Zinkopferanoden werden aufgrund ihrer stabilen elektrischen Eigenschaften, hohen Stromausbeute und einfachen Installation häufig zum Korrosionsschutz von Stahlkonstruktionen in verschiedenen Medien wie Meerwasser, Süßwasser und Erdreich eingesetzt. Sie zählen zu den am weitesten verbreiteten und technologisch ausgereiftesten Opferanodenmaterialien.
Funktionsprinzip von Zinkopferanoden
Das grundlegende Funktionsprinzip von Opferanoden Das Verfahren basiert auf der elektrochemischen galvanischen Zellenreaktion. Das Elektrodenpotential (-1.10 V, bezogen auf die Kupfer/gesättigte Kupfersulfat-Elektrode CSE) ist deutlich negativer als das von Stahl (-0.85 V, CSE). Wird die Zinkanode elektrisch mit dem zu schützenden Metall verbunden und in dasselbe Elektrolytmedium eingebracht, fungiert das Zink als Anode und gibt bevorzugt Elektronen durch Oxidation ab (Zn-2e⁻=Zn²⁺). Die Elektronen werden über das leitfähige Medium an die Oberfläche des zu schützenden Metalls übertragen und hemmen dessen Reduktionsreaktion. Dadurch wird der Korrosionsschutz erzielt, indem sich das Zink selbst opfert, um das Grundmetall zu schützen.
Hochwertige Zinkopferanoden bestehen nicht aus reinem Zink, sondern werden durch die präzise Zugabe von Legierungselementen wie Aluminium und Cadmium hergestellt. Die strikte Kontrolle von Verunreinigungen wie Eisen, Kupfer und Blei optimiert ihre elektrochemische Leistung und ihr Auflösungsverhalten und verhindert so die Passivierung der Anode oder interkristalline Korrosion.
Legierungselemente und ihre Funktionen
Die Leistungsfähigkeit von Zinkopferanoden hängt von der präzisen Zusammensetzung der Legierungselemente und der strikten Kontrolle der Verunreinigungen ab. Gängige Zinkanoden verwenden derzeit ein ternäres Zink-Aluminium-Cadmium-Legierungssystem. Die entsprechenden Anforderungen an die Zusammensetzung sind in maßgeblichen Normen wie beispielsweise … klar definiert. GB / T 4950-2021 „Opferanoden aus Zink-Aluminium-Cadmium-Legierung“ und ASTM F1182-07 (2023) „Opferanoden aus Zink".
← Wischen Sie nach links/rechts, um die vollständige Tabelle anzuzeigen →
Der Hauptbestandteil der Zinkanode ist Zink (Rest, ≥ 99.3 %). Die wichtigsten Legierungselemente sind Aluminium (Al) und Cadmium (Cd). Der Gehaltsbereich beider Elemente (Al und Cd) ist streng begrenzt, und ihr synergistischer Effekt bestimmt die grundlegende Leistungsfähigkeit der Anode.
Aluminium (Al)
Der Gehalt wird zwischen 0.10 % und 0.50 % kontrolliert und stellt das „aktivierende Kernelement“ der Zinkanode dar. Reines Zink bildet in Elektrolytumgebung leicht einen dichten Zinkoxid-Passivierungsfilm, was zu einem starken Abfall der Stromausbeute und zum Versagen des kathodischen Schutzes führt. Aluminium reagiert bevorzugt mit Sauerstoff zu lockerem Aluminiumoxid. Dieses Produkt löst sich leicht von der Anodenoberfläche ab, verhindert die Bildung einer dichten Passivierungsschicht und gewährleistet so einen stabilen Schutzstrom.
Gleichzeitig verfeinert Aluminium das Korngefüge der Zinklegierung, verbessert so die mechanische Festigkeit der Anode und beugt Beschädigungen beim Transport oder der Installation vor. Es ist zu beachten, dass bei einem Aluminiumgehalt unter 0.10 % die Aktivierungswirkung unzureichend ist und die Anode zur Passivierung neigt; bei über 0.50 % verschiebt sich das Anodenpotenzial, wodurch die Potenzialdifferenz zum Stahl sinkt und die Schutzwirkung beeinträchtigt wird.
