DE3337005T1 - Oxidanode zur Verwendung für kathodischen Korrosionsschutz bei aufgeprägtem Strom - Google Patents

Oxidanode zur Verwendung für kathodischen Korrosionsschutz bei aufgeprägtem Strom

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Description

Anmelder: Björn Hfkan LINDER, 225, Strandvägen, S-26161 Landskrona, SCHWEDEN
Oxidanode
Die Erfindung betrifft eine verbesserte Oxidanode, die zum kathodischen Korrosionsschutz bei angelegtem bzw. aufgeprägtem Strom verwendet wird, beispielsweise zum kathodischen Schutz von Tanks und von Rohrleitungen, die in der Erde, in Süßwasser oder in Seewasser verlegt sind, und die ferner in Verbindung mit dem Schutz von eingerammten Stahlblechen in Häfen verwendet werden können. Andere Beispiele für das Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Anode sind Schwimmdocks, Hochspannung-Gleichstrom-Übertragungen und große Wassertürme für Trinkwasser. Im allgemeinen kann die Anode gemäß der Erfindung in den meisten Fällen verwendet werden, bei denen bekannte Anoden eingesetzt werden können. Der niedrige Preis und der geringe Verbrauch, d.h. der geringe Verlust an Anodenmaterial, bei allen Stromdichten und weitere Vorteile, die im folgenden noch beschrieben werden, machen die Anode gemäß der Erfindung zu einer wirkungsvollen und attraktiven Alternative der bekannten Anoden
Magnetitanoden zum kathodischen Korrosionsschutz bei auf-
geprägtem 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 plattiert ist und bei der knapp unterhalb des oberen Anodenendes eine Kupferplatte mit der inneren Kupferschicht mit Hilfe einer Leitungsverbindung verbunden ist, die aufgelötet ist; diese Magnetitanode wird in der Praxis für den kathodischen Schutz einer Anzahl von Vorrichtungen 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. Es wird angenommen, daß diese Literaturstelle eine Beschreibung des Stands der Technik enthält, der der vorliegenden Erfindung am nächsten kommt.
Die genannten bekannten Anoden zeigen eine Anzahl von Nachteilen. So hat die Befestigung der Leitungsverbindung am oberen Ende der Anode hinsichtlich der Stromverteilung und demgemäß hinsichtlich der sogenannten Endeffekte (endeffects) , d . h. hoher Ladung, zu Problemen und damit auch zu einem Angriff der Metallplattierung an den Stellen der Anode geführt, wo eine ungleichmäßige Strombelästung auftritt.
Wenn man ferner eine Kupferplattierung oder einen Kupferüberzug in Kombination mit der bekannten Befestigung der Leitungsverbindung verwendet, treten Risse in der Magnetitanode auf. Wenn Risse gebildet werden, kann der Elektrolyt in die Risse eindringen und die Kupferschicht im Bereich der Risse verschwinden. Dadurch treten Probleme bei der Stromentladung auf, da an den Stellen der Anode, an denen die Kupferschicht verschwindet, kein Strom durchtreten kann,
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so daß die übrigen Teile der Anode unmäßig hoch belastet werden. Ferner tritt ein unmäßig hoher Widerstand beim Verschwinden der Kupferschicht auf.
Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Oxidanode für kathodischen Korrosionsschutz bei aufgeprägtem Strom und ferner eine Anode vorzusehen, die eine befriedigend gleichmäßige Stromverteilung bietet und keinen Endeffekten ausgesetzt ist, so daß gleichzeitig ein unmäßig hoher Anodenwiderstand vermieden wird.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Magnetitanode des genannten Typs vorzusehen, die die genannten Vorteile bietet, einfach und billig herzustellen und bequem zu verwenden ist.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Magnetitanode des genannten Typs vorzusehen, die mit einem Überzug oder einer Plattierung aus metallischem Blei oder einer metallisehen Bleilegierung versehen ist, wobei eine derartige Anode beim kathodischen Schutz bei aufgeprägtem Strom besonders brauchbar ist.
