Les anodes sacrificielles en zinc sont largement utilisées pour la protection contre la corrosion des structures en acier dans divers milieux tels que l'eau de mer, l'eau douce et le sol, grâce à leurs performances électriques stables, leur rendement de courant élevé et leur facilité d'installation. Elles figurent parmi les matériaux d'anodes sacrificielles les plus utilisés et les plus aboutis technologiquement.
Principe de fonctionnement des anodes sacrificielles en zinc
Le principe de fonctionnement de base de anodes sacrificielles Ce procédé repose sur la réaction électrochimique galvanique. Son potentiel d'électrode (-1.10 V par rapport à l'électrode de référence cuivre/sulfate de cuivre saturé) est nettement plus négatif que celui de l'acier (-0.85 V par rapport à l'électrode de référence cuivre/sulfate de cuivre saturé). Lorsque l'anode de zinc est connectée électriquement au métal à protéger et placée dans le même électrolyte, le zinc agit comme anode et perd préférentiellement des électrons par oxydation (Zn - 2e⁻ = Zn²⁺). Ces électrons sont transférés à la surface du métal protégé par l'intermédiaire du milieu conducteur, inhibant ainsi sa réduction et assurant une protection anticorrosion par « sacrifice du zinc pour protéger le métal de base ».
Les anodes sacrificielles en zinc de haute qualité ne sont pas fabriquées à partir de zinc pur, mais grâce à l'ajout précis d'éléments d'alliage tels que l'aluminium et le cadmium. Un contrôle rigoureux des impuretés comme le fer, le cuivre et le plomb optimise leurs performances électrochimiques et leurs caractéristiques de dissolution, prévenant ainsi la passivation de l'anode ou la corrosion intergranulaire.
Éléments d'alliage et leurs fonctions
Les performances des anodes sacrificielles en zinc dépendent du dosage précis des éléments d'alliage et du contrôle rigoureux des impuretés. Actuellement, les anodes en zinc les plus courantes utilisent un alliage ternaire zinc-aluminium-cadmium. Les exigences de composition sont clairement spécifiées dans des normes faisant autorité, telles que : GB / T 4950-2021 « Anodes sacrificielles en alliage zinc-aluminium-cadmium » et ASTM F1182-07 (2023) «Anodes sacrificielles en zinc" .
| Élément | ASTM B418 Type I | ASTM B418 Type II | MIL-A-18001K | DNV‑RP‑B401 | GB/T 4950‑2021 |
| Al | 0.1 ~ 0.5 | ≤ 0.005 | 0.1 ~ 0.5 | 0.1 ~ 0.5 | 0.1 ~ 0.7 |
| Cd | 0.025 ~ 0.07 | ≤ 0.003 | 0.025 ~ 0.07 | 0.025 ~ 0.07 | 0.025 ~ 0.07 |
| Fe | ≤ 0.005 | ≤ 0.005 | ≤ 0.005 | ≤ 0.005 | ≤ 0.005 |
| Pb | ≤ 0.006 | ≤ 0.003 | ≤ 0.006 | ≤ 0.006 | ≤ 0.006 |
| Cu | ≤ 0.006 | ≤ 0.003 | ≤ 0.006 | ≤ 0.006 | ≤ 0.006 |
| Si | ≤ 0.125 | ≤ 0.005 | ≤ 0.125 | ≤ 0.125 | - |
| Impuretés | ≤ 0.1 | ≤ 0.02 | ≤ 0.1 | ≤ 0.1 | ≤ 0.3 |
| Zn | L’équilibre | L’équilibre | L’équilibre | L’équilibre | L’équilibre |
L'anode de zinc est principalement composée de zinc (pureté ≥ 99.3 %). Ses principaux éléments d'alliage sont l'aluminium (Al) et le cadmium (Cd). Leurs teneurs respectives sont strictement contrôlées, et leur effet synergique détermine les performances de l'anode.
Aluminium (Al)
Sa teneur est contrôlée entre 0.10 % et 0.50 % et il constitue l'élément d'activation principal de l'anode de zinc. Le zinc pur forme facilement un film de passivation dense d'oxyde de zinc dans l'électrolyte, ce qui entraîne une chute brutale du rendement du courant et une défaillance de la protection cathodique. L'aluminium réagit préférentiellement avec l'oxygène pour former de l'oxyde d'aluminium non adhérent. Ce produit se détache facilement de la surface de l'anode, empêchant la formation d'une couche de passivation dense et assurant ainsi un courant de protection stable.
Parallèlement, l'aluminium affine la structure granulaire de l'alliage de zinc, améliorant ainsi la résistance mécanique de l'anode et prévenant les dommages lors du transport ou de l'installation. Il convient de noter qu'en dessous de 0.10 %, l'effet d'activation est insuffisant et l'anode est sujette à la passivation ; au-delà de 0.50 %, le potentiel de l'anode se modifie, réduisant la différence de potentiel avec l'acier et affectant la force motrice de protection.
