Ânodo de casco
Os ânodos de casco da Wstitanium são mais pesados que os da concorrência e oferecem desempenho superior em proteção catódica. Ânodos de zinco, alumínio e magnésio são utilizados para prevenir a corrosão em seções submersas do casco, tanques de lastro, tanques de água de perfuração e porões de carga. Esses ânodos de sacrifício atendem aos padrões especificados nas normas Mil-Spec A-18001, Mil-Spec A-18001A e Mil-Spec A-18001K.
- Ânodos MMO
- Ânodos de sacrifício de zinco
- Ânodos de sacrifício de alumínio
- Ânodos de sacrifício de magnésio
Oficina de titânio
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Fabricante de ânodos para cascos de navios na China
A água do mar altamente corrosiva, com alta salinidade e alta umidade, pode causar corrosão eletroquímica severa nas chapas do casco, hélices, lemes e caixas de válvulas submarinas de navios. O ânodo do casco, como componente essencial do sistema de proteção catódica da embarcação, inibe eficazmente as reações de corrosão do metal, sacrificando-se ou aplicando uma corrente externa. Titânio, um fabricante confiável de ânodos de proteção catódica para cascos de veículos na China, desenvolve tecnologias categorizadas em dois tipos principais: proteção catódica por ânodo de sacrifício e proteção catódica por corrente impressa.
Tipo de ânodo de casco
Com base nos diferentes princípios de proteção catódica, os ânodos de casco de navios são divididos em duas categorias principais: ânodos de sacrifício e ânodos de corrente impressa. Os ânodos de sacrifício são os mais utilizados em embarcações civis devido à sua dispensa de fonte de energia externa, facilidade de instalação e baixos custos de manutenção; os ânodos de corrente impressa são adequados para a proteção contra corrosão a longo prazo de grandes embarcações especializadas e equipamentos de engenharia offshore.
Ânodo de sacrifício de alumínio
Água do mar, água salobra, águas de baixa resistividade; navios mercantes, barcos de pesca, navios costeiros.
Ânodo de sacrifício de zinco
Água do mar com alta salinidade; navios de alto mar, plataformas de operação em águas profundas.
Ânodo de sacrifício de magnésio
Água doce, águas interiores de alta resistividade; embarcações fluviais interiores, embarcações para operação em lagos.
Elementos de ânodo de sacrifício do casco
O projeto de composição dos ânodos de sacrifício deve atender aos requisitos de ter um potencial mais negativo que o aço carbono do navio, alta eficiência de corrente, corrosão uniforme e resistência à passivação. Diferentes tipos de ânodos de sacrifício possuem normas industriais claras quanto às proporções e especificações dos elementos de liga (por exemplo, GB/T 4948-2002 “Ânodos de Sacrifício de Liga de Zinco-Alumínio-Cádmio”, GB/T 4950-2002 “Ânodos de Sacrifício de Liga de Zinco-Alumínio-Magnésio-Cobre”, GB/T 17848-2018 “Ânodos de Sacrifício à Base de Alumínio”).
