Installation der Sondenanode durch die Wand: Die Kabeldichtung stirbt vor der Beschichtung ab

Eine Sondenanode sieht einfach aus. Titanstab, MMO-Beschichtung an der Spitze, blanker Schaft in der Mitte, Kabel hinten. Durch einen Stutzen an einem Wasserkasten oder einem Druckbehälter schieben, Flansch festziehen, Gleichrichter anschließen, fertig.

Dann, sechs Monate später, driftet der potenzielle Messwert ab, der Gleichrichterstrom steigt an und jemand zieht die Sonde heraus. Die Beschichtung führt weiterhin Strom. Das Titansubstrat weist keine Narben auf. Die Kabelverbindung ist innen nass.

Das ist keine seltene Geschichte. Bei internen ICCP-Sonden versagt der Übergang von der Anode zum Kabel häufiger als die gemischte Metalloxidschicht. Die Anode ist inert und formstabil. Die Verbindung befindet sich dort, wo Kupfer, Titan, Polymer und Wasser aufeinandertreffen – und dort beginnen die meisten Probleme vor Ort.

Der Leiter wird an den Titanstab gecrimpt oder angeschweißt. Eine einzelne Lage Schrumpfschlauch ist keine Abdichtung. Ein mit Klebstoff beschichteter Schrumpfschlauch hilft, aber bei Temperaturwechseln und hydrostatischem Druck kann er kriechen und Feuchtigkeit nach innen dringen lassen. Ein Harz- oder Epoxidbehälter um die Crimpzone herum ist das übliche Minimum für erdverlegte, untergetauchte oder unter Druck stehende Anwendungen. Der Kanister muss ohne eingeschlossene Luft gegossen werden, chemisch mit dem Medium kompatibel sein und das Kabel muss zugentlastet sein, damit thermische Bewegungen den Kompressionspunkt nicht lockern.

Gute Geschäfte beschränken sich nicht nur darauf, dass sie versiegelt aussehen. Sie prüfen den Isolationswiderstand, führen einen Zugtest am Anschluss durch und testen die Verbindung vor dem Versand in Wasser bei oder über dem hydrostatischen Arbeitsdruck. Für eine Verbindung, die den Prüfstandstest besteht, gibt es keine Garantie für zwanzig Jahre. Eine Verbindung, die auf der Werkbank versagt, ist garantiert ein Versagen im Feld.

Das zweite Problem ist die Isolationslänge. Der aktive MMO-Abschnitt muss weit genug von der Wanddurchdringung entfernt enden, damit die Stahlhülle niemals Anodenpotential sieht. Wenn die Beschichtung zu nahe am Flansch verläuft, kann sich die Hülle polarisieren, der Entkoppler kann nachlaufen und das Gefäß selbst fängt an, sich wie ein Teil des Anodenkreises zu verhalten. Für Schiffsrumpfdurchdringungen ist die Klassifizierungspraxis strenger: Es wird ein Kofferdamm oder eine Doppelverschraubung verwendet, damit das Kabel durch den Rumpf verläuft, ohne dass die Stahlkonstruktion zu einer Verlängerung der Anode wird.

Wie weit „weit genug“ ist, hat keine eindeutige Zahl. Dies hängt von der Wandstärke, der Betriebsspannung, dem spezifischen Widerstand des Mediums und davon ab, ob die Durchführung mit Kunststoff ausgekleidet, geflanscht oder mit Heißgewinde versehen ist. Meerwasser bei höherer Spannung benötigt einen größeren Abstand als Süßwasser bei niedriger Spannung. Wenn die Entkopplungshülse zu kurz ist, eine längere montieren. Wenn die Düse zu nahe am aktiven Abschnitt landet, wählen Sie eine längere Sonde aus. Dies sind mechanische Details, aber sie entscheiden darüber, ob das System die Ausrüstung schützt oder sie stillschweigend beschädigt.

Das dritte Problem, das niemand ins Datenblatt schreibt: strömungsinduzierte Bewegung. Ein schlanker, freitragender Stab, der in einem Wasserkasten mit schneller Querströmung hängt, ist ein Strahl in einem Flüssigkeitsstrom. Wirbelablösungen, turbulente Stöße und strömungselastische Effekte können es erregen. Ob es tatsächlich zu einer Ermüdung kommt, hängt von der freitragenden Länge, dem Stabdurchmesser, dem Endzustand, der Eigenfrequenz und der Strömungsgeschwindigkeit ab – nicht von der Beschichtungsformel. In einem Rohrbündelwärmetauscher zerstört die gleiche Physik die Rohre an den Prallplattenstützen; Ein Sondenstab ist lediglich eine kürzere, dickere Version desselben Problems. Die Lösung besteht nicht darin, „ein besseres MMO zu verwenden“. Die Lösung ist ein Stützkragen, ein größerer Durchmesser, ein kürzerer Ausleger oder eine Versteifung, die die Eigenfrequenz von der Abwurffrequenz fernhält.

Wenn ein Käufer fragt, wie lange die Sonde hält, ist die Beschichtung der falsche Ausgangspunkt. Ir-Ta in Süßwasser, Ru-Ir in Meerwasser – beide haben einen sehr geringen Verbrauch: etwa 0,5–1 mg/Jahr im Meerwasser-Chlorentwicklungsdienst, etwa 6 mg/Jahr im Süßwasser-/Boden-Sauerstoffentwicklungsdienst. Entweder hält die Kabeldichtung oder nicht. Der Entkoppler trennt entweder oder nicht. Entweder gibt der Ausleger den Durchfluss frei oder nicht. Die Lebensdauer der internen Sonde wird von der Baugruppe und nicht von den Edelmetalloxiden bestimmt.

Eine Sondenanode ist kein Metallstab mit Draht. Es handelt sich um eine Durchdringungsbaugruppe: Titansubstrat, katalytische Beschichtung, Isolierhülse, abgedichteter Kabelabschluss, Flansch oder Düse und das Strömungsfeld um den Stab. Die Beschichtung ist das Letzte, was versagt. Alles drumherum scheitert zunächst.

Wenn Sie eine Sonde für einen Wasserkasten, Wärmetauscher oder Prozessbehälter spezifizieren, müssen Sie die Düsenzeichnung, die Wandstärke, den Betriebsdruck, das Medium, den Chloridgehalt, die Strömungsgeschwindigkeit und die Kabellänge senden. Geben Sie an, ob es sich bei der Installation um eine Hot-Tap- oder eine Kaltinstallation handelt. Nennen Sie das Zielstahlpotential und den Referenzelektrodentyp. „MMO-Sonde, 19 mm, 300 mm“ ist keine Bestellung. Es handelt sich um eine Schätzung mit einem Durchmesser.