Cadmium (Cd)
Der Cadmiumgehalt wird zwischen 0.025 % und 0.07 % kontrolliert. Er ist der entscheidende Faktor für die Optimierung der Korrosionsmorphologie von Zinkanoden. Cadmiumfreie Reinzinkanoden neigen während des Korrosionsprozesses zu interkristalliner Korrosion. Das korrosive Medium dringt entlang der Korngrenzen tief in das Innere ein und führt zur Ablösung großer Anodenmaterialstücke, die nicht an der elektrochemischen Reaktion teilgenommen haben. Darüber hinaus kann die Stromausbeute nur unter 60 % liegen.
Cadmium verfeinert die Kornstruktur, verändert den Korrosionsweg der Anode und fördert deren gleichmäßige, schichtweise Auflösung. Dadurch wird die Ausnutzung der Zinkanode deutlich verbessert, und die Stromausbeute in Meerwasser kann über 95 % erreichen. Darüber hinaus erhöht Cadmium die Beständigkeit der Zinklegierung gegenüber Wasserstoffversprödung und verhindert so die durch Wasserstoffentwicklung bei hohen Stromdichten verursachte Strukturversprödung.
Strenge Kontrolle von Verunreinigungen und ihren Gefahren
Zinkanoden unterliegen extrem strengen Anforderungen hinsichtlich des Gehalts an Verunreinigungen wie Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Blei (Pb) und Silizium (Si). Diese Verunreinigungen stellen die größte Gefahr dar, da sie die Leistung der Anode beeinträchtigen. Die Norm GB/T 4950-2021 legt eindeutig fest: Fe ≤ 0.005 %, Cu ≤ 0.005 %, Pb ≤ 0.006 %, Si ≤ 0.125 % und der Gesamtgehalt an Verunreinigungen ≤ 0.15 %.
- Eisen (Fe) und Kupfer (Cu)
Beide Stoffe sind elektropositiv geladene Verunreinigungen. Beim Vermischen mit der Zinkanode bilden sie im Inneren Mikrobatterien, was zu deren Selbstkorrosion führt. Übersteigt der Eisengehalt 0.005 %, erhöht sich die Selbstkorrosionsrate der Anode um mehr als 30 %. Ein zu hoher Kupfergehalt verstärkt die Lochfraßkorrosion an der Anodenoberfläche und beeinträchtigt deren gleichmäßige Auflösungseigenschaften.
- Blei (Pb)
Blei scheidet sich leicht an den Korngrenzen der Zinklegierung ab und wirkt so der kornverfeinernden und interkristallinen Korrosionshemmenden Wirkung von Cadmium entgegen. Stattdessen fördert es interkristalline Korrosion und führt zu vorzeitigem Anodenausfall. Gleichzeitig verursacht die Bleiausfällung Umweltverschmutzung und verstößt gegen Umweltschutzauflagen.
- Silizium (Si)
Ein zu hoher Siliziumgehalt kann zur Bildung harter Silizide führen. Dies verringert die Plastizität und Zähigkeit der Zinkanode und macht sie anfällig für Risse bei niedrigen Temperaturen oder unter äußerer Einwirkung. Zudem können die Silizide an der Anodenoberfläche haften bleiben und die Stromleitung beeinträchtigen.
Elektrochemische Leistung
Die elektrochemische Leistungsfähigkeit ist ein zentraler Indikator zur Beurteilung, ob eine Zinkopferanode die Anforderungen an den Korrosionsschutz erfüllt. Zu den wichtigsten Indikatoren zählen Leerlaufspannung, Schließspannung, Stromausbeute und tatsächliche Kapazität.
← Wischen Sie nach links/rechts, um die vollständige Tabelle anzuzeigen →
- Leerlaufpotential
Das Leerlaufpotenzial bezeichnet die Potenzialdifferenz zwischen der Zinkanode und der Referenzelektrode (Kupfer/gesättigte Kupfersulfatelektrode, CSE) im unbelasteten Zustand. Standardanforderungen: In Meerwasser beträgt das Leerlaufpotenzial -1.05 V bis -1.09 V (CSE); in Bodennähe ≤ -1.05 V (CSE); und in Süßwasser -1.03 V bis -1.07 V (CSE).
