MMO titán anód hidakhoz

A hidak, mint a közlekedési infrastruktúra központi csomópontjai, kulcsfontosságúak a közlekedési hálózatok stabil működése és a közbiztonság szempontjából. A természeti környezet és a terhelések hosszú távú eróziója miatt a korrózió vált a hidak szerkezeti integritásának elsődleges fenyegetésévé. A part menti hidak a magas sópermet és az árapály okozta tartós eróziónak vannak kitéve. A szárazföldi hidak ellenállnak az ipari szennyező anyagok, a savas eső és a talajelektrolitok együttes hatásainak, ami gyakori problémákhoz vezet, mint például az acél korróziója, valamint a beton karbonizációja és lepattogzása.

A hagyományos korróziógátló módszerek, mint például a bevonatok és az áldozati anódok, jelentős korlátokkal rendelkeznek: a bevonatok hajlamosak a meghibásodásra a gyártási hibák vagy külső sérülések miatt. Az áldozati anódok (mint például az alumínium és cink anódok) rövid élettartammal (jellemzően 5-8 év) és instabil áramerősséggel rendelkeznek, így nem képesek megfelelni a nagy fesztávolságú hidak évszázados üzemi követelményeinek. Ezt figyelembe véve, MMO titán anódok (titán alapú fém-oxid bevonatú anódok), amelyek fő előnyei közé tartozik a méretstabilitás, a hosszú élettartam és a magas áramhatékonyság, kulcsfontosságú technológiai támogatást nyújtottak a hosszú távú hidak korrózióvédelmében.

Az MMO titánanód ipari tisztaságú titánon alapul, és nemesfém-oxidok, például irídium, ruténium és tantál vegyes bevonatával van bevonva. Az impulzusáramú katódos védelmi rendszer központi elemeként számos összetett környezethez, például tengervízhez, talajhoz és édesvízhez is alkalmazkodik.

Az MMO titán anódok működési elve

Az MMO titánanódok alkalmazása a hidak korrózióvédelmében az impulzusáramú katódos védelmi technológián alapul. Ez az elektrokémiai folyamat megváltoztatja a híd fémszerkezetének (elsősorban acélrudak és cölöpök) korróziógátló képességét.

(I) Katódos polarizáció

A hídacél szerkezetek korróziója lényegében egy redoxireakció, amely a fém felületén megy végbe: a vas (Fe) elektronokat veszít, vasionokat (Fe²⁺) képezve. Ezt anódos reakciónak nevezik (Fe → Fe²⁺ + 2e⁻). Az elektronok a fémmátrixon keresztül a katód régióba áramlanak, ahol oxigénnel és vízzel egyesülve hidroxidionokat (O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻) képeznek, végül rozsdát (Fe(OH)₃) képezve.

Az MMO titánanód funkciója, hogy ezt a reakciót egy külső egyenáramú tápegység segítségével megváltoztassa: a tápegység pozitív kivezetése az MMO titánanódhoz, a negatív kivezetés pedig a híd acélszerkezetéhez csatlakozik. Tápellátás esetén az MMO titánanód elektronokat bocsát ki, és ezzel az áramkimeneti kivezetéssé válik. Az elektronok az elektrolit környezeten (tengervíz, talaj, beton pórusfolyadék) keresztül az acélszerkezet felületére áramlanak, aminek következtében az felesleges elektronokat vesz fel, és katódos polarizáción megy keresztül. Az acélszerkezet felületi potenciálja -0.85 V alá csökken (egy Cu/CuSO₄ referenciaelektródához képest). Ezen a ponton a fém oxidációs reakciója, amelyben elektronok vesznek el, elnyomódik, és a korrózió megszűnik.

(II) Anódos katalízis

Az MMO bevonat katalitikus aktivitása kulcsfontosságú a hatékony rendszer működésének biztosításához. Különböző közegekben a bevonat specifikus oxidációs reakciókat katalizál: Kloridtartalmú környezetben, például tengervízben a ruténium-iridium A bevonat katalizálja a kloridionok (Cl⁻) klórgázzá alakulását (2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻); talajban és édesvízben az irídium-tantál bevonat katalizálja a vízmolekulák oxigénné alakulását (2H₂O → O₂↑ + 4H⁺ + 4e⁻). Ezek a reakciók hatékonyan szabadítják fel az elektronokat, biztosítva, hogy az anód stabil potenciált tartson fenn még nagy áramsűrűség mellett is, megakadályozva, hogy a polarizáció a védőáram lecsengését okozza.