| Ânodo Sacrificial | Element | Limites de elementos de impureza | Eletroquímica | C × L × A/mm |
| Zinco-Alumínio-Magnésio-Cobre | Zn: Equilíbrio; Al: 1.0%~1.5%; Mg: 0.08%~0.12%; Cu: 0.05%~0.10% | Fe: 0.005%; Si: 0.01%; | Potencial de circuito aberto: -1.08~-1.15V; Eficiência de corrente: ≥80%; Capacitância real: ≥820A·h/kg. | 400×150×80; 550×220×110; 700×280×140. |
| Alumínio-Zinco-Índio | Al: Equilíbrio; Zn: 4.0%~5.0%; In: 0.02%~0.05% | Fe: 0.10%; Cu: 0.01%; Si: 0.10% | Potencial de circuito aberto: -1.18~-1.25V; Eficiência de corrente: ≥90%; Capacitância real: ≥2600A·h/kg. | 600×200×100; 750×250×120; 900×300×150. |
| Alumínio-Zinco-Índio-Estanho | Al: Equilíbrio; Zn: 4.5%~5.5%; In: 0.03%~0.06%; Sn: 0.02%~0.04% | Fe: 0.08%; Cu: 0.008%; Si: 0.08% | Potencial de circuito aberto: -1.20~-1.28V; Eficiência de corrente: ≥90%; Capacitância real: ≥2600A·h/kg. | 500×180×90; 650×230×110; 850×290×140. |
| Magnésio-Alumínio-Zinco-Manganês | Mg: Equilíbrio; Al: 5.3%~6.7%; Zn: 2.5%~3.5%; Mn: 0.15%~0.60% | Fe: 0.005%; Cu: 0.005%; Ni: 0.003% | Potencial de circuito aberto: -1.55~-1.60V; Eficiência de corrente: ≥50%; Capacitância real: ≥1200A·h/kg. | 300×120×60; 450×180×90; 600×240×120. |
Galeria de Ânodos Sacrificiais
Elementos dos ânodos ICCP
Os requisitos essenciais para ânodos de corrente impressa Os ânodos apresentam alta condutividade, forte resistência à corrosão, alta densidade de corrente e longa vida útil. Seu desempenho é diretamente determinado pelo material base e pelo material de revestimento. Atualmente, os ânodos de óxido metálico misto (MMO) são os mais populares. Os ânodos de grafite e os ânodos de liga de chumbo-prata estão sendo gradualmente substituídos.
| Ânodo ICCP | Substrate | Acabamento | Desempenho | Especificações | Vida de design |
| Ânodo MMO de rutênio-irídio | Titânio puro (Gr1/Gr2) | RuO₂: 20%~30%; IrO₂: 70%~80%; Espessura do revestimento: 5~10 μm | Densidade de corrente operacional: 100~200A/m²; Taxa de polarização: ≤5mV/ano; Resistência à corrosão: Sem perda significativa após 10 anos de imersão em água do mar. | Tira: Φ20×1000~3000mm; | anos 10 20 ~ |
| Placa: 200×500×3mm; | |||||
| Malha: 500×500×2mm | |||||
| Ânodo MMO de irídio-tântalo | Titânio puro (Gr1/Gr2) | IrO₂: 30%~40%; Ta₂O₅: 60%~70%; Espessura do revestimento: 8~12 μm | Densidade de corrente operacional: 150~250A/m²; Alta resistência à corrosão; Adequado para ambientes com alta salinidade e forte oxidação. | Tubo: Φ25×1500~4000mm; | anos 15 25 ~ |
| Placa: 300×600×4mm |
Galeria de ânodos MMO do casco ICCP
Princípio de funcionamento dos ânodos de sacrifício
A proteção catódica por ânodo de sacrifício baseia-se no princípio da corrosão eletroquímica por célula galvânica. O principal componente do casco de um navio é o aço carbono. Em um ambiente eletrolítico, como a água do mar, inúmeras microcélulas galvânicas se formam na superfície do aço carbono. A área com potencial mais positivo atua como cátodo, e a área com potencial mais negativo atua como ânodo. A oxidação (corrosão) ocorre na região anódica, enquanto a região catódica permanece estável.
O potencial padrão do eletrodo do material do ânodo de sacrifício (zinco, alumínio, magnésio) é muito menor do que o do aço carbono do navio. Quando o ânodo de sacrifício é conectado à chapa de aço do navio por meio de um fio ou diretamente, e ambos são imersos em água do mar, eles formam uma nova célula galvânica macroscópica.
Neste caso, o ânodo de sacrifício atua como ânodo (eletrodo negativo) da célula galvânica, e a chapa de aço do navio atua como cátodo (eletrodo positivo). Sob a ação do eletrólito, o ânodo de sacrifício sofre oxidação preferencialmente, liberando elétrons e íons metálicos.
- Reação de anodização do zinco: Zn→Zn 2+ +2e −
- Reação de anodização do alumínio: Al→Al 3+ +3e −
- Reação de anodização do magnésio: Mg→Mg 2+ +2e −
Os elétrons liberados fluem através da água do mar ou dos fios de conexão até as placas de aço do navio, causando um grande acúmulo de elétrons na superfície das placas de aço, inibindo assim a reação de oxidação do próprio aço carbono (Fe→Fe2++2e-).
