Toepassing van anodes met lange levensduur in de externe kathodische bodembescherming van stalen opslagtanks

Toepassing van anodes met lange levensduur in de externe kathodische bodembescherming van stalen opslagtanks

Externe corrosiebeheersing aan de onderkant van stalen opslagtanks vertegenwoordigt een klassiek scenario in kathodische bescherming waarbij de installatie een eenmalige handeling is en het systeem de hele levensduur moet meegaan. Zodra een tank in gebruik wordt genomen en gevuld, wordt de ruimte tussen de tankbodem en de fundering volledig afgesloten door het zandkussen of de asfaltzandlaag, waardoor eventueel toekomstig onderhoud onmogelijk wordt. Bijgevolg moet de ontwerplevensduur van een kathodisch beschermingssysteem voor de tankbodem overeenkomen met die van de tankconstructie, waarbij doorgaans niet minder dan 20 jaar nodig is, terwijl voor sommige grote tanks 30 jaar of meer nodig is.

Traditionele kathodische bescherming voor tankbodems maakt vaak gebruik van opofferingsanodes, zoals magnesium- of zinklinten, die radiaal of concentrisch in het zandkussen zijn aangebracht. Uit veldgegevens blijkt echter dat de werkelijke levensduur van opofferingsanodes in tankbodemomgevingen vaak korter is dan de ontwerpwaarde. De belangrijkste redenen zijn onder meer: ​​de fundering van de tankbodem blijft gedurende langere perioden nat, waardoor een complexe elektrolytomgeving ontstaat die het anodeverbruik versnelt; gelokaliseerde schade aan de coating van de tankbodem verhoogt de stroomopbrengst van de anodes, waardoor de uitputting wordt versneld; en het falen van de anode-om-kabelafdichting leidt tot corrosie en losraken van de verbinding. Bij veel projecten raken de anodes na acht tot twaalf jaar gebruik uitgeput of daalt de beschermingsstroom aanzienlijk, waardoor de resterende ruim tien jaar van de levensduur van de tank onbeschermd blijft.

Onder de indruk gebrachte huidige kathodische bescherming is de technische richting voor het bereiken van bodembescherming op de lange- termijn. In de praktijk is de MMO-buisanode van Φ25 x 1000 mm een ​​gebruikelijke keuze geworden vanwege de juiste afmetingen en stabiele elektrochemische prestaties. Tijdens de constructie worden meerdere anodes in serie of parallel geschakeld en in concentrische cirkels of radiale patronen in het zandkussen onder de tankbodem gerangschikt. De anodes worden doorgaans 300-500 mm onder de tankbodem begraven en de kabels worden door de omtrek van de fundering naar een aansluitdoos buiten de tank geleid.

De technische voordelen van deze oplossing zijn als volgt:

1. De levensduur van de anode komt overeen met de levensduur van de tankstructuur.Het titaniumsubstraat van de MMO-anode corrodeert niet in grond- of zandomgevingen, en de gemengde metaaloxidecoating heeft een extreem laag verbruik, doorgaans minder dan 6 mg/(A·jaar). Voor een enkele anode met een uitgangsvermogen van 2 A bedraagt ​​het jaarlijkse laagdikteverlies minder dan 0,01 μm. Met een effectieve laagdikte die doorgaans tussen 10 en 20 μm ligt, kan de anode theoretisch een levensduur van meer dan 30 jaar halen, wat overeenkomt met de ontwerplevensduur van de tank en een onderhoudsvrije werking- gedurende de gehele gebruiksperiode mogelijk maakt.

2. Hoge elektrochemische activiteit en lage aandrijfspanning.MMO-anodes vertonen een hoge elektrokatalytische activiteit, met lage chloor- en zuurstofoverpotentialen vergeleken met conventionele anodematerialen. Voor dezelfde stroomafgifte is de vereiste stuurspanning lager. Voor structuren met grote- oppervlakken zoals tankbodems draagt ​​een lagere aandrijfspanning bij aan een meer uniforme potentiaalverdeling en vermindert het risico op kathodische onthechting veroorzaakt door plaatselijke overbescherming. De lagere uitgangsspanning vereenvoudigt ook de systeemisolatievereisten en de operationele veiligheid.

3. Afmetingen geschikt voor de besloten ruimte onder de tankbodem.De buitendiameter van 25 mm en de lengte van 1000 mm maken een gemakkelijke plaatsing in de beperkte ruimte tussen de tankbodem en de fundering mogelijk, zonder het draagvermogen van het zandkussen of de verdichting ervan te beïnvloeden. De anodes kunnen naar wens radiaal of concentrisch worden geplaatst, waardoor een uniforme stroomdekking over de gehele tankbodem wordt bereikt.

4. Prefabricage in de fabriek garandeert installatiekwaliteit.De anode-naar-kabelverbinding en de montage van de anode met cokesvulling kunnen in de fabriek worden voltooid. Het werk op-site beperkt zich tot het plaatsen van de geprefabriceerde eenheden volgens de indelingstekeningen. Deze aanpak elimineert kwaliteitsonzekerheden die gepaard gaan met veldlassen en opvulgieten, vermindert het aantal veldverbindingen en verlaagt het uitvalpercentage.

5. De kabelspecificaties voldoen aan de huidige transmissie- en afdichtingsvereisten.De koperen kabel van 1×16 mm² heeft voldoende stroom-capaciteit voor het anodesysteem op de bodem van de tank. Bovendien zijn de afdichtingstechnieken voor dit kabelformaat goed ingeburgerd en betrouwbaar gebleken. In de ontoegankelijke omgeving onder een tank is de integriteit van de kabelverbinding rechtstreeks bepalend voor de levensduur van het systeem, en de kabelgrootte van 16 mm² maakt het gebruik van volwassen afdichtingsmethoden mogelijk.