NO115621B

NO115621B -

Info

Publication number: NO115621B
Application number: NO15527764A
Authority: NO
Inventors: E Nield
Original assignee: Ici Ltd
Priority date: 1963-10-25
Filing date: 1964-10-23
Publication date: 1968-11-04
Also published as: DE1445958A1; DE1445958B2; DE1445958C3

Description

Anordning ved katodisk beskyttelse av skipstanker. Device for cathodic protection of ship's tanks.

I tankskipsfart benyttes lastetankene In tanker traffic, the cargo tanks are used

både til oljelast og til ballastvann. På laste-turen utnyttes skipets lasteevne fullt ut. På returreisen føres så meget ballast at skipet får den nødvendige stabilitet og ellers de beste egenskaper ut fra et sjø-mannsmessig synspunkt. Det er vanlig at ballasten utgjør ca. 30—40 % av dødvekt-kapasiteten, og det oppnås ved å fylle et passende sett av tanker med sjøvann, mens de øvrige står tomme. Denne vekselvise før-ing av last og ballast har vist seg å medføre til dels meget alvorlige problemer med hensyn til korrosjon i tankene. both for oil cargo and for ballast water. On the loading trip, the ship's loading capacity is fully utilized. On the return journey, so much ballast is carried that the ship gets the necessary stability and otherwise the best characteristics from a seaman's point of view. It is common for the ballast to make up approx. 30-40% of the deadweight capacity, and this is achieved by filling a suitable set of tanks with seawater, while the others are empty. This alternating handling of cargo and ballast has been shown to cause some very serious problems with regard to corrosion in the tanks.

For å beskjempe denne korrosjon har To combat this corrosion has

det vært forsøkt en rekke midler, som f. eks. innvendig bestrykning med preserverende maling, bruk av korrosjonsbestandig materiale til viktige konstruksjonselementer osv. Felles for alle de bestrebelser som gjøres i denne forbindelse, er at de søker å hemme en eller flere av de fundamentale delpro-sesser som betinger stålets korrosjon i sjø-vann. Det er fastslått at korrosjonen i tank-skipstankene for det alt vesentlige er av elektrokjemisk natur. Den kan betraktes som et samvirke mellom et større eller mindre antall elektrolytiske celler. A number of means have been tried, such as interior coating with preservative paint, use of corrosion-resistant material for important structural elements, etc. Common to all the efforts made in this regard is that they seek to inhibit one or more of the fundamental sub-processes that determine the steel's corrosion in seawater. It has been determined that the corrosion in the tanker tanks is essentially of an electrochemical nature. It can be considered as a cooperation between a larger or smaller number of electrolytic cells.

På de anodiske steder går stålet i opp-løsning ved at jern joner dif funderer ut i væsken og etterlater et ekvivalent antall overskudds-elektroner i stålet. At the anodic sites, the steel dissolves as iron ions diffuse into the liquid and leave an equivalent number of excess electrons in the steel.

Denne anodiske prosess kan skrives: This anodic process can be written:

Den katodiske prosessen, som for det alt vesentlige er en depolarisasjon ved surstoff, forbruker stålets overskuddselektroner og kan skrives: The cathodic process, which is essentially a depolarization by oxygen, consumes the steel's excess electrons and can be written:

Den anodiske og den katodiske prosessen er fullstendig avhengige av hverandre ved at den siste forbruker de elektroner som den første etterlater i stålet. The anodic and cathodic processes are completely dependent on each other in that the latter consumes the electrons that the former leaves behind in the steel.

I praksis utnyttes kjennskapet til den ovenfor beskrevne mekanisme til beskyttelse av et metall i væskemiljø, den såkalte «katodiske beskyttelse», idet man sørger for ad kunstig vei at det materiale som skal beskyttes, utgjør katoden i et elektrogalva-nisk system. Anoden kan f. eks. utgjøres av et elektrokjemisk sett uedlere metall enn det metall som skal beskyttes. Det kan nev-nes en rekke eksempler på slike kombina-sjoner av metaller som skal beskyttes, og et In practice, the knowledge of the mechanism described above for the protection of a metal in a liquid environment, the so-called "cathodic protection", is utilized, as it is ensured artificially that the material to be protected forms the cathode in an electrogalvanic system. The anode can e.g. consists of an electrochemically baser metal than the metal to be protected. A number of examples can be mentioned of such combinations of metals to be protected, and et

uedlere som kan benyttes som «offeranode». unrefined which can be used as a "sacrificial anode".

