Zinc-aluminium-indium anodes sacrificielles sont des produits haute performance dans le série d'anodes sacrificielles en zincComparativement aux anodes sacrificielles traditionnelles en zinc-aluminium-cadmium, l'indium remplace le cadmium toxique, préservant ainsi les principaux avantages des anodes à base de zinc, tels qu'un potentiel stable et un rendement de courant élevé, tout en offrant une solution plus respectueuse de l'environnement. Les anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium sont largement utilisées dans divers milieux corrosifs comme l'eau de mer, l'eau douce, les sols et les gisements de pétrole et de gaz. Elles sont devenues un matériau anticorrosion essentiel dans des domaines tels que la construction navale, le génie maritime, les oléoducs et gazoducs longue distance, les réseaux d'adduction et d'assainissement d'eau potable urbains et l'éolien offshore.
Composition élémentaire
L'anode sacrificielle en zinc-aluminium-indium utilise du zinc de haute pureté comme phase matricielle, auquel sont ajoutés des traces d'aluminium et d'indium comme éléments d'alliage. La teneur en impuretés telles que le fer, le cuivre et le plomb est rigoureusement contrôlée. La maîtrise de la composition de l'alliage est essentielle pour garantir les performances électrochimiques, les propriétés mécaniques et la fiabilité de l'anode. Les différents éléments agissent en synergie au sein de l'alliage, optimisant ainsi l'activité électrochimique de l'anode et améliorant sa mise en œuvre et sa solubilité.
Le zinc (Zn)
Le zinc est l'élément matriciel principal des anodes sacrificielles zinc-aluminium-indium, avec une teneur généralement supérieure ou égale à 99.90 %. On privilégie le zinc de haute pureté (teneur ≥ 99.995 %) comme matière première, car il répond aux exigences de qualité du zinc n° 0 dans la norme « Lingots de zinc » (GB/T 470). Le zinc possède un potentiel électrochimique de -0.763 V (électrode standard à hydrogène) et présente une réactivité modérée dans des électrolytes tels que l'eau de mer et le sol. Ceci permet de fournir une tension de commande suffisante pour la structure en acier protégée, assurant une polarisation cathodique efficace sans provoquer d'autocorrosion excessive due à une réactivité trop élevée, et garantissant ainsi la durée de vie de l'anode.
Aluminium (Al)
L'aluminium est un élément d'alliage essentiel des anodes sacrificielles zinc-aluminium-indium. Sa teneur est généralement de 0.1 % à 0.5 %. L'aluminium joue trois rôles principaux dans l'alliage : premièrement, il affine le grain de l'alliage, réduisant ainsi les défauts de coulée à l'intérieur de l'anode, tels que la porosité et le retrait ; deuxièmement, il améliore les performances de coulée, garantissant la précision dimensionnelle de l'anode ; troisièmement, il forme un film d'oxyde protecteur. L'aluminium s'oxyde préférentiellement à la surface de l'anode pour former un film protecteur dense d'Al₂O₃, ralentissant ainsi la vitesse d'autocorrosion de l'anode.
Indium (en)
L'indium est un élément fonctionnel clé des anodes sacrificielles zinc-aluminium-indium. Sa teneur est généralement comprise entre 0.018 % et 0.050 %. Son rôle principal est d'améliorer l'activité électrochimique et l'homogénéité de dissolution de l'anode, ce qui en fait un élément écologique essentiel pour remplacer le cadmium traditionnel.
Le rôle de l'indium se manifeste sous quatre aspects : premièrement, il abaisse le potentiel d'activation de l'anode. L'indium peut rompre le film de passivation à la surface du zinc, permettant une activation rapide de la protection cathodique, même dans des milieux agressifs à faible conductivité et basse température. Deuxièmement, il assure une dissolution uniforme de l'anode. L'indium permet la formation d'un film de produits de corrosion uniforme, prévenant ainsi la corrosion par piqûres localisée et la corrosion intergranulaire. Troisièmement, il améliore le rendement du courant. L'indium inhibe le dégagement d'hydrogène à l'anode, réduisant la consommation due à l'autocorrosion. Quatrièmement, il renforce la résistance à la corrosion de l'alliage. L'ajout de traces d'indium peut améliorer la résistance à la corrosion par piqûres des alliages de zinc, notamment dans des milieux très corrosifs comme l'eau de mer et les saumures à forte salinité, ralentissant ainsi efficacement la vitesse de corrosion de l'anode.