Cadmium (Cd)
La teneur en cadmium est contrôlée entre 0.025 % et 0.07 %. Il s'agit de l'élément clé pour optimiser la morphologie de corrosion des anodes de zinc. Les anodes de zinc pur sans cadmium sont sujettes à la corrosion intergranulaire. Le milieu corrosif pénètre profondément à l'intérieur de l'anode le long des joints de grains, provoquant le détachement de gros fragments de matériau n'ayant pas participé à la réaction électrochimique. De plus, le rendement de courant ne peut atteindre que moins de 60 %.
Le cadmium affine la structure granulaire, modifie le mécanisme de corrosion de l'anode et favorise une dissolution stratifiée uniforme de celle-ci. Ceci améliore considérablement le taux d'utilisation de l'anode de zinc, et le rendement faradique en eau de mer peut atteindre plus de 95 %. De plus, le cadmium renforce la résistance à la fragilisation par l'hydrogène de l'alliage de zinc, prévenant ainsi la fragilisation structurale induite par le dégagement d'hydrogène à fortes densités de courant.
Contrôle strict des impuretés et de leurs dangers
Les anodes en zinc doivent répondre à des exigences extrêmement strictes quant à leur teneur en impuretés telles que le fer (Fe), le cuivre (Cu), le plomb (Pb) et le silicium (Si). Ces impuretés constituent les principaux facteurs de dégradation des performances de l'anode. La norme GB/T 4950-2021 stipule clairement que : Fe ≤ 0.005 %, Cu ≤ 0.005 %, Pb ≤ 0.006 %, Si ≤ 0.125 %, et la teneur totale en impuretés doit être ≤ 0.15 %.
- Fer (Fe) et cuivre (Cu)
Ce sont deux impuretés électropositives. Mélangées à l'anode de zinc, elles forment des micro-piles internes, provoquant l'autocorrosion de cette dernière. Lorsque la teneur en fer dépasse 0.005 %, le taux d'autocorrosion de l'anode augmente de plus de 30 % ; une teneur excessive en cuivre exacerbe la corrosion par piqûres localisée à la surface de l'anode, altérant ainsi son aptitude à la dissolution uniforme.
- Plomb (Pb)
Le plomb se dépose facilement aux joints de grains de l'alliage de zinc, contrant l'effet du cadmium sur l'affinage du grain et l'inhibition de la corrosion intergranulaire. Au contraire, il favorise cette dernière et entraîne une défaillance prématurée de l'anode. Par ailleurs, la précipitation du plomb est source de pollution environnementale et ne répond pas aux normes de protection de l'environnement.
- Silicium (Si)
Une teneur excessive en silicium peut entraîner la formation de siliciures durs. Ces derniers réduisent la plasticité et la ténacité de l'anode de zinc, la rendant plus susceptible de se fissurer à basse température ou sous l'effet de chocs. De plus, les siliciures peuvent adhérer à la surface de l'anode, affectant ainsi la conduction du courant.
Performance électrochimique
Les performances électrochimiques constituent un indicateur essentiel pour évaluer si une anode sacrificielle en zinc répond aux exigences de protection contre la corrosion. Les principaux indicateurs sont le potentiel en circuit ouvert, le potentiel en circuit fermé, le rendement faradique et la capacité réelle.
| Paramètre de performance | ASTM B418 Type I | ASTM B418 Type II | MIL-A-18001K | DNV‑RP‑B401 | GB/T 4950‑2021 |
| Potentiel en circuit ouvert | ≥-1.05 V | ≥-1.10 V | ≥-1.05 V | ≥-1.05 V | ≥-1.05 V |
| Potentiel opérationnel | ≥-1.00 V | ≥-1.05 V | ≥-1.00 V | ≥-1.00 V | ≥-1.00 V |
| Rendement minimal en courant | 95 % (Eau de mer, 3 mA/cm²) | 95 % (Application haute pureté) | 95 % (eau de mer) | 95 % (eau de mer) | 95 % (eau de mer) ; 65 % (sol) |
| Capacité typique | ≥780 Ah/kg | ≥780 Ah/kg | ≥770 Ah/kg (355 Ah/lb) | ≥780 Ah/kg | ≥780 Ah/kg (eau de mer) ; ≥530 Ah/kg (sol) |
| Performance de dissolution | Dissolution uniforme, détachement facile des produits | ||||
- Potentiel en circuit ouvert
Le potentiel en circuit ouvert correspond à la différence de potentiel entre l'anode en zinc et l'électrode de référence (cuivre/sulfate de cuivre saturé, ECS) en l'absence de charge. Valeurs standard : en eau de mer, le potentiel en circuit ouvert est de -1.05 V à -1.09 V (ECS) ; dans le sol, il est ≤ -1.05 V (ECS) ; et en eau douce, il est de -1.03 V à -1.07 V (ECS).