I vårt tilfelle skal spesielt betraktes en tankskipstanks stålflater utsatt for korro-sive angrep ved det sjøvann tankene inne-holder som ballast. In our case, the steel surfaces of a tanker tank exposed to corrosive attack due to the seawater the tanks contain as ballast must be considered in particular.

I dag er det alminnelig å benytte f. eks. magnesium- eller sinkelektroder som «of-feranoder» i tankene. I henhold til erfaring med slike systemer anbringes et passende antall anoder spredt rundt inne i tanken. På grunn av den elektrogalvaniske virkning mellom stålet og det uedlere metall i offer-anodene går disse i oppløsning og setter i gang en elektrisk strøm, som igjen fordeler seg på ståloverflaten. Det metall som går i oppløsning, avgir etter det som er beskrevet tidligere, elektroner, som på de katodiske arealer forbinder seg med surstoff til hy-droksylgrupper ifølge ligning (2) eller til vann ifølge ligning (3). Today it is common to use e.g. magnesium or zinc electrodes as "of-feranodes" in tanks. According to experience with such systems, a suitable number of anodes are placed scattered around inside the tank. Due to the electrogalvanic action between the steel and the baser metal in the sacrificial anodes, these dissolve and initiate an electric current, which in turn is distributed on the steel surface. The metal that dissolves, according to what was described earlier, emits electrons, which on the cathodic areas connect with oxygen to hydroxyl groups according to equation (2) or to water according to equation (3).

Denne framgangsmåte er imidlertid sett fra et økonomisk standpunkt lite hensiktsmessig, idet systemet har lav virk-ningsgrad, liten elastisitet, dessuten mang-ler fra et driftsmessig synspunkt, f. eks. nedsatt effektivitet ved tilsøling av olje på anodene. This procedure is, however, seen from an economic point of view as not very appropriate, as the system has low efficiency, little elasticity, and also lacks from an operational point of view, e.g. reduced efficiency due to contamination of oil on the anodes.

En langt gunstigere løsning represen-teres ved bruk av anoder fremstilt av et materiale som går meget langsomt i opp-løsning, og at anodene tilføres den nødven-dige elektriske energi utenfra. Et slikt system med påtrykt spenning benytter som anodemateriale enten et mer eller mindre indifferent materiale, som f. eks. platina eller grafitt, eller et mataeriale som går langsomt i oppløsning, f. eks. jern eller alu-minium. A far more favorable solution is represented by the use of anodes made from a material that dissolves very slowly, and that the necessary electrical energy is supplied to the anodes from the outside. Such a system with applied voltage uses as anode material either a more or less indifferent material, such as e.g. platinum or graphite, or a material that dissolves slowly, e.g. iron or aluminium.

Anodemateriale av første kategori med-fører den ulempe at man får fritt klor på anodeoverflaten. Dette klor vil dels absor-beres i væsken, dvs. ballastvannet, og derved øker dets korrosivitet, eller klorgassen stiger opp som bobler og samler seg i rommet over vannet. Anode material of the first category has the disadvantage of getting free chlorine on the anode surface. This chlorine will partly be absorbed in the liquid, i.e. the ballast water, thereby increasing its corrosivity, or the chlorine gas rises as bubbles and collects in the space above the water.

Til dette kommer at eventuelt vannstoff fra de katodiske arealer likeledes stiger opp, og vi kan få en meget eksplosiv blanding av klor og vannstoff. In addition to this, any hydrogen from the cathodic areas also rises, and we can get a very explosive mixture of chlorine and hydrogen.

Anodemateriale av annen kategori rea-gerer med det utskilte klor på anoden og gir uskadelige forbindelser som forblir i væsken, som langsomt synker til bunns, og som pumpes ut sammen med ballastvannet. I det betraktede system blir anoden tilført elektrisk energi utenfra. Dette kan gjøres ved at anoden anordnes isolert i tanken og at ledninger strekkes, likeledes isolert, frem f. eks. langs bunnen. Ledningen forbindes på den ene side med anoden eller anodene i tanken, og på den annen side med en eller annen form for passende likestrømskilde, f. eks. en generator som hensiktsmessig kan anbringes i maskinrommet eller liknende. Anode material of a different category reacts with the excreted chlorine on the anode and produces harmless compounds which remain in the liquid, which slowly sink to the bottom, and which are pumped out together with the ballast water. In the considered system, the anode is supplied with electrical energy from the outside. This can be done by arranging the anode isolated in the tank and by stretching wires, likewise isolated, forward, e.g. along the bottom. The wire is connected on one side to the anode or anodes in the tank, and on the other side to some form of suitable direct current source, e.g. a generator that can be appropriately placed in the engine room or similar.

