Os ânodos de sacrifício de zinco são amplamente utilizados para a proteção contra corrosão de estruturas de aço em diversos meios, como água do mar, água doce e solo, devido ao seu desempenho elétrico estável, alta eficiência de corrente e facilidade de instalação. Eles são um dos materiais de ânodo de sacrifício mais utilizados e tecnologicamente avançados disponíveis atualmente.
Princípio de funcionamento dos ânodos de sacrifício de zinco
O princípio básico de funcionamento de ânodos sacrificiais Baseia-se na reação eletroquímica de célula galvânica. Seu potencial de eletrodo (-1.10 V, em relação ao eletrodo de cobre/sulfato de cobre saturado - CSE) é significativamente mais negativo do que o do aço (-0.85 V, CSE). Quando o ânodo de zinco é conectado eletricamente ao metal protegido e colocado no mesmo ambiente eletrolítico, o zinco atua como ânodo e perde elétrons preferencialmente por meio da oxidação (Zn - 2e⁻ = Zn²⁺). Os elétrons são transferidos para a superfície do metal protegido através do meio condutor, inibindo sua reação de redução, alcançando assim o efeito de proteção contra corrosão de "sacrificar-se para proteger o metal base".
Os ânodos de sacrifício de zinco de alta qualidade não são feitos de zinco puro, mas sim através da adição precisa de elementos de liga, como alumínio e cádmio. O controle rigoroso de impurezas como ferro, cobre e chumbo otimiza seu desempenho eletroquímico e características de dissolução, prevenindo a passivação do ânodo ou a corrosão intergranular.
Elementos de Liga e Suas Funções
O desempenho dos ânodos de sacrifício de zinco depende da proporção precisa dos elementos de liga e do controle rigoroso dos elementos de impureza. Atualmente, os ânodos de zinco mais comuns utilizam um sistema de liga ternária de zinco-alumínio-cádmio. Os requisitos de composição relevantes são claramente especificados em normas de referência, como... GB / T 4950-2021 “Ânodos de sacrifício de liga de zinco-alumínio-cádmio” e ASTM F1182-07 (2023) “Ânodos de zinco sacrificiais".
| Element | ASTM B418 Tipo I | ASTM B418 Tipo II | MIL-A-18001K | DNV‑RP‑B401 | GB/T 4950‑2021 |
| Al | 0.1 0.5 ~ | ≤ 0.005 | 0.1 0.5 ~ | 0.1 0.5 ~ | 0.1 0.7 ~ |
| Cd | 0.025 0.07 ~ | ≤ 0.003 | 0.025 0.07 ~ | 0.025 0.07 ~ | 0.025 0.07 ~ |
| Fe | ≤ 0.005 | ≤ 0.005 | ≤ 0.005 | ≤ 0.005 | ≤ 0.005 |
| Pb | ≤ 0.006 | ≤ 0.003 | ≤ 0.006 | ≤ 0.006 | ≤ 0.006 |
| Cu | ≤ 0.006 | ≤ 0.003 | ≤ 0.006 | ≤ 0.006 | ≤ 0.006 |
| Si | ≤ 0.125 | ≤ 0.005 | ≤ 0.125 | ≤ 0.125 | - |
| Impurezas | ≤ 0.1 | ≤ 0.02 | ≤ 0.1 | ≤ 0.1 | ≤ 0.3 |
| Zn | Saldo | Saldo | Saldo | Saldo | Saldo |
O componente básico do ânodo de zinco é o zinco (pureza ≥ 99.3%). Os principais elementos de liga são o alumínio (Al) e o cádmio (Cd). A faixa de teor de ambos (Al e Cd) é estritamente limitada, e seu efeito sinérgico determina o desempenho principal do ânodo.
Alumínio (Al)
O teor é controlado entre 0.10% e 0.50%, sendo o "elemento central de ativação" do ânodo de zinco. O zinco puro forma facilmente uma densa película de passivação de óxido de zinco em um ambiente eletrolítico, levando a uma queda acentuada na eficiência da corrente e à falha da proteção catódica. O alumínio reage preferencialmente com o oxigênio para formar óxido de alumínio solto. Esse produto se desprende facilmente da superfície do ânodo, impedindo a formação de uma camada de passivação densa e garantindo uma saída estável da corrente de proteção.
Ao mesmo tempo, o alumínio refina a estrutura granular da liga de zinco, melhorando a resistência mecânica do ânodo e prevenindo danos durante o transporte ou a instalação. Deve-se observar que, quando o teor de alumínio é inferior a 0.10%, o efeito de ativação é insuficiente e o ânodo fica propenso à passivação; quando é superior a 0.50%, causa uma alteração no potencial do ânodo, reduzindo a diferença de potencial com o aço e afetando a força motriz de proteção.