Impureté
Les anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium sont soumises à des restrictions strictes quant à la teneur en éléments d'impuretés tels que le fer (Fe), le cuivre (Cu), le plomb (Pb) et le silicium (Si). Ces éléments d'impuretés sont principalement des métaux inertes ou des composés métalliques susceptibles de former des micropiles à l'intérieur de l'anode, provoquant une autocorrosion localisée et réduisant ainsi le rendement et la durée de vie de l'anode. Ils peuvent également induire une passivation de la surface de l'anode, affectant la stabilité du courant de sortie.
**Fer (Fe) :** ≤ 0.01 %. Le fer est l'impureté la plus importante affectant les performances des anodes à base de zinc. Un excès de fer forme des composés intermétalliques Fe-Zn avec le zinc, constituant la phase cathodique et accélérant l'autocorrosion de l'anode.
**Plomb (Pb) :** ≤ 0.005 %. Le plomb provoque une ségrégation intergranulaire dans les alliages de zinc, ce qui entraîne des grains d'anode grossiers et une uniformité de dissolution réduite.
**Cuivre (Cu) :** ≤ 0.005 %. Le cuivre possède un potentiel plus élevé que le zinc, ce qui entraîne la formation de microcathodes à l'intérieur de l'anode et une corrosion localisée. Le cuivre réduit également les performances d'activation de l'anode.
**Silicium (Si) :** ≤ 0.01 %. L'excès de silicium réagit avec l'aluminium pour former des composés de silicate d'aluminium, réduisant la fluidité de l'alliage, augmentant les défauts de coulée et affectant l'activité électrochimique de l'anode.
Cadmium (Cd): ≤0.001 %, permettant une conception écologique sans cadmium, conforme à la directive européenne RoHS et répondant aux normes environnementales.
Aux spécifications
Les spécifications des anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium sont définies en fonction de l'application, de la structure et de l'installation. Leurs dimensions, leur poids, la configuration de leur noyau et leurs autres paramètres répondent aux exigences standard. Différentes spécifications d'anodes conviennent à différentes structures protégées et à différents espaces d'installation.
Principes de conception
**Compatibilité d'installation :** La forme de l'anode est conçue en fonction de la forme de la structure protégée et de l'espace disponible sur le lieu d'installation. Par exemple, dans l'espace restreint des ballasts de navires, on utilise des anodes plates ou en bloc de petite taille. Des anodes annulaires sont utilisées pour les pipelines sous-marins.
**Adaptation du courant :** Le courant de protection requis est calculé en fonction de la surface protégée de la structure et du taux de corrosion du milieu. Le poids et les dimensions de l’anode sont conçus pour garantir qu’elle puisse fournir un courant efficace suffisant pour répondre aux exigences de protection tout au long de son cycle de vie.
**Facilité d'installation :** Le noyau, les boulons, les points de soudure et les autres éléments sont conçus en fonction des exigences d'installation. Par exemple, les anodes pour pipelines enterrés possèdent un noyau en acier fileté facilitant l'intégration avec le matériau de garnissage et les connexions de câbles ; les anodes pour coques de navires possèdent un noyau en tôle d'acier pour une soudure et une fixation aisées.
***Garantie de résistance*** : L’épaisseur et la longueur de l’anode sont conçues en fonction des conditions mécaniques de l’environnement d’exploitation, telles que la vitesse du courant d’eau de mer et la compression du sol, afin d’éviter tout dommage ou bris pendant le transport, l’installation et l’utilisation.
