사일런트 가디언 : 효과적인 희생 양극 음극 보호를위한 5 가지 중요한 키

원료 순도는 협상 할 수 없습니다.

아연 양극 :고순도 아연 (ASTM B418 Type I 또는 MIL-A-18001H와 같은 표준을 준수하는 것이 가장 중요합니다. 철 (Fe> 0.0014%), 납 (PB) 또는 카드뮴 (CD)과 같은 소량의 불순물조차도 효율성을 크게 줄일 수 있습니다. 특히 철은 양극 표면에 단단하고 절연 산화물 층 ( "패시베이션")의 형성을 촉진하여 전류 출력을 심각하게 줄이고 이론적 용량이 소비되기 오래 전에 비효율적 인 양극을 비효율적으로 렌더링합니다.

알루미늄 양극 :현대식 알루미늄 합금 음극 (예 : ASTM B807/B807M 또는 MIL-A-24779 (SH) 당 AL-ZN-In 기반 합금은 아연 (Zn), 인듐 (IN) 및 때로는 실리콘 (SI) 또는 카드뮴 (CD)의 정확한 첨가에 의존하여 표면을 활성화하고 유지하는 용지를 유지합니다. 구리 (Cu> 0.01%) 및 철 (Fe> 0.09%)과 같은 오염 물질은 유해하여 패권을 촉진하고 효율을 감소시킵니다. 성능에 부정적인 영향을 피하기 위해 실리콘 함량을 엄격하게 제어해야합니다.

마그네슘 양극 :저전동 환경 (토양, 담수)에서 주로 사용되며, 고순도 마그네슘 (ASTM B843 Type M1)이 필수적입니다. 철, 니켈, 구리 및 코발트 불순물은 유해한 "음극 독"으로 작용하며, 자기 혐오를 급격히 가속화합니다. 이것은 양극이 유용한 보호 전류 대신 수소 가스를 생성하여 사용 가능한 수명을 크게 단축 시킨다는 것을 의미합니다.

주조 조건 구조 및 성능을 지시합니다.

용융 및 붓기 :용융 중 정확한 온도 제어는 산화를 방지하고 합금 요소의 균일 한 혼합을 보장합니다. 난류 쏟아지는 것은 양극 내에서 가스 (다공성) 또는 산화물 (포함)을 포획 할 수 있습니다.

냉각 속도 :제어 된 응고가 중요합니다. 빠른 냉각은 내부 응력, 수축 공동 또는 바람직하지 않은 미세 구조로 이어질 수 있으며, 이는 양극을 부서지기 쉬우거나 불균일 한 부식을 일으킬 수 있습니다 ( "청킹").

핵심 및 인서트 :강철 코어 (일반적으로 아연 도금 또는 전처리 된 탄소강 막대 또는 와이어)는 완벽하게 중앙에 있어야하며 양극 재료와의 탁월한 야금 결합을 가져야합니다. 결합 불량은 고 저항 인터페이스를 생성하거나 전류 흐름을 방해하거나 조기 분리로 이어질 수 있습니다. 캐스팅은 코어의 완전한 캡슐화를 보장하고 주변의 공극을 피해야합니다.

품질 보증 :평판이 좋은 제조업체는 용융 배치의 화학적 분석, 핵심 결합 무결성 및 내부 결함에 대한 비파괴 테스트 (X- 레이 또는 초음파 검사와 같은), 표면 결함, 차원 정확도 및 코어 위치에 대한 시각적 검사를 포함하여 엄격한 품질 관리를 구현합니다.

높은 염분 환경 (해수, 뇌한 물) :

알루미늄 양극 :논란의 여지가없는 챔피언. 현대식 활성화 된 알루미늄 합금은 높은 구동 전압 (대략 . 0.25 V vs Steel), 고전류 용량 (약 . 2600-2800 amp-Hrs/kg), 장수 및 전류 단위당 상대적으로 저렴한 비용의 최상의 조합을 제공합니다. 그것들은 가볍고 광범위한 해수 온도에서 일관되게 성능을 발휘합니다. 이로 인해 선박, 해외 플랫폼, 해수 냉각 시스템 및 해양 구조물의 표준 선택이됩니다.