- Arbeitspotenzial
Das Arbeitspotenzial bezeichnet das Potenzial der Zinkanode, wenn sie Schutzstrom abgibt. Ist das Arbeitspotenzial zu negativ, kann dies zu Wasserstoffversprödung des zu schützenden Stahls (insbesondere hochfestem Stahl) führen; ist es zu positiv, bietet es keinen wirksamen Schutz. Standardanforderungen: In Meerwasser beträgt das Arbeitspotenzial -1.05 V bis -1.08 V (CSE); im Erdreich ≤ -1.03 V (CSE), wobei die Schwankungsbreite ≤ 0.02 V betragen muss, um die Schutzstabilität zu gewährleisten.
- Aktuelle Effizienz
Die Stromausbeute beschreibt den effektiven Schutzstrom, der aus der Oxidationsreaktion der Zinkanode gewonnen wird. Eine höhere Stromausbeute führt zu einer längeren tatsächlichen Lebensdauer der Anode. Standardanforderungen: ≥ 95 % in Meerwasser (bei einer Stromdichte von 1 mA/cm²), ≥ 65 % in Boden (bei einer Stromdichte von 0.03 mA/cm²) und ≥ 80 % in Süßwasser (bei einer Stromdichte von 0.5 mA/cm²).
- Tatsächliche Kapazität
Die tatsächliche Kapazität bezeichnet die Strommenge, die eine Gewichtseinheit Zinkanode tatsächlich abgeben kann. Ihre Einheit ist Ah/kg und bestimmt direkt die Schutzkapazität der Anode. Standardanforderungen: Tatsächliche Kapazität in Meerwasser ≥ 780 Ah/kg, in Boden ≥ 530 Ah/kg und in Süßwasser ≥ 680 Ah/kg. Dies ist deutlich höher als die Kapazität von Magnesiumanoden in Boden, was den entscheidenden Vorteil von Zinkanoden in Umgebungen mit niedrigem spezifischem Widerstand erklärt.
- Verbrauchsrate
Die Verbrauchsrate bezeichnet die jährlich verbrauchte Zinkanodenmenge bei einer Stromstärke von 1 Ampere. Sie wird in kg/(A·Jahr) angegeben und ist ein wichtiger Parameter zur Berechnung der Anodenlebensdauer. Standardanforderungen: Verbrauchsrate ≤ 11.88 kg/(A·Jahr) in Meerwasser, ≤ 17.25 kg/(A·Jahr) in Boden und ≤ 13.5 kg/(A·Jahr) in Süßwasser.
Einfluss des Mediums
Die elektrochemische Leistungsfähigkeit von Zinkanoden variiert mit Faktoren wie dem spezifischen Widerstand, dem Salzgehalt, der Temperatur und der Durchflussrate des Elektrolyten. Dies ist auch die grundlegende Voraussetzung für die Unterscheidung von Zinkanoden, die in Meerwasser, Süßwasser und Boden eingesetzt werden.
- seewasser
Hoher Salzgehalt (ca. 3.5 %), niedriger spezifischer Widerstand (< 15 Ω·m) und starke Ionenleitfähigkeit führen zu einem stabilen Leerlaufpotenzial der Zinkanode, höchster Stromausbeute (≥ 95 %) und gleichmäßiger Auflösung. Dies ist das optimale Anwendungsszenario für Zinkanoden.
- Süßwasser-
Niedrige Salinität (<0.1 %), mäßiger spezifischer Widerstand (15–100 Ω·m) und unzureichende Ionenkonzentration führen zu einer etwas geringeren Stromausbeute der Anode im Vergleich zu Meerwasser und begünstigen die Bildung von Zinkhydroxid-Korrosionsprodukten. Daher muss die Aktivität durch gezielte Legierungszugabe verbessert werden.
- Boden
Der spezifische Bodenwiderstand schwankt erheblich (abhängig von Feuchtigkeit und Bodenart, optimal sind Werte unter 15 Ω·m). Die Elektrolytverteilung ist ungleichmäßig, und es treten zudem mikrobielle Korrosion und Streustromstörungen auf. Daher weist die Zinkanode die geringste Stromausbeute (≥ 65 %) und den höchsten Verbrauch auf. Üblicherweise sind Verfüllmaterialien wie Gips und Natriumsulfat erforderlich, um den Kontaktwiderstand zu reduzieren und die Anodenaktivität aufrechtzuerhalten.
