MMO Titanium Anode voor Bruggen

Bruggen zijn als belangrijkste knooppunten van de transportinfrastructuur cruciaal voor de stabiele werking van transportnetwerken en de openbare veiligheid. Door de langdurige erosie van de natuurlijke omgeving en de belasting is corrosie de grootste bedreiging geworden voor de structurele integriteit van bruggen. Kustbruggen worden geconfronteerd met aanhoudende erosie door hoge zoutnevel en getijdenonderdompeling. Binnenbruggen hebben te maken met de gecombineerde effecten van industriële vervuiling, zure regen en bodemelektrolyten, wat leidt tot frequente problemen zoals staalcorrosie en verkoling en afbrokkeling van beton.

Traditionele anticorrosiemethoden, zoals coatings en opofferingsanodes, hebben aanzienlijke beperkingen: coatings zijn gevoelig voor defecten door constructiefouten of externe schade. Opofferingsanodes (zoals aluminium- en zinkanodes) hebben een korte levensduur (meestal 5-8 jaar) en een onstabiele stroomafgifte, waardoor ze niet kunnen voldoen aan de eisen voor een levensduur van een eeuw van bruggen met een grote overspanning. Tegen deze achtergrond, MMO titanium anoden (anodes met een metaaloxide-coating op basis van titanium) zijn, met hun belangrijkste voordelen zoals maatvastheid, lange levensduur en hoge stroomefficiëntie, een belangrijke technologische ondersteuning geworden voor de langdurige corrosiebescherming van bruggen.

De MMO titaniumanode is gebaseerd op industrieel zuiver titanium en gecoat met een gemengde coating van edelmetaaloxiden zoals iridium, ruthenium en tantaal. Als kerncomponent van het kathodische beschermingssysteem met opgedrukte stroom kan het zich aanpassen aan diverse complexe omgevingen, zoals zeewater, aarde en zoet water.

Werkingsprincipe van MMO-titaniumanoden

De toepassing van MMO-titaniumanodes bij corrosiebescherming van bruggen is gebaseerd op kathodische beschermingstechnologie met opgedrukte stroom. Dit elektrochemische proces verandert het potentiaal van de metalen constructie van de brug (voornamelijk stalen staven en palen) om corrosiereacties te voorkomen.

(I) Kathodische polarisatie

Corrosie van stalen brugconstructies is in wezen een redoxreactie die plaatsvindt op het metaaloppervlak: ijzer (Fe) verliest elektronen en vormt ijzerionen (Fe²⁺). Dit staat bekend als de anodische reactie (Fe → Fe²⁺ + 2e⁻). Elektronen stromen door de metaalmatrix naar de kathode, waar ze zich verbinden met zuurstof en water om hydroxide-ionen (O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻) te vormen, wat uiteindelijk roest (Fe(OH)₃) vormt.

De functie van de MMO-titaniumanode is om deze reactie van richting te laten veranderen met behulp van een externe gelijkstroomvoeding: de positieve pool van de voeding is verbonden met de MMO-titaniumanode en de negatieve pool met de stalen constructie van de brug. Wanneer de MMO-titaniumanode onder spanning staat, geeft deze elektronen af ​​en vormt deze de stroomuitgang. Elektronen stromen door de elektrolytische omgeving (zeewater, grond, poriënvloeistof van beton) naar het oppervlak van de stalen constructie, waardoor deze overtollige elektronen opneemt en kathodische polarisatie ondergaat. Het oppervlaktepotentiaal van de stalen constructie daalt tot onder -0.85 V (ten opzichte van een Cu/CuSO₄-referentie-elektrode). Op dit punt wordt de oxidatiereactie van het metaal, waarbij elektronen verloren gaan, onderdrukt en stopt de corrosie.

(II) Anodische katalyse

De katalytische activiteit van de MMO-coating is essentieel voor een efficiënte werking van het systeem. In verschillende media katalyseert de coating specifieke oxidatiereacties: in chloridehoudende omgevingen zoals zeewater, ruthenium-iridium De coating katalyseert de omzetting van chloride-ionen (Cl⁻) in chloorgas (2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻); in grond en zoet water katalyseert de iridium-tantaalcoating de omzetting van watermoleculen in zuurstof (2H₂O → O₂↑ + 4H⁺ + 4e⁻). Deze reacties maken efficiënt elektronen vrij, waardoor de anode een stabiel potentiaal behoudt, zelfs bij hoge stroomdichtheden, en polarisatie geen afname van de beschermende stroom veroorzaakt.