- Potentiel de travail
Le potentiel de fonctionnement correspond au potentiel de l'anode de zinc lorsqu'elle génère un courant de protection. Un potentiel de fonctionnement trop négatif peut entraîner une fragilisation par l'hydrogène de l'acier protégé (en particulier des aciers à haute résistance) ; un potentiel trop positif, quant à lui, compromet l'efficacité de la protection. Exigences normatives : en eau de mer, le potentiel de fonctionnement est compris entre -1.05 V et -1.08 V (CSE) ; dans le sol, il est inférieur ou égal à -1.03 V (CSE), et la plage de fluctuation doit être inférieure ou égale à 0.02 V pour garantir la stabilité de la protection.
- Efficacité actuelle
Le rendement de courant désigne le courant de protection effectif produit par la réaction d'oxydation de l'anode de zinc. Un rendement de courant plus élevé prolonge la durée de vie réelle de l'anode. Exigences standard : ≥ 95 % en eau de mer (à une densité de courant de 1 mA/cm²), ≥ 65 % dans le sol (à une densité de courant de 0.03 mA/cm²) et ≥ 80 % en eau douce (à une densité de courant de 0.5 mA/cm²).
- Capacité réelle
La capacité réelle désigne la quantité d'électricité qu'une unité de masse d'anode de zinc peut effectivement produire. Son unité est l'Ah/kg, et elle détermine directement la capacité de protection de l'anode. Exigences standard : capacité réelle ≥ 780 Ah/kg en eau de mer, ≥ 530 Ah/kg dans le sol et ≥ 680 Ah/kg en eau douce. Cette capacité est nettement supérieure à celle des anodes de magnésium dans le sol, ce qui constitue un avantage majeur des anodes de zinc dans les environnements à faible résistivité.
- Taux de consommation
Le taux de consommation correspond à la quantité d'anode de zinc consommée par an pour un courant de 1 ampère. Son unité est le kg/(A·an) et il s'agit d'un paramètre essentiel pour le calcul de la durée de vie de l'anode. Exigences standard : taux de consommation ≤ 11.88 kg/(A·an) en eau de mer, ≤ 17.25 kg/(A·an) dans le sol et ≤ 13.5 kg/(A·an) en eau douce.
Influence du médium
Les performances électrochimiques des anodes de zinc varient en fonction de facteurs tels que la résistivité, la salinité, la température et le débit de l'électrolyte. C'est également le principal critère de différenciation des anodes de zinc utilisées en eau de mer, en eau douce et dans le sol.
- l'eau de mer
Une salinité élevée (environ 3.5 %), une faible résistivité (< 15 Ω·m) et une forte conductivité ionique permettent d'obtenir un potentiel en circuit ouvert stable pour l'anode de zinc, un rendement de courant maximal (≥ 95 %) et une dissolution uniforme. Il s'agit du scénario d'application optimal pour les anodes de zinc.
- D'eau douce
Une faible salinité (<0.1 %), une résistivité modérée (15 à 100 Ω·m) et une concentration ionique insuffisante entraînent un rendement de courant légèrement inférieur de l'anode par rapport à l'eau de mer et favorisent la formation de produits de corrosion à base d'hydroxyde de zinc. Il est donc nécessaire d'améliorer l'activité par un ajustement précis de la composition grâce à l'ajout d'éléments d'alliage.
- Terre
La résistivité du sol fluctue considérablement (en fonction de l'humidité et du type de sol, la valeur optimale étant inférieure à 15 Ω·m). La distribution de l'électrolyte est hétérogène, et l'on observe également une corrosion microbienne et des courants vagabonds. Par conséquent, l'anode en zinc présente le rendement de courant le plus faible (≥ 65 %) et le taux de consommation le plus élevé. Il est généralement nécessaire d'utiliser des matériaux de remblayage tels que le gypse et le sulfate de sodium pour réduire la résistance de contact et maintenir l'activité de l'anode.
Classification des spécifications
Les anodes sacrificielles en zinc sont classées selon leur mode d'installation et leur application. Selon le mode d'installation, on distingue les anodes soudées et les anodes boulonnées ; selon l'application, on distingue les anodes pour eau de mer, eau douce, sol et coques de navires. Les différentes spécifications des anodes sont optimisées en termes de dimensions, de poids et de conception structurelle. Toutes les spécifications doivent respecter les tolérances dimensionnelles et les exigences de performance des normes GB/T 4950-2021 et ASTM F1182-07 (2023).
Les anodes en zinc soudées sont les plus couramment utilisées. Leur principale caractéristique réside dans l'intégration de pattes ou de bandes d'acier soudées lors du moulage du corps de l'anode. Lors de l'installation, ces pattes sont soudées et fixées au métal à protéger (comme les coques de navires, les pieux en acier et les réservoirs de stockage). Elles présentent une bonne conductivité et une liaison robuste. On les retrouve notamment dans les fonds de coques de navires, les parois internes des réservoirs de stockage et les pieux en acier des plateformes offshore.
