A kormánylapát cinkanódjai hajlamosak a korrodálódásra, folyamatos elektronáramlást biztosítva a kormánylapát acél alapjához, gátolva a vas oxidációs reakcióját (Fe→Fe²⁺+2e⁻), és alapvetően blokkolva az elektrokémiai korróziós folyamatot. Ez 5-10 évvel meghosszabbítja a kormánylapát élettartamát.
A kormánylapát, mint a hajó mozgását vezérlő központi elem, folyamatosan tengervízben van. A korrózióvédelem nélküli acél kormánylapok jelentős gödrösödést és falvékonyodást szenvednek el nagy sótartalmú tengervízben, mindössze 1-2 éven belül. Súlyos esetekben ez a kormánylapát repedéséhez és a kormányszerkezet beszorulásához vezethet, ami navigációs baleseteket okozhat. Megfelelő elektródapotenciáljának, stabil áramkimenetének, szabályozható költségének és környezetbarát jellegének köszönhetően a... cink anód a kormánylapát korrózióvédelmének előnyben részesített anyagává vált.
Kormány cinkanód típusok
A kormánylapát cinkanódjait három fő szempont szerint osztályozzák: kémiai összetétel, szerkezeti forma és gyártási folyamat. Minden kategóriának megvannak a sajátos alkalmazási lehetőségei.
Cink-alumínium-kadmium anód (I. típus / II. típus)
Alumíniumtartalom: 0.1%~0.5%, kadmiumtartalom: 0.025%~0.07%, szennyeződések: vas ≤0.0014%, ólom ≤0.003%, réz ≤0.002%. Az ilyen típusú anód áramhatásfoka meghaladja a 95%-ot (tengervízben), alacsony az önkorróziós sebessége, és a legtöbb hajó, beleértve a kereskedelmi hajókat, a halászhajókat és a gépészeti hajókat, kormánylapátjaihoz ez az előnyben részesített választás.
Cink-indium anód (alacsony hőmérséklet)
Indiumtartalom: 0.025%~0.065%. Magas aktivitást tart fenn alacsony hőmérsékletű tengervízben -20℃ és 0℃ között. Alkalmas sarkvidékeken vagy magas szélességi fokon közlekedő hajók kormánylapátjaihoz, megfelel a DNV-RP-B401-2021 „Katódos védelem tervezése” szabványban foglalt, alacsony hőmérsékletű vizekre vonatkozó anódkiválasztási követelményeknek.
Tiszta cinkanód (III. típus)
Cinktartalom ≥99.99%, összes szennyeződés ≤0.1%, az elektróda potenciálja -1.10 V-on stabil (CSE referencia elektróda), meghajtófeszültség 0.25 V. Alkalmas belvízi édesvízi hajókhoz vagy alacsony sótartalmú part menti hajókhoz.
Cink anód blokk (kormánylapát)
Karkötő cink anód
Félkör vagy teljes kör alakú szerkezet. A belső átmérő pontosan megegyezik a kormányszár és a kormánytengely átmérőjével. Megakadályozza a korróziót a résekben, ahol a kormányszár csatlakozik a hajótesthez.
Hosszú szalagszerkezet (szélesség 20-40 mm, vastagság 5-10 mm), hajlítható, hogy illeszkedjen a kormánylapát széleihez és a keskeny résekbe, ahol a kormánytengely csatlakozik a kormánylapáthoz.
Extrudált cinkanódok
Magas hőmérsékletű extrudálással gyártják, ami sűrű, pórusmentes belső szerkezetet és nagy mechanikai szilárdságot eredményez. Óceánjáró és nagy sebességű hajókhoz alkalmas, 20%-kal jobb áramkimeneti egyenletességet kínál az öntött anódokhoz képest.
Öntött cink anódok
Olvadt öntéssel készülnek, ami lehetővé teszi összetett formák létrehozását, és körülbelül 30%-kal olcsóbbak, mint az extrudált anódok. Azonban durvább felületűek és hajlamosak a belső mikropórusok kialakulására, így alkalmasak belvízi utakon és alacsony sebességű hajókon való használatra.