Spécifications des applications
Les anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium sont principalement classées en trois catégories : marines/portuaires, embarquées et installations enterrées/d'eau douce.
Marin.
Ces anodes sont principalement des structures de forme parallélépipédique, composées de tubes en acier, de barres filetées en acier ou de noyaux en tôle d'acier, et leur poids varie de 9 kg à 275 kg. Elles conviennent aux grandes structures en acier telles que les plateformes offshore, les pieux de quai, les ballasts d'eau de mer et les caissons sous-marins.
| Modèle | Dimensions (mm) | Core | poids (kg) | Fixation | Application |
| AZI-H1 | (220+240) * 2300 * 230 | Tuyaux en acier | 275 | Soudage | Grandes plateformes offshore, pieux terminaux en eaux profondes. |
| AZI-H2 | (200+210) * 1600 * 220 | Tuyaux en acier | 165 | Soudage | Plateformes offshore de taille moyenne, réservoirs de ballast d'eau de mer. |
| AZI-H3 | (170+200) * 1500 * 180 | Tuyaux en acier | 144 | Soudage | Petites plateformes offshore, caissons sous-marins. |
| AZI-H4 | (200+280) * 800 * 150 | Barre d'acier nervurée | 80 | Soudage | Pieux terminaux, digues de défense côtière. |
| AZI-H5 | (115+135) * 1250 * 130 | Barre d'acier nervurée | 55 | Soudage | Petits pieux terminaux, systèmes de refroidissement à l'eau de mer. |
| AZI-H6 | (150+170) * 900 * 160 | Tuyaux en acier | 53 | Soudage | Corps de pompes à eau de mer, accessoires pour l'ingénierie offshore. |
| AZI-H12 | (52+58) * 1100 * 56 | Plaque d'acier | 9 | Soudage | Petits accessoires pour l'ingénierie offshore, débitmètres d'eau de mer. |
anodes de navire
Ces anodes sont principalement de forme plate avec un noyau en acier. Certaines anodes plus petites sont sans noyau. Leur poids varie de 0.4 kg à 9.5 kg et elles conviennent aux coques, fonds, cabines, lignes d'arbre et autres composants de navires. Leur installation se fait principalement par soudage et vissage.
| Modèle | Dimensions (mm) | Core | poids (kg) | Fixation | Application |
| AZI-C1 | 800 × 140 × 40 | Plaque d'acier | 9.5 | Soudage | Coques de navires, grandes sections de fond de navires. |
| AZI-C2 | 500 × 140 × 35 | Plaque d'acier | 5.3 | Soudage | Côtés de navire, sections de fond de navire de taille moyenne. |
| AZI-C3 | 500 × 100 × 40 | Plaque d'acier | 5 | Soudage | Aménagements intérieurs des navires, ballasts des navires. |
| AZI-C8 | 180 × 70 × 35 | Plaque d'acier | 1.3 | Soudage | Systèmes d'arbres d'hélice, accessoires pour petits navires. |
| AZI-C9 | 180 × 80 × 12 | Plaque d'acier | 0.4 | Baise | Composants de précision pour navires, tableaux de bord. |
| AZI-C12 | 180 × 60 × 30 | Pas de noyau | 0.5 | Soudage | Tuyaux et vannes pour petits navires. |
Eau douce/enfouie
Ces anodes se présentent principalement sous forme de barres, de bandes et de petits blocs. Les anodes en forme de barres ont généralement un diamètre de 20 à 100 mm et une longueur de 500 à 2 000 mm. Les anodes en forme de bandes ont une largeur de 20 à 100 mm et une épaisseur de 2 à 10 mm. Les anodes en forme de blocs pèsent de 1 à 50 kg et conviennent aux canalisations en acier enterrées, aux réseaux d'adduction et d'assainissement d'eau potable urbains, aux réservoirs d'eau douce et aux navires de navigation intérieure. Le noyau est généralement en acier fileté pour faciliter le collage et l'installation avec un matériau de garnissage.