Spezifikationsklassifizierung
Zinkopferanoden werden nach Installation und Anwendung kategorisiert. Nach der Installation unterscheidet man zwischen geschweißten und geschraubten Zinkanoden; nach der Anwendung zwischen Zinkanoden für Meerwasser, Süßwasser, Erdreich und Schiffsrümpfe. Die verschiedenen Anodenspezifikationen sind hinsichtlich Größe, Gewicht und Konstruktion optimiert. Alle Spezifikationen müssen den Maßtoleranzen und Leistungsanforderungen der Normen GB/T 4950-2021 und ASTM F1182-07 (2023) entsprechen.
Geschweißte Zinkanoden sind die am häufigsten verwendeten Anoden. Ihr Hauptmerkmal ist die Integration von Stahlschweißbeinen oder Stahlstreifen beim Gießen des Anodenkörpers. Bei der Installation werden die Schweißbeine mit dem zu schützenden Metall (z. B. Schiffsrümpfen, Stahlpfählen und Lagertanks) verschweißt und fixiert. Sie zeichnen sich durch gute Leitfähigkeit und eine starke Verbindung aus. Anwendungsgebiete sind unter anderem Schiffsrümpfe, Innenwände von Lagertanks und Stahlpfähle von Offshore-Plattformen.
Der Anodenkörper ist blockförmig, plattenförmig oder streifenförmigDie Schweißfüße bestehen aus Q235-Kohlenstoffstahl mit verzinkter Oberfläche zum Korrosionsschutz (um zu verhindern, dass die Schweißfüße vor der Anode korrodieren). Schweißfuß und Anodenkörper sind aus einem Guss gefertigt und weisen keine Schweißnähte auf, wodurch ein übermäßiger Kontaktwiderstand am Verbindungspunkt vermieden wird.
Geschweißte Zinkanoden für Lagertanks (ZC-Serie)
- Typ ZC-1: 750×(115+135)×130mm, Schweißschenkellänge 900mm, Durchmesser 16mm, Nettogewicht 82kg, Bruttogewicht 85kg;
- Typ ZC-2: 500×(115+135)×130mm, Schweißbeinlänge 650mm, Nettogewicht 55kg;
- Typ ZC-3: 500×(105+135)×100mm, Nettogewicht 39kg;
- Typ ZC-4: 300×(105+135)×100mm, Schweißschenkeldurchmesser 12mm, Nettogewicht 24.6kg.
Geschweißte Zinkanoden für Stahlpfähle im maritimen Bereich (ZT-Serie)
- Typ ZT-1: 1000×(115+135)×130mm, Flachstahl-Schweißbeingröße 16×8mm, Nettogewicht 105kg;
- Typ ZT-2: 800×(100+120)×120mm, Nettogewicht 78kg, geeignet für den Korrosionsschutz von Stahlpfählen im Gezeitenbereich.
Gleichstrom-Lichtbogenschweißen ist erforderlich. Die Schweißfläche zwischen Schweißnaht und zu schützendem Material sollte mindestens 50 cm² betragen, um eine gute Leitfähigkeit zu gewährleisten. Nach dem Schweißen muss die Schlacke entfernt und die Schweißnaht mit einem Korrosionsschutz versehen werden, um punktuelle Korrosion zu verhindern. Der Anodenabstand sollte mindestens das Dreifache der Anodenlänge betragen, um Interferenzen zwischen benachbarten Anodenströmen zu vermeiden.
Das Hauptmerkmal von verschraubten Zinkanoden sind die vorgebohrten Schraubenlöcher im Anodenkörper bzw. der integrierte Stahlkern mit Schraubenbefestigung. Bei der Montage wird die Anode ohne Schweißen mit Schrauben und Muttern am zu schützenden Metall befestigt. Dadurch eignet sie sich für Anwendungen, die einen regelmäßigen Austausch erfordern, wie beispielsweise Ballasttanks auf Schiffen, Flansche von Frischwasserleitungen und abnehmbare Gerätegehäuse.