아연 양극 :특히 염분이 크게 변동될 수있는 뇌한 조건에서 신뢰할 수있는 선택으로 남아 있습니다. 그들은 알루미늄보다 약간 낮은 구동 전압 (약 . 0.20 V vs Steel)과 용량 (대략 . 780-820 amp-Hrs/kg)을 가지지 만 낮은 흐름 또는 잠재적으로 오염 된 물에서의 유월성에 덜 취약합니다. 중요한 내부 구성 요소 (예 : 밸러스트 탱크) 또는 역사적 성능 데이터가 선호하는 경우에 종종 선호됩니다. 고순도 아연이 필수적입니다.

저용-중간 염분 환경 (담수, 저전동 토양) :

마그네슘 양극 :전해질 저항이 높은 곳에서 탁월합니다. 그들의 높은 구동 전압 (표준 합금의 경우 최대 약 . 1.1 v vs 강철, H-1 합금의 경우 약 . 1.4 V는 담수, 증류수 또는 아연 또는 알루미늄이 비효율적 인 고도로 저항성 토양에서도 충분한 보호 전류를 생성 할 수 있습니다. 전류 용량 (합금에 따라 약 . 550-1100 AMP-HRS/kg)은 저항을 극복하는 데 필요한 더 높은 전압에 의해 상쇄됩니다. 매장 파이프 라인, 저장 탱크 바닥, 온수기 및 담수 시스템의 주요 선택입니다.

아연 양극 :약간의 뇌한 물이나 약간 전도성 토양에서 사용될 수 있지만, 저항력이 ~ 1500 옴 -cm 이상으로 증가함에 따라 그 효과는 빠르게 감소합니다. 그들의 낮은 구동 전압은 저항 매체를 통해 전류를 밀기 위해 고군분투합니다.

주요 고려 사항 :

온도:더 높은 온도는 일반적으로 양극 활동을 증가 시키지만 자기 조절 (특히 마그네슘의 경우)을 가속화하고 용량을 줄일 수 있습니다. 알루미늄 합금은 일반적으로 온도 변화에 더 내성적입니다.

물 화학 :오염 물질, 황화물 또는 높은 수준의 이산화탄소는 때때로 양극 거동에 영향을 줄 수있어 잠재적으로 유산으로 이어질 수 있습니다. 아연은 알루미늄에 비해 오염 된 물에서 더 민감 할 수 있습니다.

유량 :높은 흐름은 양극 표면을 침식하고 잠재적으로 보호 필름을 방해 할 수 있습니다. 알루미늄 합금은 일반적으로 아연보다 더 나은 침식 저항성을 나타냅니다.

전기 연결 : 생명선 :

강력하고 영구 :양극의 강철 코어와 보호 구조 사이의 연결은 예외적으로 강력하고 저항력이 낮고 시스템의 설계 수명에 내구성이 있어야합니다. 용접 (승인 된 절차 및 호환 용접 금속 사용)은 직접 부착의 금 표준입니다. Thermit 용접은 파이프 라인에 일반적입니다.

기계적 연결 :용접이 가능하지 않은 경우 (예를 들어, 코팅 된 구조, 민감한 구성 요소), 적절한 전기 접촉 표면이있는 고지성 기계 클램프 및 부식 방지 하드웨어 (예 : 스테인리스 스틸 볼트, 너트, 와셔)가 필수적입니다. 이들은 느슨하게 또는 부식없이 진동, 열 순환 및 환경 노출을 견딜 수 있도록 설계되어야합니다. 접촉 저항은 회로 저항에 비해 무시할 수 있어야합니다.

케이블 연결 :원격 양극 (토양에서 공통)의 경우 케이블 (일반적으로 HMWPE 또는 XLPE 절연)의 전류 및 전압 강하에 적절하게 크기가 있어야합니다. 애노드 코어에 대한 연결은 종결 지점에서 전해질 유입 및 부식을 방지하도록 설계된 특수한 수중 키트로 만들어야합니다. 이 키트는 종종 에폭시 포팅, 압축 씰 또는 마스틱 씰이있는 열 감수 슬리브를 포함합니다.

물리적 장착 : 안전하고 안전 :

직접 첨부 :유체 역학적 힘 (물), 진동 또는 우발적 인 충격에 저항하기 위해 구조물에 직접 용접되거나 볼트로 고정되어 있어야합니다. 구조 표면으로부터의 간격은 균일 한 전류 분포를 허용하고 차폐를 방지해야한다.

썰매, 랙 및 팔찌 :해저 배치의 경우 큰 양극이 종종 강력한 강철 프레임 (슬레드)에 장착됩니다. 탱크 또는 구조물의 경우 장착 랙이 사용됩니다. 파이프 양극은 종종 파이프 주위에 쪼개진 "팔찌"로 캐스팅되어 전기 접촉과 물리적 안정성이 우수합니다. 선체 양극은 종종 항력을 최소화하기 위해 오목하거나 간소화됩니다.

