Tanya sesiapa sahaja yang telah menonton dinding cerucuk keluli di sungai pasang surut selama sedekad dan anda akan mendengar cerita yang sama. Strukturnya kelihatan baik selama bertahun-tahun, dan kemudian kehilangan bahagian kelihatan betul-betul di bawah air rendah, tepat di mana tiada siapa yang dapat melihatnya. Perlindungan katodik dan anod korban wujud untuk mengganggu cerita itu. Ia bukan teknologi baharu dan ia tidak rumit sebaik sahaja anda menanggalkan jargon, tetapi ia juga mudah ditentukan dengan teruk. Panduan ini menerangkan cara kedua-dua kaedah berfungsi, cara sistem anod bersaiz dalam amalan, dan di mana keseluruhan perbualan berubah apabila dinding itu sendiri diperbuat daripada polimer dan bukannya keluli.

Apakah Perlindungan Katodik Sebenarnya

Keluli terhakis kerana ia membentuk sel elektrokimia dengan persekitarannya. Satu bahagian permukaan bertindak sebagai anod dan melepaskan ion besi ke dalam air atau tanah, melepaskan elektron. Bahagian lain bertindak sebagai katod, di mana elektron tersebut digunakan. Elektrolit (air laut, air payau, tanah basah) membawa arus ionik, dan keluli itu sendiri membawa arus elektronik. Keluarkan mana-mana satu daripada tiga elemen tersebut dan penghentian kakisan.

Perlindungan katodik menangani masalah dari sisi elektrik. Daripada membiarkan keluli membekalkan elektronnya sendiri di tapak anodik, anda memasukkan elektron dari sumber luaran. Kawasan aktif ditolak ke dalam keadaan katodik, pasif. Sebenarnya anda tidak menghentikan tindak balas kakisan sama seperti memberikannya di tempat lain untuk berlaku.

Terdapat hanya dua cara untuk membekalkan elektron tersebut. Sama ada anda menyambungkan keluli kepada logam yang lebih reaktif yang terhakis di tempatnya (anod korban, atau galvanik), atau anda memacu arus ke dalam struktur daripada bekalan kuasa melalui anod lengai (perlindungan katodik arus terkesan, biasanya dipendekkan kepada ICCP).

Bagaimana Anod Korban Berfungsi

Anod korban hanyalah ketulan logam yang kurang mulia daripada keluli yang dilindunginya. Sambungkan kedua-duanya secara elektrik, masukkan kedua-duanya dalam elektrolit yang sama, dan anod menjadi permukaan yang menghakis. Cerucuk keluli di jeti selalunya dipasang dengan gelang aloi zink atau aluminium yang diselak pada web, atau kurungan stand-off yang dikimpal pada garisan fender. Anod perlahan-lahan larut; longgokan tetap utuh.

Oleh kerana voltan pemacu berasal dari perbezaan potensi antara kedua-dua logam, tiada kuasa luaran diperlukan. Itulah kekuatan hebat sistem galvanik dan juga silingnya. Voltannya kecil, jadi arus yang mencapai permukaan yang jauh atau bersalut dengan baik adalah terhad, dan anod mempunyai jisim terhingga yang digunakan sepanjang hayat reka bentuk. Apabila anod hilang, perlindungan hilang, itulah sebabnya akses penggantian penting sama seperti pengiraan awal.

Memadankan Logam Anod dengan Air

Pemilihan anod kebanyakannya mengenai elektrolit. Kerintangan, kemasinan, suhu dan oksigen terlarut semuanya mengalihkan pilihan, dan membuat kesilapan biasanya bermakna sama ada jisim terbuang atau, lebih teruk, perlindungan berlebihan yang merosakkan salutan yang dimaksudkan untuk membantu.

Magnesium sengaja ditinggalkan daripada barisan air laut. Voltan pemacunya yang lebih tinggi berguna dalam tanah yang kering dan rintangan, tetapi dalam air masin ia boleh menolak potensi keluli yang cukup negatif untuk menghasilkan hidrogen di permukaan dan melepuh salutan. Ia juga digunakan lebih cepat daripada yang dicadangkan oleh matematik. Zink dan aloi aluminium adalah tenaga kerja dunia marin untuk sebab ini.

Anod Pengorbanan atau Arus Terkesan?