Et arangement som dette støter på vanskeligheter fra skipsfartshold, idet et fast opplegg med rette kan sies å innebære en fare for eksplosjon, idet tankene etter lossing, eller i forbindelse med spyling for rengjøring er mer eller mindre fylt av en eksplosiv blanding av gass og luft. Et elektrisk anlegg som ovenfor beskrevet inne-bærer en risiko i og med at det på grunn av uaktsomhet fra mannskapets side kan stå spenning på anlegget etter at ballasten er losset. En overledning kan på eller annen måte være oppstått og risiko for gnistdan-nelse og dermed eksplosjon med katastro-fale følger er til stede. An arrangement like this runs into difficulties from shipping companies, as a fixed arrangement can rightly be said to involve a danger of explosion, as the tanks after unloading, or in connection with flushing for cleaning, are more or less filled with an explosive mixture of gas and air . An electrical installation as described above carries a risk in that, due to negligence on the part of the crew, there may be voltage on the installation after the ballast has been unloaded. An over-conduction may have occurred in one way or another and there is a risk of spark formation and thus explosion with catastrophic consequences.

Nærværende oppfinnelse angår bruk av katodisk beskyttelse med påtrykt spenning i tankskipstanker, men anordnet på en slik måte at hele anodesystemet kan fjernes totalt utenfor den tid da det benyttes i forbindelse med ballastføringen i tankene. Dette er oppnådd ved at anoden eller anodesystemet kan senkes ned i tanken gjennom en passende åpning i dekket, for-trinnsvis etter at tanken er fylt med vann. The present invention relates to the use of cathodic protection with applied voltage in tanker tanks, but arranged in such a way that the entire anode system can be removed completely outside the time when it is used in connection with the ballast feeding in the tanks. This is achieved by the fact that the anode or anode system can be lowered into the tank through a suitable opening in the cover, preferably after the tank has been filled with water.

Dertil er tanken utstyrt med en sjakt-liknende luke, som hensiktsmessig utformes som et rør, som i ballasttiden rager ned i vannet og virker som en gass- og væskelås. På denne måte oppnår man at det mer eller mindre gassfylte luftrom i hele tanken, derved isoleres fra den kanal hvorigjennom først anodene senkes ned, etter bruken hei-ses opp, og som under driftstiden fullstendig skjermer den isolerte kabel frem til anoden eller anodene. Denne sjakt kan utformes fast forbundet, og nærmest som en integrerende del av tanken, eller den kan utformes som en lett transportabel enhet, som lett kan stues bort, og som når den benyttes, anbringes i dertil innrettet åpning i tanken, eller ennu enklere, i allerede for-håndenværende åpning i tanken, f. eks. Butterworthåpningen. (Til maskinell spyling av tanken). In addition, the tank is equipped with a manhole-like hatch, which is suitably designed as a pipe, which, during the ballast period, protrudes into the water and acts as a gas and liquid trap. In this way, it is achieved that the more or less gas-filled air space in the entire tank is thereby isolated from the channel through which the anodes are first lowered, then raised after use, and which during the operating time completely shields the insulated cable up to the anode or anodes. This shaft can be designed permanently connected, and almost as an integral part of the tank, or it can be designed as an easily transportable unit, which can be easily stowed away, and which, when used, is placed in a specially designed opening in the tank, or even simpler, in an already existing opening in the tank, e.g. The Butterworth opening. (For mechanical flushing of the tank).

Denne åpning vil i mange tilfelle være meget godt egnet, da den er anbrakt over midten av tanken, noe som nettopp er av interesse for senere å gi god strømfordeling fra anoden nede i ballastvannet. In many cases, this opening will be very well suited, as it is placed above the middle of the tank, which is precisely of interest in later providing good current distribution from the anode down in the ballast water.

