger fra elektrokemiske målinger
- Deen KM m.fl. 2019, Evaluering af ydeevnen af zink- og aluminiumsofferanoder i kunstigt havvand, Corrosion Science, 155:108-118
- AWWA D106-2016, Offeranode-katodiske beskyttelsessystemer til indvendige nedsænkede overflader i stålvandtanke
- REACH-forordning (EF) nr. 1907/2006, registrering, vurdering, godkendelse og begrænsning af kemikalier
- RoHS-direktiv 2011/65/EU, Begrænsning af anvendelsen af visse farlige stoffer i elektrisk og elektronisk udstyr
