ICCP MMO lineaire anodes

MMO lineaire anodes (flexibele anodes) zijn ideaal voor toepassingen die een laagstroom- en gelijkmatig verdeelde kathodische beschermingssystemen vereisen. De anodekern is een hoogwaardige titaniumdraad (Gr1 of Gr2) gecoat met een Ir-Ta gemengde metaaloxidekatalysator. De titaniumdraad is voorgewikkeld in een poreuze, non-woven "mantel". De mantel is gevuld met zeer geleidend gecalcineerd petroleumcokespoeder, wat de slijtvastheid en beschadigingsbestendigheid van de anode verbetert. De voedingskabel is gemaakt van 6 AWG getwiste koperdraad. De isolatielaag is gemaakt van hoogmoleculair polyethyleen (HMWPE).

Op het gebied van corrosiebescherming van metaal is kathodische beschermingstechnologie vanwege de hoge efficiëntie en duurzaamheid uitgegroeid tot een essentiële oplossing voor het aanpakken van corrosieproblemen van metalen constructies in complexe omgevingen zoals grond, zeewater en industriële media. Kathodische beschermingssystemen met opgelegde stroom, als een belangrijke tak van kathodische beschermingstechnologie, zorgt voor een continue beschermende stroom naar de beschermde metaalstructuur via een externe stroombron, waardoor een stabiele kathodische polarisatiezone op het oppervlak wordt gevormd en corrosiereacties worden voorkomen. In dit systeem bepaalt de anode, als belangrijkste component voor de stroomafgifte, direct de stabiliteit van het beschermende effect, de levensduur en de technische kosten.

MMO (gemengd metaaloxide) Lineaire anodes zijn het belangrijkste anodetype in kathodische beschermingssystemen met opgedrukte stroom. Dankzij hun uitstekende elektrokatalytische activiteit, extreem lage verliespercentages, goede chemische stabiliteit en flexibele installatiemethoden hebben ze geleidelijk traditionele grafietanoden, gietijzeren anodes met een hoog siliciumgehalte, enz. vervangen. MMO-lineaire anodes zijn het voorkeursanodemateriaal geworden voor projecten ter bescherming tegen metaalcorrosie, zoals pijpleidingen over lange afstanden, bodemplaten van grote opslagtanks en ondergrondse constructies. Vergeleken met andere anodes behouden MMO-lineaire anodes niet alleen een stabiele stroomafgifte in complexe geologische omgevingen, maar verkleinen ze ook effectief de voetafdruk van het anodebed, waardoor de constructiemoeilijkheden en de daaropvolgende onderhoudskosten worden verlaagd. Ze zijn met name geschikt voor kritieke infrastructuur met hoge eisen aan corrosiebestendigheid en een lange levensduur.

1. Kerngeleider.

De kerngeleider is de stroomdrager in de lineaire anode van de MMO. Deze geleider heeft als functie de stroom van de externe stroombron gelijkmatig naar het coatingoppervlak van de MMO te geleiden en tegelijkertijd de coating mechanisch te ondersteunen. De prestaties van de kerngeleider hebben een directe invloed op de geleidbaarheid, mechanische sterkte en levensduur van de anode; daarom worden er strenge eisen gesteld aan de materiaalkeuze en het structureel ontwerp.

Momenteel wordt titaniumdraad of titaniumstrip voornamelijk gebruikt als kerngeleider voor lineaire MMO-anoden. Veelgebruikte materialen zijn Gr1 of Gr2. Titanium is de voorkeurskerngeleider, voornamelijk vanwege de drie voordelen: Ten eerste, uitstekende corrosiebestendigheid; titanium kan een dichte oxidefilm vormen in omgevingen zoals aarde, zeewater en zure of alkalische media, waardoor corrosie wordt voorkomen. Ten tweede, goede geleidbaarheid; hoewel de geleidbaarheid van titanium niet zo hoog is als die van koper of aluminium, behoudt het een stabiele geleidbaarheid gedurende langdurig gebruik en heeft het een uitstekende hechting aan de MMO-coating. Ten derde, hoge sterkte en flexibiliteit; titaniumdraad/-strip kan worden verwerkt in verschillende diameters en lengtes, afhankelijk van de vereisten, wat buigen en leggen vergemakkelijkt, en tegelijkertijd bestand is tegen mechanische spanning tijdens constructie en gebruik.

