Anodo dello scafo
Gli anodi per scafo di Wstitanium sono più pesanti di quelli della concorrenza e offrono prestazioni di protezione catodica superiori. Anodi di zinco, anodi di alluminio e anodi di magnesio vengono utilizzati per prevenire la corrosione nelle sezioni dello scafo immerse, nelle casse di zavorra, nei serbatoi di acqua di perforazione e nelle stive di carico. Questi anodi sacrificali soddisfano gli standard specificati nelle specifiche Mil-Spec A-18001, Mil-Spec A-18001A e Mil-Spec A-18001K.
- Anodi MMO
- Anodi sacrificali di zinco
- Anodi sacrificali in alluminio
- Anodi sacrificali di magnesio
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Produttore di anodi per scafi di navi in Cina
L'acqua di mare altamente corrosiva, ad alta salinità e umidità può causare una grave corrosione elettrochimica alle piastre dello scafo, alle eliche, ai timoni e alle scatole valvole dei fondali marini. L'anodo dello scafo, componente fondamentale del sistema di protezione catodica della nave, inibisce efficacemente le reazioni di corrosione dei metalli sacrificandosi o applicando una corrente esterna. Wstitanium, un produttore affidabile di anodi per scafi con protezione catodica in Cina, sviluppa tecnologie classificate in due tipologie principali: protezione catodica con anodi sacrificali e protezione catodica a corrente impressa.
Tipo di anodo dello scafo
In base ai diversi principi di protezione catodica, gli anodi per scafi navali si dividono in due categorie principali: anodi sacrificali e anodi a corrente impressa. Gli anodi sacrificali sono i più utilizzati nelle imbarcazioni civili grazie alla loro assenza di alimentazione esterna, alla facilità di installazione e ai bassi costi di manutenzione; gli anodi a corrente impressa sono adatti per la protezione a lungo termine dalla corrosione di grandi imbarcazioni specializzate e di apparecchiature di ingegneria offshore.
Anodo sacrificale in alluminio
Acqua di mare, acqua salmastra, acque a bassa resistività; navi mercantili, pescherecci, navi costiere.
Anodo sacrificale di zinco
Acqua di mare ad alta salinità; navi oceaniche, piattaforme operative in acque profonde.
Anodo sacrificale di magnesio
Acqua dolce, acque interne ad alta resistività; navi fluviali interne, navi per operazioni sui laghi.
Elementi anodici sacrificali dello scafo
La composizione degli anodi sacrificali deve soddisfare i requisiti di un potenziale più negativo rispetto all'acciaio al carbonio della nave, elevata efficienza di corrente, corrosione uniforme e resistenza alla passivazione. Diversi tipi di anodi sacrificali hanno chiari standard di settore per quanto riguarda i rapporti degli elementi di lega e le specifiche (ad esempio, GB/T 4948-2002 "Anodi sacrificali in lega di zinco-alluminio-cadmio", GB/T 4950-2002 "Anodi sacrificali in lega di zinco-alluminio-magnesio-rame", GB/T 17848-2018 "Anodi sacrificali a base di alluminio").
| Anodo sacrificale | elemento | Limiti degli elementi di impurità | Elettrochimica | L × P × A/mm |
| Zinco-Alluminio-Magnesio-Rame | Zn: Saldo; Al: 1.0%~1.5%; Mg: 0.08%~0.12%; Cu: 0.05%~0.10% | Ferro: 0.005%; Si: 0.01%; | Potenziale a circuito aperto: -1.08~-1.15 V; Efficienza di corrente: ≥80%; Capacità effettiva: ≥820 A·h/kg. | 400×150×80; 550×220×110; 700×280×140. |
| Alluminio-Zinco-Indio | Al: Equilibrio; Zn: 4.0%~5.0%; In: 0.02%~0.05% | Fe: 0.10%; Cu: 0.01%; Si: 0.10% | Potenziale a circuito aperto: -1.18~-1.25 V; Efficienza di corrente: ≥90%; Capacità effettiva: ≥2600 A·h/kg. | 600×200×100; 750×250×120; 900×300×150. |
| Alluminio-Zinco-Indio-Stagno | Al: Bilanciamento; Zn: 4.5%~5.5%; In: 0.03%~0.06%; Sn: 0.02%~0.04% | Fe: 0.08%; Cu: 0.008%; Si: 0.08% | Potenziale a circuito aperto: -1.20~-1.28 V; Efficienza di corrente: ≥90%; Capacità effettiva: ≥2600 A·h/kg. | 500×180×90; 650×230×110; 850×290×140. |
| Magnesio-Alluminio-Zinco-Manganese | Mg: Resto; Al: 5.3%~6.7%; Zn: 2.5%~3.5%; Mn: 0.15%~0.60% | Fe: 0.005%; Cu: 0.005%; Ni: 0.003% | Potenziale a circuito aperto: -1.55~-1.60 V; Efficienza di corrente: ≥50%; Capacità effettiva: ≥1200 A·h/kg. | 300×120×60; 450×180×90; 600×240×120. |
Galleria degli anodi sacrificali
Elementi degli anodi ICCP
I requisiti fondamentali per anodi a corrente impressa Presentano elevata conduttività, elevata resistenza alla corrosione, elevata densità di corrente e lunga durata. Le loro prestazioni sono direttamente determinate dal materiale di base e dal materiale di rivestimento. Attualmente, gli anodi a ossidi metallici misti (MMO) sono il prodotto più diffuso. Gli anodi in grafite e quelli in lega piombo-argento vengono gradualmente sostituiti.
