MMO Titanium Anode voor Kathodische Bescherming

Metaalcorrosie is een kernprobleem dat leidt tot materiaalverlies en structureel falen, met name in de petroleum-, chemische en maritieme sector. Kathodische beschermingstechnologie, een belangrijk middel om metaalcorrosie te voorkomen, maakt gebruik van elektrochemische principes om de beschermde metaalstructuur om te vormen tot een kathode, waardoor de corrosiereactie fundamenteel wordt geblokkeerd. Kathodische bescherming wordt veelvuldig toegepast in diverse scenario's voor metaalcorrosiebescherming.

Gemengde metaaloxide titanium anoden (MMO titanium anoden), ook wel bekend als dimensioneel stabiele anodes (DSA's), zijn anodematerialen met opgedrukte stroom, samengesteld uit een industrieel zuiver titaniumsubstraat, gecoat met een gemengde coating van zeldzame aardmetalen. Dankzij hun extreem lage verbruik, uitstekende elektrochemische stabiliteit en flexibele structurele ontwerp vervangen ze geleidelijk traditionele anodematerialen zoals grafiet en gietijzer met een hoog siliciumgehalte en worden ze een kerncomponent in kathodische beschermingssystemen.

Kathodische beschermingstoepassingen

Kathodebeschermingstechnologie kan worden onderverdeeld in opofferingsanodes en opgedrukte stroomanodes. MMO-titaniumanodes worden voornamelijk gebruikt voor kathodische beschermingssystemen met opgedrukte stroom.

Begraven faciliteitenOndergrondse metalen constructies zoals langeafstandsleidingen voor olie en gas, stedelijke ondergrondse leidingnetwerken en kabelmantels worden langdurig blootgesteld aan bodemelektrolyten en zijn gevoelig voor elektrochemische corrosie. MMO-titaniumanoden zijn effectief bestand tegen wisselende bodemweerstandsomstandigheden en zijn bijzonder stabiel in complexe geologische omgevingen zoals klei en zand.

Maritieme techniek: De poten, mantels, onderzeese pijpleidingen en scheepsrompen van offshore olieplatforms worden geconfronteerd met diverse corrosieproblemen door een hoog zoutgehalte van het zeewater, hoge vloeibaarheid en mariene biofouling. MMO-titaniumanodes zijn bestand tegen de intense corrosiviteit van zeewater en behouden hun prestaties op lange termijn, zelfs bij hoge stroomdichtheden.

Industriële opslagtanks en vaten: Opslagtanks voor ruwe olie, chemische reactoren, bluswatertanks en andere apparatuur hebben binnenwanden die blootgesteld zijn aan corrosieve media en buitenwanden aan de atmosfeer of bodem. MMO-gaas- of stripanodes bieden uitgebreide bescherming en minimaliseren het risico op lokale corrosie en lekkage.

Corrosiebescherming van betonconstructiesGewapende betonconstructies zoals brugpijlers, funderingen van kerncentrales en ondergrondse pijpleidingen zijn vooral gevoelig voor corrosie veroorzaakt door chloride-ionenpenetratie. MMO-gaasanodes hechten zich stevig aan het beton, zorgen voor een gelijkmatige stroomverdeling en vertragen de voortgang van wapeningscorrosie.

Werkingsprincipe van MMO-titaniumanoden

Het werkingsmechanisme van MMO-titaniumanodes is gebaseerd op de elektrochemische polarisatietheorie, waarbij bescherming wordt bereikt via een gesloten lus van “stroomtoevoer – kathodische polarisatie – corrosie-inhibitie.”

SysteemconfiguratieEen kathodisch beschermingssysteem met opgedrukte stroom bestaat uit een MMO-titaniumanode, een gelijkstroomvoeding, een referentie-elektrode en de beschermde structuur, die samen een gesloten circuit vormen. De titaniumanode, die als "stroomuitgangsaansluiting" fungeert, is verbonden met de positieve aansluiting van de gelijkstroomvoeding, terwijl de beschermde metalen structuur is verbonden met de negatieve aansluiting. De referentie-elektrode bewaakt potentiaalveranderingen.

Reactie: Onder invloed van de gelijkstroomvoeding katalyseert de MMO-coating oxidatiereacties in het medium. Afhankelijk van het medium vindt er een zuurstofontwikkelingsreactie plaats (bijv. in bodem- en zoetwateromgevingen: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻) of een chloorontwikkelingsreactie (bijv. in zeewater: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻), waarbij elektronen vrijkomen om de anodestroom te genereren. Componenten zoals IrO₂/Ta₂O₅ in de MMO-coating verminderen de overpotentiaal van de reactie en het energieverbruik. Kathodische polarisatie: De anodestroom stroomt door het elektrolytmedium (bodem, zeewater, poriënvloeistof van beton, enz.) naar het beschermde metaal, waardoor het overtollige elektronen opneemt en de elektrodepotentiaal negatief verschuift (kathodische polarisatie). Wanneer het potentiaal van het beschermde materiaal daalt tot een bereik waarbij corrosie moeilijk kan optreden (doorgaans ≤ -0.85 V versus Cu/CuSO₄), worden oxidatie- en oplossingsreacties op het metaaloppervlak onderdrukt.