Cink anódok alkalmazása hajókormányokhoz
A választék és a mennyiség cink anódok hajókhoz a kormánylapátokat a hajó működési területe, tonnatartalma és munkakörülményei alapján kell módosítani. A „Áldozati anódok A „Katódos védelem tengervízben és sós üledékekben” (T/CSCP 0001–2024) című szabvány szerint a cinkanódok minden típusú hajón használhatók kormánylapát-védelemre.
Óceánjáró hajók
Az óceánjáró hajók közé tartoznak az ömlesztettáru-szállító hajók, a konténerszállító hajók és az olajszállító tartályhajók, amelyek tonnatartalma többnyire meghaladja a 10 000 tonnát, és hosszabb ideig üzemelnek nagy sótartalmú, nagy áramlású óceáni vizekben. A kormánylapát anódjaihoz az extrudált cink-alumínium-kadmium ötvözetből készült anódok (I. típus) az előnyben részesített választás. A kormánylapáthoz blokkanódokat, a kormányszárhoz pedig karikaanódokat használnak. Az anód tervezett élettartamának meg kell egyeznie a hajó szárazdokkolás ciklusával (általában 5 év). A DNV osztályozó társaság követelményei szerint egy 100 000 tonnás konténerhajóhoz 8-12 blokkcinkanódra van szükség a kormánylapáton (egyenként 15-20 kg súlyú), és 2-3 készlet karikaanódra a kormányszáron.
Parti üzemben tartó hajók
Ebbe a kategóriába tartoznak a part menti teherhajók, kompok és vontatóhajók, amelyek a partközeli vizeken üzemelnek, ahol a sótartalom valamivel alacsonyabb, mint a nyílt óceánon, de az árapály-változások gyakoriak. A kormánylapát érzékeny a korrózióra az árapályzónában változó nedves és száraz körülmények miatt. Az öntött cink-alumínium-kadmium ötvözetből készült anódok (II. típus) alkalmasak. Egyes vontatóhajóknál a kormánylapátokra ható nagyobb terhelés miatt extrudált anódokra lehet szükség a jobb ütésállóság érdekében. Ezek a hajók jellemzően kis tonnatartalmúak (általában kevesebb, mint 5000 tonna), és a kormánylapát-felület is kicsi, így 3-6 anód elegendő a védelmi követelmények teljesítéséhez.
Poláris/nagy szélességi körön közlekedő vitorlás hajók
Az olyan sarkvidéki kutatóhajók és sarkvidéki útvonalon közlekedő teherhajók, mint a sarki kutatóhajók és a sarkvidéki útvonalon közlekedő teherhajók, alacsony hőmérsékletű környezetben (-30℃~0℃) működnek. A kormánylapáthoz cink-indium ötvözetből készült anódokat választottak. Ez az anód stabil nyitott áramkörű potenciált (-1.08V~-1.10V) tart fenn alacsony hőmérsékletű környezetben, legalább 90%-os áramhatásfokkal, megfelelve a Mil-A-18001k „Cinkötvözetből készült áldozati anódok” szabványban meghatározott, alacsony hőmérsékletű környezetben használható anódokra vonatkozó teljesítménykövetelményeknek.
Belvízi / Édesvízi hajók
Ebbe a kategóriába tartoznak a belvízi uszályok, a kedvtelési célú hajók és a homokkotrók. Ezek a hajók alacsony sótartalmú vizekben (kloridion-tartalom < 500 mg/l) üzemelnek, gyenge korróziónak és lassú vízáramlásnak vannak kitéve. A kormánylapát tiszta cinkanódokat vagy olcsó öntött cink-alumínium-kadmium anódokat használhat. Kis számú anódra van szükség (kormánylapátonként 2-4 anód), és a 3-4 éves tervezési élettartam elegendő, nagy erózióállóság nélkül.
Speciális mérnöki hajók
Az olyan hajók, mint a kotróhajók, daruhajók és fúróplatform-támogató hajók, olyan kormánylapátokkal rendelkeznek, amelyek nemcsak a tengervíz korróziójának vannak kitéve, hanem érintkezésbe kerülhetnek iszappal, homokkal és fúrófolyadékokkal is, ami összetett korrozív környezetet eredményez. A kormánylapát-anódokhoz nagy tisztaságú cink-alumínium-kadmium ötvözet anódokra van szükség (a szennyeződés-tartalmat szigorúan a legalacsonyabb szabványok szerint szabályozzák). Ezenkívül az anód felülete bevonható egy lerakódásgátló bevonattal, hogy megakadályozza a tengeri élőlények megtapadását, ami az anód meghibásodásához vezethet. Az anódoknak meg kell felelniük a BS EN 12496 szabvány követelményeinek.