| Anodo ICCP | Supporto | Rivestimento | Cookie di prestazione | Specifiche | Progetta la vita |
| Anodo MMO al rutenio-iridio | Titanio puro (Gr1/Gr2) | RuO₂: 20%~30%; IrO₂: 70%~80%; Spessore del rivestimento: 5~10μm | Densità di corrente operativa: 100~200A/m²; Tasso di polarizzazione: ≤5mV/anno; Resistenza alla corrosione: nessuna perdita evidente dopo 10 anni di immersione in acqua di mare. | Striscia: Φ20×1000~3000mm; | 10 ~ 20 anni |
| Lastra: 200×500×3mm; | |||||
| Maglia: 500×500×2mm | |||||
| Anodo MMO di iridio-tantalio | Titanio puro (Gr1/Gr2) | IrO₂: 30%~40%; Ta₂O₅: 60%~70%; Spessore del rivestimento: 8~12μm | Densità di corrente operativa: 150~250 A/m²; Forte resistenza alla corrosione; Adatto ad ambienti ad alta salinità e fortemente ossidanti. | Tubo: Φ25×1500~4000mm; | 15 ~ 25 anni |
| Piastra: 300×600×4mm |
Galleria degli anodi MMO ICCP dello scafo
Principio di funzionamento degli anodi sacrificali
La protezione catodica con anodo sacrificale si basa sul principio della corrosione elettrochimica a celle galvaniche. Il componente principale della lamiera di acciaio dello scafo di una nave è l'acciaio al carbonio. In un ambiente elettrolitico come l'acqua di mare, sulla superficie dell'acciaio al carbonio si formano innumerevoli minuscole celle galvaniche. L'area con un potenziale più positivo funge da catodo, mentre l'area con un potenziale più negativo funge da anodo. L'ossidazione (corrosione) avviene nella regione anodica, mentre la regione catodica rimane stabile.
Il potenziale elettrodico standard del materiale dell'anodo sacrificale (zinco, alluminio, magnesio) è molto inferiore a quello dell'acciaio al carbonio della nave. Quando l'anodo sacrificale è collegato alla piastra d'acciaio della nave tramite un filo o direttamente, ed entrambi sono immersi in acqua di mare, formano una nuova cella galvanica macroscopica.
In questo caso, l'anodo sacrificale funge da anodo (elettrodo negativo) della cella galvanica, mentre la piastra d'acciaio della nave funge da catodo (elettrodo positivo). Sotto l'azione dell'elettrolita, l'anodo sacrificale subisce preferenzialmente un processo di ossidazione, rilasciando elettroni e ioni metallici:
- Reazione di anodizzazione dello zinco: Zn→Zn 2+ +2e −
- Reazione di anodizzazione dell'alluminio: Al→Al 3+ +3e −
- Reazione di anodizzazione del magnesio: Mg→Mg 2+ +2e −
Gli elettroni rilasciati fluiscono attraverso l'acqua di mare o i fili di collegamento alle piastre di acciaio della nave, causando un grande accumulo di elettroni sulla superficie delle piastre di acciaio, inibendo così la reazione di ossidazione dell'acciaio al carbonio stesso (Fe→Fe2++2e-).