Untuk dinding cerucuk kepingan pendek tunggal dengan akses yang munasabah untuk penyelam atau bot kecil, anod galvanik sukar ditewaskan. Tiada penerus pengubah ke rumah, tiada kabel untuk melindungi, tiada bekalan kuasa gagal, dan sistem pada asasnya bebas penyelenggaraan sehingga anod perlu diganti.

ICCP menang pada struktur yang lebih besar. Sebuah jeti yang panjang dengan beratus-ratus cerucuk, atau struktur di mana anod terletak dalam kereta luncur terpencil di dasar laut, memerlukan lebih banyak arus daripada sistem galvanik. Anod arus terkesan, biasanya bercampur logam oksida bersalut titanium atau grafit, boleh dipacu pada voltan yang lebih tinggi dan output boleh ditala apabila salutan merosot atau perubahan persekitaran. Sebagai pertukaran, anda menerima kos modal yang lebih tinggi, keperluan kuasa kekal, peralatan pemantauan dan sistem yang perlu dijaga oleh pengendali yang cekap.

Peraturan praktikal yang munasabah: jika permintaan semasa adalah sederhana dan strukturnya padat, kekal galvanik. Jika anda melindungi beribu-ribu meter persegi keluli dan anda mahukan satu panel kawalan dan bukannya beberapa tan aluminium, lihat pada arus terkesan.

Saiz Sistem: Semasa, Kawasan dan Masa

Setiap reka bentuk bermula dengan permintaan semasa, dan permintaan semasa bermula dengan kawasan basah:

• Kirakan luas permukaan keluli yang terendam dan tertimbus untuk dilindungi.
• Darab dengan ketumpatan arus reka bentuk untuk persekitaran itu, biasanya dinyatakan dalam miliamp setiap meter persegi.
• Gunakan faktor pecahan salutan jika keluli dicat, kerana salutan yang 95 peratus utuh hari ini tidak akan berada dalam lima belas tahun.

Ilustrasi pantas. Enam ratus meter persegi keluli kosong dalam air laut pada 25 mA/m² memerlukan kira-kira 15 A. Untuk mengekalkannya selama dua puluh tahun, anda memerlukan kira-kira 2.6 juta amp-jam cas, yang pada 2,000 Ah/kg berfungsi pada sekitar 1.3 tan bahan anod aloi aluminium sebelum sebarang faktor penggunaan digunakan. Itulah jumlah yang mengejutkan orang yang menganggap anod adalah aksesori kecil.

Dua dimensi mengawal dua perkara yang berbeza. Panjang anod, dan oleh itu luas permukaan, menetapkan berapa banyak arus anod boleh menolak keluar pada bila-bila masa. Keratan rentas anod, dan oleh itu jisim, menetapkan berapa lama ia boleh terus melakukannya. Anod nipis yang panjang memberikan arus yang tinggi untuk jangka hayat yang singkat; yang gemuk pendek memberikan yang sebaliknya. Reka bentuk yang baik mengimbangi kedua-duanya terhadap selang penggantian yang sebenarnya boleh didiami oleh pemilik.

Had Perlu Diketahui Sebelum Anda Nyatakan

Perlindungan katodik hanya berfungsi di mana terdapat elektrolit berterusan dan laluan elektrik yang jelas. Itu mewujudkan beberapa sempadan praktikal:

• Zon percikan dan segala-galanya di atasnya tidak boleh dilindungi, kerana tidak ada air untuk membawa arus. Jalur itu memerlukan ketebalan salutan, elaun kakisan atau bahan yang berbeza sama sekali.
• Permukaan terlindung, seperti keluli tersembunyi di belakang spatbor ketat atau terperangkap dalam celah, menerima sedikit atau tiada arus tidak kira berapa banyak anod yang anda muatkan berdekatan.
• Arus sesat dari set kimpalan berdekatan, sistem trem atau pemasangan CP lain boleh mempercepatkan kakisan pada keluli tidak dilindungi daripada menghalangnya.
• Overprotection ialah mod kegagalan sebenar. Terlalu banyak arus merosakkan salutan, membazirkan jisim anod dan, pada keluli berkekuatan tinggi, menimbulkan kebimbangan pereputan hidrogen.