MMO titán anód típusok

A hidak szerkezeti jellemzői (például acélcölöpök, betongerendák és pilonok) és az üzemi környezet (tengervíz, talaj vagy édesvíz) alapján az MMO titánanódokat négy fő típusba sorolták.

(I) Lineáris MMO titán anód

A lineáris anódok a leggyakrabban használt típusok a hidak korrózióvédelméhez. Titánhuzal hordozóból (1.5-3.0 mm átmérőjű), MMO bevonatból és külső védőburkolatból állnak. Segédanyagokat, például vezetőképes polimereket és aktív szenet használnak a rugalmas és hajlítható anódrendszer létrehozásához. A bevonat egy irídium-tantál (IrO₂/Ta₂O₅) bevonat, amely alkalmas különféle környezetekben, például talajban, édesvízben és sós vízben való használatra. Védelmi sugara elérheti a 3-5 métert. Ezeket a hídpillérek alapjai körül a talajba temetik, vagy tengeri hidak acéloszlopai köré tekerik.

(II) Cső alakú MMO titán anódok

Ipari tisztaságú titáncső (10-50 mm átmérőjű) alapján a belső vagy külső felületet MMO bevonattal látják el. Ezek az anódok nagy szilárdságúak és ütésállóak, így alkalmasak hídpillérek védelmére zord környezetben. A bevonat ruténium-iridium bevonatot (IrO₂/RuO₂/TiO₂) használ, amely a klórfejlődést helyezi előtérbe. Az irídium-tantál bevonatot a talajkörnyezetben fokozott korrózióállóság érdekében használják. Mélyvízi hídpillérek anódjaként használják, és függőlegesen temetik el tengeri iszapban vagy folyómedrekben.

(III) Szalag MMO titán anód

A szalaganód titánszalag-hordozóból (6.35-12.7 mm széles, 0.635 mm vastag) készül, amelyet MMO bevonattal láttak el, így könnyen telepíthető nagy területeken. Az egyenletes irídium-tantál bevonat kivételes korrózióállóságot biztosít, és egy 5000 órás gyorsított korrózióteszt után sem mutatott jelentős kopást. A nagy felület egyenletesebb árameloszlást és akár 50 éves élettartamot tesz lehetővé. Beton hídgerendák belsejébe vagy pillérek aljába szerelik fel a sűrűn elosztott acélháló védelmére.

(IV) Rúd MMO titán anód

A rúdanód tömör titánrúd (3.2-25 mm átmérőjű). Tengervízi környezetekhez ruténium-iridium bevonatot, édesvízi/talajkörnyezetekhez pedig irídium-tantál bevonatokat használnak. Egy 25 mm átmérőjű rúdanód névleges árama tengervízben akár 44.1 A/m is lehet. Nagy korrózióveszélynek kitett területeken használják, például hídaljakban és acélszerkezeti illesztésekben.

A Wstitanium nagy tisztaságú titán hordozót használ, amelynek tisztasága meghaladja a 99.9%-ot. Fáradási szilárdsága 40%-kal megnő, így kevésbé hajlamos a deformációra és a repedésre összetett feszültségi környezetekben, például talajnyomás és tengervíz-ütközések esetén. A bevonat gradiens bevonási technológiát alkalmaz: a ruténium, irídium és tantál gradiens eloszlása ​​​​több mint 50 MPa-ra növeli a bevonat és az hordozó közötti kötés szilárdságát. 15 A/dm² nagy áramsűrűség mellett a bevonat veszteségi aránya akár 1 mg/Aa is lehet, ami 50%-kal meghosszabbítja az élettartamot az iparágvezető termékekhez képest – akár 40 év talajban és 25 év tengervízben.