Le corps de l'anode est de forme bloc, plaque ou en forme de bandeLes supports de soudure sont en acier au carbone Q235 galvanisé pour une protection anticorrosion optimale (empêchant ainsi la corrosion des supports avant celle de l'anode). La patte de soudure et le corps de l'anode sont moulés d'une seule pièce, sans cordon de soudure, ce qui réduit la résistance de contact au point de connexion.
Anodes en zinc soudées pour réservoirs de stockage (série ZC)
- Type ZC-1 : 750×(115+135)×130 mm, longueur de la jambe soudée 900 mm, diamètre 16 mm, poids net 82 kg, poids brut 85 kg ;
- Type ZC-2 : 500×(115+135)×130 mm, longueur de la patte de soudure 650 mm, poids net 55 kg ;
- Type ZC-3 : 500×(105+135)×100mm, poids net 39kg ;
- Type ZC-4 : 300×(105+135)×100mm, diamètre de la patte de soudure 12mm, poids net 24.6kg.
Anodes en zinc soudées pour pieux marins en acier (série ZT)
- Type ZT-1 : 1000×(115+135)×130mm, taille de la patte de soudure en acier plat 16×8mm, poids net 105kg ;
- Type ZT-2 : 800×(100+120)×120mm, poids net 78kg, convient à la protection contre la corrosion des pieux en acier intertidaux.
Le soudage à l'arc en courant continu est requis. La surface de soudure entre le cordon et le métal protégé doit être ≥ 50 cm² pour garantir une bonne conductivité. Après soudage, les scories doivent être éliminées et un revêtement anticorrosion appliqué sur la soudure afin de prévenir la corrosion isolée. L'espacement entre les anodes doit être ≥ 3 fois leur longueur pour éviter les interférences entre les courants anodiques adjacents.
La principale caractéristique des anodes en zinc boulonnées réside dans les trous de boulons pré-percés dans le corps de l'anode, ou dans le noyau en acier intégré de type boulon. Lors de l'installation, des boulons et des écrous fixent l'anode au métal protégé sans soudure, ce qui la rend idéale pour les applications nécessitant un remplacement périodique, telles que les ballasts de navires, les brides de canalisations d'eau douce et les carters d'équipements amovibles.
Le corps de l'anode peut être plat, parallélépipédique ou discoïdal. Un ou deux trous de fixation sont pré-percés au centre ou sur le pourtour. Les boulons sont en acier inoxydable (304 ou 316) afin de prévenir la corrosion et faciliter le démontage. Un joint conducteur (cuivre ou graphite) doit être installé entre l'anode et le métal protégé pour éliminer la résistance de contact et assurer une conduction optimale du courant.
Anodes en zinc boulonnées en forme de disque
- Diamètre 200~500 mm, épaisseur 30~80 mm, diamètre du trou de boulon central 16~24 mm, poids net 5~30 kg, convient aux condenseurs, échangeurs de chaleur, etc.
Anodes en zinc boulonnées de forme bloc
- 300×200×50mm, 400×300×60mm, conception à double trou de boulon sur le bord, poids net 8~25kg, convient aux supports de tuyaux, petites structures en acier.
- 500×300×70mm, diamètre du trou de boulon 20mm, longueur du boulon en acier inoxydable 100mm, poids net 32kg, résistant à la pression de l'eau, résistant aux chocs.
Lors de l'installation, les boulons doivent être serrés pour assurer un ajustement précis entre l'anode et le métal protégé ; le joint conducteur doit être intact et non endommagé, et les joints isolants ne doivent pas être utilisés comme substituts.
Anodes de zinc pour eau de mer
Les anodes en zinc pour eau de mer sont des anodes spécialisées conçues pour les milieux à forte salinité tels que l'eau de mer et les embruns. Elles constituent une application essentielle des anodes en zinc et conviennent aux navires, aux plateformes offshore, aux plateformes de forage, aux pieux métalliques portuaires, aux condenseurs d'eau de mer, etc. Leur composition d'alliage et leur conception structurelle sont optimisées pour une dissolution uniforme dans les environnements à forte concentration ionique, prévenant ainsi la corrosion par piqûres localisée.
Optimisation des performances
La teneur en aluminium de l'alliage est contrôlée entre 0.3 % et 0.5 %, et celle en cadmium entre 0.04 % et 0.07 %, garantissant ainsi l'absence de passivation en eau de mer à fort débit et à forte salinité. Rendement de courant ≥ 95 %, potentiel en circuit ouvert stable entre -1.05 V et -1.09 V (CSE), capacité réelle ≥ 780 Ah/kg, consommation ≤ 11.88 kg/(A·an).
Structure
Ils se présentent généralement sous forme de blocs, de plaques ou de bandes. Certains ont une forme irrégulière (par exemple, en forme de larme ou segmentés) pour s'adapter aux différentes structures marines.
