NO115508B

NO115508B -

Info

Publication number: NO115508B
Application number: NO158455A
Authority: NO
Inventors: E Anderson; S Cargo
Original assignee: Engelhard Ind Inc
Priority date: 1964-06-12
Filing date: 1965-06-11
Publication date: 1968-10-14
Also published as: GB1063406A; US3342716A; DK116107B; SE316964B; BE665310A; NL6507495A; DE1272681B; NL125196C

Description

Anode for katodiske beskyttelsesanlegg. Anode for cathodic protection systems.

Foreliggende oppfinnelse angår en anode for bruk ved katodiske beskyttelsesanlegg med påtrykt strøm for å hindre korrosjon av store metalloverflater under vann, såsom skipsskrog. The present invention relates to an anode for use in cathodic protection systems with applied current to prevent corrosion of large metal surfaces under water, such as ship hulls.

I det følgende vil anoden ifølge foreliggende oppfinnelse og de katodiske beskyttelsesanlegg hvor den anvendes, bli beskrevet under henvis-ning til skipsskrog, men det skal forstås at de er like egnet for anvendelser i katodisk beskyttelse for hvilke som helst metalloverflater under vann eller i fuktig grunn. In the following, the anode according to the present invention and the cathodic protection systems where it is used will be described with reference to ship hulls, but it should be understood that they are equally suitable for applications in cathodic protection for any metal surfaces under water or in damp ground .

Katodiske beskyttelsesanlegg med påtrykt strøm benyttes for å redusere eller eliminere kor-rosjonen av metalliske overflater. Metall i kontakt med vann eller fuktighet korroderer som følge av strømmen av positive ioner bort fra metalloverflaten mot mer negativt ladede områder. Denne galvaniske korrosjon stoppes ved å på-trykke en strøm på den metalliske overflate for å gjøre den mer negativt ladet. Den påtrykte strøm tilføres vanligvis gjennom anoder mon-tert på og elektrisk isolert fra den metalliske overflate som beskyttes, såsom et skipsskrog og en likestrømkilde tilkobles anodene og den metalliske overflate. Det på metalloverflaten påtrykte potensial kan deretter innstilles etter be-hov ved å regulere den spenning som påtrykkes anodene. Cathodic protection systems with impressed current are used to reduce or eliminate the corrosion of metallic surfaces. Metal in contact with water or moisture corrodes as a result of the flow of positive ions away from the metal surface towards more negatively charged areas. This galvanic corrosion is stopped by applying a current to the metallic surface to make it more negatively charged. The applied current is usually supplied through anodes mounted on and electrically isolated from the metallic surface being protected, such as a ship's hull and a direct current source is connected to the anodes and the metallic surface. The potential impressed on the metal surface can then be adjusted as required by regulating the voltage applied to the anodes.

Fra US patent 3 019 177 er kjent en anode med stangform for angjeldende formål. Imidler-tid er denne anode bare forsynt med en enkelt innleiret stang og gir ikke den nødvendige stabile form og gode strømføring som er påkrevet for det her angjeldende formål. From US patent 3,019,177, a rod-shaped anode is known for the purpose in question. However, this anode is only provided with a single embedded rod and does not provide the necessary stable shape and good current conduction which is required for the purpose in question here.

Oppfinnelsen angår således en anode for anvendelse i et katodisk beskyttelsesanlegg for me-tallkonstruksjoner under vann, omfattende et langstrakt bærende element av elektrisk isolerende materiale, en stang av elektrisk ledende metall, hvilken stang er innleiret i det bærende ele ment i dettes lengderetning, en anprdning for tilførsel av elektrisk energi til stangen," idet stangen har et flertall hovedsakelig U-formede partier bøyd ut av stangens plan langs dens lengde, og stangen er slik forankret og innleiret i det bærende element at toppdelene av de U-formede partier ligger åpent utenfor det bærende element, og oppfinnelsen utmerker seg ved at en annen stang av elektrisk ledende metall fullstendig innleires i det bærende element parallelt med og elektrisk forbundet med den førstnevnte stang. The invention thus relates to an anode for use in a cathodic protection system for metal structures under water, comprising an elongated supporting element of electrically insulating material, a rod of electrically conductive metal, which rod is embedded in the supporting element in its longitudinal direction, a for supplying electrical energy to the rod," the rod having a plurality of substantially U-shaped portions bent out of the plane of the rod along its length, and the rod being so anchored and embedded in the supporting member that the top portions of the U-shaped portions are exposed outside the supporting element, and the invention is distinguished by the fact that another rod of electrically conductive metal is completely embedded in the supporting element parallel to and electrically connected to the first-mentioned rod.

