Miten aktiivinen ICCP-anodijärjestelmä toimii?

Ulkoisella virralla toteutettu katodinen suojaus lämminvesivaraajassa

Aktiivianodi käyttää ICCP-tekniikkaa (Impressed Current Cathodic Protection), eli ulkoisella virralla toteutettua katodista suojausta. Sen tehtävänä on ohjata varaajan sisäpinnan sähkökemiallisia reaktioita siten, että teräs pysyy suojatulla potentiaalialueella.

AnodeTech käsittelee pienikokoisia elektronisia titaanianodijärjestelmiä kotitalouksien ja kaupallisten käyttövesivaraajien korroosiosuojaukseen. ICCP tarkoittaa tässä ulkoisella virralla toteutettua periaatetta; meri-, putkisto- ja betonijärjestelmiin sovelletaan eri mitoitussääntöjä ja standardeja.

Toisin kuin magnesiumanodi, jonka suojaus perustuu anodin omaan liukenemiseen, ICCP-järjestelmä tuottaa tarvittavan suojavirran ulkoisesta virtalähteestä. Potentiostaatti säätää virtaa todellisen mittaustilanteen mukaan.

Vertaa magnesiumanodiin →
Tutustu järjestelmiin →

Korroosion sähkökemiallinen periaate

Lämminvesivaraajan korroosio on sähkökemiallinen prosessi. Emalipinnoitteessa on väistämättä mikroskooppisia huokosia ja vauriokohtia, joissa teräs joutuu kosketuksiin veden ja liuenneen hapen kanssa.

Näihin kohtiin muodostuu paikallisia anodisia ja katodisia alueita. Metalliatomit luovuttavat elektroneja ja siirtyvät veteen, jolloin teräspinta ohenee. Pistekorroosio voi edetä pitkään näkymättä varaajan ulkopuolelle.

ICCP-järjestelmä siirtää suojattavan teräspinnan sähkökemiallista tilaa katodiseen suuntaan. Hallittu suojavirta vähentää hapettumisreaktioita paljaissa teräskohdissa ja auttaa ylläpitämään vaadittua suojapotentiaalia.

Järjestelmän pääosat

Sekoitusoksidipinnoitettu titaanielektrodi

Varaajan sisälle asennettava elektrodi on titaania, jonka pinnassa on katalyyttisesti aktiivinen sekoitusoksidipinnoite (MMO). Pinnoite mahdollistaa suojavirran siirtymisen veteen ilman, että titaani toimii kuluvana uhrimateriaalina.

Elektrodi on käytännössä mittapysyvä normaalissa käytössä. Siksi sitä kutsutaan myös dimensionally stable anode -tyyppiseksi elektrodiksi (DSA).

• Ei jatkuvaa materiaalin liukenemista
• Vakaa aktiivinen pinta pitkäaikaisessa käytössä
• Saatavana eri pituuksina eri kokoisiin varaajiin
• Suuriin tai monimutkaisiin säiliöihin voidaan käyttää useita elektrodeja

Potentiostaatti eli ohjausyksikkö

Potentiostaatti mittaa varaajan sähkökemiallista tilaa, laskee tarvittavan suojavirran ja säätää elektrodille toimitettavaa virtaa automaattisesti.

• Mittaus todellisista varaajaolosuhteista
• Tarvittavan suojavirran laskenta
• Automaattinen lähtövirran säätö
• LED-merkkivalo toiminnan tarkistamiseen

Ohjaus ei perustu yhteen pysyvään virta-arvoon. Potentiostaatti toimii katkojana ja vuorottelee mittaus- ja suojausvaiheiden välillä millisekuntien mittaisessa jaksossa.

Mittaus- ja säätöjakso

ICCP-järjestelmän toimintajakso toistuu jatkuvasti:

• Suojavirta katkaistaan lyhyesti mittausta varten
• Järjestelmä mittaa varaajan polarisaatiopotentiaalin
• Potentiostaatti vertaa mittausta tavoitealueeseen
• Tarvittava suojavirta syötetään titaanielektrodin kautta
• Jakso alkaa uudelleen millisekuntien kuluttua

Mittausvaiheessa elektrodi toimii hetkellisesti myös anturina. Näin ohjausyksikkö ei arvaa veden tai säiliön tilaa, vaan säätää virtaa mitatun vasteen perusteella.

Nopea säätö auttaa välttämään sekä liian vähäisen suojauksen että ylisuo­jauksen. Tämä on erityisen tärkeää, kun veden johtavuus, lämpötila tai varaajan käyttö muuttuu.