- Anodes en zinc pour eau de mer destinées aux plateformes offshore : 1200×(120+140)×150 mm, longueur de la jambe de soudure 1000 mm, poids net 150 kg, résistantes à une vitesse d'écoulement d'eau de mer ≤5 m/s et résistantes aux impacts des vagues ;
- Anodes en zinc pour eau de mer destinées aux pieux en acier portuaires : 1000×100×100 mm, type soudé en forme de bande, poids net unitaire 60 kg, espacées de 2 à 3 m ;
- Anodes en zinc pour eau de mer en forme de larme : longueur 500~800 mm, diamètre maximum 150 mm, patte de soudure intégrée, poids net 15~35 kg, adaptées aux structures de forme irrégulière telles que les hélices et les pales de gouvernail de navire.
Lors de l'installation, évitez la zone de peinture antisalissure sur la coque afin d'éviter la passivation des anodes causée par des substances toxiques contenues dans la peinture antisalissure ; dans les zones maritimes à fort courant (telles que les détroits et les estuaires), le nombre d'anodes doit être augmenté pour compenser la perte de courant causée par une vitesse d'écoulement excessive ; nettoyez régulièrement la surface des anodes des organismes marins (tels que les balanes et les coquillages) afin d'éviter l'adhésion biologique et le recouvrement des anodes.
Anode de zinc pour eau douce
Les anodes en zinc pour eau douce conviennent aux milieux faiblement salins et peu conducteurs, tels que les rivières, les lacs, les réservoirs et les canalisations d'eau potable. Du fait de la faible concentration ionique et de la résistivité élevée de l'eau douce, l'anode en zinc nécessite des proportions d'alliage optimisées pour une activation optimale et une passivation évitée. Elle est adaptée à des applications telles que les canalisations d'eau douce, les vannes hydrauliques, les structures métalliques des centrales hydroélectriques et les réservoirs de stockage d'eau douce.
Optimisation des performances
La teneur en aluminium est légèrement supérieure à celle des anodes pour eau de mer, maintenue entre 0.4 % et 0.5 %, afin d'améliorer l'activation. La teneur en cadmium est de 0.03 % à 0.06 %, le rendement de courant est supérieur ou égal à 80 %, le potentiel en circuit ouvert est de -1.03 V à -1.07 V (CSE), la capacité utile est supérieure ou égale à 680 Ah/kg et le taux de consommation est inférieur ou égal à 13.5 kg/(A·an). Certaines anodes pour eau douce peuvent contenir des traces d'étain (Sn ≤ 0.02 %) ajoutées pour améliorer l'homogénéité de la dissolution en eau douce.
Structure
Généralement en forme de tige ou de bloc, facilitant l'installation sur la paroi intérieure des tuyaux ou dans les rainures des vannes.
- **Anodes en zinc en forme de tige pour canalisations d'eau douce :** Diamètre 30-60 mm, longueur 500-1000 mm, extrémités filetées ou soudées, poids net 3-12 kg, convient aux tuyaux DN100-DN1000 ;
- **Anodes en zinc pour eau douce en forme de bloc à vanne hydraulique :** 600×400×80 mm, type à fixation par boulon, poids net 45 kg, résistantes à l'immersion en eau douce et à l'abrasion par le limon ;
- **Anodes en zinc pour réservoir d'eau potable douce :** 400×300×50 mm, formule écologique sans plomb ni mercure, conforme aux normes d'hygiène de l'eau potable, poids net 28 kg.
Dans une eau douce (dureté < 50 mg/L), une petite quantité de matériau de garnissage (poudre de gypse) est nécessaire pour augmenter la concentration locale en ions. L'emplacement d'installation doit éviter les zones mortes dans la canalisation afin d'assurer la circulation de l'eau et d'empêcher la passivation par stagnation autour de l'anode. Les anodes utilisées dans les systèmes d'eau potable doivent satisfaire aux tests d'hygiène et de sécurité pour prévenir la précipitation d'impuretés nocives.
Anodes de zinc pour sol
Les anodes en zinc pour sols sont adaptées aux structures métalliques souterraines telles que les canalisations enterrées, les réservoirs de stockage souterrains, les structures métalliques des tunnels de métro et les fondations de pieux de ponts. En raison des fortes variations de la résistivité du sol et de la distribution diélectrique hétérogène, ces anodes sont souvent pré-emballées et utilisées avec un matériau de remplissage afin de réduire la résistance de contact. Elles conviennent uniquement aux sols à faible résistivité (< 15 Ω·m). Pour les sols à forte résistivité, il est préférable d'utiliser des anodes en magnésium.
Optimisation des performances
La teneur en impuretés des éléments d'alliage est strictement contrôlée (Fe ≤ 0.003 %, Cu ≤ 0.003 %) afin d'éviter l'autocorrosion due aux micro-organismes présents dans le sol. Le rendement de courant est supérieur ou égal à 65 %, le potentiel en circuit ouvert est inférieur ou égal à -1.05 V (CSE), la capacité réelle est supérieure ou égale à 530 Ah/kg et le taux de consommation est inférieur ou égal à 17.25 kg/(A·an).