Anoden ifølge foreliggende oppfinnelse vil bli forklart nærmere i det følgende under hen-visning til tegningene, hvor fig. 1 er et grunnriss av en anode i samsvar med oppfinnelsen, fig. 2 er et snitt etter linjen 2—2 på fig. 1, fig. 3 er et snitt etter linjen 3—3 på fig. 1, fig. 4 er et snitt etter linjen 4—4 på fig. 1 og viser en egnet paknings-boks og elektrisk forbindelse som kan benyttes for tilkobling av anoden til en elektrisk strøm-kilde inne i et skipsskrog, og fig. 5 er et snitt etter linjen 5—5 på fig. 4. The anode according to the present invention will be explained in more detail below with reference to the drawings, where fig. 1 is a plan view of an anode in accordance with the invention, fig. 2 is a section along the line 2—2 in fig. 1, fig. 3 is a section along the line 3-3 in fig. 1, fig. 4 is a section along the line 4—4 in fig. 1 and shows a suitable packing box and electrical connection which can be used for connecting the anode to an electrical current source inside a ship's hull, and fig. 5 is a section along the line 5—5 in fig. 4.

På tegningene og særlig på fig. 3 er vist en anode ifølge foreliggende oppfinnelse og beståen-de hovedsakelig av en stang 10 av elektrisk ledende metall som er innleiret i et bærende element 11 av isolerende materiale med partier 12 av stangen 10 liggende åpent for å danne anodiske overflater. In the drawings and especially in fig. 3 shows an anode according to the present invention and consisting mainly of a rod 10 of electrically conductive metal which is embedded in a supporting element 11 of insulating material with parts 12 of the rod 10 lying open to form anodic surfaces.

I praksis lages stangen 10 av titan eller tan-tal over en kjerne av kobber eller aluminium. Denne kombinasjon gir de ønskede egenskaper med hensyn til god elektrisk ledningsevne, mekanisk styrke og motstand mot korrosjon. Partiene 12 som ligger åpne for å danne de anodiske overflater av stangen 10, er særlig utsatt for kjemisk angrep av elektrolytiske spaltningsprodukter i sjøvannet og blir derfor vanligvis belagt eller overtrukket med et lag av platina eller en leger-ing av platina eller palladium. Rør av platina eller palladiumlegering kan føres inn over stangen 10 og festes ved senkesmiing på plass på de punk-ter som vil være de utsatte partier 12 når stangen er innleiret i det bærende element 11. In practice, the rod 10 is made of titanium or tantalum over a core of copper or aluminium. This combination provides the desired properties with regard to good electrical conductivity, mechanical strength and resistance to corrosion. The parts 12 which are open to form the anodic surfaces of the rod 10 are particularly susceptible to chemical attack by electrolytic cleavage products in the seawater and are therefore usually coated or coated with a layer of platinum or an alloy of platinum or palladium. Tubes of platinum or palladium alloy can be inserted over the rod 10 and fixed by drop forging in place at the points which will be the exposed parts 12 when the rod is embedded in the supporting element 11.

Det bærende element 11 kan være laget av et hvilket som helst egnet isolerende materiale som er bestandig overfor kjemisk angrep fra sjø-vann<p>g elektrolytiske spaltningsprodukter. Dessuten er det bærende element 11 fprtrinnsvis bøyelig i en slik grad at lengden av et bærende element 11 kan formes etter buefprmen av et skipsskrog, slik at hele, lengden ay .elementet 11 kan festes flatt mot skrogets overflate. I praksis kan det bærende element 11 være laget av giass-fqrsterket polyester pg kan ha en hvilken som frelst egnet form for å bære stangen 1.0 med partier 12 ay denne stang lagt åp,en med jevne mellomrom som vist på fig. 3. The supporting element 11 may be made of any suitable insulating material which is resistant to chemical attack from sea-water<p>g electrolytic decomposition products. Moreover, the supporting element 11 is primarily flexible to such an extent that the length of a supporting element 11 can be shaped according to the bow of a ship's hull, so that the entire length of the element 11 can be fixed flat against the surface of the hull. In practice, the supporting element 11 can be made of glass-reinforced polyester and can have any suitable shape for carrying the rod 1.0 with parts 12 and this rod laid on at regular intervals as shown in fig. 3.