Intelligente regelgeving:Een referentie-elektrode bewaakt het potentiaal van het beschermde materiaal in realtime en het besturingssysteem past automatisch de DC-voeding aan om te garanderen dat het potentiaal binnen een veilig bereik blijft. Zo wordt het risico op delaminatie van de coating of waterstofbrosheid als gevolg van overbescherming vermeden.

Synergy: Het titaniumsubstraat biedt uitstekende mechanische sterkte en corrosiebestendigheid, en vormt na oppervlakte-etsing een sterke verbinding met de coating. De gemengde metaaloxidecoating zorgt voor een hoge geleidbaarheid en katalytische activiteit. Deze twee samen zorgen ervoor dat de anode stabiel functioneert binnen een stroomdichtheidsbereik van 100-600 A/m².

MMO Titanium Anode Types

MMO-titaniumanoden kunnen worden onderverdeeld in de volgende hoofdtypen op basis van hun structurele vorm en toepassingsscenario's. Elk type anode is aangepast aan verschillende omgevingen door middel van gedifferentieerde coatingformules en structurele ontwerpen.

Staafanodes: De staafanodes maken gebruik van een industrieel substraat van zuiver titanium volgens ASTM B338 Grade I, met diameters van 6 tot 32 mm en aanpasbare lengtes van meer dan 1500 mm. Ze maken voornamelijk gebruik van een Ir-Ti-coatingsysteem. Ze zijn geschikt voor matig tot licht corrosieve omgevingen zoals grond en zoet water. Voor de bescherming van tankbodems en schepen worden meerdere staven vaak gecombineerd tot anodestapels voor een gelijkmatige stroomverdeling.

Buisvormige anoden: Het meest gebruikte type kathodische bescherming, met buitendiameters van 16 tot 32 mm en individuele lengtes van 500 tot 1220 mm. Ze kunnen in serie worden geschakeld om deep-well anode strings te vormen voor gebruik in diepe bodems. Kabelaansluitingen worden afgedicht met epoxyhars en beschermd met krimpkousen, wat zorgt voor corrosiebestendigheid in het grondwater. In zeewateromgevingen verbetert een Ir-Ti-Ru-coating met toegevoegde Ru de corrosiebestendigheid.

Stripanoden: De breedtes variëren van 6.35 tot 25 mm, de diktes van 0.635 tot 1.2 mm en de standaard rollengtes variëren van 152 tot 1000 meter. Groeven op micronschaal zijn in het oppervlak geëtst, waardoor het specifieke oppervlak drie keer zo groot is als dat van conventionele anodes. Een ingebouwde composiet geleidende kern bereikt een geleidbaarheid die drie keer zo hoog is als die van zuiver titanium, waardoor het geschikt is voor radiale bescherming van tankbodems en energieoverdracht over lange afstanden. De contactweerstand kan worden verlaagd tot minder dan 0.001 Ω.

Mesh-anoden: Wordt voornamelijk gebruikt voor betonconstructies en de bescherming van tankbekleding. De maaswijdtes variëren van 2.5 × 4.6 mm tot 34 × 76 mm, de diktes variëren van 1.2 tot 2.0 mm en de ontwerplevensduur is tot 100 jaar. De coating voldoet aan NACE TM0294 en is gecertificeerd door CC Technologies/DNV. Dit garandeert een goede hechting met de betonnen ondergrond en een gelijkmatige stroomverdeling.

Flexibele anodes: Gemaakt van een composiet van MMO-gecoat titaniumlint en een geleidend polymeer, combineren ze flexibiliteit met een hoge geleidbaarheid. Ze passen zich aan onregelmatige oppervlakken aan en zijn geschikt voor het beschermen van complexe componenten zoals tanks en kleppen met een speciale vorm.

DraadanodenVerkrijgbaar in diameters van 1.0-3.0 mm, kunnen ze worden verwerkt tot voorgemonteerde anode-assemblages voor tankbodems en ondergrondse scheepsbescherming. Een draadanode met een diameter van 3.0 mm handhaaft een stabiele stroomsterkte van 41 mA/m gedurende zijn levensduur van 50 jaar, wat zorgt voor eenvoudige installatie en beheersbare kosten.

SchijfanodenDeze zijn meestal rond of rechthoekig van structuur, verpakt in een met vezels versterkte plastic zak, met een speciale beschermkap bij de kabelaansluiting. Ze worden voornamelijk gebruikt voor kathodische bescherming van mobiele apparatuur zoals schepen en offshore boeien.

Als professionele fabrikant van titaniumanoden biedt Wstitanium anodes aan in staven, buizen, strips en gaas. Aangepaste maten zijn beschikbaar (bijv. buisvormige anodes met diameters van 6-32 mm en lengtes ≤ 1500 mm). MMO titanium anodes werken stabiel in zure en alkalische media met een pH-bereik van 0-14, in zoutoplossingen met chloride-ionconcentraties van meer dan 10,000 mg/l en bij temperaturen van -20 °C tot 80 °C. Voor bodem- en zoetwateromgevingen is een IrO₂/Ta₂O₅ coating wordt gebruikt. Voor zeewateromgevingen is een IrO₂/RuO₂ Er wordt een composietcoating gebruikt, die een stabiele werking bij stroomdichtheden van 100-600A/m² garandeert.