Entretanto, o oxigênio dissolvido na água do mar ganha elétrons na superfície das placas de aço do navio, sofrendo uma reação de redução: (O2 +2H2 O+4e-→4OH-O ânodo de sacrifício fornece uma corrente protetora às chapas de aço do navio através de sua corrosão e consumo contínuos, até que o ânodo esteja completamente esgotado. Os ânodos de sacrifício não requerem uma fonte de energia externa, e a magnitude da corrente protetora pode ser ajustada automaticamente através do número, tamanho e distribuição dos ânodos, tornando-os adequados para proteção contra corrosão na maioria das embarcações civis.
Locais de instalação dos ânodos de casco
O risco de corrosão varia em diferentes partes do casco. Os locais de instalação dos ânodos devem ser determinados com precisão, com base na intensidade da corrosão, na velocidade do fluxo de água e nas características estruturais, para garantir que a corrente de proteção cubra todos os componentes metálicos do casco. Os locais de instalação específicos e os objetivos da proteção são mostrados na tabela abaixo:
| Local de instalação | Formato | Formato do ânodo | Alvo de proteção | Base de design |
| Área plana do fundo do navio | Ânodo de sacrifício Zn/Al | Bloco, Placa | Prevenir a corrosão uniforme e a formação de pites na chapa de aço do fundo do navio. | Calculado pela área do fundo do casco: devem ser dispostos de 1 a 2 ânodos de 50 kg por cada 10 m². |
| Lateral do casco do navio | Ânodo de sacrifício Zn/Al | Tira | Protege a chapa de aço lateral do casco e resiste à corrosão causada pelo impacto das ondas do mar. | Uma faixa de ânodo deve ser disposta a cada 2 a 3 metros ao longo da direção longitudinal da lateral do casco. |
| Hélice e eixo de transmissão | Ânodo de sacrifício Zn/Al | Anel, Tira | Prevenir a corrosão por cavitação da hélice e a corrosão eletroquímica do eixo de transmissão. | Um ânodo em anel instalado em cada lado da hélice; 2 a 3 ânodos em forma de tira dispostos na luva do eixo de cauda. |
| Pá do leme e eixo do leme | Ânodo de sacrifício Zn/Al | Bloco, Faixa | Proteja a superfície da pá do leme e as peças de conexão do eixo do leme. | 2 ânodos de bloco instalados em cada lado da pá do leme; 1 a 2 ânodos de fita dispostos perto do eixo do leme. |
| Parede interna do tanque de lastro | Ânodo de sacrifício de zinco / Ânodo MMO | Bloco, Tubo | Resistir à corrosão no ambiente alternadamente seco e úmido dentro do tanque de lastro. | Disposição por capacidade do tanque: 1 ânodo de 30 kg instalado a cada 50 m³ de volume do tanque. |
| Caixa de Mar e Tubulação de Água do Mar | Ânodo de sacrifício de alumínio / Ânodo MMO | Vara, Tubo | Prevenir a corrosão localizada da parede interna da caixa de válvulas e das tubulações. | 2 a 3 ânodos de haste instalados dentro da caixa de válvulas; 1 ânodo tubular instalado a cada 5 a 10 m na tubulação. |
| Fundo de grandes embarcações oceânicas | Ânodo MMO | Malha, Placa | Proporcionar proteção a longo prazo para a navegação oceânica de longa distância. | Distribuído uniformemente pela área do fundo do casco, com densidade de corrente controlada entre 150 e 200 A/m². |
Precauções para a instalação do ânodo
Antes de instalar o ânodo, a tinta, a ferrugem e as manchas de óleo na área de instalação do casco devem ser limpas para garantir um bom contato entre o ânodo e a chapa de aço do casco, evitando que a resistência de contato excessiva afete a transmissão da corrente de proteção. Para ânodos de corrente impressa, uma junta isolante (como uma junta de borracha ou náilon) deve ser instalada entre o ânodo e o casco para evitar curtos-circuitos. Os ânodos de sacrifício geralmente são fixados com parafusos. Os parafusos devem ser feitos de materiais resistentes à corrosão (como aço inoxidável ou titânio) e deve-se aplicar graxa anticorrosiva nas conexões dos parafusos. Os ânodos de corrente impressa devem ser fixados com um suporte especial para garantir uma instalação segura e resistência ao impacto das ondas.
