Ánodo de titanio MMO para protección catódica

La corrosión de metales es un problema fundamental que provoca pérdidas de material y fallos estructurales, especialmente en los sectores petrolero, químico y de ingeniería naval. La tecnología de protección catódica, un método clave para inhibir la corrosión de metales, utiliza principios electroquímicos para transformar la estructura metálica protegida en un cátodo, bloqueando así la reacción de corrosión. Se ha utilizado ampliamente en diversos escenarios de protección contra la corrosión de metales.

Ánodos de titanio de óxido metálico mixto (Ánodos de titanio MMOLos ánodos dimensionalmente estables (DSA) son materiales para ánodos de corriente impresa compuestos por un sustrato de titanio industrialmente puro recubierto con un recubrimiento de óxido metálico mixto de tierras raras. Gracias a su bajísimo consumo, excelente estabilidad electroquímica y diseño estructural flexible, están reemplazando gradualmente a los materiales tradicionales para ánodos, como el grafito y la fundición de alto contenido de silicio, convirtiéndose en un componente esencial de los sistemas de protección catódica.

Aplicaciones de protección catódica

La tecnología de protección catódica se puede clasificar en ánodos de sacrificio y ánodos de corriente impresa. Los ánodos de titanio MMO se utilizan principalmente en sistemas de protección catódica por corriente impresa.

Instalaciones enterradasLas estructuras metálicas enterradas, como oleoductos y gasoductos de larga distancia, redes de tuberías subterráneas urbanas y cubiertas de cables, están expuestas a electrolitos del suelo durante períodos prolongados y son susceptibles a la corrosión electroquímica. Los ánodos de titanio MMO se adaptan eficazmente a las condiciones variables de resistividad del suelo y son particularmente estables en entornos geológicos complejos como arcilla y arena.

Ingeniería MarinaLas patas de las plataformas petrolíferas marinas, las cubiertas, las tuberías submarinas y los cascos de los buques se enfrentan a múltiples desafíos de corrosión debido a la alta salinidad del agua de mar, la alta fluidez y la bioincrustación marina. Los ánodos de titanio MMO resisten la intensa corrosividad del agua de mar y mantienen un rendimiento a largo plazo incluso con altas densidades de corriente.

Tanques y recipientes de almacenamiento industrialLos tanques de almacenamiento de petróleo crudo, reactores químicos, tanques de agua contra incendios y otros equipos tienen paredes interiores expuestas a medios corrosivos y paredes exteriores expuestas a la atmósfera o al suelo. Los ánodos de malla o tira de MMO brindan protección integral, minimizando el riesgo de corrosión localizada y fugas.

Protección contra la corrosión de estructuras de hormigónLas estructuras de hormigón armado, como pilares de puentes, cimentaciones de hormigón de centrales nucleares y conductos de tuberías subterráneas, son principalmente susceptibles a la corrosión causada por la penetración de iones de cloruro. Los ánodos de malla de MMO se adhieren firmemente al hormigón, lo que proporciona una distribución uniforme de la corriente y ralentiza la progresión de la corrosión de las varillas de refuerzo.

Principio de funcionamiento de los ánodos de titanio MMO

El mecanismo de funcionamiento de los ánodos de titanio MMO se basa en la teoría de polarización electroquímica, logrando la protección a través de un circuito cerrado de “suministro de corriente – polarización catódica – inhibición de corrosión”.

Configuración del SistemaUn sistema de protección catódica por corriente impresa consta de un ánodo de titanio MMO, una fuente de alimentación de CC, un electrodo de referencia y la estructura protegida, formando un circuito cerrado. El ánodo de titanio, que actúa como terminal de salida de corriente, se conecta al terminal positivo de la fuente de alimentación de CC, mientras que la estructura metálica protegida se conecta al terminal negativo. El electrodo de referencia monitoriza los cambios de potencial.

Reacción: Bajo la influencia de la fuente de alimentación de CC, el recubrimiento de MMO cataliza las reacciones de oxidación en el medio. Dependiendo del medio, se produce la reacción de evolución de oxígeno (p. ej., en entornos de suelo y agua dulce: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻) o la reacción de evolución de cloro (p. ej., en agua de mar: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻), liberando electrones para generar la corriente anódica. Componentes como IrO₂/Ta₂O₅ en el recubrimiento de MMO reducen el sobrepotencial de reacción y el consumo de energía. Polarización catódica: La corriente anódica fluye a través del medio electrolítico (suelo, agua de mar, fluido de poros de hormigón, etc.) hasta el metal protegido, lo que hace que adquiera un exceso de electrones y desplace negativamente el potencial del electrodo (polarización catódica). Cuando el potencial del material protegido cae a un rango donde es difícil que se produzca corrosión (normalmente ≤ -0.85 V frente a Cu/CuSO₄), se suprimen las reacciones de oxidación y disolución en la superficie del metal.