Nel frattempo, l'ossigeno disciolto nell'acqua di mare acquisisce elettroni sulla superficie delle piastre d'acciaio della nave, subendo una reazione di riduzione: (O2 +2H2 O+4e-→4OH-). L'anodo sacrificale fornisce una corrente protettiva alle piastre d'acciaio della nave attraverso la sua continua corrosione e consumo, fino al suo completo esaurimento. Gli anodi sacrificali non richiedono una fonte di alimentazione esterna e l'entità della corrente protettiva può essere regolata automaticamente tramite il numero, le dimensioni e la distribuzione degli anodi, rendendoli adatti alla protezione dalla corrosione nella maggior parte delle imbarcazioni civili.
Posizioni di installazione degli anodi dello scafo
Il rischio di corrosione varia nelle diverse parti dello scafo. Le posizioni di installazione degli anodi devono essere determinate con precisione in base all'intensità della corrosione, alla velocità del flusso d'acqua e alle caratteristiche strutturali, per garantire che la corrente protettiva copra tutti i componenti metallici dello scafo. Le posizioni di installazione specifiche e gli obiettivi di protezione sono indicati nella tabella seguente:
| Posizione di installazione | Tipo | Forma dell'anodo | Obiettivo di protezione | Base di progettazione |
| Area piana del fondo della nave | Anodo sacrificale Zn/Al | Blocco, Piastra | Previene la corrosione uniforme e la corrosione delle lamiere di acciaio del fondo della nave. | Calcolato in base all'area del fondo dello scafo: ogni 10 m2 devono essere disposti 1~2 pezzi di anodi da 50 kg. |
| Lato dello scafo della nave | Anodo sacrificale Zn/Al | Striscia | Protegge la piastra in acciaio laterale dello scafo e resiste alla corrosione causata dall'impatto delle onde del mare. | Ogni 2~3 m lungo la direzione longitudinale del lato dello scafo deve essere disposto 1 anodo a striscia. |
| Elica e albero di coda | Anodo sacrificale Zn/Al | Anello, Striscia | Previene la corrosione da cavitazione dell'elica e la corrosione elettrochimica dell'albero di coda. | 1 anodo ad anello installato su ciascun lato dell'elica; 2~3 anodi a striscia disposti sul manicotto dell'albero di coda. |
| Pala del timone e asta del timone | Anodo sacrificale Zn/Al | Blocco, Striscia | Proteggere la superficie della pala del timone e le parti di collegamento dell'asse del timone. | 2 anodi a blocco installati su ciascun lato della pala del timone; 1~2 anodi a striscia disposti vicino all'asse del timone. |
| Parete interna del serbatoio di zavorra | Anodo sacrificale di Zn / Anodo MMO | Blocco, tubo | Resistere alla corrosione nell'ambiente alternato asciutto-umido all'interno della cisterna di zavorra. | Disposti in base alla capacità del serbatoio: 1 pezzo di anodo da 30 kg installato ogni 50 m³ di volume del serbatoio. |
| Cassa di mare e conduttura dell'acqua di mare | Anodo sacrificale Al / Anodo MMO | Asta, tubo | Previene la corrosione locale della parete interna della scatola delle valvole e delle tubazioni. | 2~3 anodi a barra installati all'interno della scatola delle valvole; 1 anodo a tubo installato ogni 5~10 m nella tubazione. |
| Fondo delle grandi navi oceaniche | Anodo MMO | Maglia, piastra | Fornire protezione a lungo termine per la navigazione oceanica su lunghe distanze. | Disposti uniformemente in base all'area del fondo dello scafo, con densità di corrente controllata a 150~200 A/m2. |
Precauzioni per l'installazione dell'anodo
Prima di installare l'anodo, è necessario pulire la vernice, la ruggine e le macchie d'olio presenti sull'area di installazione dello scafo per garantire un buon contatto tra l'anodo e la piastra in acciaio dello scafo, evitando che un'eccessiva resistenza di contatto influisca sulla trasmissione della corrente di protezione. Per gli anodi a corrente impressa, è necessario installare una guarnizione isolante (come una guarnizione in gomma o nylon) tra l'anodo e lo scafo per evitare cortocircuiti. Gli anodi sacrificali sono generalmente fissati con bulloni. I bulloni devono essere realizzati in materiali resistenti alla corrosione (come acciaio inossidabile o titanio) e i collegamenti dei bulloni devono essere trattati con grasso anticorrosione. Gli anodi a corrente impressa devono essere fissati con una staffa speciale per garantire un'installazione sicura e la resistenza all'impatto delle onde.