Cádmio (Cd)
O teor de cádmio é controlado entre 0.025% e 0.07%. Este é o "elemento chave" para otimizar a morfologia da corrosão dos ânodos de zinco. Ânodos de zinco puro isentos de cádmio são propensos à corrosão intergranular durante o processo. O meio corrosivo penetra profundamente no interior ao longo dos contornos de grão, causando o desprendimento de grandes pedaços de material anódico que não participaram da reação eletroquímica. Além disso, a eficiência da corrente só pode atingir valores inferiores a 60%.
O cádmio refina ainda mais a estrutura granular, altera o caminho de corrosão do ânodo e promove a dissolução uniforme em camadas do mesmo. Isso melhora significativamente a taxa de utilização do ânodo de zinco, e a eficiência de corrente em água do mar pode atingir mais de 95%. Além disso, o cádmio melhora a resistência à fragilização por hidrogênio da liga de zinco, prevenindo a fragilização estrutural causada pela evolução de hidrogênio em altas densidades de corrente.
Controle rigoroso de impurezas e seus riscos
Os ânodos de zinco possuem requisitos extremamente rigorosos quanto ao teor de elementos de impureza, como ferro (Fe), cobre (Cu), chumbo (Pb) e silício (Si). Essas impurezas são os principais "perigos ocultos" que levam à degradação do desempenho do ânodo. A norma GB/T 4950-2021 estipula claramente que: Fe ≤ 0.005%, Cu ≤ 0.005%, Pb ≤ 0.006%, Si ≤ 0.125% e o teor total de impurezas deve ser ≤ 0.15%.
- Ferro (Fe) e Cobre (Cu)
Ambas são impurezas eletropositivas. Quando misturadas ao ânodo de zinco, formam microbaterias internas, levando à autocorrosão do ânodo. Quando o teor de Fe excede 0.005%, a taxa de autocorrosão do ânodo aumenta em mais de 30%; o excesso de Cu exacerba a corrosão por pite localizada na superfície do ânodo, destruindo suas características de dissolução uniforme.
- Chumbo (Pb)
O chumbo segrega-se facilmente nos contornos de grão da liga de zinco, contrariando o efeito do cádmio no refinamento dos grãos e na inibição da corrosão intergranular, promovendo-a, ao contrário, e levando à falha prematura do ânodo. Além disso, a precipitação de chumbo causa poluição ambiental e não atende aos requisitos de proteção ambiental.
- Silicone (Si)
O excesso de silício pode levar à formação de silicietos duros. Isso reduz a plasticidade e a resistência do ânodo de zinco, tornando-o propenso a rachaduras em ambientes de baixa temperatura ou sob impacto externo. Além disso, os silicietos podem aderir à superfície do ânodo, afetando a condução de corrente.
Desempenho Eletroquímico
O desempenho eletroquímico é um indicador fundamental para avaliar se um ânodo de sacrifício de zinco atende aos requisitos de proteção contra corrosão. Os principais indicadores incluem potencial de circuito aberto, potencial de circuito fechado, eficiência de corrente e capacidade real.
| Parâmetro de desempenho | ASTM B418 Tipo I | ASTM B418 Tipo II | MIL-A-18001K | DNV‑RP‑B401 | GB/T 4950‑2021 |
| Potencial de circuito aberto | ≥-1.05V | ≥-1.10V | ≥-1.05V | ≥-1.05V | ≥-1.05V |
| Potencial Operacional | ≥-1.00V | ≥-1.05V | ≥-1.00V | ≥-1.00V | ≥-1.00V |
| Eficiência de corrente mínima | 95% (Água do mar, 3mA/cm²) | 95% (Aplicação de alta pureza) | 95% (Água do mar) | 95% (Água do mar) | 95% (Água do mar); 65% (Solo) |
| Capacidade típica | ≥780Ah/kg | ≥780Ah/kg | ≥770Ah/kg (355Ah/lb) | ≥780Ah/kg | ≥780Ah/kg (Água do mar); ≥530Ah/kg (Solo) |
| Desempenho de dissolução | Dissolução uniforme, fácil desprendimento dos produtos. | ||||
- Potencial de circuito aberto
O potencial de circuito aberto refere-se à diferença de potencial entre o ânodo de zinco e o eletrodo de referência (eletrodo de cobre/sulfato de cobre saturado, CSE) em condições sem carga. Requisitos padrão: Em água do mar, o potencial de circuito aberto é de -1.05 V a -1.09 V (CSE); no solo, ≤ -1.05 V (CSE); e em ambientes de água doce, de -1.03 V a -1.07 V (CSE).
- Potencial de trabalho
O potencial de trabalho refere-se ao potencial do ânodo de zinco quando este está fornecendo corrente de proteção. Se o potencial de trabalho for muito negativo, pode levar à fragilização por hidrogênio do aço protegido (especialmente aços de alta resistência); se for muito positivo, não fornecerá proteção eficaz. Requisitos da norma: Em água do mar, o potencial de trabalho é de -1.05 V a -1.08 V (CSE); no solo, ≤ -1.03 V (CSE), e a faixa de flutuação deve ser ≤ 0.02 V para garantir a estabilidade da proteção.