For å utelukke enhver mulighet for farlig gassblanding i sjakten holdes denne rikelig ventilert ved passende lufteanord-ning. In order to exclude any possibility of a dangerous gas mixture in the shaft, this is kept abundantly ventilated by a suitable ventilation device.

Et arrangement som ovenfor beskrevet kombinerer små omkostninger til anlegg for katodisk beskyttelse med stor sikkerhet sett fra et sjømannsmessig synspunkt. Anlegget kan anbringes etter at ballast er fylt i tanken, og likeledes fjernes før man nær-mer seg lasteplass. Som tidligere nevnt benyttes f. eks. på vanlig 18 000 tdw. tanker kun ca. fire til seks tanker til ballast. Rik-tiknok veksles det på hvilke tanker som fører til ballast, og det vil i praksis være naturlig å utruste hver tank med mulig-heter for anbringelse av ovenfor beskrevne anlegg. Det enkleste vil være å anbringe et passende antall strømuttak, f. eks. langs gangbroen slik at anodene på enkel måte kan tilknyttes et permanent opplegg av kabel. På den måten vil anlegget være meget fleksibelt slik at man kan stå helt fritt med hensyn til ballasting. Dette er av betydning hvis man f. eks. utfører reparasjonsarbeider i tankene, og av den grunn må ballaste tanker som vanligvis ikke benyttes til dette formål. An arrangement as described above combines low costs for facilities for cathodic protection with great safety from a sailor's point of view. The plant can be placed after ballast has been filled in the tank, and likewise removed before approaching the loading area. As previously mentioned, e.g. at usual 18,000 tdw. tanks only approx. four to six tanks for ballast. Quite often, it is changed which tanks lead to ballast, and in practice it would be natural to equip each tank with possibilities for placing the facilities described above. The easiest thing would be to place a suitable number of power outlets, e.g. along the footbridge so that the anodes can be easily connected to a permanent arrangement of cables. In this way, the plant will be very flexible so that you can be completely free with regard to ballasting. This is important if you e.g. carry out repair work in the tanks, and for that reason must ballast tanks that are not normally used for this purpose.

De anoder som vil bli benyttet i forbindelse med det beskrevne anlegg med «påtrykt spenning», vil hensiktsmessig bli ut-formet så de egner seg til å føres gjennom sjakten. Dette vil enkelt oppnås ved at anodene får en noe langstrakt fasong, de geometriske mål blir å velge i henhold til krav til strømbelastning, antatt levetid osv. For ytterligere å øke sikkerheten kan anodene omgis av et beskyttende gitter fremstilt av f. eks. plast eller endog tre. Anodene blir nærmest å anse som forbruksartikler, og blir å skifte fra tid til annen, enten ved å skifte hele enheten, anode pluss gitter, eller ved å fjerne den brukte metallkjerne og innsette ny kjerne. The anodes that will be used in connection with the described plant with "impressed voltage", will be suitably designed so that they are suitable for being passed through the shaft. This will be easily achieved by the anodes being given a somewhat elongated shape, the geometric measurements being chosen according to requirements for current load, expected lifetime, etc. To further increase safety, the anodes can be surrounded by a protective grid made by e.g. plastic or even wood. The anodes are almost considered consumables, and have to be changed from time to time, either by changing the entire unit, anode plus grid, or by removing the used metal core and inserting a new core.

Anodene som vil bli hengende ned i tankene vil kunne svinge mer eller mindre fritt ved bevegelser fremkalt ved skipets bevegelser i sjøen, og det vil da være en viss mulighet for at de kan slå bort i tankenes vegger, leidere eller andre metallgjenstan-der som befinner seg innenfor rekkevidde. Anodene vil jo også lett komme i berøring med gass- og væskelåsen når de trekkes opp og settes ned osv. Selvsagt vil i praksis strømmen være slått av, og støpslet til anodene tatt ut av matekontakten på dekk, men for å oppnå størst mulig sikkerhet, selv om disse forholdsregler av en eller annen grunn ikke tas, forsynes anodene ifølge oppfinnelsen med et omgivende gitter av elektrisk isolerende materiale, f. eks. tre-spiler, spiler eller gitter av kunststoff, kautsjuk eller liknende. Derved blir anodene beskyttet mot en utilsiktet kortslut-ning og de blir dessuten beskyttet mot me-kanisk ødeleggelse ved slag som lett kan fremkomme. The anodes that will be suspended in the tanks will be able to swing more or less freely due to movements caused by the ship's movements in the sea, and there will then be a certain possibility that they can hit the walls of the tanks, conductors or other metal objects that are located within reach. The anodes will also easily come into contact with the gas and liquid lock when they are pulled up and put down, etc. Of course, in practice the power will be switched off, and the plug to the anodes removed from the supply connector on the deck, but to achieve the greatest possible safety, even if these precautions are not taken for one reason or another, the anodes according to the invention are provided with a surrounding grid of electrically insulating material, e.g. wooden posts, posts or grids made of plastic, rubber or similar. Thereby, the anodes are protected against an accidental short-circuit and they are also protected against mechanical destruction by impact which can easily occur.