Maksud Ini untuk Cerucuk Lembaran Polimer

Berikut ialah bahagian perbualan yang sering dilangkau. Perlindungan katodik melindungi keluli. Dinding cerucuk kepingan vinil atau PVC ialah bahan dielektrik: tiada besi untuk melepaskan ion, tiada sel elektrokimia untuk diganggu, dan tiada anod yang boleh melakukan apa-apa yang berguna walaupun anda memasangkannya pada panel. Apabila projek bertukar daripada keluli kepada cerucuk kepingan polimer, pakej perlindungan katodik biasanya hilang sepenuhnya, bersama-sama dengan penerus, tinjauan tahunan dan program penggantian anod.

Itu tidak menjadikan polimer sebagai jawapan kepada setiap masalah. Ia perlu dipilih untuk beban yang betul, tanah yang betul, dan pendedahan yang betul, dan dinding masih memerlukan reka bentuk yang wajar. Tetapi di mana pemandu untuk perlindungan adalah serangan klorida, air payau atau ufuk penyelenggaraan yang sangat panjang, ekonomi cerucuk kepingan PVC tahan karat selalunya kelihatan sangat berbeza daripada dinding keluli ditambah dua puluh tahun penggantian anod.

Satu kaveat dari bengkel: banyak dinding polimer yang dipanggil masih mengandungi keluli. Batang pengikat, plat sauh, waler dan kurungan sambungan selalunya bergalvani atau keluli bersalut dan kekal terdedah sepenuhnya kepada elektrokimia yang sama yang diterangkan di atas. Komponen tersebut mungkin masih layak menerima anod, atau perubahan bahan, walaupun longgokan kepingan itu sendiri tidak aktif. Kami melihat ini paling kerap di dinding cerucuk kepingan vinil dalam kerja marin , di mana panelnya adalah polimer tetapi sauh di belakang dinding tidak.

Pemantauan dan Penyelenggaraan dalam Syarat Biasa

Sistem galvanik boleh diperiksa dengan elektrod rujukan dan voltmeter berimpedans tinggi. Untuk keluli dalam air laut, kriteria penerimaan biasa ialah potensi kira-kira -0.80 V terhadap rujukan perak/perak klorida, atau anjakan 100 mV daripada potensi kakisan bebas yang diukur sebelum pemasangan. Apa sahaja kriteria reka bentuk yang diguna pakai, rekodkan bacaan awal, kerana ia adalah satu-satunya garis dasar yang akan wujud.

Tinjauan biasanya tahunan atau dua kali setahun. Keluaran yang berguna ialah potensi perlindungan di sepanjang dinding, penggunaan anod terhadap kadar yang diramalkan, dan sebarang tanda bahawa salutan telah rosak lebih cepat daripada yang diandaikan. Jika anod dimakan lebih cepat daripada jangkaan, permintaan semasa telah dipandang remeh dan pengubahsuaian perlu berlaku sebelum perlindungan hilang.

Soalan yang Kami Dengar daripada Pasukan Projek

Bolehkah saya menambah anod pada dinding sedia ada?

Ya, dan ia adalah perkara biasa. Gelang dan anod berdiri boleh dipasang oleh penyelam, dan sistem anod jauh boleh diletakkan di dasar laut berdekatan. Kekangan biasanya akses dan keadaan keluli sedia ada, bukan teori.

Adakah saya memerlukan perlindungan katodik jika keluli bersalut dengan baik?

Salutan yang baik mengurangkan permintaan semasa secara mendadak, tetapi ia tidak menghilangkan keperluan untuk perlindungan pada setiap kecacatan, tepi dan kimpalan. Kod reka bentuk menganggap faktor pecahan salutan untuk sebab ini.

Adakah dinding polimer memerlukan sebarang perlindungan kakisan sama sekali?

Panel tidak, tetapi setiap komponen keluli dalam sistem masih ada. Periksa sauh, sambungan dan apa sahaja yang tetap basah.

Sepuluh tahun membina dinding cerucuk kepingan telah mengajar kita bahawa keputusan kakisan biasanya dibuat awal, dengan maklumat yang tidak lengkap, dan kemudian hidup dengan selama beberapa dekad. Jika projek anda menuju ke pakej perlindungan katodik, saizkannya dengan betul dan belanjakan untuk penggantian dari hari pertama. Jika ia menuju ke arah dinding bebas keluli, pastikan keseluruhan sistem bebas keluli, bukan hanya bahagian yang anda boleh lihat dari air. Walau apa pun, kami berbesar hati untuk membincangkan bahagian penting keputusan itu dengan jurutera anda.