- Eficiência Atual
A eficiência de corrente refere-se à corrente de proteção efetiva gerada pela reação de oxidação do ânodo de zinco. Uma maior eficiência de corrente resulta em uma vida útil mais longa do ânodo. Requisitos padrão: ≥95% em água do mar (com densidade de corrente de 1 mA/cm²), ≥65% em solo (com densidade de corrente de 0.03 mA/cm²) e ≥80% em ambientes de água doce (com densidade de corrente de 0.5 mA/cm²).
- Capacidade real
A capacidade real refere-se à quantidade de eletricidade que uma unidade de peso de ânodo de zinco pode efetivamente produzir. Sua unidade é Ah/kg e determina diretamente a capacidade de proteção do ânodo. Requisitos padrão: capacidade real em água do mar ≥ 780 Ah/kg, em solo ≥ 530 Ah/kg e em ambientes de água doce ≥ 680 Ah/kg. Isso é significativamente maior do que a capacidade dos ânodos de magnésio em solo, o que é fundamental para a grande vantagem dos ânodos de zinco em ambientes de baixa resistividade.
- Taxa de consumo
A taxa de consumo refere-se à quantidade de ânodo de zinco consumida por ano ao fornecer 1 ampere de corrente. Sua unidade é kg/(A·A) e é um parâmetro fundamental para o cálculo da vida útil do ânodo. Requisitos padrão: taxa de consumo ≤ 11.88 kg/(A·A) em água do mar, ≤ 17.25 kg/(A·A) no solo e ≤ 13.5 kg/(A·A) em ambientes de água doce.
Influência do Meio
O desempenho eletroquímico dos ânodos de zinco varia de acordo com fatores como resistividade, salinidade, temperatura e vazão do eletrólito. Essa é também a base fundamental para diferenciar os ânodos de zinco utilizados em água do mar, água doce e solo.
- seawater
A alta salinidade (aproximadamente 3.5%), a baixa resistividade (<15 Ω·m) e a forte condutividade iônica resultam em um potencial de circuito aberto estável para o ânodo de zinco, na maior eficiência de corrente (≥95%) e em uma dissolução uniforme. Este é o cenário de aplicação ideal para ânodos de zinco.
- Água fresca
A baixa salinidade (<0.1%), a resistividade moderada (15~100 Ω·m) e a concentração iônica insuficiente resultam em uma eficiência de corrente ligeiramente menor no ânodo em comparação com a água do mar, e levam facilmente à formação de produtos de corrosão de hidróxido de zinco. Portanto, a atividade precisa ser melhorada por meio de ajustes finos com elementos de liga.
- Solo
A resistividade do solo flutua significativamente (dependendo da umidade e do tipo de solo, sendo o ideal < 15 Ω·m). A distribuição do eletrólito é irregular, e também ocorrem corrosão microbiana e interferência de corrente parasita. Consequentemente, o ânodo de zinco apresenta a menor eficiência de corrente (≥65%) e a maior taxa de consumo. Geralmente, são necessários materiais de enchimento, como gesso e sulfato de sódio, para reduzir a resistência de contato e manter a atividade do ânodo.
Classificação de especificações
Os ânodos de sacrifício de zinco são classificados de acordo com a instalação e a aplicação. Com base na instalação, podem ser divididos em ânodos de zinco soldados e ânodos de zinco aparafusados; com base na aplicação, podem ser divididos em ânodos de zinco para água do mar, ânodos de zinco para água doce, ânodos de zinco para solo e ânodos de zinco para casco de navio. As diferentes especificações dos ânodos são otimizadas em termos de tamanho, peso e projeto estrutural. Todas as especificações devem estar em conformidade com as tolerâncias dimensionais e os requisitos de desempenho das normas GB/T 4950-2021 e ASTM F1182-07 (2023).
Os ânodos de zinco soldados são os mais comumente utilizados. Sua principal característica é a integração de pernas ou tiras de aço soldadas durante a fundição do corpo do ânodo. Durante a instalação, as pernas soldadas são fixadas ao metal a ser protegido (como cascos de navios, estacas de aço e tanques de armazenamento). Possuem boa condutividade e uma forte conexão. As aplicações incluem fundos de cascos de navios, paredes internas de tanques de armazenamento e estacas de aço de plataformas offshore.
O corpo do ânodo tem formato de bloco, de placa ou em forma de tiraOs pés de solda são feitos de aço carbono Q235 com superfície galvanizada para proteção contra corrosão (para evitar que os pés de solda corroam antes do ânodo). O pé de solda e o corpo do ânodo são fundidos integralmente, sem cordões de solda, evitando resistência de contato excessiva no ponto de conexão.
