DE1294140B

DE1294140B - Anode fuer den kathodischen Korrosionsschutz

Info

Publication number: DE1294140B
Application number: DEA40301A
Authority: DE
Inventors: Rutemiller Herbert Charles
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 1961-10-05
Filing date: 1962-05-25
Publication date: 1969-04-30
Also published as: ES277727A1; BE618568A; NL279640A; NL125961C; GB962494A; US3418230A

Description

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Die Erfindung betrifft die Zusammensetzung von Anodenmetalls angeliefert werden, gemessen. Die

Anoden aus einer Aluminiumlegierung für den ka- Potentialdifferenz zwischen Anode und Kathode muß

thodischen Schutz von Nicht-Aluminium-Bauteilen, natürlich groß genug sein, um ein Fließen des Stro-

die der korrodierenden Einwirkung von wäßrigen mes zu ermöglichen. Andererseits führt jedoch eine

Medien, besonders wäßrigen salzhaltigen Medien, 5 zu große Potentialdifferenz zur Verkürzung der Le-

ausgesetzt sind, zur Verbesserung der Leistung von bensdauer der Anode, ohne daß eine entsprechende

Anoden aus Aluminiumlegierungen. Verbesserung des kathodischen Schutzes erfolgt wäre.

Es sind kathodische Schutzsysteme bekannt, in Das Ziel dieser Erfindung ist eine verbesserte galdenen ein metallischer Gegenstand, der in einen vanische Anode aus einer Aluminiumlegierung, die Elektrolyten eingetaucht ist, durch eine selbstverzeh- io eine längere Lebensdauer, bezogen auf die Gewichtsrende Anode, die ebenfalls in den Elektrolyten ein- einheit Anodenmaterial, aufweist als die bisherigen taucht und die mit dem zu schützenden metallischen handelsüblichen Anoden aus einer Aluminiumlegie-Gegenstand (Kathode) leitend verbunden ist, gegen rung.

Korrosion geschützt wird. Korrosionsschutz ist ins- Dieser Anforderung genügt die erfindungsgemäße

besondere notwendig, wenn der metallische Gegen- 15 Anode, die aus einer Aluminium-Zink-Legierung mit

stand der Korrosion in wäßrigen salzhaltigen Me- einem Zinkgehalt von 3,5 bis 9 Gewichtsprozent und

dien ausgesetzt ist. Selbstverzehrende Anoden wer- einem Indiumgehalt von 0,008 bis 0,05 Gewichts-

den zum kathodischen Schutz für Gegenstände aus prozent hergestellt wurde.

Stahl, wie Rohrleitungen, Schiffskörper, Ballasttanks Die besten Ergebnisse werden mit dieser Legie-

für Schiffe, metallische Deiche und Bohranlagen, ver- ao rung erzielt, wenn der Zinkgehalt 6 bis 8 Gewichts-

wendet. prozent beträgt. Für einige Zwecke ist es wünschens-

Insbesondere aus der deutschen Auslegeschrift wert, die Wirkung des Indiums durch Zusatz von

1 083 619 und der britischen Patentschrift 826 494 0,05 bis 0,2 Gewichtsprozent Zinn zu unterstützen,

sind Aluminium-Zink-Legierungen unter anderem Alle Verunreinigungen der Aluminiumlegierung, wie

auch mit Fremdmetallgehalten als Korrosionsschutz as ζ. Β. Eisen, Silicium und Kupfer, sollen insgesamt

bekannt. Der Zinkgehalt dieser Legierungen liegt bei 0,5 Gewichtsprozent nicht überschreiten, und ins-

3 bis 6 Gewichtsprozent in der britischen Patent- besondere soll die Legierung nicht mehr als 0,2%

schrift und bei 2 bis 60 Gewichtsprozent in der Eisen, 0,2 % Silicium und 0,02 % Kupfer enthalten,

deutschen Auslegeschrift. Anoden, die aus diesen da größere Mengen dieser Verunreinigungen den

Zusammensetzungen bestehen, also aus Aluminium 30 Strom-Wirkungsgrad der Anoden herabsetzen. Die

und Zink, erleiden jedoch während der Elektrolyse anderen Verunreinigungen sollen jeweils 0,05% nicht

einen relativ hohen Gewichtsverlust, nämlich etwa überschreiten.