For at oppfinnelsen lett skal kunne for-stås skal den i det følgende forklares ved hjelp av tegningen, hvor In order for the invention to be easily understood, it will be explained in the following with the help of the drawing, where

fig. 1 skjematisk viser et snitt gjennom en tank med anordningen ifølge oppfinnelsen, fig. 1 schematically shows a section through a tank with the device according to the invention,

fig. 2 viser en litt annen utførelse av oppfinnelsen og fig. 2 shows a slightly different embodiment of the invention and

fig. 3 viser en beskyttelsesanordning for anoden, sett i oppriss og grunnriss. fig. 3 shows a protective device for the anode, seen in elevation and ground plan.

Tanken 1 er forsynt med en sjaktlik-nende luke 2 som skjermer kabelen 3 fra det gassfylte rom 4. Kabelen 3 er ført fram til et egnet strømuttak 5 som f. eks. kan være anbrakt på gangbroen eller liknende. Anoden 6 er anbrakt fritt hengende i kabe-lens 3 frie ende og den fjernes ved å trekkes opp gjennom sjakten 2. På sjakten 2 er det anbrakt en ventil 7 og ved vannets bevegelse som oppstår av båtens bevegelse, vil det i sjakten oppstå en pumpevirkning, slik at man får en meget god ventilering gjennom ventilen 7, og rommet i sjakten vil i det vesentlige bestå av luft, slik at det blir en minimal fare for eksplosjon i dette rom og selv om det her skulle oppstå en mindre eksplosjon, vil denne være begrenset til rommet i sjakten og ikke kunne spre seg til det større rom 4. The tank 1 is provided with a shaft-like hatch 2 which shields the cable 3 from the gas-filled room 4. The cable 3 is led to a suitable power outlet 5 such as can be placed on the footbridge or similar. The anode 6 is placed freely hanging in the free end of the cable 3 and it is removed by being pulled up through the shaft 2. A valve 7 is placed on the shaft 2 and when the water moves as a result of the movement of the boat, a pumping effect will occur in the shaft . be limited to the room in the shaft and not be able to spread to the larger room 4.

I fig. 2 er vist en annen utførelse, idet selve sjakten som også i likhet med sjakten som er vist i fig. 1, kan betegnes som en gass- og væskelås, er løsbar og transportabel, slik at man ved lasting og lossing kan fjerne hele sjakten 8 som ved en krave 9 er beregnet til å festes til en flens på åp-ningen 10. In fig. 2 shows another embodiment, in that the shaft itself, which is also similar to the shaft shown in fig. 1, can be described as a gas and liquid lock, is removable and transportable, so that when loading and unloading, the entire shaft 8 can be removed, which is intended to be attached to a flange on the opening 10 by means of a collar 9.

I fig. 3 er vist et utførelseseksempel på anode hvis kjerneparti 11 utgjøres av det metalliske anodemateriale mens et skjer-mende gitter 12, som f. eks. er fremstilt av kunststoff, gummi eller tre, er anbrakt om-kring selve metallanoden. In fig. 3 shows an exemplary embodiment of an anode whose core part 11 is made up of the metallic anode material, while a shielding grid 12, which e.g. is made of plastic, rubber or wood, is placed around the metal anode itself.

Claims

1. Device for tanks on tankers, provided with cathodic protection against corrosion of the tank walls, and equipment placed on them, characterized in that the cathodic protection system (3, 6) is led through a gas and liquid lock (2, 8) and is suspended in the liquid lock's easily assembled and disassembled lid.

2. Device according to claim 1, characterized in that the used gas and liquid lock (8) is also detachable from the tank (1).