MGPS anód óceánjárókhoz

A tengeri élőlények, mint például az algák, a kagylók és a kagylók, amelyek széles körben elterjedtek a tengeri környezetben, könnyen megtapadnak és elszaporodnak a tengerjáró hajók tengervízcsöveiben, kondenzátoraiban és hűtőiben, bio-lerakódást okozva. A bio-lerakódás veszélye a nagy tengerjáró hajókra kettős: egyrészt a tengeri élőlények megtapadása csökkenti a csövek keresztmetszetét és növeli a víz áramlási ellenállását, ami a hűtőrendszer hőcserélő hatékonyságának több mint 30%-os csökkenését okozza, ami olyan problémákhoz vezet, mint a motor túlmelegedése és a légkondicionáló meghibásodása; másrészt a tengeri élőlények anyagcseréje által termelt savas anyagok felgyorsítják a csövek korrózióját, lerövidítik élettartamukat és növelik a szivárgások kockázatát.

Az Tengeri növekedést megelőző rendszer Az MGPS (Intenzív Lerakódás Elleni ...

MGPS anódok

Az MGPS anód típusát pontosan kell kiválasztani olyan tényezők alapján, mint a nagy óceánjáró vitorlázási területe, a cső anyaga és a tengervízrendszer áramlási sebessége. Fő funkciói a „tengeri élőlények növekedésének gátlása” és a „csövek korrózió elleni védelme” köré épülnek.

Rézanódok (magos lerakódásgátló anód)

Rézanódok az MGPS rendszer központi elemei a tengeri élőlények növekedésének gátlására. Elsősorban nagy tisztaságú elektrolitikus rézből készülnek (tisztaság ≥99.95%). Egyes csúcskategóriás termékek kis mennyiségű cinket és ónötvözeteket adhatnak hozzá az anód oldódásának egyenletességének javítása érdekében. A rézanódok különböző specifikációkkal kaphatók, átmérőjük főként 70 mm, 82.5 mm, 100 mm és 120 mm, hosszaik pedig 250 mm és 600 mm között mozognak. Egyes speciális csőrendszerekhez 3.5 hüvelyk és 5 hüvelyk közötti átmérőjű és 12 hüvelyk és 36 hüvelyk közötti hosszúságú, nem szabványos termékek is testreszabhatók.

A rézanódok fő előnye a stabil lerakódásgátló hatásuk. Az elektrolízissel keletkező rézionok koncentrációját mindössze 2 ppb-n (milliomodrész) kell tartani ahhoz, hogy hatékonyan gátolja a tengeri élőlények, például algák, kagylók és tengeri csigák lárváinak megtapadását és növekedését. Elsősorban trópusi és szubtrópusi, magas biológiai aktivitású vizekhez alkalmas, így a transzóceáni utakon közlekedő nagy круизhajók előnyben részesített lerakódásgátló anódja.

Alumínium anód (magos lerakódásgátló anód)

Az alumínium anód Nagy tisztaságú alumíniumot használ alapanyagként, hozzáadott ötvözőelemekkel, például cinkkel, indiummal és magnéziummal (pl. Al-Zn-In ötvözet). Fő funkciója a tengerjáró hajók acél tengervíz-csővezetékeinek korrózióvédelme, valamint a hajó lerakódásgátló hatásának fokozása. Specifikációi alapvetően illeszkednek a rézanódhoz, és rugalmasan kiválaszthatóak a csővezeték átmérője és az áramkövetelmények szerint. A szokásos átmérők 70 mm-120 mm, a hosszúságok pedig 250 mm-500 mm.

Az alumíniumanódok fő funkciója az alumínium-hidroxid flokkulensek előállítása elektrolízissel. Egyrészt ez a flokkulens anyag adszorbeálja és elpusztítja a tengeri lárvákat, növelve a rézanódok lerakódásgátló hatékonyságát. Másrészt az alumínium-hidroxid felhalmozódik az acélcsövek belső falain, sűrű és stabil védőréteget képezve, amely elszigeteli a tengervizet a fémfelülettel való közvetlen érintkezéstől, gátolva az elektrokémiai korróziót.

A cinkanódokhoz képest az alumíniumanódok nagyobb elméleti kapacitással rendelkeznek (körülbelül 2800 Ah/kg), könnyebbek, és jobban megfelelnek a nagy óceánjárók könnyűszerkezeti követelményeinek. Továbbá stabilabb korrózióvédelmet nyújtanak nagy sótartalmú, nagy sebességű tengervíz-környezetben. Alkalmasak mérsékelt égövi, alacsony biológiai aktivitású tengeri területekre, vagy acél alapú tengervíz-hűtő és tűzvédelmi csővezeték-rendszerekhez óceánjárókon.