Core
Le noyau est un composant essentiel de l'anode sacrificielle zinc-aluminium-indium. Sa fonction principale est d'améliorer la résistance structurelle de l'anode et de faciliter son installation, sa fixation et le raccordement des câbles. Le matériau, les dimensions et le procédé de fabrication du noyau doivent répondre aux normes en vigueur afin de prévenir la corrosion galvanique entre le noyau et le corps de l'anode, ce qui affecterait les performances de cette dernière.
Le noyau de fer doit dépasser de 50 à 100 mm les extrémités du corps de l'anode. Sa surface doit être exempte de rouille et d'huile, puis sablée jusqu'à un grain Sa2.5. La liaison entre le noyau et le corps de l'anode doit être étanche, sans jeu ni desserrage, afin de garantir une transmission efficace du courant anodique.
Performance électrochimique
Les performances électrochimiques constituent un indicateur essentiel pour évaluer la qualité des anodes sacrificielles zinc-aluminium-indium. Elles déterminent directement leur efficacité de protection cathodique et leur durée de vie. Ces performances incluent le potentiel en circuit ouvert, le potentiel de fonctionnement, la capacité réelle, le rendement faradique et la cinétique de dissolution.
Indicateurs et normes
Les indicateurs de performance électrochimique des anodes sacrificielles zinc-aluminium-indium sont tous basés sur l'électrode au calomel saturée (ECS) comme électrode de référence. Les normes internationales utilisent l'électrode cuivre/sulfate de cuivre (ECS), et la relation de conversion du potentiel entre les deux électrodes de référence est : E(ECS) = E(ECS) + 0.06 V.
| Performances | Milieu de test | Exigence standard | Méthode d'essai |
| Potentiel en circuit ouvert (V) | Eau de mer artificielle (salinité 3.5 %, 25 °C) | -1.05 ~ -1.15 | Titrage potentiométrique, conformément à la norme GB/T 17848 |
| Potentiel de fonctionnement (V) | Eau de mer artificielle (salinité 3.5 %, 25 °C) | -1.00 ~ -1.10 | Polarisation galvanostatique, conformément à la norme GB/T 17848 |
| Capacité réelle (Ah/kg) | Eau de mer artificielle (salinité 3.5 %, 25 °C) | ≥ 700 | Décharge galvanostatique, conformément à la norme GB/T 4950 |
| Rendement actuel (%) | Eau de mer artificielle (salinité 3.5 %, 25 °C) | ≥ 90 | Méthode de perte de poids, conforme à la norme GB/T 4950 |
| Taux d'autocorrosion (mm/an) | Eau de mer artificielle (salinité 3.5 %, 25 °C) | ≤ 0.5 | Test d'immersion, conformément à la norme GB/T 10124 |
| Performance de dissolution | Eau de mer artificielle (salinité 3.5 %, 25 °C) | Dissolution uniforme, sans corrosion localisée ni corrosion intergranulaire. | Inspection visuelle + analyse métallographique. |
Pour les anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium utilisées en eau douce et enterrées, les performances électrochimiques peuvent être optimisées en fonction de la résistivité du milieu. Par exemple, les anodes pour eau douce nécessitent un potentiel en circuit ouvert de -1.00 à -1.10 V (ECS), une capacité réelle ≥ 680 Ah/kg et un rendement faradique ≥ 88 % ; les anodes enterrées nécessitent un potentiel en circuit ouvert de -1.02 à -1.13 V (ECS), une capacité réelle ≥ 690 Ah/kg et un rendement faradique ≥ 89 %.