MMO Titanium Anode Types

Op basis van de structurele kenmerken van bruggen (zoals stalen palen, betonnen liggers en pylonen) en de omgeving (zeewater, grond of zoet water) worden MMO-titaniumanodes ingedeeld in vier hoofdtypen.

(I) Lineaire MMO-titaniumanode

Lineaire anodes zijn het meest gebruikte type voor corrosiebescherming van bruggen. Ze bestaan ​​uit een titaniumdraadsubstraat (1.5-3.0 mm diameter), een MMO-coating en een beschermende buitenmantel. Hulpmaterialen zoals geleidende polymeren en actieve kool worden gebruikt om een ​​flexibel en buigzaam anodesysteem te creëren. De coating is een iridium-tantaal (IrO₂/Ta₂O₅) coating, geschikt voor diverse omgevingen zoals grond, zoet en brak water. De beschermingsradius kan 3-5 meter bedragen. Ze worden in de grond rond de fundering van brugpijlers ingegraven of rond de stalen palen van offshore bruggen gewikkeld.

(II) Buisvormige MMO-titaniumanoden

Gebaseerd op een industrieel zuivere titaniumbuis (diameter 10-50 mm) is het binnen- of buitenoppervlak voorzien van een MMO-coating. Deze anodes bieden een hoge sterkte en slagvastheid, waardoor ze geschikt zijn voor het beschermen van brugpijlers in zware omstandigheden. De coating is gemaakt van een ruthenium-iridiumcoating (IrO₂/RuO₂/TiO₂), die de chloorontwikkeling bevordert. Een iridium-tantaalcoating wordt gebruikt voor verbeterde corrosiebestendigheid in de bodem. Deze wordt gebruikt als anode voor brugpijlers in diep water en wordt verticaal in zeeslib of rivierbeddingen ingebed.

(III) Strip MMO Titanium Anode

De stripanode bestaat uit een titanium lintsubstraat (6.35-12.7 mm breed, 0.635 mm dik) met een MMO-coating, waardoor hij gemakkelijk over grote oppervlakken kan worden aangebracht. De uniforme iridium-tantaalcoating biedt een uitzonderlijke corrosiebestendigheid en vertoont geen significante slijtage na een versnelde corrosietest van 5000 uur. Het grote oppervlak zorgt voor een gelijkmatigere stroomverdeling en een levensduur tot 50 jaar. Hij wordt geïnstalleerd in betonnen kokerliggers van bruggen of aan de voet van pijlers om dicht op elkaar geplaatste stalen wapeningsnetten te beschermen.

(IV) Staaf MMO Titanium Anode

De staafanode is een massieve titanium staaf (3.2-25 mm diameter). Een ruthenium-iridium coating wordt gebruikt voor zeewateromgevingen. Iridium-tantaal coatings worden gebruikt voor zoetwater/bodemomgevingen. Een staafanode met een diameter van 25 mm heeft een nominale stroomsterkte tot 44.1 A/m in zeewater. Deze wordt gebruikt in gebieden met een hoog corrosierisico, zoals de bodem van bruggen en verbindingen tussen staalconstructies.

Wstitanium maakt gebruik van een titaniumsubstraat met een hoge zuiverheidsgraad van meer dan 99.9%. De vermoeiingssterkte is met 40% toegenomen, waardoor het minder gevoelig is voor vervorming en scheurvorming in complexe stressomgevingen zoals bodemcompressie en zeewaterinvloeden. De coating maakt gebruik van een gradiëntcoatingtechnologie: een gradiëntverdeling van ruthenium, iridium en tantaal verbetert de hechtsterkte van de coating op het substraat tot meer dan 50 MPa. Bij een hoge stroomdichtheid van 15 A/dm² is het coatingverlies slechts 1 mg/Aa, wat de levensduur met 50% verlengt ten opzichte van toonaangevende producten – tot wel 40 jaar in de bodem en 25 jaar in zeewater.