토양 배치 :매장 된 양극은 적절한 배출 (일반적으로 저항성, 수분 벤토나이트 점토 기반 믹스)으로 둘러싸여 있어야하며 안정적인 환경을 유지하여 전류 방전을 보장하고 수명을 연장해야합니다. 배치 중에 백필 백은 손상되지 않아야합니다. 양극은 구조에 대한 올바른 깊이에 위치해야합니다.

차폐 방지 :양극은 전류가 보호 된 표면에 자유롭게 도달 할 수있는 곳에 배치해야합니다. 다른 구조, 코팅, 잔해 또는 양극 장착 하드웨어가 현재 경로를 차단할 수있는 위치를 피하십시오 ( "방패"). 이것은 해외 자켓이나 선박 내부와 같은 복잡한 형상에서 특히 중요합니다.

양극 수명 계산 :

희생 양극의 이론적 수명은 기본 공식을 사용하여 추정 될 수 있습니다.
Life (년)=(양극 금속의 질량 (kg) x 이용률 x 양극 용량 (AMP-HR/kg))/(연간 평균 현재 수요 (AMPS) X 8760 HRS/년)

대량의:활성 양극 재료의 순 중량 (코어 제외, 삽입, 하드웨어 장착).

활용 요소 :는 안정적으로 기능하기 전에 효과적으로 소비되는 양극 질량의 분율을 나타냅니다 (예 : 코어 접촉 상실, 과도한 청크 또는 고갈로 인해). 일반적으로 잘 설계된 아연/알루미늄 양극의 경우 85-90%, 마그네슘의 경우 50-70%.

양극 용량 :재료 특성 (예 : 아연의 경우 ~ 780 ah/kg, Al의 경우 ~ 2600 ah/kg, 합금에 따라 mg의 경우 ~ 550-1100 ah/kg).

현재 수요 (i) :그만큼총전체 구조에서 보호를 유지하고 유지하는 데 필요한 전류. 이것은 환경, 코팅 조건, 온도 등에 따라 구조의 표면적과 필요한 전류 밀도 (ma/m²)에서 파생됩니다.이것은 종종 가장 불확실한 변수이며 과소 평가 된 경우 주요 오류 소스입니다.

소비 가속화 요인 :

설계보다 높음 : 현재 수요 :초기 코팅 불량, 코팅 손상/시간이 지남에 따라 코팅 손상/분해, 노출 면적 증가, 수온이 높을수록, 염분이 예상보다 낮아집니다 (Zn/Al의 경우).

낮은 양극 사용 :불순물 또는 환경으로 인한 핵심 결합, 심각한 청크, 수동화.

기계적 손상 :충격, 마모, 침식.

전기 반바지 :보호 구조와 관련없는 베어 메탈 물체 (예 : 도크, 다른 용기, 파편) 사이의 우연한 접촉은 대량의 CP 전류를 전환하여 빠르게 고갈 된 양극을 고갈시킬 수 있습니다.

모니터링 : 시스템의 시선 :

잠재적 측정 :CP 모니터링의 초석. 기준 전극 (해수 용 AG/AGCL, 토양의 CU/CUSO4)을 사용하여 보호 구조의 전기 화학 전위를 측정하십시오. 최소 보호 전위 (예 : -0.80V vs ag/agcl)보다 더 부정적인 판독 값은 일반적으로 보호를 나타냅니다. 정기 조사는 성능 추세를 추적합니다.

육안 검사 :정기적 인 점검 (다이빙, ROV, 드라이 도킹, 발굴)은 양극 조건 (남아있는 질량, 청킹, 코어 노출, 안전한 장착)을 평가하고 코팅 손상 또는 해양 성장 차폐 또는 잔해물 축적과 같은 예상치 못한 문제를 식별하는 데 필수적입니다.

현재 출력 측정 :개별 양극 (션트 저항기 또는 클램프 온 앰메이터 사용)에서 흐르는 전류를 측정하면 잠재적 인 불균형이나 실패를 설계하고 식별하는 것으로 기능하는지 확인하는 데 도움이됩니다.

교체 트리거 및 전략 :

고갈 임계 값 :양극은 일반적으로 안전 마진을 보장하고 보호 격차를 피하기 위해 60-80% 소비 (검사/측정에 따라)에 도달하면 대체됩니다.