Potentiel en circuit ouvert
Le potentiel en circuit ouvert désigne le potentiel d'électrode d'une anode sacrificielle zinc-aluminium-indium dans un électrolyte après l'établissement de l'équilibre électrochimique, avant sa connexion au métal à protéger. Il s'agit d'un indicateur fondamental pour mesurer l'activité électrochimique de l'anode. Le potentiel en circuit ouvert de l'anode sacrificielle zinc-aluminium-indium est maintenu entre -1.05 et -1.15 V (ECS), ce qui garantit une tension de commande suffisante pour la structure en acier protégée (dont le potentiel de protection est compris entre -0.85 et -1.20 V (ECS)), tout en évitant la fragilisation par l'hydrogène du métal protégé due à un potentiel trop négatif. L'effet synergique de l'aluminium et de l'indium est essentiel au réglage du potentiel en circuit ouvert. L'aluminium augmente légèrement le potentiel de l'anode, évitant ainsi un potentiel trop négatif. L'indium abaisse le potentiel d'activation de l'anode, améliorant son activité. Le rapport précis entre les deux permet un contrôle précis du potentiel en circuit ouvert.
Potentiel de travail
Le potentiel de fonctionnement correspond au potentiel de l'électrode de l'anode sacrificielle zinc-aluminium-indium après sa connexion au métal à protéger et sa mise en service. Il s'agit d'un indicateur clé pour mesurer l'efficacité de la protection assurée par l'anode. Le potentiel de fonctionnement de l'anode sacrificielle zinc-aluminium-indium est stable entre -1.00 et -1.10 V (ECS). Cette plage de potentiel permet à la structure en acier protégée d'être dans un état de polarisation cathodique optimal, inhibant ainsi efficacement la réaction de dissolution anodique de l'acier. Comparé aux anodes sacrificielles traditionnelles zinc-aluminium-cadmium, le potentiel de fonctionnement de l'anode sacrificielle zinc-aluminium-indium est plus stable, avec une fluctuation de potentiel ≤ 0.05 V lors d'une utilisation prolongée, évitant ainsi toute sous-protection ou surprotection due aux fluctuations de potentiel.
Capacité réelle et efficacité du courant
La capacité réelle correspond à la charge électrique effective qu'une unité de masse d'anode sacrificielle zinc-aluminium-indium peut fournir dans des conditions spécifiées. Le rendement de courant est le rapport entre la charge électrique effective réellement fournie par l'anode et sa charge électrique théorique. Ces deux paramètres sont des indicateurs clés pour mesurer le taux d'utilisation de l'énergie et la durée de vie de l'anode. La capacité théorique du zinc est de 780 Ah/kg. La capacité réelle de l'anode sacrificielle zinc-aluminium-indium est ≥ 700 Ah/kg, et son rendement de courant est ≥ 90 %, ce qui est nettement supérieur à celui des anodes sacrificielles à base de magnésium (rendement de courant de 50 % à 60 %) et légèrement supérieur à celui des anodes sacrificielles traditionnelles zinc-aluminium-cadmium (rendement de courant de 85 % à 90 %).
L'ajout d'indium est essentiel à l'amélioration du rendement de courant. L'indium inhibe la réaction de dégagement d'hydrogène lors de la décharge anodique, réduisant ainsi la consommation due à l'autocorrosion et garantissant que la majeure partie de la dissolution anodique soit convertie en courant efficace.
Performance de dissolution
La performance de dissolution désigne le comportement à la corrosion et à la dissolution des anodes sacrificielles zinc-aluminium-indium dans les électrolytes. Elle constitue un indicateur important pour évaluer la durée de vie de l'anode et la stabilité du courant de sortie. Les anodes sacrificielles zinc-aluminium-indium doivent présenter une dissolution uniforme, c'est-à-dire que leur surface doit s'amincir de façon homogène lors de la corrosion, sans formation de piqûres localisées, de corrosion intergranulaire, de corrosion caverneuse ni d'autres phénomènes de corrosion non uniforme. Les produits de corrosion doivent être friables et se détacher facilement, afin d'éviter la formation d'un film de passivation dense à la surface de l'anode, ce qui affecterait le courant de sortie.
Différents médias
Les performances électrochimiques des anodes sacrificielles zinc-aluminium-indium sont influencées par des facteurs tels que la salinité, la résistivité, la température et le pH du milieu. Ces performances varient selon le milieu.
