DK173514B1

DK173514B1 - Zinkbaseret legering, dens anvendelse som offeranode, offeranode samt fremgangsmåde til katodisk beskyttelse af korrosionst

Info

Publication number: DK173514B1
Application number: DK199801415A
Authority: DK
Inventors: Jan Soeren Broegger Arentoft; Per Schantz
Original assignee: Bac Corrosion Control As
Priority date: 1998-11-03
Filing date: 1998-11-03
Publication date: 2001-01-22
Also published as: AU6326999A; WO2000026426A1; DK199801415A

Description

i DK 173514 B1

Opfindelsen angår en ny, zinkbaseret legering, denne legering til anvendelse som den virksomme del af en offeranode, anvendelsen af legeringen som den virksomme del af en sådan anode, en offeranode, hvis virksomme del er en 5 legering ifølge opfindelsen, samt en fremgangsmåde til ka-todisk beskyttelse af korrosionstruede konstruktioner i aggressivt miljø.

Hovedparten af de offeranoder, der i dag fremstilles og anvendes til katodisk beskyttelse af konstruktioner i 10 aggressivt miljø, omfatter som den virksomme del zinkbaserede eller aluminiumbaserede legeringer. De zinkbaserede legeringer, der i dag anvendes, opfylder kravene i US Military Standard (U.S.-Mill-A-1800 1 K) , der bl.a. foreskriver tilsætning af cadmium; U.S.-Mill-A-1800 1 K omfatter følgende 15 data:

Legeringssammensætning Potentiale Kapacitet Effektivitet Al 0,10 - 0,50 % - 1100 mV 780 Ah/kg 95 %

Cd 0,025 - 0,07 % 20 Fe max. 0,005 %

Cu max. 0,005 %

Pb max. 0,006 %

Andre metaller max. 0,10 % 25 Rest Zn - renhed min. 99,314 % (potentialet er målt vs. Cu/CuS04-referenceelektrode)

Om end zinklegeringer af ovennævnte art har vist sig velegnede som offeranoder, lider de af den alvorlige ulempe, 30 at de blandt andet indeholder navnlig tungmetallet cadmium, der udgør en væsentlig risikofaktor med hensyn til miljøbelastning og -forurening. Legeringer af denne art må således påregnes i nær fremtid at blive underkastet restriktioner ud over de allerede foreliggende. Der er således et påtræn-35 gende behov for at tilvejebringe ikke-cadmiumholdige, mere miljøvenlige zinkbaserede legeringer, der er mindst eller i 2 DK 173514 B1 alt væsentligt lige så virksomme til katodisk beskyttelse som de kendte legeringer af den ovennævnte art.

Opfindelsens formål er således tilvejebringelsen af som of feranodelegeringer egnede, nye zinkbaserede legeringer, 5 der i videst muligt omfang er fri for miljøbelastende tungmetaller såsom cadmium, og som desuden er særdeles virksomme til katodisk beskyttelse, navnlig af offshore-konstruktioner, skibsskrog, tanke, kølebeholdere, rør, spunsvægge og lignende .

10 Det har overraskende vist sig, at en zinkbaseret legering med specifikke indhold af aluminium, tin og eventuelt indium i alt væsentligt fuldt ud opfylder kravene ifølge U.S.-Mill-A-1800 1 K med hensyn til potentiale, kapacitet og effektivitet og for visse legeringssammensæt-15 ningers vedkommende tilmed udviser endog mere fordelagtige egenskaber af den nævnte art, hvortil kommer, at legeringen er cadmiumfri og ved anvendelse til katodisk beskyttelse giver anledning til et ensartet korrosionsmønster og ingen grubetæring, og opfindelsens formål opnås således med en 20 sådan legering.

Opfindelsen angår således en zinkbaseret legering, der er ejendommelig ved, at den i det væsentlige består af 0,1 - 1,0 vægt-% aluminium, 0,005 - 1,0 vægt-% tin, 25 0-0,5 vægt-% indium, højst 0,0030 vægt-% bly, jern og/eller kobber, og højst 0,0050 vægt-% bly, jern og/eller kobber samt øvrige metaller, især nikkel, thallium og cadmium, 30 samt rest zink med en renhed på ca. 99,995 %.

En på grund af dens særligt fordelagtige potentiale, kapacitet og effektivitet foretrukket legering ifølge opfindelsen, jf. de følgende forsøgsresultater, består i det 35 væsentlige af 3 DK 173514 B1 0,1 - 1,0 vægt-% aluminium, 0,01 - 0,1 vægt-% cin, 0-0,1 vægt-% indium, højst 0,0030 vægt-% bly, jern og/eller kobber, og 5 højst 0,0050 vægt-% bly, jern og/eller kobber samt øvrige metaller, især nikkel, thallium og cadmium, samt rest zink med en renhed på ca. 99,995 %, 10 og dette gælder især en legering, der i det væsentlige består af 0,1 - 0,2 vægt-% aluminium, 0,01 - 0,03 vægt-% tin, 100 - 300 ppm indium, 15 højst 0,0030 vægt-% bly, jern og/eller kobber, og højst 0,0050 vægt-% bly, jern og/eller kobber samt øvrige metaller, især nikkel, thallium og cadmium, samt rest zink med en renhed 20 på ca. 99,995 %.

