Anwendung langlebiger Anoden im externen kathodischen Bodenschutz von Stahllagertanks

Anwendung langlebiger Anoden im externen kathodischen Bodenschutz von Stahllagertanks

Der externe Bodenkorrosionsschutz von Lagertanks aus Stahl stellt ein klassisches Szenario im kathodischen Schutz dar, bei dem die Installation ein einmaliger Vorgang ist und das System über die gesamte Lebensdauer halten muss. Sobald ein Tank in Betrieb genommen und befüllt ist, ist der Raum zwischen Tankboden und Fundament durch das Sandpolster bzw. die Asphaltsandschicht vollständig abgedichtet, sodass zukünftige Wartungsarbeiten nicht mehr möglich sind. Folglich muss die Auslegungslebensdauer eines kathodischen Schutzsystems für den Tankboden mit der der Tankstruktur übereinstimmen und beträgt in der Regel nicht weniger als 20 Jahre, bei einigen großen Tanks sogar 30 Jahre oder mehr.

Beim herkömmlichen kathodischen Schutz von Tankböden werden häufig Opferanoden wie Magnesium- oder Zinkbänder eingesetzt, die radial oder konzentrisch im Sandkissen angeordnet sind. Felddaten deuten jedoch darauf hin, dass die tatsächliche Lebensdauer von Opferanoden in Tankbodenumgebungen häufig kürzer ist als der Auslegungswert. Zu den Hauptgründen gehören: Das Tankbodenfundament bleibt über längere Zeiträume feucht, wodurch eine komplexe Elektrolytumgebung entsteht, die den Anodenverbrauch beschleunigt. Lokale Schäden an der Tankbodenbeschichtung erhöhen die Stromabgabe der Anoden und beschleunigen die Erschöpfung. und ein Versagen der Anode-zu-Kabeldichtung führt zu Korrosion und Unterbrechung an der Verbindung. Bei vielen Projekten sind die Anoden nach 8 bis 12 Betriebsjahren erschöpft oder der Schutzstrom fällt erheblich ab, sodass die verbleibenden mehr als 10 Jahre der Tanklebensdauer ungeschützt bleiben.

Beeindruckter aktueller kathodischer Schutz ist die technische Richtung zur Erzielung eines langfristigen Bodenschutzes. In der Praxis hat sich die MMO-Rohranode mit einem Durchmesser von 25 x 1000 mm aufgrund ihrer geeigneten Abmessungen und stabilen elektrochemischen Leistung zu einer häufigen Wahl entwickelt. Während des Baus werden mehrere Anoden in Reihe oder parallel geschaltet und in konzentrischen Kreisen oder radialen Mustern innerhalb des Sandpolsters unter dem Tankboden angeordnet. Die Anoden werden typischerweise 300–500 mm unter dem Tankboden vergraben und die Kabel werden durch den Fundamentumfang zu einem Anschlusskasten außerhalb des Tanks geführt.

Die technischen Vorteile dieser Lösung sind wie folgt:

1. Die Lebensdauer der Anode entspricht der Lebensdauer der Tankstruktur.Das Titansubstrat der MMO-Anode korrodiert nicht in Boden- oder Sandumgebungen und die Mischmetalloxidbeschichtung weist eine extrem niedrige Verbrauchsrate auf, typischerweise weniger als 6 mg/(A·Jahr). Bei einer einzelnen Anode, die mit einer Leistung von 2 A betrieben wird, beträgt der jährliche Schichtdickenverlust weniger als 0,01 μm. Mit einer effektiven Schichtdicke von in der Regel zwischen 10 und 20 μm kann die Anode theoretisch eine Lebensdauer von mehr als 30 Jahren erreichen, was der Lebensdauer des Tanks entspricht und einen wartungsfreien Betrieb über die gesamte Lebensdauer ermöglicht.

2. Hohe elektrochemische Aktivität und niedrige Antriebsspannung.MMO-Anoden weisen im Vergleich zu herkömmlichen Anodenmaterialien eine hohe elektrokatalytische Aktivität mit geringen Chlor- und Sauerstoffüberpotentialen auf. Bei gleicher Stromabgabe ist die erforderliche Antriebsspannung geringer. Bei großflächigen Strukturen wie Tankböden trägt eine niedrigere Antriebsspannung zu einer gleichmäßigeren Potenzialverteilung bei und verringert das Risiko einer kathodischen Ablösung durch lokalisierten Überschutz. Die niedrigere Ausgangsspannung vereinfacht auch die Anforderungen an die Systemisolierung und die Betriebssicherheit.

3. Abmessungen, die an den begrenzten Raum unter dem Tankboden angepasst sind.Der Außendurchmesser von 25 mm und die Länge von 1000 mm ermöglichen eine bequeme Platzierung im begrenzten Raum zwischen Tankboden und Fundament, ohne die Tragfähigkeit des Sandkissens oder seine Verdichtung zu beeinträchtigen. Die Anoden können je nach Bedarf radial oder konzentrisch angeordnet werden, wodurch eine gleichmäßige Stromabdeckung über die gesamte Tankbodenfläche erreicht wird.

4. Die werkseitige Vorfertigung sichert die Montagequalität.Die Anoden-{0}}zu--Kabelverbindung und der Zusammenbau der Anode mit Koksverfüllung können im Werk abgeschlossen werden. Die Arbeiten vor Ort-beschränken sich auf die Platzierung der vorgefertigten Einheiten gemäß den Grundrisszeichnungen. Dieser Ansatz eliminiert Qualitätsunsicherheiten im Zusammenhang mit Feldschweißen und Hinterfüllungsgießen, reduziert die Anzahl der Feldverbindungen und senkt die Ausfallrate.

5. Die Kabelspezifikation entspricht den aktuellen Übertragungs- und Dichtungsanforderungen.Das 1×16 mm² große Kupferkabel verfügt über eine ausreichende Strombelastbarkeit für das Tankbodenanodensystem. Darüber hinaus sind die Dichtungstechniken für diese Kabelgröße gut etabliert und haben sich als zuverlässig erwiesen. In der unzugänglichen Umgebung unter einem Tank bestimmt die Integrität der Kabelverbindung direkt die Lebensdauer des Systems, und die Kabelgröße von 16 mm² ermöglicht die Verwendung ausgereifter Verbindungsabdichtungsmethoden.