3 % in einer Woche, und sie haben einen durch- Die Zinkkomponente der Legierung ist notwendig,

schnittlichen Wirkungsgrad von nur 1500 Ah je kg um das gewünschte Elektrodenpotential der Anode

der verzehrten Anode. 35 zu erzeugen. Weniger als 3,5% bewirken nicht die

Erfindungsgemäß wird eine Anode für den katho- gewünschten Eigenschaften der Anode, während

dischen Korrosionsschutz aus einer Aluminium-Zink- mehr als 9 % keine bemerkenswerte Verbesserung

Legierung mit einem Zinkgehalt von 3,5 bis 9 Ge- der Leistung bewirken. Die Indiumkomponente be-

wichtsprozent sowie einem geringen Prozentsatz von einflußt das Verhalten der Anode günstig, so daß

Verunreinigungen, der nicht mehr als insgesamt 40 während der gesamten Lebensdauer der Anode eine

0,5 Gewichtsprozent beträgt, vorgeschlagen, die da- hohe Stromleistung beibehalten wird. Geringere als

durch gekennzeichnet ist, daß die Legierung 0,008 die angegebenen minimalen Mengen haben einen un-

bis 0,05 Gewichtsprozent Indium enthält. bedeutenden Einfluß auf die Leistung der Anode,

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden wohingegen größere Mengen eine gegenteilige Wir-

Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Le- 45 kung ausüben.

gierung noch 0,05 bis 0,2 Gewichtsprozent Zinn ent- Die Anoden können entweder in gegossener oder

hält. in geschmiedeter Form hergestellt werden, aber im

Derartige selbstverzehrende oder Opferanoden allgemeinen ist es üblich, sie in Form von Gießlingen

werden im allgemeinen in jeder gewünschten Form herzustellen, da nämlich der sie unterstützende Stab

und Größe hergestellt, um sie dem zu schützenden 50 oder das Kabel an Ort und Stelle gegossen werden

Metallbauteil anzupassen, und sie müssen aus einem kann. Am gebräuchlichsten ist die Verwendung von

Metall bestehen, das gegenüber dem zu schützenden Sand- oder Dauerformen.

Metallbauteil anodisch ist. Die Anoden können in Die Größe und Form der Anoden ist von der Art

geschmiedeter oder gegossener Form vorliegen, wo- der Anbringung abhängig. Die Anoden für handels-

bei die letztere im allgemeinen bevorzugt wird. 55 übliche Zwecke haben im allgemeinen ein Gewicht

Üblicherweise werden einige Hilfsmittel zur Anbrin- zwischen 4,5 und 22,7 kg.

gung der Anode auf dem zu schützenden Gegen- Die beschriebenen Anoden sind in der Lage, unter

stand benötigt, wie z. B. Bänder, Stäbe oder Kabel den gleichen Bedingungen bei einem praktisch kon-

mit Metallseele. stanten Potential mehr Amperestunden je kg ver-

Bei vielen Verwendungszwecken machen die Ko- 60 zehrten Metalls zu liefern als Anoden einer Legie-

sten für den Ersatz der verbrauchten Anode einen rung aus Aluminium und 5,5 % Zink des Typs, der

wesentlichen Teil der Kosten des Schutzsystems aus. bisher für den kathodischen Korrosionsschutz be-

Aus diesem Grunde wird eine lange Lebensdauer zu- nutzt worden ist. Die verbesserte Anode aus einer

sammen mit einer adäquaten Stromleistung zur Her- Aluminiumlegierung erzeugt praktisch ein konstan-

absetzung der Kosten des kathodischen Schutzes an- 65 tes Spannungsgefälle von 0,2 bis 0,4 V zwischen den

gestrebt. Dieses Merkmal wird als hoher Strom- Anoden und dem Stahlbauteil; dadurch wird einerseits

Wirkungsgrad bezeichnet und wird im allgemeinen ein adäquater Schutz geschaffen, andererseits aber ein

in Amperestunden, die der Kathode je kg verzehrten sogenannter »übermäßiger Schutz« vermieden.