Ânodos de zinco soldados para tanques de armazenamento (série ZC)
- Tipo ZC-1: 750×(115+135)×130mm, comprimento da perna de solda 900mm, diâmetro 16mm, peso líquido 82kg, peso bruto 85kg;
- Tipo ZC-2: 500×(115+135)×130mm, comprimento da perna soldada 650mm, peso líquido 55kg;
- Tipo ZC-3: 500×(105+135)×100mm, peso líquido 39kg;
- Tipo ZC-4: 300×(105+135)×100mm, diâmetro da perna de solda 12mm, peso líquido 24.6kg.
Ânodos de zinco soldados para estacas de aço marítimas (série ZT)
- Tipo ZT-1: 1000×(115+135)×130mm, tamanho da perna de solda de aço plano 16×8mm, peso líquido 105kg;
- Tipo ZT-2: 800×(100+120)×120mm, peso líquido 78kg, adequado para proteção contra corrosão de estacas de aço intertidais.
É necessária soldagem a arco CC. A área de soldagem entre o fio de solda e o metal a ser protegido deve ser ≥50cm² para garantir boa condutividade. Após a soldagem, a escória deve ser removida e um revestimento anticorrosivo deve ser aplicado na solda para evitar corrosão localizada. O espaçamento entre os ânodos deve ser ≥3 vezes o comprimento do ânodo para evitar interferência entre as correntes de ânodos adjacentes.
A principal característica dos ânodos de zinco aparafusados são os furos pré-perfurados no corpo do ânodo ou o núcleo de aço integrado com parafusos. Durante a instalação, parafusos e porcas fixam o ânodo ao metal protegido sem soldagem, tornando-o adequado para aplicações que exigem substituição periódica, como tanques de lastro de navios, flanges de tubulações de água doce e carcaças de equipamentos removíveis.
O corpo do ânodo pode ter formato de placa, bloco ou disco. Um ou dois furos para parafusos são pré-perfurados no centro ou na borda. Os parafusos são feitos de aço inoxidável (304 ou 316) para evitar que a corrosão afete a desmontagem. Uma junta condutora (de cobre ou grafite) deve ser instalada entre o ânodo e o metal protegido para eliminar a resistência de contato e garantir a condução suave da corrente.
Ânodos de zinco aparafusados em forma de disco
- Diâmetro de 200 a 500 mm, espessura de 30 a 80 mm, diâmetro do furo central do parafuso de 16 a 24 mm, peso líquido de 5 a 30 kg, adequado para condensadores, trocadores de calor, etc.
Ânodos de zinco aparafusados em forma de bloco
- Dimensões: 300×200×50mm, 400×300×60mm, design com furos duplos para parafusos na borda, peso líquido de 8 a 25kg, adequado para suportes de tubos e pequenas estruturas de aço.
- Dimensões: 500×300×70mm, diâmetro do furo do parafuso: 20mm, comprimento do parafuso em aço inoxidável: 100mm, peso líquido: 32kg, resistente à pressão da água e a impactos.
Durante a instalação, os parafusos devem ser apertados para garantir um encaixe firme entre o ânodo e o metal protegido; a junta condutora deve estar intacta e sem danos, e juntas isolantes não devem ser usadas como substitutas.
Ânodos de zinco para água do mar
Os ânodos de zinco para água do mar são ânodos especializados, projetados para meios com alta concentração de sal, como água do mar e névoa salina. Eles representam uma categoria essencial de aplicação para ânodos de zinco, sendo adequados para navios, plataformas offshore, plataformas de perfuração, estacas de aço portuárias, condensadores de água do mar, etc. Sua composição de liga e projeto estrutural são otimizados para dissolução uniforme em ambientes com alta concentração de íons, prevenindo a corrosão por pite localizada.
Otimização de performance
O teor de alumínio na liga é controlado entre 0.3% e 0.5%, e o teor de cádmio entre 0.04% e 0.07%, garantindo a ausência de passivação em água do mar com alta vazão e alta salinidade. Eficiência de corrente ≥95%, potencial de circuito aberto estável entre -1.05V e -1.09V (CSE), capacitância real ≥780Ah/kg, taxa de consumo ≤11.88kg/(A・Ano).
Estrutura
Geralmente em forma de bloco, placa ou tira. Alguns têm formato irregular (por exemplo, em forma de lágrima, segmentados) para se adaptarem a diferentes estruturas marinhas.
- Ânodos de zinco para água do mar para plataformas offshore: 1200×(120+140)×150mm, comprimento da perna de solda 1000mm, peso líquido 150kg, resistente à velocidade do fluxo de água do mar ≤5m/s e resistente ao impacto das ondas;
- Ânodos de zinco para água do mar para estacas de aço portuárias: 1000×100×100mm, tipo soldado em forma de tira, peso líquido de cada peça 60kg, espaçados de 2 a 3m;
- Ânodos de zinco para água do mar em formato de lágrima: comprimento de 500 a 800 mm, diâmetro máximo de 150 mm, perna de solda integrada, peso líquido de 15 a 35 kg, adequados para estruturas de formato irregular, como hélices de navios e pás de leme.