Vas anódok (speciális korróziógátló anódok)

Vas anódokA vasanódokként is ismert, elsősorban lágyvasból készülnek, és főként nagy óceánjárókon használt speciális anyagú csövek, különösen réz-nikkel ötvözetű csövek (általában a magas hőmérsékletű hűtőrendszerekben és a óceánjárókon használt háztartási vízhűtő csövekben találhatók) védelmére szolgálnak. Specifikációik viszonylag kicsik, jellemzően 50-80 mm átmérőjűek és 200-300 mm hosszúak, ami lehetővé teszi a közvetlen beépítést kis szűrőkbe vagy csőívekbe.

A vasanód fő funkciója vasionok előállítása elektrolízissel, stabil védőoxid filmréteg kialakítása a réz-nikkel ötvözetből készült cső belső falán. Ez a passziváció a cső felületén megakadályozza a réz-nikkel ötvözet tengervíz okozta gödrös és réskorrózióját. Az alumíniumanódokkal ellentétben a vasanódoknak nincsenek kiegészítő lerakódásgátló funkcióik, és kizárólag a speciális csővezetékek korrózióvédelmére összpontosítanak.

Az MGPS anódok működési elve

A nagy óceánjárókon található MGPS anódok működési elve az elektrolízisen alapul. Magja az MGPS vezérlőszekrényéből származó stabil, alacsony intenzitású egyenáram, amely oxidációs reakciót vált ki az anódban a tengervízben. A felszabaduló ionok áramhurkot képeznek a katóddal a rendszerben, kettős védelmet nyújtva a bioszennyeződés és a csővezeték korróziója ellen. Az MGPS anódok elektrolízis reakciója főként anódos oxidációs és katódos redukciós reakciókból áll. A különböző anódanyagok különböző oxidációs reakciótermékeket termelnek, ami eltérő védelmi funkciókat eredményez.

Rézanódok elektrolízis reakciója

Anódos oxidációs reakció: Egyenáram hatására a rézanód oxidálódik és oldódik, rézionokat szabadítva fel. A reakcióképlet: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻.

Katódredukciós reakció: A rendszerben lévő vaskatód (vagy maguk a hajó fémcsövei) redukciós reakción mennek keresztül. A tengervízben lévő vízmolekulák elektronokat vesznek fel, hidrogéngázt és hidroxidionokat generálva. A reakcióképlet: 3H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻.

Lerakódásgátló mechanizmus: A rézionok (Cu²⁺) a katódreakció során keletkező hidroxidionokkal (OH⁻) reagálva réz-oxid (Cu₂O) kolloidot képeznek. A réz-oxid erősen mérgező, és tönkreteheti a tengeri lárvák sejtszerkezetét, gátolva azok tapadását és növekedését. Ezzel egyidejűleg a rézionok a tengervízzel együtt áramlanak a csöveken keresztül, beborítják a belső falat és egy „mérgező ionmembránt” képeznek, amely megakadályozza a tengeri élőlények elszaporodását a csövekben hosszú időn keresztül.

Elektrolízis reakciók az alumínium anódon

Anódos oxidációs reakció: Egyenáram hatására az alumínium anód oxidálódik és oldódik, alumíniumionok szabadulnak fel. A reakció: Al → Al³⁺ + 3e⁻.

Katódredukciós reakció: A rézanódon lejátszódó katódreakcióval összhangban hidrogéngáz és hidroxidionok keletkeznek. A reakció: 3H₂O + 3e⁻ → 3/2H₂↑ + 3OH⁻.

Korróziógátló mechanizmus: Az alumíniumionok (Al³⁺) hidroxidionokkal (OH⁻) egyesülve alumínium-hidroxid (Al(OH)₃) flokkulens csapadékot képeznek. A tengervíz áramlásával ez a csapadék fokozatosan adszorbeálódik az acélcső belső falán, sűrű védőréteget képezve, amely elszigeteli a fémfelületet a tengervíz okozta elektrokémiai korróziótól. Ezzel egyidejűleg az alumínium-hidroxid flokkulensek tengeri lárvákat is adszorbeálhatnak, tovább fokozva a hajófenék-lerakódásgátló hatást.

Egy réz-alumínium kompozit anód példájánál a külső rézréteg és a belső alumíniumréteg egyidejűleg elektrolitikus reakciókon megy keresztül. A rézionok a lerakódásgátlásért, míg az alumíniumionok a korrózióvédelmért felelősek. Mindkét réteg reakcióáramát a vezérlőszekrény egyenletesen szabályozza, hogy a rézion-koncentráció az optimális, 2 ppb lerakódásgátló szinten maradjon. Az alumínium-hidroxid védőfólia stabilan tapad a cső belső falához. A beépített vaskatóddal ellátott spirális bifunkciós anód katódos redukciós reakció révén helyi katódos védelmet is biztosít a környező csöveknek, tovább csökkentve a csövek korróziós sebességét.