I praksis vil man ofte foretrække at anvende en legering, der enten ikke indeholder indium eller kun en meget ringe mængde indium. Herved opnås der en væsentlig økonomisk 25 fordel på grund af indiums høje pris, og samtidig opnås der næsten lige så gode egenskaber som med den ovenfor angivne, foretrukne legering, jf. de følgende forsøgsresultater. En foretrukken indiumfri legering eller legering med meget lavt indiumindhold er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, 30 at den i det væsentlige består af 0,1 - 0,2 vægt-% aluminium, 0,05 - 0,10 vægt-% tin, 0-50 ppm indium, højst 0,0030 vægt-% bly, jern og/eller kobber, og 35 højst 0,0050 vægt-% bly, jern og/eller kobber samt øvrige metaller, 4 DK 173514 B1 især nikkel, thallium og cadmium, samt rest zink med en renhed på ca. 99,995 %.

Fra DE offentliggørelsesskrift nr. 2.411.608 kendes 5 der en zink-indium-legering til katodisk beskyttelse uden forurening af miljøet. Legeringen indeholder 0,005 - 0,02 % indium, og resten er zink med høj renhed. Fra US patentskrift nr. 2,982.705 kendes ligeledes en zinklegering til katodisk beskyttelse, og den indeholder mindst ét grundstof valgt 10 blandt indium, thallium, cadmium og tin i en mængde på 0,01-3 %, idet legeringen udelukkende kan bestå af zink og indium eller af zink og tin.

I de nævnte skrifter er der ikke tale om tillegering af aluminium, hvilket er tilfældet i legeringen ifølge den 15 foreliggende opfindelse. Det har vist sig, at tillegeringen af 0,1 - 1,0 vægt-% aluminium har en gunstig indflydelse på strukturen i den støbte anodelegering, hvilket har den fordel, at anoden under normale omstændigheder vil tæres mere ensartet, hvorved man undgår grubetæring, der kan medføre, 2 0 at der falder stykker af anoden, som derfor ikke kan udnyttes optimalt. Ydermere giver aluminiumindholdet bedre støbeegenskaber, eftersom anoderne, som ofte skal efterbearbejdes, ikke knækker ved gevindskæring og anden mekanisk bearbejdning, hvorimod zink uden aluminiumtilsætning er meget grov-25 krystallinsk og derfor skørt og knækker meget let.

Opfindelsen angår endvidere en zinkbaseret legering som ovenfor defineret til anvendelse som den virksomme del af en offeranode, ligesom opfindelsen angår anvendelsen af en legering af den her omhandlede art som den virksomme del 30 af en offeranode.

Endelig angår opfindelsen en offeranode, hvis virksomme del er en zinkbaseret legering af den her angivne art, samt en fremgangsmåde til katodisk beskyttelse af korrosionstruede konstruktioner i aggressivt miljø, navnlig 35 offshore-konstruktioner, skibsskrog, tanke, kølebeholdere, rør og lignende, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, 5 DK 173514 B1 at konstruktionerne beskyttes ved anvendelse af en offeranode ifølge opfindelsen.

Opfindelsen illustreres nærmere ved hjælp af de følgende forsøgsresultater opnået med legeringer ifølge opfin-5 delsen, idet forsøgene er udført ifølge forskrifterne i Det Norske Veritas' Offshore-standard RP.B.401; potentialerne er målt vs. CU/CUSO4.

DK 173514 B1 6 σ> i c ·* m -a

ij <D <tf P

l. φ ό > jy

|a> c o -p I

i i MG'1 >—I fl)C fl

w OC 'f1 5Γ 5 *9 S e I

C Μ Ή P G 0> 3 O G fl Q. ^ <U *H cx> P ^ ‘Γ* 8

I S iu > * g ^ £ I

fa Li 1} o ftj G O W I

2 2 o c wj 4-> *| •η (1)30)¾ s <» -9 i _ g1 ., -9 ii ill g ’S^iii ο1Ι·Η.Η·§εΙΙ1ΐ| R ,¾ u J3 3 Seen wu-j «3Cr«WW«| ij mcwwwo ·* _ 8 IO U4) ,C C 4·^ <D ^ G Η

& S & <D 0) 5 M St I

>c c σ t* «a ®. σ' I

__I °____CmjH___g Ή 5 -H_____I

r σ -p 8 I

e-Hid) B oo ·η η h cs ho vo o in η |

0> H * -P <W] * K X K *. V * ,> S

c ii «2 > fO o vbor- c- co to "* r*· in |

o c 'w ή σ» O' o< o> O' O' O' O' ^ O' B

L9 tft ID 4-1 ____________ _ ____J

I O' I 0 jj

Φ H U x O' o O' CO O CO H O' CO OJ

C4-»<0 'vO O' CO CO O' O' O ¢0 Γ"·«· O' co t> ?2* ti Λ ts S N N t" CO t- O C fu Φ 4* O w X 4-> ^ ---— .. ---------— —--—