Weitere Aufgaben und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
Demgemäß sieht die Erfindung eine Metalloxidanode oder eine Metalloxidanodenvorrichtung vor, die zum kathodischen Korrosionsschutz bei aufgeprägtem Strom verwendet werden kann, wobei die Anode ein Metalloxidanodenelement aufweist, das auf der Fläche der Stromaufprägung vollständig oder teilweise mit einem elektrisch leitenden Metall oder einer elektrisch leitenden Metallegierung überzogen oder plattiert ist, wobei der Überzug bzw. die Plattierung mit einem elektrisch leitenden Kabelabschluß- bzw. Leitungsendelement verbunden
-s-
ist, das leitend an einer mittigen Stelle oder einem mittigen Bereich in bezug auf die überzogene bzw. plattierte Oberfläche befestigt ist (oder - wie auch bei den folgenden Ausführungsformen - mit dieser Stelle bzw. diesem Bereich in leitender Verbindung steht), so daß ein Kontakt zwischen dem Endelement und dem Überzug bzw. der Plattierung praktisch in der Mitte oder im Mittelbereich bzw. Mittelabschnitt des Überzugs bzw. der Plattierung vorgesehen wird.
Die genannte zentrale Verbindung dient dazu, eine befriedigend gleichmäßige Stromverteilung zu erreichen, wobei die genannten unerwünschten Endeffekte gleichfalls weitgehend herabgesetzt werden.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Anode handelt es sich bei dem Metalloxid um Magnetit, obgleich auch andere Metalloxide, beispielsweise eine NiO+FeO/Fe2O -Anode anstelle einer Magnetitanode verwendet werden können, bei der es sich um eine FeO/Fe00_-Anode handelt.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Magnetitanode für die genannte Anwendung, wobei die Anode ein Magnetitanodenelement aufweist, das auf seiner Stromaufnahmeoberfläche bzw. Stromaufprägungsoberflache vollständig oder teilweise mit einem elektrisch leitenden Metall oder einer elektrisch leitenden Metallegierung aus der aus Kupfer, Blei, Zinn, Aluminium, Kupferlegierungen, Bleilegierungen, Zinnlegierungen und Aluminiumlegierungen bestehenden Gruppe überzogen oder plattiert ist, wobei dieser Überzug oder diese Plattierung mit einem elektrisch leitenden Leitungsendelement verbunden sind, das unter leitender Verbindung an einer mittigen Stelle oder einem mittigen Bereich des Überzugs bzw. der Plattierung befestigt ist, so daß ein Kontakt mit dem Überzug bezw. der Plattierung praktisch im Zentrum oder im zentralen Bereich des Überzugs bzw. der Plattierung vorgesehen wird.
Gemäß der Erfindung handelt es sich bei dem Metall oder der Metallegierung, die als Überzugs- oder Plattiermaterial verwendet werden, vorzugsweise um Blei oder eine Bleilegierung, beispielsweise 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 genahnte Eigenschaft ist wichtig, da - wie bereits erwähnt bei der Verwendung von Kupferüberzügen Risse von Zeit zu Zeit auftreten können; wenn Risse im Magnetit auftreten, verschwindet der Kupferüberzug im Bereich der Risse, so daß hinsichtlich der Stromentladung Probleme 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 Bronzespirale, 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 Magnetitanodenelement in Form eines hohlen und im wesentliehen zylindrischen Rohres aufweist, das an einem Ende offen und am entgegengesetzten Ende verschlossen ist, wobei dieses Rohr auf seiner Stromaufnähme innenfläche mit metallischem Blei oder einer elektrisch leitenden Bleilegierung überzogen oder plattiert ist, wobei dieser Überzug bzw. diese Plattierung die innere 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 Leitungsendelement in Form einer Bronzespirale verbunden sind, die unter leitender Verbindung an einer mittigen Stelle oder einem mittigen 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 Rissen des Anodenüberzuges zu vermeiden; der Bleiüberzug sieht im Vergleich zu Kupfer eine praktisch identische Stromentladung über die gesamte Länge der Anode und einen entsprechenden Spannungsabfall vor.
Nachstehend wird die Erfindung durch eine Figur näher erläutert, die eine bevorzugte Ausführungsform der Magnetitanode gemäß der Erfindung zeigt. Die Figur zeigt einen Längsschnitt einer zylindrischen Anodenvorrichtung.