Regulación inteligenteUn electrodo de referencia monitorea el potencial del material protegido en tiempo real, y el sistema de control ajusta automáticamente la salida de la fuente de alimentación de CC para garantizar que el potencial permanezca dentro de un rango seguro, evitando el riesgo de delaminación del revestimiento o fragilización por hidrógeno causada por sobreprotección.

SinergiaEl sustrato de titanio ofrece una excelente resistencia mecánica y a la corrosión, y tras el grabado superficial, forma una fuerte unión con el recubrimiento. El recubrimiento de óxido metálico mixto proporciona alta conductividad y actividad catalítica. Juntos, estos dos factores permiten que el ánodo funcione de forma estable dentro de un rango de densidad de corriente de 100-600 A/m².

Tipos de ánodos de titanio MMO

Los ánodos de titanio MMO se dividen en los siguientes tipos principales según su forma estructural y sus aplicaciones. Cada tipo de ánodo se adapta a diferentes entornos mediante formulaciones de recubrimiento y diseños estructurales diferenciados.

Ánodos de varillaUtilizando un sustrato de titanio puro industrial según la norma ASTM B338 Grado I, con diámetros de 6 a 32 mm y longitudes personalizables superiores a 1500 mm, los ánodos de varilla utilizan principalmente un sistema de recubrimiento de Ir-Ti. Son adecuados para entornos de corrosión media a baja, como el suelo y el agua dulce. Para la protección del fondo de tanques y buques, se suelen combinar varias varillas para formar pilas de ánodos que proporcionan una distribución uniforme de la corriente.

Ánodos tubularesEl tipo más utilizado en protección catódica, con diámetros exteriores de 16 a 32 mm y longitudes individuales de 500 a 1220 mm, puede conectarse en serie para formar cadenas de ánodos de pozo profundo para su uso en entornos de suelos profundos. Las conexiones de los cables están selladas con resina epoxi y protegidas con tubos termorretráctiles, lo que proporciona resistencia a la corrosión del agua subterránea. En entornos de agua de mar, un recubrimiento de Ir-Ti-Ru con Ru añadido mejora la resistencia a la corrosión.

Ánodos de tiraLos anchos varían de 6.35 a 25 mm, los espesores de 0.635 a 1.2 mm y las longitudes estándar de los rollos varían de 152 a 1000 metros. Las ranuras micrométricas grabadas en la superficie triplican la superficie específica de los ánodos convencionales. Un núcleo conductor compuesto integrado alcanza una conductividad tres veces superior a la del titanio puro, lo que lo hace ideal para la protección radial de fondos de tanques y la transmisión de energía a larga distancia. La resistencia de contacto puede reducirse por debajo de 0.001 Ω.

Ánodos de mallaSe utiliza principalmente para la protección de estructuras de hormigón y revestimientos de tanques. Los tamaños de malla varían de 2.5 × 4.6 mm a 34 × 76 mm, los espesores de 1.2 a 2.0 mm y su vida útil de diseño es de hasta 100 años. El revestimiento cumple con la norma NACE TM0294 y está certificado por CC Technologies/DNV, lo que garantiza una adhesión firme al sustrato de hormigón y una distribución uniforme de la corriente.

Ánodos flexiblesFabricados con un compuesto de cinta de titanio recubierta de MMO y un polímero conductor, combinan flexibilidad con alta conductividad. Se adaptan a superficies irregulares y son ideales para proteger componentes complejos como tanques y válvulas con formas especiales.

Ánodos de alambreDisponibles en diámetros de 1.0 a 3.0 mm, se pueden fabricar en conjuntos de ánodos preempaquetados para la protección de fondos de tanques y buques subterráneos. Un ánodo de alambre de 3.0 mm de diámetro mantiene una corriente de salida estable de 41 mA/m durante su vida útil de 50 años, lo que facilita su instalación y ofrece costos razonables.

Ánodos de discoSuelen tener una estructura circular o rectangular, revestida en una bolsa de plástico reforzada con fibra, con una caja protectora específica en la conexión del cable. Se utilizan principalmente para la protección catódica de equipos móviles, como buques y boyas marinas.

Como fabricante profesional de ánodos de titanio, Wstitanium ofrece ánodos en varillas, tubos, tiras y mallas. Disponemos de tamaños personalizados (p. ej., ánodos tubulares con diámetros de 6 a 32 mm y longitudes ≤1500 mm). Los ánodos de titanio MMO funcionan de forma estable en medios ácidos y alcalinos con un rango de pH de 0 a 14, en soluciones salinas con concentraciones de iones cloruro superiores a 10 000 mg/l y a temperaturas de -20 °C a 80 °C. Para entornos de suelo y agua dulce, IrO₂/Ta₂O₅ Se utiliza un recubrimiento. Para entornos de agua de mar, un IrO₂/RuO₂ Se utiliza un revestimiento compuesto que garantiza un funcionamiento estable a densidades de corriente de 100-600 A/m².