- Salinité
Une salinité plus élevée entraîne une conductivité électrique accrue du milieu, une activité électrochimique plus forte de l'anode, un potentiel en circuit ouvert plus négatif et un rendement faradique plus élevé. Dans l'eau de mer (salinité de 3.5 %), le rendement faradique de l'anode est supérieur ou égal à 90 % ; dans l'eau saumâtre (salinité de 0.5 % à 1.0 %), il est compris entre 88 % et 90 % ; et dans l'eau douce (salinité inférieure à 0.5 %), il est compris entre 85 % et 88 %.
- Résistivité
La résistivité du milieu est inversement proportionnelle au courant de sortie de l'anode : plus la résistivité est élevée, plus le courant de sortie est faible. Lorsque la résistivité du sol est inférieure ou égale à 20 Ω·m, le courant de sortie de l'anode est stable. Pour une résistivité comprise entre 20 Ω·m et 50 Ω·m, un remblai est nécessaire afin de réduire la résistance de contact. Enfin, pour une résistivité supérieure à 50 Ω·m, un puits profond pour l'anode est requis pour améliorer le rendement du courant de sortie.
- Température
L'augmentation de la température accroît l'activité électrochimique de l'anode, abaisse son potentiel d'activation et augmente le courant de sortie. Entre 0 °C et 25 °C, le rendement faradique de l'anode augmente avec la température ; entre 25 °C et 40 °C, il reste stable ; au-delà de 40 °C, la réaction de dégagement d'hydrogène s'intensifie et le rendement faradique diminue légèrement (diminution ≤ 5 %).
- PH
Les anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium fonctionnent de manière optimale en milieu neutre et faiblement alcalin (pH 6.5 à 8.5), avec un rendement de courant ≥ 90 % ; en milieu acide (pH < 6.5), la réaction de dégagement d'hydrogène s'intensifie, le taux d'autocorrosion augmente et le rendement de courant diminue ; en milieu fortement alcalin (pH > 8.5), un film de passivation se forme facilement sur la surface de l'anode, affectant le courant de sortie.
Avantages des anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium
Les anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium conservent les principaux avantages de anodes à base de zinc, comme un potentiel stable, un rendement de courant élevé et une installation et une maintenance faciles, tout en améliorant les performances, le respect de l'environnement et la durée de vie. Comparé aux systèmes traditionnels anodes sacrificielles en zinc-aluminium-cadmium, les anodes sacrificielles à base de magnésium et les anodes sacrificielles à base d'aluminium, offrent des avantages globaux significatifs et sont actuellement le matériau de choix pour la protection cathodique des structures en acier dans divers milieux tels que l'eau de mer, le sol et l'eau douce.
Performance électrochimique supérieure
Comparées aux anodes sacrificielles traditionnelles en zinc-aluminium-cadmium, les anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium permettent une optimisation complète des performances électrochimiques grâce à l'effet synergique de l'aluminium et de l'indium : premièrement, le potentiel est plus stable, évitant une protection insuffisante ou excessive due aux fluctuations de potentiel ; deuxièmement, le rendement de courant est plus élevé, avec un rendement de courant ≥ 90 %, ce qui se traduit par une meilleure utilisation de l'énergie ; troisièmement, la dissolution est plus uniforme, sans corrosion par piqûres localisée ni corrosion intergranulaire, et les produits de corrosion se détachent facilement.
En pratique, l'effet protecteur des anodes sacrificielles zinc-aluminium-indium est nettement supérieur à celui des anodes sacrificielles traditionnelles zinc-aluminium-cadmium. Prenons l'exemple de la protection anticorrosion des navires : le taux de corrosion des coques protégées par des anodes sacrificielles zinc-aluminium-indium est ≤ 0.01 mm/an, soit significativement inférieur à celui des navires protégés par des anodes zinc-aluminium-cadmium (taux de corrosion de 0.02 à 0.03 mm/an), ce qui prolonge la durée de protection de 3 à 5 ans.