Het structurele ontwerp van de kerngeleider moet een evenwicht vinden tussen uniforme geleiding en mechanische stabiliteit. Voor lineaire anodes bestaat de kerngeleider doorgaans uit ronde draad (1.0-3.0 mm diameter) of een platte strip (3-10 mm breed, 0.5-1.5 mm dik). Sommige producten ondergaan een oppervlakteruwbehandeling (zoals zandstralen of etsen met zuur) om de hechting aan de MMO-coating te verbeteren en afbladderen te voorkomen. Bovendien ondergaan de uiteinden van de kerngeleider een speciale behandeling (zoals vertinnen of krimpen van aansluitingen) om een ​​betrouwbare verbinding met externe kabels te garanderen en de contactweerstand te verminderen.

2. MMO-coating

De MMO-coating is de functionele kernlaag van de lineaire anode met opgelegde stroom en speelt een cruciale rol bij het omzetten van elektrische energie in chemische energie en het bereiken van een gelijkmatige stroomafgifte. De prestaties ervan zijn een belangrijke factor die de algehele kwaliteit van de anode bepaalt. De MMO-coating wordt gemaakt door edelmetaaloxiden (zoals IrO₂, RuO₂) en overgangsmetaaloxiden (zoals TiO₂, Ta₂O₅) in een specifieke verhouding en met behulp van een speciale techniek op het oppervlak van de kerngeleider van de titaniumlegering aangebracht om een ​​uniforme en dichte functionele film te vormen.

Samenstelling van de coating: De samenstellingsverhouding van de MMO-coating heeft direct invloed op de elektrokatalytische activiteit, stabiliteit en levensduur. De meest gangbare coatingsystemen zijn momenteel "iridiumgebaseerd" en "rutheniumgebaseerd". Iridiumgebaseerde coatings (zoals IrO₂-Ta₂O₅) vertonen een hogere chemische stabiliteit en weerstand tegen degradatie, waardoor ze geschikt zijn voor zware omstandigheden zoals zeewater en sterke zuren. Rutheniumgebaseerde coatings (zoals RuO₂-TiO₂) bezitten een superieure elektrokatalytische activiteit en een lagere polarisatie, waardoor ze geschikt zijn voor conventionele omgevingen zoals aarde en zoet water. Bovendien bevatten sommige MMO-producten edelmetalen zoals Pd en Pt, of oxiden zoals SnO₂ en Sb₂O₅, om de algehele prestaties van de coating verder te optimaliseren.

Structurele kenmerken van de coating: MMO-coatings hebben een poreuze structuur, met een porositeit die doorgaans tussen 20% en 40% ligt. Deze structuur vergroot niet alleen het contactoppervlak tussen de coating en de elektrolyt, wat de stroomefficiëntie verbetert, maar bevordert ook de afvoer van reactieproducten (zoals zuurstof en chloor), waardoor polarisatie wordt verminderd. De coatingdikte wordt over het algemeen geregeld tussen 20 en 50 μm. Een te dunne coating leidt tot snelle slijtage en een kortere levensduur, terwijl een te dikke coating de contactweerstand verhoogt en de geleidbaarheid beïnvloedt.

Kernfunctie: De kernfunctie van de MMO-coating is het katalyseren van de oxidatiereactie van de elektrolyt onder spanning (bijv. de oxidatiereactie van water in de bodem: 2H₂O – 4e⁻ → O₂↑ + 4H⁺), waardoor een stabiele stroomafgifte wordt bereikt. Vergeleken met traditionele anodecoatings heeft de MMO-coating een extreem laag stroomverbruik (doorgaans minder dan 0.01 g/A·a), wat vrijwel verwaarloosbaar is. De levensduur van de anode wordt daarom voornamelijk bepaald door de levensduur van de kerngeleider en de isolatiemantel.

3. Isolerende mantel

De isolatiemantel is de beschermende laag van de lineaire MMO-anode. De belangrijkste functie ervan is het voorkomen van direct contact tussen de anode en de beschermde metalen constructie, wat kortsluiting kan veroorzaken, en tegelijkertijd de MMO-coating en de kerngeleider te beschermen tegen mechanische schade, chemische corrosie en verontreiniging door bodemverontreinigingen. De prestaties van de isolatiemantel zijn direct van invloed op de installatieveiligheid en de stabiliteit van de anode. De materiaalkeuze en het structurele ontwerp moeten specifiek worden geoptimaliseerd op basis van de toepassingsomgeving (zoals bodemtype, temperatuur, vochtigheid en chemische media).

Veelgebruikte isolatiematerialen zijn onder andere hogedichtheidspolyethyleen (HDPE), lagedichtheidspolyethyleen (LDPE), polypropyleen (PP) en polyvinylchloride (PVC). HDPE is het meest gebruikte materiaal vanwege de uitstekende corrosiebestendigheid, slijtvastheid, verouderingsbestendigheid en mechanische sterkte. Gemodificeerd polyethyleen of fluorkunststoffen (zoals PTFE) worden gebruikt als isolatiematerialen in bepaalde speciale omgevingen (zoals hoge temperaturen, sterke zuren en alkaliën).

