DE3337005C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Oxidanode, die zum kathodischen Korrosionsschutz bei angelegtem bzw. aufgeprägtem Strom verwen­ det wird, insbesondere zum kathodischen Schutz von Tanks und von Rohrleitungen, die in der Erde, in Süßwasser oder in See­ wasser verlegt sind. Ferner können derartige Oxidanoden in Ver­ bindung mit dem Schutz von eingerammten Stahlblechen in Häfen verwendet werden. Weitere Beispiele für das Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Anode sind Schwimmdocks, Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungen und große Wassertürme für Trinkwas­ ser.

Im allgemeinen kann die Anode gemäß der Erfindung in den Fällen verwendet werden, bei denen die bereits bekannten Anoden einge­ setzt werden können. Der niedrige Preis und der geringe Ver­ brauch, d. h. der geringe Verlust an Anodenmaterial, bei allen Stromdichten und weitere Vorteile, die im folgenden noch be­ schrieben werden, machen die Anode gemäß der Erfindung zu einer wirkungsvollen und attraktiven Alternative der bekannten Anoden.

Magnetitanoden zum kathodischen Korrosionsschutz bei aufgepräg­ tem Strom sind bekannt und sind üblichen Silicium/Eisen- und Graphit-Anoden überlegen, die oft ausgetauscht werden müssen. So ist eine Magnetitanode bekannt, deren gesamte Innenfläche mit einer dünnen Kupferschicht überzogen ist und bei der knapp unterhalb des oberen Anodenendes eine Kupferplatte mit der in­ neren Kupferschicht mit Hilfe einer Leitungsverbindung verbun­ den ist, die aufgelötet ist. Diese Magnetitanode wird in der Praxis für den kathodischen Schutz einer Anzahl von Vorrichtun­ gen eingesetzt, die korrodieren können. In diesem Zusammenhang sei auf Linder, "Magnetite Anodes For Impressed Current Cathodic Protection, Corrosion/78" - Veröffentlichung 159, März 1978, Houston/Texas in: "Materials Performance", August 1979, Seiten 17 bis 20 verwiesen. Diese Literaturstelle enthält eine Beschreibung des Standes der Technik, der der vorliegenden Er­ findung nahekommt.

Ferner ist eine rohrförmige Anode zum kathodischen Korrosions­ schutz aus der GB-PS 14 41 908 bekannt, die aus einem nicht oxidischen Material besteht und eine in der Mitte des Tubus ge­ führte Anode aufweist.

Die bekannten Anoden weisen eine Reihe von Nachteilen auf. So hat die Befestigung der Leitungsverbindung am oberen Ende der Anode hinsichtlich der Stromverteilung und demgemäß hinsicht­ lich der sogenannten Endeffekte, d. h. Rohrladung, zu Problemen und damit auch zu einem Angriff des Metallüberzugs an den Stellen der Anode geführt, wo eine ungleichmäßige Strom­ belastung auftritt.

Wenn ferner Kupferüberzüge in Verbindung mit der bekannten Be­ festigung der Leitungsverbindung verwendet werden, können Ris­ se in der Magnetitanode auftreten. Bei der Bildung von Rissen kann der Elektrolyt in die Risse eindringen und die Kupfer­ schicht im Bereich der Risse verschwindet. Dadurch treten Pro­ bleme bei der Stromentladung auf, da an den Stellen der Anode, an denen die Kupferschicht verschwindet, kein Strom durchtreten kann, so daß die übrigen Teile der Anode übermäßig hoch be­ lastet werden. Ferner tritt ein verhältnismäßig hoher Wider­ stand beim Verschwinden der Kupferschicht auf.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine fortent­ wickelte Oxidanode für kathodischen Korrosionsschutz bei aufge­ prägtem Strom bereitzustellen, die in der Lage ist, einen zu hohen Anodenwiderstand zu vermeiden, einfach und kostengünstig herzustellen ist und ohne großen technischen Aufwand anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 befindlichen Merkmale gelöst.

Demnach weist die Metalloxidanode zum kathodischen Korrosions­ schutz bei aufgeprägtem Strom ein Metalloxid-Anodenelement auf, das auf seiner Stromaufnahmefläche mit einem elektrisch leiten­ den Metall oder einer elektrisch leitenden Metallegierung über­ zogen oder plattiert ist, wobei der Überzug oder die Plattie­ rung mit einem elektrisch leitenden Leitungsendelement verbun­ den ist, das unter leitender Verbindung an einer Stelle der überzogenen oder plattierten Oberfläche befestigt ist und da­ durch gekennzeichnet ist, daß das Leitungsendelement an einer mittigen Stelle oder einem mittigen Bereich der überzogenen oder plattierten Oberfläche befestigt ist, so daß ein Kontakt zwischen dem Endelement und dem Überzug oder der Plattierung praktisch zum Zentrum oder im Zentralbereich des Überzugs oder der Plattierung vorgesehen wird.