Structure
Principalement des anodes pré-emballées, de forme cylindrique ou cubique. L'anode pré-emballée comprend le corps de l'anode, le matériau de remplissage, le câble conducteur et un sachet étanche à l'humidité. Spécifications courantes (série ZP).
- Anode de zinc pour sol de type ZP-1 : 1000×(78+88)×85mm, longueur de jambe en acier 700mm, poids net 49kg, matériau de remplissage 50kg (gypse : sulfate de sodium = 7:3), longueur de câble 3m ;
- Anode de zinc pour sol de type ZP-2 : 1000×(65+75)×65mm, poids net 32kg, matériau de remplissage 45kg, convient aux canalisations d'alimentation en eau et de drainage ;
- Anode de zinc pour sol de type ZP-3 : 800×(60+80)×65 mm, poids net 24.5 kg, convient aux petites structures en acier enterrées ;
- Anode de zinc pour sol de type ZP-8 : 600×(40+48)×45mm, poids net 8.7kg, convient aux canalisations enterrées peu profondes.
Profondeur d'enfouissement ≥ 1 m, distance verticale par rapport à la canalisation enterrée de 0.5 à 1.5 m, éviter un agencement parallèle avec la canalisation ; le matériau de remplissage doit envelopper uniformément l'anode, et tout dommage ou exposition est interdit ; après le soudage du câble à la canalisation, un traitement anticorrosion est nécessaire pour prévenir la corrosion des joints de câble.
Anodes en zinc pour coques de navires
Les anodes en zinc pour coques de navires sont des anodes spécialisées, conçues spécifiquement pour les navires et adaptées aux coques, aux ballasts, aux systèmes de refroidissement à eau de mer, aux gouvernails, aux hélices et autres composants. Elles doivent répondre simultanément à de multiples exigences, notamment la résistance à la corrosion par l'eau de mer, la résistance aux chocs des vagues, la compatibilité avec les peintures antisalissures et l'absence de risque de fragilisation par l'hydrogène, ce qui en fait un matériau essentiel pour la protection anticorrosion des navires.
- Anodes en zinc pour coques de navires : type soudé en forme de plaque, dimensions 700×300×80 mm, 900×400×100 mm, les pattes de soudure sont en acier plat, poids net 35~80 kg, disposées uniformément le long du revêtement extérieur de la coque, espacement de 1.5~2 m ;
- Anodes en zinc pour ballasts : type boulonné, 500×300×70 mm, boulons en acier inoxydable, poids net 32 kg, résistant à la pression de l'eau et aux chocs de la cargaison ;
Les anodes de coque doivent être installées sous la ligne de flottaison afin d'éviter la passivation due à l'exposition à la surface de l'eau ; lorsqu'elles sont fixées à la structure de la coque en aluminium, des joints isolants doivent être installés pour prévenir la corrosion galvanique entre le zinc et l'aluminium ; la quantité restante d'anodes doit être vérifiée régulièrement et, lorsque les anodes sont consommées à 1/3 de leur poids d'origine, elles doivent être remplacées à temps pour éviter la corrosion de la coque.
Normes relatives aux anodes sacrificielles en zinc
La fabrication, le contrôle qualité et l'application des anodes sacrificielles en zinc doivent respecter les normes en vigueur. Les normes internationales sont principalement basées sur celles de l'American Society for Testing and Materials (ASTM). Certaines applications requièrent également la conformité aux normes de l'industrie pétrolière (SY).
ASTM F1182-07 (2023)
« Spécification standard pour les anodes sacrificielles en alliage de zinc » : Norme internationale reconnue pour les anodes sacrificielles en zinc. Publiée par l’ASTM et révisée pour la dernière fois en 2023, elle classe les anodes en zinc en deux catégories : la catégorie 1 (anodes à noyau, telles que les noyaux de soudure et les noyaux de boulons) et la catégorie 2 (anodes sans noyau, telles que les barres et les plaques). Elle subdivise également les types et les spécifications des anodes spécialisées pour des applications telles que les coques de navires, les sous-marins et les échangeurs de chaleur.
DNV-RP-B401-2021
Ce guide fait autorité pour la conception des systèmes de protection cathodique des navires. Il détaille la densité d'installation, le calcul du courant nécessaire et l'espacement des anodes de gouvernail. Il exige que le courant total produit par ces anodes soit inférieur ou égal à la densité de courant de protection de la base en acier du gouvernail (≥ 10 mA/m² en eau de mer).
Mil-A-18001k (Norme militaire américaine)
Les anodes sacrificielles en alliage de zinc sont conçues pour les navires militaires et spéciaux. Le contrôle de la teneur en impuretés est plus strict que celui de la norme ASTM B418 (fer ≤ 0.001 %) et l'anode doit résister aux vibrations et aux chocs pour s'adapter aux conditions d'utilisation difficiles des gouvernails des navires militaires.
La norme internationale « Protection cathodique de l'acier en eau de mer et en eau saline ou saumâtre » complète les exigences relatives à la densité de placement des anodes en zinc, au calcul de la durée de vie et à la compatibilité du système. marine environnements.
