MMO titán anód katódos védelemhez

A fémkorrózió az egyik fő probléma, amely anyagveszteséghez és szerkezeti meghibásodáshoz vezet, különösen a kőolaj-, vegyipari és hajózási szektorban. A katódos védelmi technológia, amely a fémkorrózió gátlásának kulcsfontosságú eszköze, elektrokémiai elveket alkalmaz a védett fémszerkezet katóddá alakítására, alapvetően blokkolva a korróziós reakciót. Széles körben alkalmazzák különféle fémkorrózióvédelmi forgatókönyvekben.

Vegyes fém-oxid titán anódok (MMO titán anódok), más néven méretstabil anódok (DSA-k), ipari tisztaságú titán hordozóból álló, ritkaföldfém-vegyes oxid bevonattal ellátott nyomóáramú anódanyagok. Rendkívül alacsony fogyasztásuknak, kiváló elektrokémiai stabilitásuknak és rugalmas szerkezeti kialakításuknak köszönhetően fokozatosan felváltják a hagyományos anódanyagokat, mint például a grafitot és a magas szilíciumtartalmú öntöttvasat, és a katódos védelmi rendszerek központi elemévé válnak.

Katódos védelmi alkalmazások

A katódvédelmi technológia felosztható áldozati anódokra és nyomóáramú anódokra. Az MMO titánanódok elsősorban nyomóáramú katódvédelmi rendszerekhez szolgálnak.

Elásott létesítményekAz olyan földbe süllyesztett fémszerkezetek, mint a távolsági olaj- és gázvezetékek, a városi földalatti csőhálózatok és a kábelburkolatok hosszabb ideig ki vannak téve a talajelektrolitoknak, és érzékenyek az elektrokémiai korrózióra. Az MMO titánanódok hatékonyan megbirkóznak a változó talajellenállási viszonyokkal, és különösen stabilak összetett geológiai környezetben, például agyagban és homokban.

Tengerészeti mérnökségA tengeri olajfúró platformok lábai, burkolatai, tenger alatti csővezetékei és hajótestei számos korróziós kihívással néznek szembe a magas tengervíz sótartalma, a nagyfokú folyékonyság és a tengeri biofouling miatt. Az MMO titánanódok ellenállnak a tengervíz intenzív korrozív hatásának, és hosszú távon is teljesítményt nyújtanak még nagy áramsűrűség mellett is.

Ipari tárolótartályok és edényekA nyersolajtároló tartályok, vegyi reaktorok, tűzivíztartályok és egyéb berendezések belső falai korrozív közegnek, külső falai pedig a légkörnek vagy a talajnak vannak kitéve. Az MMO hálós vagy szalaganódok átfogó védelmet nyújtanak, minimalizálva a lokalizált korrózió és szivárgás kockázatát.

Betonszerkezet korrózióvédelmeA vasbeton szerkezetek, mint például a hídpillérek, az atomerőművek betonalapjai és a földalatti csővezeték-folyosók elsősorban a kloridionok behatolása által okozott korróziónak vannak kitéve. Az MMO hálóanódok szorosan kötődnek a betonhoz, egyenletes árameloszlást biztosítva és lassítva a betonacél korróziójának előrehaladását.

Az MMO titán anódok működési elve

Az MMO titánanódok működési mechanizmusa az elektrokémiai polarizáció elméletén alapul, amely a védelmet az „áramellátás – katódos polarizáció – korróziógátlás” zárt hurkán keresztül éri el.

System ConfigurationEgy impulzusáramú katódos védelmi rendszer egy MMO titán anódból, egy egyenáramú tápegységből, egy referencia elektródából és a védett szerkezetből áll, amelyek zárt áramkört alkotnak. A titán anód, amely „áramkimeneti csatlakozóként” szolgál, az egyenáramú tápegység pozitív pólusához, míg a védett fémszerkezet a negatív pólushoz van csatlakoztatva. A referencia elektróda figyeli a potenciálváltozásokat.

ReakcióAz egyenáramú tápegység hatására az MMO bevonat oxidációs reakciókat katalizál a közegben. A közegtől függően vagy oxigénfejlődési reakció (pl. talajban és édesvízi környezetben: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻), vagy klórfejlődési reakció (pl. tengervízben: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻) megy végbe, elektronok szabadulnak fel, és anódáramot generálnak. Az MMO bevonatban található olyan komponensek, mint az IrO₂/Ta₂O₅, csökkentik a reakció túlfeszültségét és az energiafogyasztást. Katódos polarizáció: Az anódáram az elektrolit közegen (talaj, tengervíz, beton pórusfolyadék stb.) keresztül a védett fémhez áramlik, aminek következtében az felesleges elektronokat vesz fel, és negatívan eltolódik az elektródapotenciál (katódos polarizáció). Amikor a védett anyag potenciálja olyan tartományba esik, ahol a korrózió már nehezen alakul ki (jellemzően ≤ -0.85 V a Cu/CuSO₄-hez képest), a fém felületén az oxidációs és oldódási reakciók elnyomódnak.