Die genannte zentrale Verbindung dient dazu, eine befriedigende gleichmäßige Stromverteilung zu erreichen, wobei die genannten unerwünschten Endeffekte gleichfalls weitgehend minimiert wer­ den.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Anode handelt es sich bei dem Metalloxid um Magnetit, obgleich auch andere Metalloxide, beispielsweise eine NiO+FeO/Fe₂O₃-Anode anstelle einer Magnetitanode verwendet werden können, bei der es sich um eine FeO/Fe₂O₃-Anode handelt.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Magnetitanode für die genannte Anwendung, wobei die Anode ein Magnetitanodenelement aufweist, das auf seiner Stromaufnahmeoberfläche bzw. Stromauf­ prägungsoberfläche vollständig oder teilweise mit einem elek­ trisch leitenden Metall oder einer elektrisch leitenden Me­ tallegierung aus der aus Kupfer, Blei, Zinn, Aluminium, Kupfer­ legierungen, Bleilegierungen, Zinnlegierungen und Aluminiumle­ gierungen bestehenden Gruppe überzogen oder plattiert ist, wo­ bei dieser Überzug oder diese Plattierung mit einem elektrisch leitenden Leitungsendelement verbunden sind, das unter leiten­ der Verbindung an einer mittigen Stelle oder einem mittigen Be­ reich des Überzugs bzw. der Plattierung befestigt ist, so daß ein Kontakt mit dem Überzug bzw. der Plattierung praktisch im Zentrum oder im zentralen Bereich des Überzugs bzw. der Plat­ tierung vorgesehen wird.

Gemäß der Erfindung handelt es sich bei dem Metall oder der Me­ tallegierung, die als Überzugs- oder Plattiermaterial verwendet werden, vorzugsweise um Blei oder eine Bleilegierung, bei­ spielsweise eine Bleilegierung mit einem Gehalt von 95% Pb und 5% Sb, oder um eine Bleilegierung mit einem Gehalt an Blei, Zinn und Zink. Blei ist etwa dreimal billiger als Kupfer; Blei ist gleichfalls passiv, wenn es anodisch mit einem elektrischen Strom belastet wird. Diese zuletzt genannte Eigenschaft ist wichtig, da - wie bereits erwähnt - bei der Verwendung von Kup­ ferüberzügen Risse von Zeit zu Zeit auftreten können; wenn Risse im Magnetit auftreten, verschwindet der Kupferüberzug im Bereich der Risse, so daß hinsichtlich der Stromentladung Pro­ bleme auftreten, da dort kein Strom fließen kann, wo das Kupfer verschwunden ist; der Widerstand der Anode wird dadurch auf einen nicht annehmbaren Wert erhöht. Diese Probleme kann man vermeiden, wenn man Blei oder Bleilegierungen oder andere der genannten Metalle oder Metallegierungen anstelle von Kupfer verwendet.

Das mittige Leitungsendelement ist vorzugsweise eine Bronzespi­ rale, die in den Magnetit in einer derartigen Weise gepreßt worden ist, daß man einen Kontakt zwischen dem Metallüberzug bzw. der Metallplattierung und der Spirale genau oder praktisch in der Mitte der Anode erreicht, so daß eine gleichmäßige Stromverteilung vorgesehen wird und unerwünschte Endeffekte vermieden werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stromaufnahmefläche des Magnetitanodenelements nur zum Teil mit dem elektrisch leitenden Metall oder der elektrisch leitenden Metallegierung überzogen oder plattiert, da ein derartiger teilweiser Überzug bzw. eine derartige teilweise Plattierung die unerwünschten Endeffekte herabsetzen kann.

So wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Magnetitanode zum kathodischen Korrosionsschutz bei aufgeprägtem Strom vorgesehen, wobei diese Anode ein Magne­ titanodenelement in Form eines hohlen und im wesentlichen zy­ lindrischen Rohres aufweist, das an einem Ende offen und am entgegengesetzten Ende verschlossen ist, wobei dieses Rohr auf seiner Stromaufnahmeinnenfläche mit metallischem Blei oder einer elektrisch leitenden Bleilegierung überzogen oder plat­ tiert ist, wobei dieser Überzug bzw. dies Plattierung die in­ nere Oberfläche mit Ausnahme eines relativ kleinen Bereichs im oberen Abschnitt der Oberfläche am offenen Ende des Rohres und mit Ausnahme eines entsprechend relativ kleinen Bereichs des verschlossenen Bodenabschnitts des Rohres bedeckt, wobei dieser Überzug bzw. diese Plattierung mit einem leitenden Leitungsend­ element in Form einer Bronzespirale verbunden sind, die unter leitender Verbindung an einer mittigen Stelle oder einem mitti­ gen Bereich des Überzugs bzw. der Plattierung befestigt ist, so daß ein Kontakt zwischen dem Überzug bzw. der Plattierung im wesentlichen im Zentrum bzw. zentralen Bereich des Überzugs bzw. der Plattierung vorgesehen wird.