실패 지표 :전기적 연속성 상실, 심각한 청크 노출, 물리적 분리 노출, 또는 충분한 이론적 양극 질량에도 불구하고 보호 전위를 달성 할 수 없음.

사전 계획 :모니터링 데이터 및 수명 계산에 따라 교체를 미리 계획해야합니다. 예정된 유지 보수 기간 (예 : 용기 드라이 도킹, 파이프 라인 검사)과 통합됩니다. 초기 설계 중에 쉽게 접근 할 수 있습니다.

기록 보관 :양극 설치 날짜, 위치, 초기 가중치, 검사 결과 및 잠재적 판독 값에 대한 세심한 문서화는 향후 교체 요구 및 감사 시스템 성능을 예측하는 데 필수적입니다.

현재 분포 원칙 :

감쇠:보호 전류는 전해질 (물/토양)의 전기 저항으로 인해 양극으로부터 거리가 크게 감소합니다. 환경의 전도도가 높을수록 (저항력이 낮음), 전류는 효과적으로 이동합니다.

차폐 :물리적 장애물 (기타 구조, 선체 부속물, 파편, 조밀 한 해양 성장)은 전류의 직접 경로를 차단하여 보호가 부적절한 위치에있는 "그림자"를 만듭니다. 코팅은 의도적 인 방패 역할을하여 보호가 필요한 베어 금속 영역을 줄입니다.

에지 효과 및 기하학적 복잡성 :전류는 가장자리, 모서리, 용접 및 거의 불연속에 집중하는 경향이 있습니다. 복잡한 모양 (스티프너, 플랜지, 파이프 지지대, 해양 구조의 노드)은주의 깊은주의를 기울여야합니다.

레이아웃 설계 :

지대 설정:구조물을 지오메트리, 환경 (예 : 스플래시 존 대 침지), 코팅 품질 및 중요도에 따라 논리 영역으로 나눕니다. 각 영역에 필요한 전류를 계산하십시오.

양극 간격 :양극 당 필요한 전류 출력 (크기/유형에 따라 결정), 영역에 필요한 총 전류 및 감쇠 특성에 기초합니다. 균일 한 분포를 목표로합니다. 전형적인 선체 양극 간격은 길이를 따라 3-5 미터 일 수 있습니다. 파이프 라인 팔찌 양극은 토양 저항성 및 코팅 품질에 따라 100-300 미터 간격으로 이격 될 수 있습니다. 모델링 소프트웨어는 종종 복잡한 구조에 사용됩니다.

중요한 영역과의 근접성 :용접, 스트레스 농도, 손상된 코팅 영역 또는 충돌이 발생하기 쉬운 지역과 같은 고위험 지역 근처에 충분한 양극 질량 및 전략적 배치를 보장하십시오.

부작용 방지 :특히 고전압 마그네슘 아노드를 사용하는 경우 중요한 구성 요소에 대한 수소 진화의 위험 (고 강성 강을 손상 시키거나 코팅 단인을 유발할 수 있음)을 최소화하기위한 양극을 위치시킵니다. 길 잃은 전류 간섭이 잠재적 인 문제라면 민감한 장비 맞은 편에 반대쪽에있는 양극을 배치하지 마십시오.

3D 사고 :보호는 모든 노출 된 표면을 덮어야합니다. 해외 플랫폼과 같은 복잡한 구조의 경우, 3D 공간을 통한 전류가 어떻게 흐르는지를 고려하여 다리, 버팀대, 도체 및 해저 구성 요소에 양극이 필요합니다. 선체는 길이, 너비 및 깊이를 따라 분포 된 양극이 필요합니다.

코팅 시너지 효과 :고품질의 잘 관리 된 코팅은 첫 번째 방어선이며 CP 시스템의 현재 수요를 크게 줄입니다. SACP는 피할 수없는 코팅 결함 (휴일)을 보호합니다. 설계는 시간이 지남에 따라 예상 코팅 조건 (코팅 파괴 계수)을 설명해야합니다.

확인 및 조정 :설치 후 초기 CP 설문 조사는 구조의 보호 수준을 확인하는 데 중요합니다. 과도하게 보호되거나 과도하게 보호 된 영역이 발견되면 양극 레이아웃 또는 출력은 조정이 필요할 수 있습니다. 주기적 재 보조는 코팅 분해 또는 양극 고갈로 인한 모니터 변경 사항을 모니터링합니다.