Der Anodenkörper kann platten-, block- oder scheibenförmig sein. Ein bis zwei Schraubenlöcher sind mittig oder am Rand vorgebohrt. Die Schrauben bestehen aus Edelstahl (304 oder 316), um Korrosion und damit eine Demontage zu verhindern. Zwischen Anode und zu schützendem Metall muss eine leitfähige Dichtung (Kupfer oder Graphit) angebracht werden, um den Kontaktwiderstand zu minimieren und einen reibungslosen Stromfluss zu gewährleisten.
Scheibenförmige, verschraubte Zinkanoden
- Durchmesser 200~500mm, Dicke 30~80mm, Durchmesser der Mittelbolzenbohrung 16~24mm, Nettogewicht 5~30kg, geeignet für Kondensatoren, Wärmetauscher usw.
Blockförmige, verschraubte Zinkanoden
- 300×200×50mm, 400×300×60mm, doppelte Bolzenlochkonstruktion am Rand, Nettogewicht 8~25kg, geeignet für Rohrhalterungen, kleine Stahlkonstruktionen.
- 500×300×70mm, Bolzenlochdurchmesser 20mm, Edelstahlbolzenlänge 100mm, Nettogewicht 32kg, wasserdruckbeständig, schlagfest.
Bei der Installation müssen die Schrauben fest angezogen werden, um einen dichten Sitz zwischen der Anode und dem zu schützenden Metall zu gewährleisten; die leitfähige Dichtung muss intakt und unbeschädigt sein, und isolierende Dichtungen dürfen nicht als Ersatz verwendet werden.
Meerwasser-Zinkanoden
Meerwasser-Zinkanoden sind Spezialanoden für Medien mit hohem Salzgehalt wie Meerwasser und Salznebel. Sie stellen eine Kernanwendungskategorie von Zinkanoden dar und eignen sich für Schiffe, Offshore-Plattformen, Bohrplattformen, Hafenpfähle, Meerwasserkondensatoren usw. Ihre Legierungszusammensetzung und Struktur sind für eine gleichmäßige Auflösung in Umgebungen mit hoher Ionenkonzentration optimiert und verhindern so Lochfraßkorrosion.
Leistungsoptimierung
Der Aluminiumgehalt der Legierung wird auf 0.3 % bis 0.5 % und der Cadmiumgehalt auf 0.04 % bis 0.07 % eingestellt, um eine Passivierung in Meerwasser mit hoher Durchflussrate und hohem Salzgehalt zu verhindern. Stromausbeute ≥ 95 %, Leerlaufspannung stabil bei -1.05 V bis -1.09 V (CSE), tatsächliche Kapazität ≥ 780 Ah/kg, Verbrauch ≤ 11.88 kg/(A·Jahr).
Struktur
Meist block-, platten- oder streifenförmig. Einige sind unregelmäßig geformt (z. B. tropfenförmig, segmentiert), um sich an unterschiedliche Meeresstrukturen anzupassen.
- Meerwasser-Zinkanoden für Offshore-Plattformen: 1200×(120+140)×150mm, Schweißschenkellänge 1000mm, Nettogewicht 150kg, beständig gegen Meerwasserströmungsgeschwindigkeit ≤5m/s und wellenbeständig;
- Meerwasser-Zinkanoden für Stahlpfähle in Häfen: 1000×100×100 mm, streifenförmig geschweißt, Nettogewicht pro Stück 60 kg, Abstand 2~3 m;
- Tropfenförmige Meerwasser-Zinkanoden: Länge 500~800mm, maximaler Durchmesser 150mm, integrierter Schweißsteg, Nettogewicht 15~35kg, geeignet für unregelmäßig geformte Strukturen wie Schiffsschrauben und Ruderblätter.
Bei der Installation ist darauf zu achten, dass der Bereich des Antifouling-Anstrichs am Rumpf nicht berührt wird, um eine Passivierung der Anoden durch toxische Substanzen im Antifouling-Anstrich zu vermeiden; in Gebieten mit hoher Meeresgeschwindigkeit (wie Meerengen und Flussmündungen) muss die Anzahl der Anoden erhöht werden, um den durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit verursachten Stromverlust auszugleichen; die Anodenoberfläche ist regelmäßig von Meeresorganismen (wie Seepocken und Muscheln) zu reinigen, um biologische Anhaftung und Bedeckung der Anoden zu verhindern.