Det bærende element yil normalt yære langt og smalt for å oppta en enkelt stang 10 .eller det kan være laget bredt nok til å oppta et par par ralielle stenger IQ s.pm yjsj; på fig. j. pg 2. 1 prakr sjs er det bærende .element yanligyis rektangur lært i tverrsnitt med et antall fprsenke^de huller 14 gjennom elementet i en innbyrdes avstand iangs dets lengde for å oppta bolter 15 som normalt vil være sveiset fast til et skipsskrog 16. Boltene 15 strekker seg inn i hullene 14 med muttere 17 ført inn på boltenes gjengede ender som et middel for feste av det bærende element 11 og dermed anoden til skroget 16. The supporting element yil is normally long and narrow to accommodate a single bar 10 .or it may be made wide enough to accommodate a couple of pairs of radial bars IQ s.pm yjsj; on fig. j. pg 2. 1 prakr sjs, the load-bearing element is rectangular in cross-section with a number of countersunk holes 14 through the element spaced along its length to receive bolts 15 which would normally be welded to a ship's hull 16. The bolts 15 extends into the holes 14 with nuts 17 inserted on the threaded ends of the bolts as a means of attaching the supporting element 11 and thus the anode to the hull 16.

Stengene 10 er innleiret i det bærende element 11, slik at partier 12 av stengene blir stå-ende igjen åpne med mellomrom langs stangens lengde og med seksjoner av stengene mellom partiene 12 fast forankret i bæreelementet. Dette utføres ved å bøye et antall hovedsakelig U-formede partier oppover og ut av stangens plan og innleire stangen i det bærende element 11 med toppene av de U-formede partier lagt åpne for å danne partiene 12 som er de anodiske overflater. The rods 10 are embedded in the supporting element 11, so that parts 12 of the rods are left standing open with spaces along the length of the rod and with sections of the rods between the parts 12 firmly anchored in the supporting element. This is done by bending a number of substantially U-shaped portions up and out of the plane of the rod and embedding the rod in the supporting member 11 with the tops of the U-shaped portions laid open to form the portions 12 which are the anodic surfaces.

Som det særlig fremgår av fig. 2 er de åpne partier 12 i en fordypning 19 i det bærende element 11 og befinner seg under nivået for over-flaten av bæreelementet, slik at de er beskyttet mot å bli skrapt opp eller brukket av ankerkjet-tinger, kaier, gjenstander som flyter under van-net og lignende. As can be seen in particular from fig. 2, the open portions 12 are in a recess 19 in the supporting element 11 and are located below the level of the surface of the supporting element, so that they are protected from being scraped up or broken by anchor chain things, docks, objects floating below van-net and the like.

Som nærmere beskrevet i det følgende er stengene 10 forbundet med en elektrisk strøm-kilde 21 ved hjelp av en tilkoblingsstift 20. Således vil en enkelt forbindelse med kilden 21 for-syne et antall innbyrdes adskilte anodiske overflater dannet av de åpne partier 12 av stengene 10. As described in more detail in the following, the rods 10 are connected to an electric current source 21 by means of a connection pin 20. Thus, a single connection with the source 21 will provide a number of mutually separated anodic surfaces formed by the open parts 12 of the rods 10 .

Som det særlig fremgår av fig. 2 og 3 kan et annet par stenger 22 være parallellkoblet med og under stengene 10, slik at de er i kontakt med dem med jevne mellomrom langs de partier av stengene 10 som er helt innleiret i det bærende element 11. As can be seen in particular from fig. 2 and 3, another pair of rods 22 can be connected in parallel with and below the rods 10, so that they are in contact with them at regular intervals along the parts of the rods 10 which are completely embedded in the supporting element 11.

Som vist på fig. 3 holdes stengene 22 1 kontakt med de U-formede partiers bunndeler på stengene 10 ved hjelp av bøyelige bånd 24 viklet rundt stengene.. As shown in fig. 3, the rods 22 1 are kept in contact with the bottom parts of the U-shaped sections on the rods 10 by means of flexible bands 24 wrapped around the rods..