Durante a instalação, mantenha distância da área de tinta anti-incrustante no casco para evitar a passivação dos ânodos causada por substâncias tóxicas presentes na tinta; em áreas marítimas de alta velocidade (como estreitos e estuários), o número de ânodos precisa ser aumentado para compensar a perda de corrente causada pela velocidade excessiva da corrente; limpe regularmente a superfície dos ânodos de organismos marinhos (como cracas e moluscos) para evitar a adesão biológica e a obstrução dos ânodos.
Ânodo de zinco para água doce
Os ânodos de zinco para água doce são adequados para meios com baixa concentração de sal e baixa condutividade, como rios, lagos, reservatórios e tubulações de água potável. Devido à baixa concentração iônica e à alta resistividade da água doce, o ânodo de zinco requer proporções de liga otimizadas para melhorar a ativação e evitar a passivação. É adequado para aplicações como tubulações de água doce, comportas hidráulicas, estruturas metálicas de usinas hidrelétricas e tanques de armazenamento de água doce.
Otimização de performance
O teor de alumínio é ligeiramente superior ao dos ânodos de água do mar, controlado entre 0.4% e 0.5%, para melhorar a ativação. O teor de cádmio é de 0.03% a 0.06%, a eficiência de corrente é ≥80%, o potencial de circuito aberto é de -1.03V a -1.07V (CSE), a capacidade real é ≥680Ah/kg e a taxa de consumo é ≤13.5kg/(A・Ano); alguns ânodos de água doce podem conter traços de estanho (Sn≤0.02%) adicionados para melhorar a uniformidade da dissolução em água doce.
Estrutura
Geralmente em formato de haste ou bloco, facilitando a instalação na parede interna de tubos ou em ranhuras de comportas.
- **Ânodos de zinco em forma de haste para tubulações de água doce:** Diâmetro de 30 a 60 mm, comprimento de 500 a 1000 mm, extremidades roscadas ou soldadas, peso líquido de 3 a 12 kg, adequados para tubos DN100 a DN1000;
- **Ânodos de zinco para água doce em formato de bloco com comporta hidráulica:** 600×400×80mm, tipo fixado por parafuso, peso líquido 45kg, resistentes à imersão em água doce e à abrasão por lodo;
- **Tanque de armazenamento de água potável com ânodos de zinco para água doce:** 400×300×50mm, fórmula ecológica sem chumbo e sem mercúrio, atende aos padrões de higiene da água potável, peso líquido 28kg.
Em água com baixa dureza (< 50 mg/L), uma pequena quantidade de material de enchimento (pó de gesso) é necessária para aumentar a concentração iônica local. O local de instalação deve evitar cantos mortos na tubulação para garantir a circulação da água e impedir que áreas de água estagnada ao redor do ânodo causem passivação. Os ânodos utilizados em sistemas de água potável devem passar por testes de higiene e segurança para evitar a precipitação de impurezas nocivas.
Ânodos de zinco no solo
Os ânodos de zinco para solo são adequados para estruturas metálicas subterrâneas, como dutos enterrados, tanques de armazenamento subterrâneos, estruturas de aço de túneis de metrô e fundações de estacas de pontes. Devido às grandes flutuações na resistividade do solo e à distribuição dielétrica irregular, os ânodos são frequentemente pré-embalados e utilizados com material de enchimento para reduzir a resistência de contato. Eles são adequados apenas para ambientes de baixa resistividade, com resistividade do solo < 15 Ω·m. Para solos de alta resistividade, devem ser utilizados ânodos de magnésio.
Otimização de performance
Os elementos da liga são rigorosamente controlados quanto ao teor de impurezas (Fe ≤ 0.003%, Cu ≤ 0.003%) para evitar a autocorrosão causada por microrganismos no solo. Eficiência de corrente ≥ 65%, potencial de circuito aberto ≤ -1.05V (CSE), capacitância real ≥ 530 Ah/kg e taxa de consumo ≤ 17.25 kg/(A·A).
Estrutura
Principalmente ânodos pré-embalados em formato de haste ou bloco. O ânodo pré-embalado inclui o corpo do ânodo, material de enchimento, cabo condutor e saco de vedação à prova de umidade. Especificações comuns (série ZP).
