APCE PLivorno. PoliLaPP. Protezione catodica ad anodi galvanici. Marco Ormellese

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1 Protezione catodica ad anodi galvanici Marco Ormellese Laboratorio di Corrosione dei Materiali P. Pedeferri Dip. Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica G. Natta Politecnico di Milano

2 Protezione catodica (PC) La PC è una tecnica elettrochimica per prevenire e controllare la corrosione attraverso la diminuzione del potenziale di una struttura metallica (il catodo) mediante l applicazione di una corrente continua sistemi a corrente impressa sistemi ad anodi galvanici

3 PC a corrente impressa

4 PC ad anodi galvanici

5 PC ad anodi galvanici (vantaggi) Il più impiegato in acqua di mare piattaforme serbatoi petroliere sea-line scafi di navi Nessuna fonte di energia Distribuzione di corrente uniforme Nessuna manutenzione in esercizio

6 PC ad anodi galvanici (svantaggi) Corrente erogata modesta Lavoro motore modesto Installazione costosa se fatta dopo la messa in opera Strutture nude richiedono molti anodi Non efficace in ambienti a elevata resistività

7 Materiali anodici Leghe metalliche meno nobili della struttura da proteggere Zinco Alluminio Ferro per la PC di strutture in acciaio inossidabile e rame Magnesio Reazione anodica Consumo del metallo

8 Materiali anodici Anodi di alluminio Al Al e - Usati per le piattaforme Anodi di zinco Zn Zn e - Usati per le tubazioni sottomarine Con fluidi caldi meglio usare leghe Al-In

9 Materiali anodici Potenziale di lavoro Diverso dal potenziale di corrosione libera Forza motrice Erogazione anodica Capacità (A h/kg) Consumo (kg / A anno) Numero di anodi

10 Anodi galvanici Zn Al Fe Peso atomico 65,38 26,97 55,85 Densità (g/cm 3 ) 7,14 2,70 7,80 Peso equivalente 32,69 8,99 27,93 Consumo teorico (kg/a anno) 10,69 2,94 10,00 Capacità teorica (A h/kg) Potenziale di lavoro (V) Efficienza 95% 95% 90%

11 Processo catodico H 2 O + O 2 + 4e - = 4OH - Riduzione di ossigeno Processo alcalinizzante Precipitazione del deposito calcareo

12 Processo catodico H 2 O + O 2 + 4e - = 4OH - Riduzione di ossigeno Processo alcalinizzante Precipitazione del deposito calcareo

13 Anodi galvanici: metalli puri???

14 Leghe anodiche

15 Leghe anodiche

16 Leghe anodiche

17 Qualità degli anodi Caratteristiche non conformi posso avere gravi conseguenze economiche: sostituzione degli anodi sicurezza degli impianti (piattaforme petrolifere, metanodotti, petroliere) Controllo qualità degli anodi composizione chimica proprietà elettrochimiche (potenziale e capacità) esame metallografico difetti di fabbricazione

18 Qualità degli anodi Standard internazionali raccomandano le modalità di esecuzione delle prove e i criteri di accettazione NACE RP0398 Metallurgical and inspection requirements for cast sacrificial anodes for offshore application DNV RP 401 Cathodic protection design EN Sacrificial anodes for cathodic protection in seawater

19 Prove elettrochimiche

20 Leghe di zinco

21 Inversione di polarità (T > 50 C)

22 Leghe di alluminio Potenziale più negativo dello zinco Maggiore lavoro motore Elevato equivalente elettrochimico Libera 3 elettroni per ogni ioni sciolto Maggiore capacità teorica Basso peso Leghe ternarie Al-Zn-Hg Al-Zn-In

23 Leghe di alluminio

24 Leghe di alluminio: temperatura

25 Leghe di alluminio: temperatura

26 Anodi di ferro

27 Materiali anodici

28 Dimensionamento anodico Scelta dell anodo Verificare l erogazione della corrente I prot = ΣI a Verificare la massa richiesta Durata del sistema anodico

29 Erogazione anodica

30 Erogazione anodica Ia E = R

31 Erogazione anodica Ia E R Potenziale di protezione E prot = V AAC Potenziale di lavoro dell anodo E a, Zn = V AAC E a, Al = V AAC Lavoro motore E Zn = 200 mv E Al = 250 mv = E = E prot Ea

32 Resistenza anodica: R a

33 Anodi di alluminio

34 Slender anode di alluminio

35 Piattaforma Tiffany

36 Retrofitting Fango marino ANODE POD slender anodes Cavi di collegamento jacket

37 Anodi a bracciale di zinco

38 Anodi a bracciale di zinco

39 Anodi a bracciale di zinco

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