Süßwasser-Zinkanode
Süßwasser-Zinkanoden eignen sich für Medien mit niedrigem Salzgehalt und geringer Leitfähigkeit wie Flüsse, Seen, Stauseen und Trinkwasserleitungen. Aufgrund der geringen Ionenkonzentration und des hohen spezifischen Widerstands von Süßwasser benötigt die Zinkanode optimierte Legierungsverhältnisse, um die Aktivierung zu verbessern und eine Passivierung zu verhindern. Sie eignet sich für Anwendungen wie Süßwasserleitungen, hydraulische Schleusentore, Stahlkonstruktionen von Wasserkraftwerken und Süßwasserspeicher.
Leistungsoptimierung
Der Aluminiumgehalt ist mit 0.4 % bis 0.5 % etwas höher als bei Meerwasseranoden, um die Aktivierung zu verbessern. Der Cadmiumgehalt liegt zwischen 0.03 % und 0.06 %, die Stromausbeute bei ≥ 80 %, das Leerlaufpotenzial bei -1.03 V bis -1.07 V (CSE), die tatsächliche Kapazität bei ≥ 680 Ah/kg und der Verbrauch bei ≤ 13.5 kg/(A·Jahr). Einige Süßwasseranoden können Spuren von Zinn (Sn ≤ 0.02 %) enthalten, um die Auflösungsgleichmäßigkeit in weichem Wasser zu verbessern.
Struktur
Meist stab- oder blockförmig, was die Montage an der Innenwand von Rohren oder in Nuten von Absperrschiebern erleichtert.
- **Süßwasser-Rohrleitungs-Zink-Stabanoden:** Durchmesser 30-60 mm, Länge 500-1000 mm, Gewinde- oder Schweißenden, Nettogewicht 3-12 kg, geeignet für Rohre der Größen DN100-DN1000;
- **Hydraulische, blockförmige Süßwasser-Zinkanoden:** 600×400×80mm, verschraubte Ausführung, Nettogewicht 45kg, beständig gegen Süßwassereintauchen und beständig gegen Schlammabrieb;
- **Trinkwasserspeichertank mit Süßwasser-Zinkanoden:** 400×300×50mm, blei- und quecksilberfreie, umweltfreundliche Formel, erfüllt die Trinkwasserhygienevorschriften, Nettogewicht 28kg.
Bei weichem Wasser (Härte < 50 mg/l) ist eine geringe Menge Füllmaterial (Gipspulver) erforderlich, um die lokale Ionenkonzentration zu erhöhen. Der Installationsort muss so gewählt werden, dass keine toten Winkel in der Rohrleitung entstehen, um die Wasserzirkulation zu gewährleisten und eine Passivierung der Anode durch stehendes Wasser zu verhindern. Anoden in Trinkwassersystemen müssen Hygiene- und Sicherheitsprüfungen bestehen, um die Ausfällung schädlicher Verunreinigungen zu verhindern.
Boden-Zinkanoden
Zinkanoden für den Boden eignen sich für unterirdische Metallkonstruktionen wie Rohrleitungen, Lagertanks, Stahlkonstruktionen von U-Bahn-Tunneln und Brückenfundamente. Aufgrund der starken Schwankungen des spezifischen Bodenwiderstands und der ungleichmäßigen dielektrischen Verteilung werden die Anoden häufig vorkonfektioniert und mit Füllmaterial versehen, um den Kontaktwiderstand zu reduzieren. Sie sind nur für Umgebungen mit niedrigem spezifischem Bodenwiderstand (< 15 Ω·m) geeignet. Für Böden mit hohem spezifischem Bodenwiderstand sollten stattdessen Magnesiumanoden verwendet werden.