Het structurele ontwerp van de isolatiemantel moet aan de volgende eisen voldoen: Ten eerste, uitstekende isolatieprestaties, met een doorslagspanning van minimaal 20 kV/mm, waardoor er geen lekstroom optreedt onder de nominale bedrijfsspanning; ten tweede, een hoge mechanische sterkte, bestand tegen slepen, knijpen en grondspanning tijdens de constructie, waardoor breuk van de mantel wordt voorkomen; ten derde, goede flexibiliteit, waardoor het buigen en leggen van de anode wordt vergemakkelijkt en de anode zich aanpast aan complexe bouwtrajecten; en ten vierde, sterke compatibiliteit met de kerncoating, geen chemische reactie met de MMO-coating, en een sterke hechting. Bovendien is de isolatiemantel meestal gegolfd of glad uitgevoerd. De gegolfde structuur verbetert de trek- en buigweerstand van de mantel, terwijl de gladde structuur de installatie van de anode in de grond vergemakkelijkt.

4. Componenten verbinden

Verbindingscomponenten zijn essentiële componenten voor de verbinding van de lineaire anode van de MMO met de externe voeding en tussen de anode en de netgeleider. Hun prestaties hebben een directe invloed op de geleidbaarheid, continuïteit en stabiliteit van het gehele kathodische beschermingssysteem. De belangrijkste vereisten voor verbindingscomponenten zijn een lage contactweerstand, een sterke verbinding en een hoge corrosiebestendigheid.

Anodeconnector: Wordt gebruikt om meerdere lineaire MMO-anodesegmenten met elkaar te verbinden, meestal gemaakt van titaniumlegering (hetzelfde materiaal als de kerngeleider). Het oppervlak is verzilverd of verguld om de contactweerstand te verminderen. Het structurele ontwerp van de anodeconnector moet een goede aansluiting op de anodekerngeleider garanderen. Veelgebruikte verbindingsmethoden zijn onder andere krimpen, lassen en schroefdraad.

Kabelconnector: Wordt gebruikt om de lineaire anode van de MMO aan te sluiten op de externe stroomkabel. Deze connector bestaat doorgaans uit aansluitingen van titaniumlegering, een isolerende afdichtingshuls en een corrosiebestendige beschermhuls. Nadat het aansluitblok is aangesloten op de anodekerngeleider, moet het worden afgedicht met een isolatiehuls om te voorkomen dat vocht en elektrolyt binnendringen en corrosie veroorzaken. Vervolgens wordt een externe corrosiewerende beschermhuls toegevoegd om het beschermende effect verder te versterken. De isolatieprestaties van de kabelverbinding moeten consistent zijn met die van de anode-isolatiehuls om de algehele betrouwbaarheid van de isolatie te garanderen.

5. Hulpcomponenten

Hulpcomponenten zijn ondersteunende onderdelen voor de installatie en bediening van het MMO-lineaire anodesysteem. Hoewel ze niet direct bijdragen aan de stroomafgifte, hebben ze een aanzienlijke impact op de installatie-efficiëntie, operationele stabiliteit en het onderhoudsgemak van het systeem. Ze omvatten voornamelijk de volgende categorieën:

Aanvulmateriaal: Wordt gebruikt om de grond rond de anode op te vullen. Het heeft als functie de aardingsweerstand van de anode te verminderen, een gelijkmatige stroomverdeling te bevorderen en de anode te beschermen tegen mechanische schade door scherpe verontreinigingen in de grond. Veelgebruikte aanvulmaterialen zijn grafietpoeder, cokespoeder of gemengde geleidende materialen. Het aanvulmateriaal heeft een goede geleidbaarheid, een sterke chemische stabiliteit en reageert niet met de anode.

Bevestigingsbeugels: Worden gebruikt om de lineaire anode van de MMO op een vooraf bepaalde positie te bevestigen (bijvoorbeeld onder de bodemplaat van de tank, aan beide zijden van de pijpleiding) om te voorkomen dat de anode verschuift tijdens de constructie of het onderhoud. Bevestigingsbeugels zijn meestal gemaakt van corrosiebestendige materialen (zoals kunststof en roestvrij staal).

Detectieterminals: Worden gebruikt voor het ter plaatse bewaken van de bedrijfsstatus van de anode, inclusief parameters zoals stroomafgifte en spanningsverdeling, waardoor systeemstoringen tijdig kunnen worden gedetecteerd. Detectieterminals worden doorgaans geïnstalleerd bij anodeaansluitpunten of kritische knooppunten en zijn ontworpen om waterdicht en corrosiebestendig te zijn.