Az MGPS anódok alkalmazásai

A nagy óceánjárók tengervízrendszerei összetettek, több elágazó csővezetéket és berendezést tartalmaznak. Az MGPS anódok telepítési helyének meg kell felelnie a „forrásvédelem, átfogó lefedettség és könnyű karbantartás” elveinek, hogy a tengervíz beáramlásától a csővezeték végéig egyenletes ionvédelmet biztosítsanak.

(I) Tengervíz-beszívó rácsok és tenger alatti szelepdobozok

A tengervíz-beszívó rácsok és a tenger alatti szelepdobozok a tengerjáró hajó tengervíz-rendszerének „bemenetei”. A tengervízben lévő tengeri lárvák először ezeken a pontokon keresztül jutnak be a csővezetékbe, így ezek az anódok telepítésének fő forráshelyei. Jellemzően 2-4 tenger alatti szelepdobozt szerelnek fel a tengerjáró hajó bal és jobb oldalán. Minden szelepdoboz 2-3 készlet rézanódot vagy réz-alumínium kompozit anódot tartalmaz. Néhány nagyméretű szelepdoboz egy készlet vasanóddal van felszerelve (a réz-nikkel ötvözetből készült szelepdoboz korrózióvédelme érdekében).

Az anódot 10-15 cm távolságra kell tartani a szelepdoboz belső falától, hogy megakadályozzuk az anód oldódási termékeinek felhalmozódását a szelepdoboz alján. Hegesztéssel vagy csavarokkal kell rögzíteni, hogy az elektromos érintkezési ellenállás ≤0.01Ω legyen, hogy elkerüljük az elektrolízis hatékonyságának rossz érintkezés miatti befolyásolását. Az anód elhelyezése során kerülni kell a tengervízbevezető rács vízáramlási csatornáját, hogy megakadályozzuk a tengervízbevezetés befolyásolását. Az anód fő funkciója itt a tengeri élőlények aktivitásának gátlása, mielőtt azok a csővezetékbe jutnának a magas rézion-koncentráció révén, csökkentve a biológiai szennyeződés kockázatát a forrásnál.

(II) Többszörös tengervízszűrők

A tengervízszűrőket (beleértve a durva és finom szűrőket) a tenger alatti szelepdoboz és a fő csővezeték közé szerelik be a tengervízben lévő szennyeződések kiszűrésére. Ezek a szűrők fontos közbenső csomópontok az anódok telepítéséhez is. Minden szűrő jellemzően 1-2 készlet spirális bifunkciós anódot vagy peremes kompozit anódot tartalmaz, amelyek specifikációit a szűrő átmérője szerint választják ki (50 mm-80 mm átmérőjű anódok kis szűrőkhöz, 100 mm-120 mm átmérőjű anódok nagy szűrőkhöz).

Az anódot peremes vagy hüvelyes rögzítéssel szerelik fel, közvetlenül a szűrőfedélre rögzítve, hogy navigáció közben könnyen szétszerelhető és cserélhető legyen. Az anódot a szűrő vízáramlási kimenetével kell egy vonalban tartani, hogy az ionok a vízáramlással együtt gyorsan bejuthassanak a fő csővezetékbe. PVC szűrők esetén beépített vaskatóddal ellátott kompozit anódot kell választani a teljes elektrolízis áramkör kialakításához. Az anód fő funkciója itt az ionkoncentráció további növelése a tengervízben, a szűrőben maradt tengeri lárvák elpusztítása, valamint a szűrő belső falának és a következő csővezetékeknek a korróziótól való védelme.

(III) Fő hűtővezetékek

A tengerjáró hajók motorhűtő rendszere, légkondicionáló rendszere, kondenzátora, hőcserélője és egyéb alapvető berendezései nagy kockázatú területek a biolerakódás és a korrózió szempontjából. Ezen berendezések bemeneti csöveinél jellemzően 2-4 készlet réz-alumínium kompozit anódot szerelnek fel; egyes magas hőmérsékletű hűtőcsövekben (réz-nikkel anyagból) további vasanódok is találhatók.

Az anódot egyenes csőszakaszban kell elhelyezni 1-2 méterrel a berendezés bemenete előtt, hogy az ionok egyenletesen diffundáljanak a vízáramban, mielőtt a berendezésbe jutnának. Biztonságos távolságot kell tartani az anód és a berendezés között, elkerülve a berendezés érzékelőit és interfészeit. Nagyobb berendezések, például kondenzátorok és hőcserélők esetén kis anódok szerelhetők a csőlemezre a berendezés belsejében a közvetlen belső védelem érdekében. Az anód fő funkciója itt az akadálytalan csővezeték-hálózat és a fő berendezés hőcsere-hatékonyságának biztosítása, megakadályozva a túlmelegedést és a bioszennyeződés miatti leállást.