- Ânodo de zinco para solo tipo ZP-1: 1000×(78+88)×85mm, comprimento da perna de aço 700mm, peso líquido 49kg, material de enchimento 50kg (gesso:sulfato de sódio = 7:3), comprimento do cabo 3m;
- Ânodo de zinco para solo tipo ZP-2: 1000×(65+75)×65mm, peso líquido 32kg, material de enchimento 45kg, adequado para tubulações de abastecimento de água e drenagem;
- Ânodo de zinco para solo tipo ZP-3: 800×(60+80)×65mm, peso líquido 24.5kg, adequado para pequenas estruturas de aço enterradas;
- Ânodo de zinco para solo tipo ZP-8: 600×(40+48)×45mm, peso líquido 8.7kg, adequado para tubulações enterradas a pouca profundidade.
Profundidade de enterramento ≥1m, distância vertical da tubulação enterrada de 0.5 a 1.5m, evitar o alinhamento paralelo com a tubulação; o material de enchimento deve envolver o ânodo uniformemente, sendo proibido danificá-lo ou expô-lo; após a soldagem do cabo à tubulação, é necessário tratamento anticorrosivo para evitar a corrosão da junta do cabo.
Ânodos de zinco para cascos de navios
Os ânodos de zinco para cascos de navios são ânodos especializados, projetados especificamente para embarcações, adequados para revestimentos de casco, tanques de lastro, sistemas de refrigeração de água do mar, sistemas de leme, hélices e outros componentes. Devem atender simultaneamente a múltiplos requisitos, incluindo resistência à corrosão por água do mar, resistência ao impacto de ondas, compatibilidade com tintas anti-incrustantes e ausência de risco de fragilização por hidrogênio, o que os torna um material essencial para a proteção contra corrosão em navios.
- Ânodos de zinco para cascos de navios: Tipo soldado em forma de placa, dimensões 700×300×80mm, 900×400×100mm, pernas de solda em aço plano, peso líquido 35~80kg, dispostos uniformemente ao longo do revestimento externo do casco, espaçamento 1.5~2m;
- Ânodos de zinco para tanques de lastro: Tipo aparafusado, 500×300×70mm, parafusos de aço inoxidável, peso líquido 32kg, resistentes à pressão da água e ao impacto da carga;
Os ânodos do casco devem ser instalados abaixo da linha d'água para evitar a passivação causada pela exposição à superfície da água; quando conectados à estrutura do casco de alumínio, devem ser instaladas juntas isolantes para evitar a corrosão galvânica entre o zinco e o alumínio; a quantidade restante de ânodos deve ser verificada regularmente e, quando os ânodos forem consumidos a 1/3 do seu peso original, devem ser substituídos a tempo para evitar a corrosão do casco.
Padrões de ânodo de sacrifício de zinco
A fabricação, o controle de qualidade e a aplicação de ânodos de sacrifício de zinco devem seguir normas estabelecidas. As normas internacionais baseiam-se principalmente na American Society for Testing and Materials (ASTM). Algumas aplicações também exigem conformidade com as normas da indústria petrolífera (SY).
ASTM F1182-07 (2023)
《Especificação Padrão para Ânodos de Liga de Zinco Sacrificial》: A norma internacionalmente reconhecida para ânodos de zinco sacrificiais. Publicada pela ASTM e revisada pela última vez em 2023, classifica os ânodos de zinco em Categoria 1 (ânodos com núcleo, como pernas de solda e núcleos de parafusos) e Categoria 2 (ânodos sem núcleo, como barras e placas). Subdivide ainda os tipos e especificações de ânodos especializados para aplicações como cascos de navios, submarinos e trocadores de calor.
DNV-RP-B401-2021
Este é um guia completo para o projeto de sistemas de proteção catódica de navios, detalhando a densidade de arranjo, o cálculo da demanda de corrente e o espaçamento de instalação dos ânodos do leme. Exige que a corrente total de saída dos ânodos do leme atenda à densidade de corrente de proteção da base de aço do leme (≥10mA/m² em água do mar).
Mil-A-18001k (Padrão Militar dos EUA)
Os ânodos de sacrifício de liga de zinco foram desenvolvidos para embarcações militares e especiais. O controle do teor de impurezas é mais rigoroso do que o da norma ASTM B418 (ferro ≤0.001%) e exige que o ânodo não rache sob condições de vibração e impacto, adaptando-se ao ambiente operacional severo dos lemes de navios militares.
A norma internacional “Proteção catódica do aço em água do mar e em água salina ou salobra” define a proteção catódica do aço em ambientes com água do mar e água salina. Ela complementa os requisitos para densidade de colocação de ânodos de zinco, cálculo da vida útil e compatibilidade do sistema. marinha ambientes.