Eine Anode dieses Typs ist relativ billig; der Bleiüberzug oder die Bleiplattierung dienen dazu, Zerstörungen infolge von Ris­ sen des Anodenüberzugs zu vermeiden; der Bleiüberzug sieht im Vergleich zu Kupfer eine praktisch identische Stromentladung über die gesamte Länge der Anode und einen entsprechenden Span­ nungsabfall vor.

Weitere Besonderheiten und Vorteile ergeben sich aus den Un­ teransprüchen und den nachfolgend beschriebenen speziellen Aus­ führungsformen.

Die Erfindung wird durch eine Figur nachstehend näher erläu­ tert, die eine bevorzugte Ausführungsform der Magnetitanode er­ findungsgemäß wiedergibt. Hier zeigt die

Fig. 1 einen Längsschnitt einer zylindrischen Anodenvorrich­ tung.

Gemäß der Fig. 1 ist ein Magnetitanodenelement 10 mit einer Schicht 11 überzogen oder plattiert, vorzugsweise mit einer Blei- oder Bleilegierungsschicht, die oben an der mit 17 be­ zeichneten Stelle abschließt und unten an der mit 18 bezeichne­ ten Stelle. Die Metallschicht 11 ist mit einem Kunststoffmate­ rial 12 bedeckt, das gleichfalls die inneren Bereiche des Ma­ gnetitanodenelements 10 bedeckt, die keine Metallschicht 11 aufweisen. Das Innere des rohrförmigen Anodenverbunds ist mit einem porösen Körper 13 gefüllt, beispielsweise mit expandier­ tem oder geschäumten Polystyrol, und der Kopf bzw. das obere Ende des Anodenelements ist mit einer Kunststoffkappe 16 ver­ schlossen, durch die ein Kabel 14 geführt ist. Eine Leitung zur Verbindung mit der Anodenmitte 15 weist die Form einer Spirale aus Bronze auf und steht in elektrisch leitender Verbindung mit der Schicht 11.

Wenn die Anode in der Praxis eingesetzt wird, wird die Anode mit dem positiven Pol einer Gleichstromquelle verbunden, wäh­ rend das Material bzw. der Gegenstand, der gegen Korrosion ge­ schützt werden soll, mit dem negativen Pol der Gleichstrom­ quelle verbunden wird. Der Einsatz der verbesserten Anode gemäß der Erfindung, wie sie insbesondere in der Figur erläutert wurde, ist sehr wertvoll, da dadurch die vorstehend beschriebe­ nen Vorteile erzielt werden.

Claims (6)

1. Metalloxidanode zum kathodischen Korrosionsschutz bei aufge­ prägtem Strom, wobei die Anode ein Metalloxid-Anodenelement aufweist, das auf seiner Stromaufnahmefläche mit einem elek­ trisch leitenden Metall oder einer elektrisch leitenden Metallegierung überzogen oder plattiert ist, wobei der Überzug oder die Plattierung mit einem elektrisch leitenden Leitungs­ endelement verbunden ist, das unter leitender Verbindung an einer Stelle der überzogenen oder plattierten Oberfläche be­ festigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsendelement an einer mittigen Stelle oder einem mittigen Bereich der über­ zogenen oder plattierten Oberfläche befestigt ist, so daß ein Kontakt zwischen dem Endelement und dem Überzug oder der Plat­ tierung praktisch im Zentrum oder im Zentralbereich des Über­ zugs oder der Plattierung besteht.

2. Metalloxidanode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Anodenelement um ein Magnetitanodenelement han­ delt.

3. Metalloxidanode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das elektrisch leitende Metall oder die elektrisch leitende Metallegierung des Überzugs oder der Plattierung aus der durch Kupfer, Blei, Zinn, Aluminium, Kupferlegierungen, Bleilegierungen, Zinnlegierungen und Aluminiumlegierungen be­ stehenden Gruppe ausgewählt ist.

4. Metalloxidanode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Metall oder der Metallegierung um Blei oder eine Bleilegierung handelt.

5. Metalloxidanode nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß es sich bei dem Leitungsendelement um eine Bronzespi­ rale handelt.

6. Metalloxidanode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromaufnahmefläche des Magnetitanodenelements nur zum Teil mit dem elektrisch leitenden Metall oder der elektrisch leiten­ den Metallegierung überzogen oder plattiert ist.