4-J

icn O' OONCO HO O' ε -Η l > O' Η Η H ¢0 COO Ο Ο Ο O O'

<H 7! £ 2 EO HHHrH H r-4 H H H H O

r .j ij nj H Η Η H »—I Η H H'rHr-tr-iH

j) C O -H 1 I I I I II I I I I I

O ii) M_B________^____ SI g g g g e g g g ggeg οι ο η 4i I Oi ft A A 0< O« ft ft ft ft ft ftl 6j O' CPH h| Qi ft ft ft ft CL Qj Qt ft ft ft £L|] 0 ·Η id «J I o OOOO OO O OOOOfl

<u ^ ti I lo m in in in in in in in in in in Q

φ S ϋ S S S I v v V V V VV V vvvvfl «Η ---- - - - .—. . —_ — ———— I - -I. II — III. .. - - § > e b ε e e eg g g g ε g Φ 0) QfQtfftQiOtQiQtQtQtQiPtP*

V4 R fti ft ftftftft QjQi O ft ft Οι O

a» fl u O OOOO OO O OOOO

w fl co co co coco coco co co co coco

5 Sui V V V v V VV V V V V V

T______________ N c e Egg eg e C CL CL Λ Qi DjO< Λ όρ de <& d& •h Qi ft ft ft 0,0, CU op *p <*» <*> 5 o ° --< <N in in S c ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο a η n c m in ^ o oo o oooo S .-t <n co in (0 !" ininooi wn in ,¾ c «*> 5 o o --i o oo o v w *

•H w 0' o" o' o' o' o' o' o' O O o'-H

£ --------------

<N (N (N CJ <N N (N 10 OCN«N<M

’’I <X> V - V V SV**

"· O OOOO OO O r-iOOO

l q le - S « η η η ο ό mco o orooco < 4J CU > ___ udnao-o) o rHCNtn-!}1 mo n 7 DK 173514 B1

Det ses, at de afprøvede legeringer ifølge opfindelsen i alt væsentligt opfylder kravene i henhold til U.S.-Mill-A-1800 K 1 og for en væsentlig dels vedkommende endog udviser mere fordelagtige værdier.

5

Claims

1. Zinkbaseret legering, kendetegnet ved, at den i det væsentlige består af 0,1 - 1,0 vægt-% aluminium, 5 0,005-1,0 vægt-% tin, 0 - 0,5 vægt-% indium, højst 0,0030 vægt-% bly, jern og/eller kobber, og højst 0,0050 vægt-% bly, jern og/eller kobber samt øvrige metaller, 10 især nikkel, thallium og cadmium, samt rest zink med en renhed på ca. 99,995 %.

2. Legering ifølge krav 1, kendetegnet 15 ved, at den i det væsentlige består af 0,1 - 1,0 vægt-% aluminium, 0,01 - 0,1 vægt-% tin, 0-0,1 vægt-% indium, højst 0,0030 vægt-% bly, jern og/eller kobber, og 20 højst 0,0050 vægt-% bly, jern og/eller kobber samt øvrige metaller, især nikkel, thallium og cadmium, samt rest zink med en renhed på ca. 99,995 %. 25

3. Legering ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den i det væsentlige består af 0,1 - 0,2 vægt-% aluminium, 0,01 - 0,03 vægt-% tin, 30 100 - 300 ppm indium, højst 0,0030 vægt-% bly, jern og/eller kobber, og højst 0,0050 vægt-% bly, jern og/eller kobber samt øvrige metaller, især nikkel, thallium og cadmium, 35 samt rest zink med en renhed på ca. 99,995 %. DK 173514 B1

4. Legering ifølge krav l, kendetegnet ved, at den i det væsentlige består af 0,1 - 0,2 vægt-% aluminium, 0,05 - 0,10 vægt-% tin, 5 0-50 ppm indium, højst 0,0030 vægt-% bly, jern og/eller kobber, og højst 0,0050 vægt-% bly, jern og/eller kobber samt øvrige metaller, især nikkel, thallium og cadmium, 10 samt rest zink med en renhed på ca. 99,995 %.

5. Zinkbaseret legering ifølge ethvert af kravene 1-4 til anvendelse som den virksomme del af en offeranode. 15

6. Anvendelse af en legering ifølge ethvert af kravene 1-4 som den virksomme del af en offeranode.

7. Offeranode, kendetegnet ved, at dens 20 virksomme del er en zinkbaseret legering ifølge ethvert af kravene 1-4.

8. Fremgangsmåde til katodisk beskyttelse af korrosionstruede konstruktioner i aggressivt miljø, navnlig 25 offshore-konstruktioner, skibsskrog, tanke, kølebeholdere, rør og lignende, kendetegnet ved, at konstruktionerne beskyttes ved anvendelse af en offeranode ifølge krav 7.