Especificações comuns de ânodo de sacrifício de zinco
Ânodo de navio (núcleo único)
| Modelo | Tamanho padrão/mm | Diâmetro do núcleo/mm | Peso líquido/kg | Peso bruto /kg | |||
| A×B×C | D | E | F | G | |||
| TC-ZN-H-1 | 800 × 140 × 60 | 900 | 45 | 6 | 10 | 38.2 | 40 |
| TC-ZN-H-2 | 800 × 140 × 50 | 900 | 45 | 6 | 8 | 32.7 | 34.5 |
| TC-ZN-H-3 | 800 × 140 × 40 | 900 | 45 | 6 | 6 | 26.7 | 28.5 |
| TC-ZN-H-4 | 600 × 120 × 50 | 700 | 40 | 6 | 8 | 20.4 | 21.6 |
| TC-ZN-H-5 | 400 × 120 × 50 | 470 | 35 | 5 | 8 | 13.5 | 14.1 |
| TC-ZN-H-6 | 500 × 100 × 40 | 580 | 40 | 5 | 6 | 11.4 | 12.2 |
| TC-ZN-H-7 | 400 × 100 × 40 | 460 | 30 | 5 | 6 | 9.1 | 9.6 |
| TC-ZN-H-8 | 300 × 100 × 40 | 360 | 30 | 4 | 6 | 6.8 | 7.1 |
| TC-ZN-H-9 | 250 × 100 × 40 | 310 | 30 | 4 | 6 | 5.6 | 5.8 |
| TC-ZN-H-10 | 180 × 70 × 40 | 230 | 25 | 4 | 6 | 2.5 | 2.7 |
Ânodo de navio (núcleo duplo)
| Modelo | Tamanho padrão/mm | Diâmetro do núcleo/mm | Peso líquido/kg | Peso bruto /kg | |||
| A×B×C | D | E | F | G | |||
| TC-ZN-H-11 | 300 × 150 × 50 | 360 | 30 | 4 | 6 | 14.8 | 15.4 |
| TC-ZN-H-12 | 300 × 150 × 40 | 360 | 30 | 4 | 6 | 11.8 | 12.4 |
Ânodo de navio (tipo aparafusado)
| Modelo | Tamanho padrão/mm | Diâmetro do núcleo/mm | Peso líquido/kg | Peso bruto /kg | |||
| A×B×C | D | E | F | G | |||
| TC-ZN-H-13 | 300 × 150 × 50 | 250 | 50 | 3 | 10 | 14.8 | 15 |
| TC-ZN-H-14 | 300 × 150 × 40 | 250 | 50 | 3 | 10 | 11.8 | 12 |
Ânodo para tanques de água de lastro
| Modelo | Tamanho padrão/mm | Diâmetro do núcleo/mm | Peso líquido/kg | Peso bruto /kg | ||||
| A×(B1+B2)×C | D | E | F | G | H | |||
| TC-ZN-T-1 | 500×(115+135)×130 | 800 | 50 | 6 | 40 | 60 | 56.9 | 59.3 |
| TC-ZN-T-2 | 1500×(65+75)×70 | 1800 | - | ϕ16 | 20 | 40 | 50 | 53.1 |
| TC-ZN-T-3 | 500×(110+130)×120 | 800 | 50 | 6 | 40 | 60 | 50 | 52.4 |
| TC-ZN-T-4 | 1000×(58.5+78.5)×68 | 1300 | - | ϕ16 | 20 | 40 | 31.6 | 34 |
| TC-ZN-T-5 | 800×(56+74)×65 | 1100 | - | ϕ16 | 20 | 40 | 23 | 25 |
| TC-ZN-T-6 | 1150×(48+54)×51 | 1450 | - | ϕ12 | 15 | 35 | 20.5 | 21.9 |
| TC-ZN-T-7 | 250×(80+100)×85 | 310 | 30 | 4 | 8 | 0 | 13.4 | 13.7 |
| TC-ZN-T-8 | 200×(70+90)×70 | 260 | 30 | 3 | 8 | 0 | 7.8 | 8 |
Ânodo de estrutura marinha
| Modelo | Tamanho padrão/mm | Diâmetro do núcleo roscado /mm | Diâmetro do núcleo plano/mm | Peso líquido/kg | Peso bruto /kg | |||||
| A×(B1+B2)×C | D | F | G | D | E | F | G | |||
| TC-ZN-I-1 | 1000 ×(115 135 +)× 130 | 1250 | 18 | 45 | 1250 | 40 | 8 | 45 | 114.1 | 116.5 |
| TC-ZN-I-2 | 750 ×(115 135 +)× 130 | 1000 | 16 | 45 | 1000 | 40 | 6 | 45 | 86 | 87.5 |
| TC-ZN-I-3 | 500 ×(115 135 +)× 130 | 750 | 16 | 45 | 750 | 40 | 8 | 45 | 56.9 | 58 |
| TC-ZN-I-4 | 500 ×(105 135 +)× 100 | 750 | 16 | 35 | 750 | 40 | 6 | 35 | 41.9 | 43 |
Ânodo do sistema de refrigeração (tipo tira)
| Modelo | Tamanho padrão/mm | Diâmetro do núcleo/mm | Peso líquido/kg | Peso bruto /kg | |||
| A×(B1+B2)×C | D | E | F | G | |||