Claims

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Die verbesserte Anodenleistung, die durch die Zu- Anoden der Gruppe 2 2347 bis 2422 Ah je kg versammensetzung der Legierung bedingt ist, wird in brauchter Anode erzeugen, durchschnittlich 2387 Ah.

den folgenden Beispielen erläutert:

^& ^F Beispiel 2

Beispiell 5 Zylindrische Probeanoden aus einer Aluminium

legierung, die im wesentlichen aus Aluminium, 7%

Es wurden zwei Gruppen von Probeanoden unter- Zink, 0,05 % Zinn und 0,01 % Indium bestand und sucht. Die Anoden der Gruppe 1 bestanden im als Verunreinigungen 0,01% Kupfer, 0,12 °/o Eisen wesentlichen aus Aluminium und 5,5 % Zink, die und 0,1 % Silicium enthielt, wurden in der gleichen der Gruppe 2 aus Aluminium, 7 % Zink und 0,02 % io Weise, wie es im vorangegangenen Beispiel beschrie-Indium. Die Anoden beider Gruppen enthielten an ben wurde, in eine Dauerform gegossen. Diese AnVerunreinigungen 0,01% Kupfer, 0,12% Eisen und öden wurden dem gleichen Korrosionstest über den 0,1 % Silicium. Sie waren in Dauergußformen in gleichen Zeitraum wie im Beispiel 1 ausgesetzt. Diese Form von Zylindern vergossen. Jede Anode wurde Anoden verloren innerhalb der einwöchigen Vergewogen, ihre Oberfläche berechnet, und sie wurde 15 suchsperiode 1,8% ihres Gewichtes. Es wurde festin ein gesondertes Stahlgefäß getaucht, das eine gestellt, daß diese Anoden 2347 bis 2396 Ah je 3,5gewichtsprozentige wäßrige Lösung von Natrium- kg verbrauchter Anode erzeugten, durchschnittlich chlorid enthielt. Die Anoden wurden in einen Strom- 2365 Ah.

kreis gebracht, der mit der üblichen Einrichtung ver- Beisoiel 3

sehen war, so daß eine konstante Stromdichte erzeugt ao "

und aufrechterhalten werden konnte, wobei sich das Unter sonst gleichen Umständen wie nach BeiPotential automatisch einstellte, um die Widerstands- spiel 1 wurden folgende Abwandlungen vorgenomänderungen zu kompensieren. In dieser Anordnung men: Lieferung 2 hatte 0,04 % Indium, und Anoden wurden von außen nur einige Volt Spannung an- davon verloren 1,75% ihres Gewichtes. Die Liegelegt, und die Stromdichte wurde bei 2 mA/ 25 ferung 2 lieferte 2300 bis 2332, durchschnittlich 6,452 cm² Anodenoberfläche belassen. Die Strom- 2317 Ah je kg verzehrter Anode,
werte wurden mit Hilfe eines Milliamperemeters im

Stromkreis gemessen. Am Ende der einwöchigen Patentansprüche:

Versuchsperiode wurden alle Anoden herausgenom- 1. Anode für den kathodischen Korrosions-

men, gereinigt und zur Bestimmung des Metallver- 30 schutz aus einer Aluminium-Zink-Legierung mit

lustes gewogen. Es wurde festgestellt, daß die An- einem Zinkgehalt von 3,5 bis 9 Gewichtsprozent

öden der Gruppe 1 2,8 % ihres Gewichtes und die sowie einem geringen Prozentsatz an Verunreini-

der Gruppe 2 1,7 % ihres Gewichtes verloren hatten. gungen, der nicht mehr als insgesamt 0,5 Ge-

Der Strom-Wirkungsgrad, den man erhält, indem wichtsprozent beträgt, dadurch gekenn-

man die Amperestunden, die bei der Kathode an- 35 zeichnet, daß die Legierung 0,008 bis 0,05

geliefert werden, durch den Gewichtsverlust der An- Gewichtsprozent Indium enthält,

ode dividiert, zeigt, daß die Anoden der Gruppe 1 2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

1320 bis 1540 Ah je kg verbrauchter Anode er- zeichnet, daß die Legierung noch 0,05 bis 0,2

zeugen, durchschnittlich 1430 Ah, wohingegen die Gewichtsprozent Zinn enthält.