Após a instalação, um eletrodo de referência deve ser usado para medir a distribuição de potencial na superfície do casco, garantindo que o valor do potencial seja mantido entre -0.85 e -1.20 V (em relação a um eletrodo de calomelano saturado), sem áreas desprotegidas. A tinta anti-incrustante na área de instalação do ânodo deve ser de um tipo que não contenha íons de cobre, para evitar que esses íons reajam com o ânodo e formem uma película de passivação, o que reduziria a atividade anódica.
Seleção de ânodos de casco
O tipo de ânodo deve ser selecionado com base na resistividade, salinidade e temperatura da água em que a embarcação opera. Ânodos de sacrifício de alumínio são preferíveis para água do mar com alta salinidade. Ânodos à base de zinco são adequados para água salobra e ânodos à base de magnésio para água doce. Ânodos de sacrifício são normalmente usados em embarcações de pequeno porte, enquanto ânodos de corrente impressa são preferíveis para grandes embarcações oceânicas e navios de propósito específico.
O ânodo com a melhor relação custo-benefício deve ser selecionado, levando em consideração os custos de aquisição, instalação, manutenção e vida útil. O material do ânodo deve ser compatível com o metal do casco, a tinta anti-incrustante e a tubulação de água do mar para evitar reações químicas que possam levar à degradação do desempenho.
Cálculo dos requisitos de ânodos: Com base na área da superfície metálica do casco que requer proteção, na densidade de corrente de proteção e na capacidade do ânodo, calcule o número e as especificações dos ânodos. A fórmula de cálculo é:
(Onde N é o número de ânodos, S é a área protegida, Id é a densidade de corrente protetora, T é a vida do design, W é o peso de um único ânodo, e C é a capacidade real do ânodo.)
Aplicações típicas de ânodos de casco
| Tipo de navio | Ambiente de navegação | Risco de corrosão | Ânodo recomendado | Shape | Vida (em anos) |
| Navio de carga de 5000 DWT | Água salobra (Salinidade 10‰~20‰) | Suporte: | Ânodo Zn-Cu-Mg-Cu | Bloco + Faixa | 3 5 ~ |
| Navio oceânico de 30,000 DWT | Água do mar com alta salinidade (salinidade 30‰~35‰) | Alto | Ânodo Al-Zn-Cu-Sn + Ânodo MMO | Placa + Malha | 6 8 ~ |
| Navio fluvial de 500 DWT | Água doce (resistividade >10000Ω·cm) | Baixo | Ânodo de Mg-Al-Zn-Mn | Barra + Bloco | 2 3 ~ |
| Transportador de GNL | Água do mar com alta salinidade + ambiente de baixa temperatura | Extremamente alto | Ânodo Ir-Ta MMO | Malha + Tubo | 15 20 ~ |
| Pequena embarcação de pesca | Água do mar costeira (Salinidade 25‰~30‰) | Suporte: | Ânodo de Zn-Al-Cd | Bloco + | 3 5 ~ |
Conclusão
Os ânodos de casco são um componente essencial da proteção contra corrosão de navios. Sua seleção, instalação e manutenção determinam diretamente a segurança e os custos operacionais da embarcação. Este guia revisa sistematicamente os dois principais tipos de ânodos de casco (ânodos de sacrifício e ânodos de corrente impressa), detalhando sua composição elementar, especificações, formato, princípios de funcionamento, locais de instalação e métodos de seleção.
Os ânodos de sacrifício, devido à sua instalação simples e baixos custos de manutenção, são amplamente utilizados em embarcações civis. Os ânodos de sacrifício à base de zinco, alumínio e magnésio são adequados para água salobra, água do mar com alta salinidade e água doce, respectivamente. Os ânodos de corrente impressa, com sua proteção de longa duração e alta densidade de corrente, são adequados para grandes embarcações oceânicas, navios de transporte de GNL e outras embarcações especializadas. Em aplicações práticas, é necessário seguir três princípios principais: adequação ambiental, adequação ao tipo de embarcação e eficiência econômica. O tipo e as especificações do ânodo devem ser selecionados com precisão com base nos parâmetros da área de navegação, no risco de corrosão do casco e nos requisitos de serviço.