Leistungsoptimierung
Die Legierungselemente werden hinsichtlich ihres Verunreinigungsgehalts (Fe ≤ 0.003 %, Cu ≤ 0.003 %) streng kontrolliert, um Selbstkorrosion durch Mikroorganismen im Boden zu vermeiden. Stromausbeute ≥ 65 %, Leerlaufspannung ≤ -1.05 V (CSE), tatsächliche Kapazität ≥ 530 Ah/kg und Verbrauchsrate ≤ 17.25 kg/(A·Jahr).
Struktur
Es handelt sich hauptsächlich um vorkonfektionierte, stab- oder blockförmige Anoden. Die vorkonfektionierte Anode umfasst den Anodenkörper, Füllmaterial, ein leitfähiges Kabel und einen feuchtigkeitsdichten Verschlussbeutel. Gängige Spezifikationen (ZP-Serie).
- Zink-Erdanode Typ ZP-1: 1000×(78+88)×85mm, Stahlbeinlänge 700mm, Nettogewicht 49kg, Füllmaterial 50kg (Gips:Natriumsulfat = 7:3), Kabellänge 3m;
- Zink-Bodenanode Typ ZP-2: 1000×(65+75)×65mm, Nettogewicht 32kg, Füllmaterial 45kg, geeignet für Wasserversorgungs- und Abwasserleitungen;
- Zink-Bodenanode Typ ZP-3: 800×(60+80)×65mm, Nettogewicht 24.5kg, geeignet für kleine, im Erdreich verlegte Stahlkonstruktionen;
- Zink-Bodenanode Typ ZP-8: 600×(40+48)×45mm, Nettogewicht 8.7kg, geeignet für flach verlegte Rohrleitungen.
Verlegetiefe ≥1 m, vertikaler Abstand zur verlegten Rohrleitung 0.5–1.5 m, parallele Anordnung zur Rohrleitung vermeiden; das Füllmaterial muss die Anode gleichmäßig umschließen, Beschädigung oder Freilegung ist verboten; nach dem Verschweißen des Kabels mit der Rohrleitung ist eine Korrosionsschutzbehandlung erforderlich, um Korrosion an der Kabelverbindung zu verhindern.
Zinkanoden für Schiffsrümpfe
Zinkanoden für Schiffsrümpfe sind Spezialanoden, die speziell für Schiffe entwickelt wurden und sich für Rumpfschalen, Ballasttanks, Seewasserkühlsysteme, Rudersysteme, Propeller und andere Komponenten eignen. Sie müssen gleichzeitig mehrere Anforderungen erfüllen, darunter Beständigkeit gegen Seewasserkorrosion, Wellenschlagbeständigkeit, Kompatibilität mit Antifouling-Farben und kein Risiko der Wasserstoffversprödung. Dadurch sind sie ein Kernmaterial für den Korrosionsschutz von Schiffen.
- Zinkanoden für Schiffsrümpfe: Plattenförmige, geschweißte Ausführung, Abmessungen 700×300×80mm, 900×400×100mm, Schweißbeine aus Flachstahl, Nettogewicht 35~80kg, gleichmäßig entlang der Außenrumpfbeplattung angeordnet, Abstand 1.5~2m;
- Zinkanoden für Ballasttanks: Verschraubte Ausführung, 500×300×70 mm, Edelstahlschrauben, Nettogewicht 32 kg, beständig gegen Wasserdruck und Ladungsaufprall;
Die Rumpfanoden müssen unterhalb der Wasserlinie installiert werden, um eine Passivierung durch Kontakt mit der Wasseroberfläche zu vermeiden; beim Anschluss an die Aluminiumrumpfstruktur müssen Isolierdichtungen angebracht werden, um galvanische Korrosion zwischen Zink und Aluminium zu verhindern; die verbleibende Anodenmenge sollte regelmäßig überprüft werden, und wenn die Anoden auf 1/3 ihres ursprünglichen Gewichts abgenutzt sind, müssen sie rechtzeitig ersetzt werden, um Rumpfkorrosion zu vermeiden.
Zink-Opferanoden-Standards
Die Herstellung, Qualitätsprüfung und Anwendung von Zinkopferanoden müssen geltenden Normen entsprechen. Internationale Normen basieren hauptsächlich auf den Standards der American Society for Testing and Materials (ASTM). Für einige Anwendungen ist zusätzlich die Einhaltung der Normen der Erdölindustrie (SY) erforderlich.