Nemzetközi szabványok
A hajók kritikus korróziógátló alkatrészeként a kormánylapát cinkanódjainak meg kell felelniük a nemzetközi osztályozó társaságok és a nemzetközi ipari szabványoknak az anyagok, a teljesítmény, a telepítés és az ellenőrzés tekintetében. Az alapvető szabványok a következők, a hivatkozások a „Sacrificial Anodes for Cathodic Protection in Seawater and Saline Sediments” (T/CSCP 0001–2024) normatív dokumentumaiból és a tengeri korróziógátló ipar alapvető előírásaiból származnak.
Nemzetközi Alapvető Szabványok
ASTM B418 (Amerikai Anyagvizsgálati Társaság Szabványa): A „Cinkötvözetből készült áldozati anódok” a globális cinkanódgyártás alapvető szabványa, amely meghatározza a tengeri cinkanódok kémiai összetételét, elektrokémiai teljesítményét, mérettűréseit és megjelenési minőségi követelményeit. A cink-alumínium-kadmium ötvözet összetételi tartománya és az áramhatékonysági mutatók alapvető referenciapontok a kormányanódok esetében, amelyek ≥95%-os áramhatékonyságot igényelnek tengervízben, és -1.03 V és -1.10 V közötti nyitott áramkörű potenciált (CSE).
BS EN 12496 (Európai Uniós Szabvány)
A „Sacrificial Anodes for Cathod Protection in Seawater and Saline Sediments” (Áldozatanódok katódos védelemre tengervízben és sós üledékekben) című szabványt tengeri szerkezetek, például hajók és tengeri platformok áldozatanódjaihoz fejlesztették ki. A dokumentum az anódok árapály-zónákban, fröccsenő zónákban és teljesen elárasztott zónákban való alkalmazkodóképességének szabályozására összpontosít, meghatározva, hogy a kormánylapát-anódok (teljesen elárasztott zóna) korróziós sebessége ≤0.02 mm/év legyen, a tervezett élettartam pedig ≥5 év.
DNV-RP-B401-2021
Ez egy mérvadó útmutató a hajók katódos védelmi rendszereinek tervezéséhez, amely részletezi a kormányanódok elrendezési sűrűségét, áramigény-számítását és beépítési távolságát. Előírja, hogy a kormányanódok teljes áramkimenetének meg kell felelnie a kormány acél alapjának védőáram-sűrűségének (≥10 mA/m² tengervízben).
Mil-A-18001k (amerikai katonai szabvány)
A „cinkötvözetből készült áldozati anódok” katonai és speciális hajókhoz lettek kifejlesztve. A szennyeződés-tartalom szabályozása szigorúbb, mint az ASTM B418 szabványé (vas ≤0.001%), és megköveteli, hogy az anód ne repedjen meg rezgés és ütés hatására, alkalmazkodva a katonai hajók kormánylapátjainak zord üzemi környezetéhez.
Összegzés
A kormánylapát-cink anód, mint a kormánylapát korrózióvédelmének alapvető eleme, kiválasztási, beszerelési és gyártási szabványai közvetlenül befolyásolják a kormánylapát élettartamát és a hajózás biztonságát. Ez az útmutató, amely mérvadó nemzetközi és hazai szabványokon alapul, egyértelműen meghatározza a kormánylapát-cink anódok három fő típusát (összetétel, forma és gyártási folyamat szerint osztályozva), pontosan felvázolja a különböző típusú hajókhoz megfelelő megoldásokat, szabványosítja a kormánylapátok és a kormányszárak beszerelési pozícióit és kötelező követelményeit, valamint részletezi a teljes gyártási technológiát az alapanyagoktól a késztermékekig. Elemzi a szilícium-sztearát kormánylapát-cink anódok megkülönböztető előnyeit is.