Intelligens szabályozásEgy referenciaelektróda valós időben figyeli a védett anyag potenciálját, és a vezérlőrendszer automatikusan beállítja az egyenáramú tápegység kimenetét, hogy a potenciál biztonságos tartományon belül maradjon, elkerülve a bevonat delaminációjának vagy a túlvédelem okozta hidrogénridegedés kockázatát.

SynergyA titán hordozó kiváló mechanikai szilárdságot és korrózióállóságot kínál, és a felület maratása után erős kötést képez a bevonattal. A vegyes fém-oxid bevonat nagy vezetőképességet és katalitikus aktivitást biztosít. Ez a kettő együttesen lehetővé teszi az anód stabil működését 100-600 A/m² áramsűrűség-tartományban.

MMO titán anód típusok

Az MMO titánanódok szerkezeti formájuk és alkalmazási forgatókönyveik alapján a következő fő típusokra oszthatók. Minden anódtípust eltérő bevonatösszetételek és szerkezeti kialakítások révén igazítanak a különböző környezetekhez.

RúdanódokAz ASTM B338 I. fokozatú szabványos ipari tiszta titán hordozót használó, 6-32 mm átmérőjű és 1500 mm-t meghaladó testreszabható hosszúságú anódok elsősorban Ir-Ti bevonatrendszert alkalmaznak. Közepes és alacsony korrozív környezetekhez, például talajhoz és édesvízhez alkalmasak. Tartályfenék és hajók védelmére gyakran több rudat kombinálnak anódkötegekké az egyenletes árameloszlás biztosítása érdekében.

CsőanódokA katódos védelem legszélesebb körben használt típusa, 16 és 32 mm közötti külső átmérővel, 500 és 1220 mm közötti egyedi hosszúsággal. Sorba köthetők mélyfúrású anódfüzérekké, amelyek mély talajkörnyezetben is használhatók. A kábelcsatlakozásokat epoxigyantával tömítik és hőzsugorcsővel védik, ami ellenáll a talajvíz okozta korróziónak. Tengervízi környezetben az Ir-Ti-Ru bevonat Ru hozzáadásával fokozza a korrózióállóságot.

SzalaganódokA szélesség 6.35-25 mm, a vastagság 0.635-1.2 mm, a standard tekercshossz pedig 152-1000 méter. A felületre mikronméretű hornyok vannak maratva, ami a fajlagos felületet háromszorosára növeli a hagyományos anódokhoz képest. A beépített kompozit vezetőképes mag a tiszta titán vezetőképességének háromszorosát éri el, így alkalmas tartályfenék radiális védelmére és nagy távolságú erőátvitelre. Az érintkezési ellenállás 0.001 Ω alá csökkenthető.

Hálós anódokElsősorban betonszerkezetek és tartálybélések védelmére használják, a hálószemek mérete 2.5 × 4.6 mm-től 34 × 76 mm-ig terjed, vastagsága 1.2–2.0 mm, tervezett élettartama pedig akár 100 év is lehet. A bevonat megfelel a NACE TM0294 szabványnak, és a CC Technologies/DNV tanúsítvánnyal rendelkezik, így szoros kötést biztosít a betonfelülettel és egyenletes árameloszlást biztosít.

Rugalmas anódokMMO-bevonatú titánszalag és vezetőképes polimer kompozitjából készülnek, a rugalmasságot és a magas vezetőképességet ötvözik. Alkalmazkodnak egyenetlen felületekhez, és alkalmasak összetett alkatrészek, például speciális alakú tartályok és szelepek védelmére.

Huzal anódok1.0–3.0 mm átmérőben kaphatók, előre csomagolt anódegységekké alakíthatók tartályfenék és földalatti hajók védelmére. A 3.0 mm átmérőjű huzalanód 50 éves tervezett élettartama alatt stabil, 41 mA/m áramkimenetet biztosít, így egyszerű telepítést és kezelhető költségeket kínál.

LemezanódokEzek jellemzően kör vagy téglalap alakú szerkezetűek, szálerősítésű műanyag zacskóba vannak burkolva, a kábelcsatlakozásnál pedig egy külön védődoboz található. Elsősorban mobil berendezések, például hajók és tengeri bóják katódos védelmére használják őket.

Professzionális titánanód gyártóként a Wstitanium rudak, csövek, szalagok és hálók formájában kínál anódokat. Egyedi méretek is elérhetők (pl. csőanódok 6-32 mm átmérővel és ≤1500 mm hosszúsággal). Az MMO titánanódok stabilan működnek savas és lúgos közegben, 0-14 pH-tartományban, 10 000 mg/l-nél nagyobb kloridion-koncentrációjú sóoldatokban, valamint -20 °C és 80 °C közötti hőmérsékleten. Talaj- és édesvízi környezetekhez... IrO₂/Ta₂O₅ bevonatot használnak. Tengervízi környezetben egy IrO₂/RuO₂ Kompozit bevonatot használnak, amely stabil működést biztosít 100-600 A/m² áramsűrűség mellett.