Coût global inférieur
Les anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium présentent un rendement de courant élevé, un faible taux d'autocorrosion et une bonne uniformité de dissolution. Leur durée de vie réelle est nettement supérieure à celle des anodes traditionnelles à base de zinc ou de magnésium. Le taux d'autocorrosion des anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium est ≤ 0.5 mm/an. En eau de mer, leur durée de vie réelle peut atteindre 15 à 20 ans ; dans le sol, avec l'utilisation d'un matériau de remblai, elle peut atteindre 20 à 25 ans ; et en eau douce, elle peut atteindre 10 à 15 ans.
Comparativement aux anodes sacrificielles traditionnelles en zinc-aluminium-cadmium (durée de vie de 10 à 15 ans dans l'eau de mer), la durée de vie des anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium est prolongée de 30 à 50 % ; comparativement aux anodes sacrificielles à base de magnésium (durée de vie de 5 à 8 ans dans le sol), leur durée de vie est prolongée de 200 à 300 %.
Convient à divers milieux corrosifs
Les anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium conviennent à une grande variété de milieux corrosifs, notamment l'eau de mer, l'eau saumâtre, la saumure, les sols, l'eau douce et les eaux produites par les champs pétroliers et gaziers. Elles fonctionnent de manière stable dans des environnements présentant des variations de température, de salinité et de résistivité, offrant ainsi un champ d'applications beaucoup plus vaste que les anodes traditionnelles à base de zinc et de magnésium.
Les anodes en zinc-aluminium-indium destinées aux applications en eau de mer fonctionnent de manière stable dans une eau de mer dont la salinité varie de 0.5 % à 3.5 % et la température de 0 °C à 40 °C. Les anodes pour applications enterrées fonctionnent de manière stable dans des sols de résistivité ≤ 50 Ω·m et, grâce à l'utilisation de matériaux de remblayage et de fondations spécifiques pour les anodes de puits profonds, elles peuvent être adaptées aux sols à haute résistivité (> 50 Ω·m). Les anodes pour applications en eau douce fonctionnent de manière stable dans une eau douce dont le pH est compris entre 6.5 et 8.5. De plus, les anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium peuvent également être adaptées à des milieux complexes tels que les eaux de production des champs pétroliers et gaziers. Dans les eaux de production contenant du soufre et du chlore, leur rendement de courant reste supérieur à 85 %, ce qui est nettement supérieur à celui d'autres types d'anodes sacrificielles.
Normes
La recherche, la fabrication, les essais et l'application des anodes sacrificielles zinc-aluminium-indium sont conformes aux normes internationales reconnues. Ce système de normes couvre divers aspects, notamment la composition chimique, les performances électrochimiques, les spécifications, les méthodes d'essai, les règles d'inspection et les spécifications d'installation. Les principales normes internationales sont celles de l'ASTM (American Society for Testing and Materials), de l'Union européenne (DIN EN) et de la NACE (National Association of Corrosion Engineers). Il existe de légères différences dans les indicateurs de performance spécifiés par ces différentes normes.
ASTM B418-2025
« Norme de spécification pour les anodes en zinc et en alliage zinc-aluminium destinées à la protection cathodique ». Cette norme constitue la spécification de base pour les anodes sacrificielles à base de zinc à l’échelle internationale. Elle couvre les anodes en zinc coulées et forgées et s’applique à la protection cathodique en eau de mer, en eau saumâtre et dans les sols. La norme classe les anodes en deux types : le type I (système zinc-aluminium-cadmium/indium), adapté aux environnements marins fortement corrosifs, et le type II, adapté aux environnements faiblement corrosifs tels que les sols et l’eau douce. Elle spécifie clairement les limites de composition pour des éléments comme l’aluminium, l’indium, le fer, le cuivre et le plomb (par exemple : aluminium 0.1 % à 0.5 %, indium 0.02 % à 0.08 %, fer ≤ 0.01 %). Elle normalise également les méthodes d’essai des performances électrochimiques (potentiel en circuit ouvert, rendement de courant, capacité) et les exigences de tolérance dimensionnelle, constituant ainsi un fondement essentiel pour les achats et le commerce internationaux.