ASTM F1182-07 (2023)
„Standard Specification for Anodes, Sacrificial Zinc Alloy“: Der international anerkannte Standard für Zinkopferanoden. Er wurde von ASTM herausgegeben und zuletzt 2023 überarbeitet. Der Standard klassifiziert Zinkanoden in Kategorie 1 (Kernanoden, z. B. Schweiß- und Bolzenkerne) und Kategorie 2 (kernlose Anoden, z. B. Stäbe und Platten). Er unterteilt die Typen und Spezifikationen von Spezialanoden für Anwendungen wie Schiffsrümpfe, U-Boote und Wärmetauscher.
DNV-RP-B401-2021
Dies ist ein maßgeblicher Leitfaden für die Auslegung von kathodischen Korrosionsschutzsystemen für Schiffe. Er beschreibt detailliert die Anordnungsdichte, die Strombedarfsberechnung und den Installationsabstand der Ruderanoden. Er schreibt vor, dass die Gesamtstromabgabe der Ruderanoden die Schutzstromdichte der Stahlbasis des Ruders (≥ 10 mA/m² in Meerwasser) erfüllen muss.
Mil-A-18001k (US-Militärstandard)
„Opferanoden aus Zinklegierung“ wurden für Militär- und Spezialschiffe entwickelt. Die Kontrolle des Reinheitsgrades ist strenger als nach ASTM B418 (Eisen ≤ 0.001 %) und erfordert, dass die Anode unter Vibrations- und Stoßbelastung nicht reißt. Dadurch ist sie für die rauen Betriebsbedingungen von Militärschiffrudern geeignet.
„Kathodischer Korrosionsschutz von Stahl in Meerwasser und in salzhaltigem oder Brackwasser“ ist eine internationale Norm für den kathodischen Korrosionsschutz von Stahl in Meerwasser und Salzwasser. Sie ergänzt die Anforderungen an die Zinkanodenplatzierungsdichte, die Lebensdauerberechnung und die Systemkompatibilität in Meeres- Umgebungen.
Spezifikationen für gängige Zinkopferanoden
Schiffsanode (Einzelkern)
← Wischen Sie nach links/rechts, um die vollständige Tabelle anzuzeigen →
Schiffsanode (Doppelkern)
← Wischen Sie nach links/rechts, um die vollständige Tabelle anzuzeigen →
Schiffsanode (Schraubtyp)
← Wischen Sie nach links/rechts, um die vollständige Tabelle anzuzeigen →
Ballastwassertanks Anode
← Wischen Sie nach links/rechts, um die vollständige Tabelle anzuzeigen →
Marinestruktur-Anode
← Wischen Sie nach links/rechts, um die vollständige Tabelle anzuzeigen →
Kühlsystemanode (Streifentyp)
← Wischen Sie nach links/rechts, um die vollständige Tabelle anzuzeigen →
Kühlsystemanode (Scheibentyp)
← Wischen Sie nach links/rechts, um die vollständige Tabelle anzuzeigen →
Tank-Innenanode
← Wischen Sie nach links/rechts, um die vollständige Tabelle anzuzeigen →
Vergrabene Rohrleitungsanode
← Wischen Sie nach links/rechts, um die vollständige Tabelle anzuzeigen →
Fazit
Zinkopferanoden sind als Kernmaterial der kathodischen Korrosionsschutztechnologie unverzichtbar für den Korrosionsschutz im Schiffbau, bei unterirdischen Rohrleitungen und Wasserbauanlagen. Dies ist auf ihre Vorteile wie stabile Elektronegativität, hohe Stromausbeute, einfache Installation und breite Anwendbarkeit zurückzuführen. Die Gewährleistung ihrer Leistungsfähigkeit hängt vom präzisen Verhältnis der Zink-Aluminium-Cadmium-Legierung und der strikten Kontrolle von Verunreinigungen wie Eisen, Kupfer und Blei ab. Wichtige elektrochemische Kennwerte wie Leerlaufspannung, Betriebsspannung und Stromausbeute sind entscheidend für die Beurteilung der Kompatibilität mit verschiedenen Medien.