Spécifications courantes des anodes sacrificielles en zinc
Anode de navire (monoconducteur)
| Modèle | Taille standard/mm | Taille du noyau/mm | Poids net /kg | Poids brut /kg | |||
| A×B×C | D | E | F | G | |||
| TC-ZN-H-1 | 800 × 140 × 60 | 900 | 45 | 6 | 10 | 38.2 | 40 |
| TC-ZN-H-2 | 800 × 140 × 50 | 900 | 45 | 6 | 8 | 32.7 | 34.5 |
| TC-ZN-H-3 | 800 × 140 × 40 | 900 | 45 | 6 | 6 | 26.7 | 28.5 |
| TC-ZN-H-4 | 600 × 120 × 50 | 700 | 40 | 6 | 8 | 20.4 | 21.6 |
| TC-ZN-H-5 | 400 × 120 × 50 | 470 | 35 | 5 | 8 | 13.5 | 14.1 |
| TC-ZN-H-6 | 500 × 100 × 40 | 580 | 40 | 5 | 6 | 11.4 | 12.2 |
| TC-ZN-H-7 | 400 × 100 × 40 | 460 | 30 | 5 | 6 | 9.1 | 9.6 |
| TC-ZN-H-8 | 300 × 100 × 40 | 360 | 30 | 4 | 6 | 6.8 | 7.1 |
| TC-ZN-H-9 | 250 × 100 × 40 | 310 | 30 | 4 | 6 | 5.6 | 5.8 |
| TC-ZN-H-10 | 180 × 70 × 40 | 230 | 25 | 4 | 6 | 2.5 | 2.7 |
Anode de navire (double noyau)
| Modèle | Taille standard/mm | Taille du noyau/mm | Poids net /kg | Poids brut /kg | |||
| A×B×C | D | E | F | G | |||
| TC-ZN-H-11 | 300 × 150 × 50 | 360 | 30 | 4 | 6 | 14.8 | 15.4 |
| TC-ZN-H-12 | 300 × 150 × 40 | 360 | 30 | 4 | 6 | 11.8 | 12.4 |
Anode de navire (type boulonné)
| Modèle | Taille standard/mm | Taille du noyau/mm | Poids net /kg | Poids brut /kg | |||
| A×B×C | D | E | F | G | |||
| TC-ZN-H-13 | 300 × 150 × 50 | 250 | 50 | 3 | 10 | 14.8 | 15 |
| TC-ZN-H-14 | 300 × 150 × 40 | 250 | 50 | 3 | 10 | 11.8 | 12 |
Anode des réservoirs d'eau de ballast
| Modèle | Taille standard/mm | Taille du noyau/mm | Poids net /kg | Poids brut /kg | ||||
| A×(B1+B2)×C | D | E | F | G | H | |||
| TC-ZN-T-1 | 500×(115+135)×130 | 800 | 50 | 6 | 40 | 60 | 56.9 | 59.3 |
| TC-ZN-T-2 | 1500×(65+75)×70 | 1800 | - | 16 | 20 | 40 | 50 | 53.1 |
| TC-ZN-T-3 | 500×(110+130)×120 | 800 | 50 | 6 | 40 | 60 | 50 | 52.4 |
| TC-ZN-T-4 | 1000×(58.5+78.5)×68 | 1300 | - | 16 | 20 | 40 | 31.6 | 34 |
| TC-ZN-T-5 | 800×(56+74)×65 | 1100 | - | 16 | 20 | 40 | 23 | 25 |
| TC-ZN-T-6 | 1150×(48+54)×51 | 1450 | - | 12 | 15 | 35 | 20.5 | 21.9 |
| TC-ZN-T-7 | 250×(80+100)×85 | 310 | 30 | 4 | 8 | 0 | 13.4 | 13.7 |
| TC-ZN-T-8 | 200×(70+90)×70 | 260 | 30 | 3 | 8 | 0 | 7.8 | 8 |
Anode de structure marine
| Modèle | Taille standard/mm | Diamètre du noyau fileté /mm | Taille du noyau plat/mm | Poids net /kg | Poids brut /kg | |||||
| A×(B1 + B2)×C | D | F | G | D | E | F | G | |||
| TC-ZN-I-1 | 1000 ×(115 + 135)× 130 | 1250 | 18 | 45 | 1250 | 40 | 8 | 45 | 114.1 | 116.5 |
| TC-ZN-I-2 | 750 ×(115 + 135)× 130 | 1000 | 16 | 45 | 1000 | 40 | 6 | 45 | 86 | 87.5 |
| TC-ZN-I-3 | 500 ×(115 + 135)× 130 | 750 | 16 | 45 | 750 | 40 | 8 | 45 | 56.9 | 58 |
| TC-ZN-I-4 | 500 ×(105 + 135)× 100 | 750 | 16 | 35 | 750 | 40 | 6 | 35 | 41.9 | 43 |
Anode du système de refroidissement (type bande)
| Modèle | Taille standard/mm | Taille du noyau/mm | Poids net /kg | Poids brut /kg | |||
| A×(B1+B2)×C | D | E | F | G | |||