| TC-ZN-E-1 | 500×(115+135)×130 | 620 | 50 | 6 | 10 | 56.9 | 58.3 |
| TC-ZN-E-2 | 1000×(80+100)×80 | 1200 | 30 | 6 | 8 | 50 | 51.7 |
| TC-ZN-E-3 | 500×(105+135)×100 | 620 | 40 | 6 | 10 | 42 | 43.2 |
| TC-ZN-E-4 | 500×(80+100)×80 | 620 | 30 | 6 | 8 | 24.8 | 25.6 |
| TC-ZN-E-5 | 400×(110+120)×50 | 500 | 35 | 4 | 6 | 15.8 | 16.3 |
| TC-ZN-E-6 | 300×(140+160)×40 | 360 | 60 | 4 | 6 | 12.3 | 13 |
| TC-ZN-E-7 | 200×(90+110)×40 | 250 | 30 | 3 | 6 | 5.5 | 5.7 |
Ânodo do sistema de refrigeração (tipo disco)
| Modelo | Tamanho padrão/mm | Diâmetro do núcleo/mm | Peso líquido/kg | Peso bruto /kg | |||||
| A × B | C | D | E | F | H | G | |||
| TC-ZN-E-8 | 300 × 60 | 40 | 80 | 50 | 12 | 6 | 6 | 28.4 | 28.6 |
| TC-ZN-E-9 | 360 × 40 | 50 | 100 | 70 | 14 | 5 | 6 | 27.3 | 27.6 |
| TC-ZN-E-10 | 300 × 40 | 40 | 80 | 50 | 12 | 5 | 6 | 18.8 | 19 |
| TC-ZN-E-11 | 200 × 50 | 35 | 75 | 45 | 10 | 5 | 4 | 10 | 10.2 |
| TC-ZN-E-12 | 180 × 50 | 35 | 75 | 45 | 10 | 5 | 4 | 8 | 8.1 |
| TC-ZN-E-13 | 120 × 100 | 30 | 75 | 45 | 10 | 8 | 4 | 6.5 | 6.7 |
Ânodo interno do tanque
| Modelo | Tamanho padrão/mm | Diâmetro do núcleo/mm | Peso líquido/kg | Peso bruto /kg | ||
| A×(B1+B2)×C | D | F | G | |||
| TC-ZN-C-1 | 750 ×(115 135 +)× 130 | 900 | 16 | 10 | 85.6 | 86.9 |
| TC-ZN-C-2 | 500 ×(115 135 +)× 130 | 650 | 16 | 10 | 57 | 58 |
| TC-ZN-C-3 | 500 ×(105 135 +)× 100 | 650 | 16 | 10 | 41.9 | 42.9 |
| TC-ZN-C-4 | 300 ×(105 135 +)× 100 | 400 | 12 | 10 | 25.3 | 25.6 |
Ânodo de tubulação enterrada
| Modelo | Tamanho padrão/mm | Diâmetro do núcleo/mm | Peso líquido/kg | Peso bruto /kg | |||
| A×(B1+B2)×C | D | E | F | G | |||
| TC-ZN-P-1 | 1000×(78+88)×85 | 700 | 100 | 16 | 30 | 49.4 | 50.4 |
| TC-ZN-P-2 | 1000×(65+75)×65 | 700 | 100 | 16 | 25 | 31.5 | 32.5 |
| TC-ZN-P-3 | 800×(60+80)×65 | 600 | 100 | 12 | 25 | 25.5 | 26 |
| TC-ZN-P-4 | 800×(55+64)×60 | 500 | 100 | 12 | 20 | 20 | 20.4 |
| TC-ZN-P-5 | 650×(58+64)×60 | 400 | 100 | 12 | 20 | 16.6 | 16.9 |
| TC-ZN-P-6 | 550×(58+64)×60 | 400 | 100 | 12 | 20 | 14 | 14.3 |
| TC-ZN-P-7 | 600×(52+56)×54 | 460 | 100 | 12 | 15 | 12.1 | 12.5 |
| TC-ZN-P-8 | 600×(40+48)×45 | 360 | 100 | 12 | 15 | 8.2 | 8.5 |
Conclusão
Os ânodos de sacrifício de zinco, como material central da tecnologia de proteção catódica, desempenham um papel insubstituível na proteção contra corrosão em engenharia naval, construção naval, dutos enterrados e instalações de conservação de água, devido às suas vantagens de eletronegatividade estável, alta eficiência de corrente, instalação conveniente e ampla aplicabilidade. A garantia de seu desempenho fundamental depende da proporção precisa da liga de zinco-alumínio-cádmio e do controle rigoroso de impurezas como ferro, cobre e chumbo. Indicadores eletroquímicos chave, como potencial de circuito aberto, potencial de operação e eficiência de corrente, são cruciais para diferenciar a compatibilidade com diversos meios.