Stengene 22 tjener som samleskinner for å sikre en god kraftfordeling til alle de åpne partier 12 langs hele lengden av stengene 10 og det som er ennå viktigere, nemlig å skaffe en side-ledning, gjennom hvilken elektrisk strøm vil gå til partiene 12 ved endene av anoden hvis et av partiene 12 som ligger mellom anodens ender og forbindelsen med strømkilden, skulle bli adskilt. Dessuten gir stengene 22 hele anpdestrukturen mekanisk styrke. Dette er særlig nyttig under sammensetning av strukturen når stengene 10 blir lagt inn i det bærende element 11. The rods 22 serve as busbars to ensure a good distribution of power to all the open parts 12 along the entire length of the rods 10 and what is even more important, namely to provide a side wire, through which electric current will go to the parts 12 at the ends of the anode if one of the parts 12 lying between the ends of the anode and the connection with the current source should be separated. In addition, the rods 22 provide the entire support structure with mechanical strength. This is particularly useful during assembly of the structure when the rods 10 are inserted into the supporting element 11.

Ved fremstillingen ay anoden ekstruderes During production ay the anode is extruded

.det bærende element 11 a<y>et egnet materiale, såsprn gassfprsterket polyester. Fordypningen 19 kan anordnes under ékstruderingen eller den kan forarbeides senere. De forsenkedp nuller 14 bores og jet par parallelle kanaler' (antydet med strektrukne'linjer 26 på fig. 2) forarbeides for oppfak a<y>stengene 10. Stengene 16 gis' denønskede utformning pg hvis stenger 22 skal inklu-deres, festes disse yed hjelp a<y>bånd 24. Stengene 10 fjfces -inn 1 kanalene tii ønsket dybde og et termpplastisk .materiale, såsom glassf<p>rsterket polyester, oppvarmes til det er'flytende og pak-kes inn i kanalene omkring de der innleirede partier av stengene 10. Plastmaterialet får der- .the supporting element 11 is a suitable material, such as gas-reinforced polyester. The depression 19 can be arranged during the extrusion or it can be processed later. The countersunk zeros 14 are drilled and a pair of parallel channels (indicated by dashed lines 26 in Fig. 2) are processed to accommodate the rods 10. The rods 16 are given the desired design because if rods 22 are to be included, these are fixed with the help of tape 24. The rods 10 are inserted into the channels at the desired depth and a thermoplastic material, such as glass-reinforced polyester, is heated until it is liquid and packed into the channels around the embedded parts of the rods 10. The plastic material then gets

etter anledning til å kjøles og herdne .Selvherdende plastharpiks, såsom polyviniylklorid, er også ganske egnet. after being allowed to cool and harden. Self-hardening plastic resin, such as polyvinyl chloride, is also quite suitable.

Den herdede plast rundt stengene 10 og 22 forankrer stengene sikkert i det bærende element 11, men ytterligere forankringsmidler kan anordnes ved å føre inn plugger 27 gjennom ele-mentets 11 sider, slik at de strekker seg i rett vin-kel over de innleirede partier av stengene som vist på fig. 2 og 3. The hardened plastic around the rods 10 and 22 anchors the rods securely in the supporting element 11, but further anchoring means can be arranged by introducing plugs 27 through the sides of the element 11, so that they extend at right angles over the embedded parts of the bars as shown in fig. 2 and 3.

Som allerede nevnt foregår forbindelsen av stengene 10 (og 22) med krafttilførselen 21 ved hjelp av en kontaktstift 20. Denne kontaktstift kan være elektrisk forbundet med stengene 10 og 22 ved hjelp av en hvilken som helst egnet anordning, såsom ved sveising eller ved en klemmeanordning som vist på fig. 4 og 5. As already mentioned, the connection of the rods 10 (and 22) to the power supply 21 takes place by means of a contact pin 20. This contact pin can be electrically connected to the rods 10 and 22 by means of any suitable device, such as by welding or by a clamping device as shown in fig. 4 and 5.

Den viste klemmeanordning er tilveiebragt ved hjelp av en flens 28 som med gjenger er skrudd inn på den øvre del av kontaktstiften 20. Et par knaster 29 strekker seg oppover fra motsatte kanter av flensen 28 og som det fremgår av fig. 5 er de partier av stengene 10 og 22 som ligger inntil kontaktstiften 20, bøyet innover og ført rundt knas-tene 29 som således holder stengene tvers over flensen 28. Stengene holdes klemt mot flensen 28 ved hjelp av en mutter 30 og en skive 31. Skiven 31 hviler på toppen av stengene 10 og 22 og holdes nede ved hjelp av mutteren 30 som med gjenger er festet på kontaktstiften 20. The clamping device shown is provided by means of a flange 28 which is threaded onto the upper part of the contact pin 20. A pair of lugs 29 extend upwards from opposite edges of the flange 28 and as can be seen from fig. 5, the parts of the rods 10 and 22 that lie next to the contact pin 20 are bent inwards and guided around the cams 29 which thus hold the rods across the flange 28. The rods are held clamped against the flange 28 by means of a nut 30 and a disc 31. The disc 31 rests on top of the rods 10 and 22 and is held down by means of the nut 30 which is threaded onto the contact pin 20.