Miksi virtaa ei syötetä kiinteällä arvolla?

Yksi kiinteä virta ei sovi kaikkiin varaajiin. Tarvittava virta riippuu muun muassa paljaan teräspinnan määrästä, säiliön geometriasta, lämmönvaihtimista ja veden sähkönjohtavuudesta.

Liian pieni virta voi jättää osan pinnasta suojaamatta. Liian suuri virta voi aiheuttaa tarpeettomia sähkökemiallisia sivuvaikutuksia. Siksi aktiivinen säätö on ICCP-järjestelmän keskeinen osa.

Sopeutuminen veden ominaisuuksiin

• Vähän johtava vesi: galvaanisen magnesiumanodin virta voi jäädä pieneksi
• Kova vesi: kalkki ja saostumat voivat heikentää perinteisen anodin toimintaa
• Muuttuvat olosuhteet: lämpötila, veden vaihto ja käyttö vaikuttavat virrantarpeeseen

ICCP-järjestelmä säätää lähtöä mittaustiedon perusteella eikä luota pelkästään veden oletettuihin ominaisuuksiin.

Elektrodin sijoitus ja sähköinen eristys

Elektrodin on oltava vedessä, eikä se saa koskettaa säiliön seinämää, lämmönvaihdinkierukkaa tai muuta metalliosaa. Kosketus aiheuttaisi sähköisen oikosulun suojauspiirissä.

Elektrodi asennetaan eristysholkin tai eristetyn läpiviennin avulla. Runkokaapeli liitetään erikseen puhtaaseen metallipintaan, jolloin mittaus- ja suojavirta kulkevat suunnitellun reitin kautta.

Jatkuva sähkönsyöttö ja valvonta

Potentiostaatti on suunniteltu jatkuvaan käyttöön. Sen energiankulutus on pieni, mutta ilman sähköä järjestelmä ei tuota suojavirtaa.

Potentiostaatin on oltava jatkuvasti kytkettynä verkkoon. Pitkäaikainen irtikytkentä poistaa ICCP-korroosiosuojauksen.

• LED-merkkivalo kertoo normaalista toiminnasta tai viasta
• Lyhyt sähkökatko ei yleensä tarkoita välitöntä säiliövauriota, mutta suojaus ei ole katkon aikana aktiivinen
• Jos merkkivalo osoittaa vikaa, tarkista ensin vesi, runkoliitäntä, johdotus ja elektrodin eristys

Yhteensopivat varaajat

• Emaloidut teräksiset lämminvesivaraajat
• Ruostumattomasta teräksestä valmistetut varaajat niille tarkoitetulla ohjauksella
• Yhden tai usean lämmönvaihtimen säiliöt
• Pysty- ja vaakamalliset varaajat, kun elektrodille on sopiva vapaa tila

Järjestelmän mitoitus perustuu varaajan tilavuuteen, materiaaliin, sisäpintaan ja lämmönvaihtimien määrään. Katso tekniset tiedot ja suuntaa-antava valintaohje.

Yhteenveto

ICCP-aktiivianodi ei ole pelkkä sähköinen korvike magnesiumsauvalle. Se on suljetun säätöpiirin korroosiosuojausjärjestelmä, joka mittaa varaajan tilaa ja tuottaa kulloinkin tarvittavan suojavirran.

Tietyissä varaajajärjestelmissä 2,3 V ja 1,9 V ovat potentiostaatin nimellisiä asetusarvoja tietyille kokoonpanoille, eivät yleispäteviä säiliöpotentiaaleja. Todellinen ohjausjännite ja suojavirta riippuvat mallista, veden johtavuudesta, säiliön geometriasta ja valmistajan hyväksynnästä.

Uhrautuvaa anodia ei tarvitse vaihtaa määräajoin, mutta järjestelmä on vähähuoltoinen eikä täysin huoltovapaa: LED, kaapelit ja liitokset on tarkastettava valmistajan ohjeen mukaan. Sähkönkulutus riippuu mallista ja käyttöolosuhteista.

Jos mallin tietolehdessä niin ilmoitetaan, ohjausyksikössä on suojaeristysluokka II. Luokka II ei ole IP-luokitus.

DIN 4753-3 liittyy emaloitujen lämminvesivaraajien korroosiosuojaukseen, mutta vaatimustenmukaisuus ja mitoitus on vahvistettava tarkalle säiliö-anodiyhdistelmälle. Pelkkä tilavuus ei riitä valintaan.

Tutustu ICCP-järjestelmiin →
Katso asennusohje →
Pyydä teknistä apua →