Dopo l'installazione, è necessario utilizzare un elettrodo di riferimento per misurare la distribuzione del potenziale sulla superficie dello scafo, al fine di garantire che il valore del potenziale sia mantenuto a -0.85~-1.20 V (rispetto a un elettrodo a calomelano saturo) senza aree non protette. La vernice antivegetativa nell'area di installazione dell'anodo deve essere di un tipo che non contiene ioni di rame, per evitare che questi reagiscano con l'anodo formando una pellicola di passivazione, che ne ridurrebbe l'attività.
Selezione degli anodi dello scafo
Il tipo di anodo deve essere selezionato in base alla resistività, alla salinità e alla temperatura dell'acqua in cui opera l'imbarcazione. Gli anodi sacrificali in alluminio sono preferiti per l'acqua di mare ad alta salinità. Gli anodi a base di zinco sono adatti per l'acqua salmastra e quelli a base di magnesio per l'acqua dolce. Gli anodi sacrificali sono tipicamente utilizzati per le piccole imbarcazioni, mentre gli anodi a corrente impressa sono preferiti per le grandi navi oceaniche e le navi speciali.
L'anodo con il miglior rapporto costo-efficacia deve essere selezionato tenendo conto dei costi di approvvigionamento, installazione, manutenzione e durata utile. Il materiale dell'anodo deve essere compatibile con il metallo dello scafo, la vernice antivegetativa e le tubazioni dell'acqua di mare per evitare reazioni chimiche che potrebbero causare un degrado delle prestazioni.
Calcolo dei requisiti degli anodi: in base alla superficie metallica dello scafo da proteggere, alla densità di corrente protettiva e alla capacità degli anodi, calcolare il numero e le specifiche degli anodi. La formula di calcolo è:
(Dove N è il numero di anodi, S è l'area protetta, Id è la densità di corrente protettiva, T è la vita di progettazione, W è il peso di un singolo anodo, e C è la capacità effettiva dell'anodo.)
Applicazioni tipiche dell'anodo dello scafo
| Tipo di nave | Ambiente di navigazione | Rischio di corrosione | Anodo consigliato | Forma | Vita (anni) |
| Nave da carico da 5000 DWT | Acqua salmastra (Salinità 10‰~20‰) | Medio | Anodo Zn-Cu-Mg-Cu | Blocco + Striscia | 3 ~ 5 |
| Nave oceanica da 30,000 DWT | Acqua di mare ad alta salinità (Salinità 30‰~35‰) | Alto | Anodo Al-Zn-Cu-Sn + Anodo MMO | Piastra + Rete | 6 ~ 8 |
| Nave interna da 500 DWT | Acqua dolce (resistività >10000Ω·cm) | Basso | Anodo Mg-Al-Zn-Mn | Asta + Blocco | 2 ~ 3 |
| Nave metaniera | Acqua di mare ad alta salinità + ambiente a bassa temperatura | Estremamente alto | Anodo MMO Ir-Ta | Maglia + Tubo | 15 ~ 20 |
| Piccola nave da pesca | Acqua di mare costiera (Salinità 25‰~30‰) | Medio | Anodo Zn-Al-Cd | Blocca + | 3 ~ 5 |
Conclusione
Gli anodi di scafo sono un componente fondamentale della protezione dalla corrosione delle navi. La loro selezione, installazione e manutenzione determinano direttamente la sicurezza e i costi operativi della nave. Questa guida esamina sistematicamente i due principali tipi di anodi di scafo (anodi sacrificali e anodi a corrente impressa), descrivendone dettagliatamente la composizione elementare, le specifiche, la forma, i principi di funzionamento, i punti di installazione e i metodi di selezione.
Gli anodi sacrificali, grazie alla loro semplicità di installazione e ai bassi costi di manutenzione, sono ampiamente utilizzati nelle imbarcazioni civili. Gli anodi sacrificali a base di zinco, alluminio e magnesio sono adatti rispettivamente per acque salmastre, acque marine ad alta salinità e ambienti di acqua dolce. Gli anodi a corrente impressa, con la loro protezione di lunga durata e l'elevata densità di corrente, sono adatti per grandi navi oceaniche, metaniere e altre navi specializzate. Nelle applicazioni pratiche, è necessario seguire tre principi fondamentali: idoneità ambientale, idoneità al tipo di nave ed efficienza economica. Il tipo e le specifiche dell'anodo devono essere selezionati con precisione in base ai parametri dell'area di navigazione, al rischio di corrosione dello scafo e ai requisiti di servizio.