Ved konstruksjonen av anoden bores der i det bærende element 11 ut en grop antydet med strektrukne linjer 32, for sammenkobling av stengene 10 og 22 med kontaktstiften 20. Når forbindelsen er satt sammen, blir denne innleiret i det bærende element ved å fylle gropen med selvherdende plast. During the construction of the anode, a pit indicated by dashed lines 32 is drilled in the supporting element 11, for connecting the rods 10 and 22 with the contact pin 20. When the connection is assembled, this is embedded in the supporting element by filling the pit with self-hardening plastic.

Den nederste del av stiften 20 strekker seg ut gjennom en sylindrisk hylse eller stamme 33 på undersiden av det bærende element 11. Stammen 33 er tettet gjennom skroget 16 på den måte som skal beskrives i det følgende og kontaktstiften 20 strekker seg inn i skroget 16. En utvendig kontakt 34 som passer utenpå enden av kontaktstiften 20, befinner seg ved enden av en leder 35 som er forbundet med strømkildens 21 positive klemme. Strømkildens negative klemme er forbundet med skroget 16 ved hjelp av egnede for-bindelser, som antydet på fig. 4, ved hjelp av en leder 36 til skroget 16. The lower part of the pin 20 extends through a cylindrical sleeve or stem 33 on the underside of the supporting element 11. The stem 33 is sealed through the hull 16 in the manner to be described below and the contact pin 20 extends into the hull 16. An external contact 34 which fits outside the end of the contact pin 20 is located at the end of a conductor 35 which is connected to the positive terminal of the current source 21. The negative terminal of the current source is connected to the hull 16 by means of suitable connections, as indicated in fig. 4, using a leader 36 to the hull 16.

Tetningen for forbindelsen gjennom skroget 16 kan utformes på en hvilken som helst kjent The seal for the connection through the hull 16 can be designed in any known manner

måte. Som vist på fig. 4 er tetningen hensikts-messig dannet av hylsen 38 som er sveiset inn i en boring gjennom skroget. Den sylindriske stamme 33 på det bærende element 11 passer tettende inn i hylsen 38 som er f orsenket som vist for å gi plass for sammentrykkbare tetningsrin-ger 39 mellom hylsens 38 indre og stammen 33. En pakningsmutter 40 med en åpning 41 gjennom enden for kontaktstiften 20 og den utven-dige kontakt 34 er med gjenger festet på hylsen 38 for å trykke sammen tetningsringene 39 og fullføre pakningen. manner. As shown in fig. 4, the seal is conveniently formed by the sleeve 38 which is welded into a bore through the hull. The cylindrical stem 33 of the supporting member 11 fits sealingly into the sleeve 38 which is recessed as shown to accommodate compressible sealing rings 39 between the interior of the sleeve 38 and the stem 33. A packing nut 40 with an opening 41 through the end for the contact pin 20 and the external contact 34 are threadedly attached to the sleeve 38 to press together the sealing rings 39 and complete the seal.

Claims

1. Anode for use in a cathodic protection system for metal constructions under water, comprising an elongated supporting element of electrically insulating material, a rod of electrically conductive metal, which rod is embedded in the supporting element in its longitudinal direction, a device for supplying electrical energy to the rod, the rod having a plurality of mainly U-shaped parts bent out of the plane of the rod along its length, and the rod is so anchored and embedded in the supporting element that the top parts of the U-shaped parts lie open outside the supporting element, characterized by another rod (22) of electrically conductive metal completely embedded in the supporting element (11) parallel to and electrically connected to the first-mentioned rod (10).

2. Anode according to claim 1, characterized in that the supporting element (11) has surface areas on one side that are recessed below the plane of its side edge, and that the exposed parts (12) of the first-mentioned rod (10) are located in these recessed surface areas (19) and do not extend above the plane of said side edge.

3. Anode according to claim 1 or 2, characterized in that the supporting element (11) is flexible.