DIN EN 12473: 2020
« Anodes en alliage de zinc pour la protection cathodique ». Cette norme de l'Union européenne, équivalente à la norme ISO 14600, s'applique aux anodes sacrificielles en zinc et en alliage zinc-aluminium. Ses exigences fondamentales portent sur la composition de l'alliage (zinc ≥ 99.45 %, aluminium 0.3 % – 0.5 %, indium 0.02 % – 0.05 %), les performances électrochimiques (rendement en courant en milieu marin ≥ 90 %, capacité réelle ≥ 700 Ah/kg) et la dissolution uniforme (absence de piqûres localisées). Elle impose également la certification environnementale RoHS (teneur en cadmium ≤ 0.001 %), condition préalable à l'accès au marché de l'UE.
NACE SP0176-2024
La norme NACE (International Association of Corrosion Engineers), intitulée « Contrôle de la corrosion externe des canalisations métalliques souterraines ou immergées », porte sur la conception et la mise en œuvre de systèmes de protection cathodique pour les canalisations métalliques enterrées ou sous-marines. Elle fournit des spécifications détaillées pour l’application d’anodes zinc-aluminium-indium : les anodes enterrées nécessitent un matériau de remblayage (gypse + bentonite + sulfate de sodium) afin de réduire la résistance de contact ; la distance entre l’anode et la canalisation doit être d’au moins 3 m, et l’espacement entre les anodes doit être d’au moins trois fois leur longueur ; la surveillance régulière du potentiel de protection (potentiel de protection des canalisations en acier ≤ -0.85 V CSE) et du taux de consommation des anodes est obligatoire, ce qui en fait une norme fondamentale dans l’industrie des oléoducs et gazoducs.
ISO 14600: 2021
« Protection cathodique de l'acier dans le sol ou l'eau ». Cette norme générale de l'Organisation internationale de normalisation (ISO) couvre la conception, le choix des matériaux et la réception des systèmes de protection cathodique des structures en acier immergées dans le sol ou l'eau. Les exigences clés relatives aux anodes en zinc-aluminium-indium sont les suivantes : composition chimique (impuretés : fer ≤ 0.01 %, cuivre ≤ 0.005 %), performances électrochimiques (potentiel de fonctionnement stable entre -1.00 et -1.10 V SCE) et durée de vie (≥ 20 ans dans le sol, ≥ 15 ans en eau de mer). La norme spécifie également le mode de connexion électrique entre l'anode et la structure protégée (soudage alumineux) ainsi que les exigences en matière d'isolation.
Conclusion
Les anodes sacrificielles zinc-aluminium-indium sont des anodes sacrificielles écologiques à base d'alliage de zinc. Utilisant du zinc de haute pureté comme matériau de base, des traces d'aluminium et d'indium sont ajoutées pour former un alliage, remplaçant ainsi le cadmium toxique présent dans les anodes traditionnelles zinc-aluminium-cadmium et contribuant à une meilleure protection de l'environnement. Leurs principaux avantages sont les suivants : performances environnementales supérieures (sans cadmium, conformes à la directive RoHS), performances électrochimiques stables (potentiel en circuit ouvert de -1.05 à -1.15 V SCE, rendement de courant ≥ 90 %), dissolution uniforme (absence de piqûres localisées), longue durée de vie (15 à 20 ans en eau de mer, 20 à 25 ans dans le sol) et large gamme d'applications (eau de mer, eau douce, sol, eaux produites dans les champs pétroliers et gaziers).
Grâce à ses six atouts majeurs en matière de recherche et développement technologique, de maîtrise des matières premières, de fabrication, de contrôle qualité, de services personnalisés et de respect de l'environnement, Wstitanium est devenu un fabricant de premier plan d'anodes sacrificielles en zinc-aluminium-indium. Nous proposons une solution d'anodisation complète répondant aux besoins de protection contre la corrosion de divers secteurs, notamment l'ingénierie maritime, la construction navale, le pétrole et le gaz, les réseaux de canalisations urbaines et les énergies nouvelles.