-2 ■
Gemäß der Figur ist ein Magnetitanodenelement 10 mit einer Schicht 11 überzogen oder plattiert, vorzugsweise mit einer Blei- oder Bleilegierungsschicht, die oben an der mit 17 bezeichneten Stelle abschließt und unten an der mit 18 bezeichneten Stelle. Die Metallschicht 11 ist mit einem Kunst-Stoffmaterial 12 bedeckt, das gleichfalls die inneren Bereiche des Magnetitanodenelements 10 bedeckt, die keine Metallschicht 11 aufweisen. Das Innere des rohrförmigen Anodenverbunds ist mit einem porösen Körper 13 gefüllt, beispielsweise mit expandiertem oder geschäumtem Polystyrol, und der Kopf bzw. das obere Ende des Anodenelements ist mit einer Kunststoffkappe 16 verschlossen, durch die ein Kabel 14 geführt ist. Eine Leitung zur Verbindung mit der Anodenmitte 15 weist die Form einer SDirale 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, während das Material bzw. der Gegenstand, der gegen Korrosion geschützt werden soll, mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle 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 beschriebenen Vorteile erzielt werden.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    1 . Metalloxidanode zum kathodischen Korrosionsschutz bei aufgeprägtem Strom, dadurch gekennzeichnet , daß die Anode ein Metalloxid-Anodenelement aufweist, das auf seiner Stromaufnahmefläche vollständig oder teilweise mit einem elektrisch leitenden Metall oder einer elektrisch leitenden Metallegierung überzogen oder plattiert ist, wobei der Überzug oder die Plattierung aus Metall oder aus Metalllegierung mit einem elektrisch leitenden Leitungsendelement verbunden ist, das unter leitender Verbindung an einer mittigen Stelle oder einem mittigen Bereich der überzogenen oder Dlattierten Oberfläche befestigt ist, so daß ein Kontakt zwischen dem Endelement und dem Überzug oder der Plattierung praktisch im Zentrum oder im Zentralbereich des Überzugs oder der Plattierung vorgesehen wird.
  2. 2. Metalloxidanode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Anodenelement um ein Magnetitanodenelement handelt.
    -Jb-
  3. 3. Magnetitanode für kathodischen Korrosionsschutz bei aufgeprägtem Strom, dadurch gekennzeichnet , daß die Anode ein Magnetitanodenelement aufweist, das auf seiner Stromaufnahmefläche vollständig oder teilweise mit einem elektrisch leitenden Metall oder einer elektrisch leitenden Metallegierung aus der durch Kupfer, Blei, Zinn, Aluminium, Kupferlegierungen, BIeilegierungen , Zinnlegierungen und Aluminiumlegierungen bestehenden Gruppe überzogen oder plattiert ist, wobei der Überzug oder die Plattierung mit einem elektrisch leitenden Leitungsendelement verbunden sind, das unter leitender Verbindung an einer mittigen Stelle oder einem mittigen Bereich des Überzugs oder der Plattierung befestigt ist, so da3 ein Kontakt zwischen dem Endelement und dem Überzug oder der Plattierung praktisch im Zentrum oder im zentralen Bereich des Überzugs oder der Plattierung vorgesehen wi rd .
  4. 4. Magnetitahode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Metall oder der Metall- legierung um Blei oder eine Bleilegierung handelt.
  5. 5. Magnetitanode nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Leitungsendelement um eine Bronzespirale handelt.
  6. 6. Magnetitanode nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η ze ichnet , daß die Stromaufnahmefläche des Magnetitanodenelements nur zum Teil mit dem elektrisch leitenden Metall oder der elektrisch leitenden Metallegierung überzogen oder plattiert ist.
  7. 7. Magnetitanode für kathodischen Korrosionsschutz bei aufgeprägtem Strom, dadurch gekennze ichnet , daß die Anode ein Magnetitanodenelement in Form eines hohlen und
    -X-
    im wesentlichen zylindrischen Rohres aufweist, das an seinem einen Ende offen und an seinem entgegengesetzten Ende verschlossen ist, wobei das Rohr auf seiner stromaufnehmenden Innenfläche mit metallischem Blei oder einer elektrisch leitenden Bleilegierung überzogen oder plattiert ist, wobei der Überzug oder die Plattierung die Innenfläche mit Ausnahme eines relativ kleinen Bereichs des oberen Abschnitts der Oberfläche am offenen Ende des Rohrs und mit Ausnahme eines entsprechend relativ kleinen Bereichs des unteren Abschnitts des Rohres bedeckt, wobei der Überzug oder die Plattierung mit einem leitenden Leitungsendelement in Form einer Bronzespirale verbunden ist, die unter leitender Verbindung an einer mittigen Stelle oder einem mittigen Bereich des Oberflächenüberzugs oder der Oberflächenplattierung befestigt
    Ί5 ist, wodurch ein Kontakt zwischen dem Überzug oder der Plattierung im wesentlichen im Zentrum oder im zentralen Bereich des Überzugs oder der Plattierung vorgesehen wird.
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