| TC-ZN-E-1 | 500×(115+135)×130 | 620 | 50 | 6 | 10 | 56.9 | 58.3 |
| TC-ZN-E-2 | 1000×(80+100)×80 | 1200 | 30 | 6 | 8 | 50 | 51.7 |
| TC-ZN-E-3 | 500×(105+135)×100 | 620 | 40 | 6 | 10 | 42 | 43.2 |
| TC-ZN-E-4 | 500×(80+100)×80 | 620 | 30 | 6 | 8 | 24.8 | 25.6 |
| TC-ZN-E-5 | 400×(110+120)×50 | 500 | 35 | 4 | 6 | 15.8 | 16.3 |
| TC-ZN-E-6 | 300×(140+160)×40 | 360 | 60 | 4 | 6 | 12.3 | 13 |
| TC-ZN-E-7 | 200×(90+110)×40 | 250 | 30 | 3 | 6 | 5.5 | 5.7 |
Anode du système de refroidissement (type disque)
| Modèle | Taille standard/mm | Taille du noyau/mm | Poids net /kg | Poids brut /kg | |||||
| A × B | C | D | E | F | H | G | |||
| TC-ZN-E-8 | 300 × 60 | 40 | 80 | 50 | 12 | 6 | 6 | 28.4 | 28.6 |
| TC-ZN-E-9 | 360 × 40 | 50 | 100 | 70 | 14 | 5 | 6 | 27.3 | 27.6 |
| TC-ZN-E-10 | 300 × 40 | 40 | 80 | 50 | 12 | 5 | 6 | 18.8 | 19 |
| TC-ZN-E-11 | 200 × 50 | 35 | 75 | 45 | 10 | 5 | 4 | 10 | 10.2 |
| TC-ZN-E-12 | 180 × 50 | 35 | 75 | 45 | 10 | 5 | 4 | 8 | 8.1 |
| TC-ZN-E-13 | 120 × 100 | 30 | 75 | 45 | 10 | 8 | 4 | 6.5 | 6.7 |
Anode interne du réservoir
| Modèle | Taille standard/mm | Taille du noyau/mm | Poids net /kg | Poids brut /kg | ||
| A×(B1 + B2)×C | D | F | G | |||
| TC-ZN-C-1 | 750 ×(115 + 135)× 130 | 900 | 16 | 10 | 85.6 | 86.9 |
| TC-ZN-C-2 | 500 ×(115 + 135)× 130 | 650 | 16 | 10 | 57 | 58 |
| TC-ZN-C-3 | 500 ×(105 + 135)× 100 | 650 | 16 | 10 | 41.9 | 42.9 |
| TC-ZN-C-4 | 300 ×(105 + 135)× 100 | 400 | 12 | 10 | 25.3 | 25.6 |
Anode de pipeline enterrée
| Modèle | Taille standard/mm | Taille du noyau/mm | Poids net /kg | Poids brut /kg | |||
| A×(B1+B2)×C | D | E | F | G | |||
| TC-ZN-P-1 | 1000×(78+88)×85 | 700 | 100 | 16 | 30 | 49.4 | 50.4 |
| TC-ZN-P-2 | 1000×(65+75)×65 | 700 | 100 | 16 | 25 | 31.5 | 32.5 |
| TC-ZN-P-3 | 800×(60+80)×65 | 600 | 100 | 12 | 25 | 25.5 | 26 |
| TC-ZN-P-4 | 800×(55+64)×60 | 500 | 100 | 12 | 20 | 20 | 20.4 |
| TC-ZN-P-5 | 650×(58+64)×60 | 400 | 100 | 12 | 20 | 16.6 | 16.9 |
| TC-ZN-P-6 | 550×(58+64)×60 | 400 | 100 | 12 | 20 | 14 | 14.3 |
| TC-ZN-P-7 | 600×(52+56)×54 | 460 | 100 | 12 | 15 | 12.1 | 12.5 |
| TC-ZN-P-8 | 600×(40+48)×45 | 360 | 100 | 12 | 15 | 8.2 | 8.5 |
Conclusion
Les anodes sacrificielles en zinc, matériau essentiel de la protection cathodique, jouent un rôle irremplaçable dans la protection contre la corrosion en génie maritime, construction navale, canalisations enterrées et ouvrages hydrauliques. Leurs atouts résident dans leur électronégativité stable, leur rendement de courant élevé, leur installation aisée et leur large applicabilité. La garantie de leurs performances optimales repose sur le dosage précis de l'alliage zinc-aluminium-cadmium et le contrôle rigoureux des impuretés telles que le fer, le cuivre et le plomb. Des indicateurs électrochimiques clés, comme le potentiel en circuit ouvert, le potentiel de fonctionnement et le rendement de courant, sont essentiels pour évaluer leur compatibilité avec différents milieux.
