# Scheepvaart ICCP & ICAF
ICAF staat voor: Impressed Current Anti FoulingICCP staat voor: Impressed Current Cathodic Protection
Hieronder volgt eerst een korte omschrijving hoe je metaal in bijvoorbeeld zeewater kunt beschermen.
-
Kathodische bescherming
-
1.1. Kathodische bescherming algemeen
1.2. Kathodische bescherming met opofferingselektrode
1.3. Kathodische bescherming met opgedrukte stroom
1.4. Kathodische bescherming van roestvaststaal
1. Kathodische bescherming
top 1.1. Kathodische bescherming : algemeen
Bij kathodische bescherming wordt de potentiaal van het te beschermen object verlaagd, het te beschermen object wordt kathode gemaakt. In Figuur 1 wordt kathodische bescherming verder verduidelijkt. Door het verlagen van de potentiaal neemt de stroom behorend bij het oplossen van ijzer af (i Fe bescherming), echter, de stroom behorend bij de ontwikkeling van waterstof neemt toe (i H+ bescherming). Teveel waterstof ontwikkeling kan scheurvorming van sommige (brossere) staaltypes veroorzaken, vergelijkbaar met waterstofbrosheid bij die kan ontstaan bij het lassen.
Bekende objecten die kathodisch worden beschermd zijn schepen, damwanden en ondergrondse leidingen en opslagtanks. Vrijwel altijd worden de (stalen) objecten gecoat in combinatie met de kathodische bescherming.
Er zijn twee mogelijkheden om een object kathodisch te beschermen: (verder KB genoemd):
1. KB met opofferingselektrode
2. KB met opgedrukte stroom
tip: plaats uw muis op het plaatje voor een vergroting
Figuur 1
Kathodische bescherming van staal in zeewater.
De potentiaal wordt omlaag gedrukt door zinkanodes of door opgedrukte stroom. De anodische corrosie- stroom neemt af, de kathodische corrosie- stroom neemt toe. Het verschil in elektronenstroom wordt gecompenseerd door de opgedrukte stroom of door de stroom die de zinkanode levert.
top 1.2. Kathodische bescherming met opofferingselektrode
Het werkstuk wordt elektrisch geleidend aan een metaal gekoppeld, dat lager in de spanningsreeks staat. Daardoor verkrijgt men een galvanisch koppel, waarvan het werkstuk de kathode is en dus beschermd blijft. De anode wordt "opgeofferd". Een anode kan heel veel stroom leveren (bij een gering voltage). Zo levert 1 kg aluminium 2700 Ah!
In het algemeen wordt alleen met opofferingsanodes gewerkt als de geleidbaarheid van het water voldoende is. Dit betekent dat toepassingen vooral te vinden zijn in zeewater en brak water.
Enkele typische voorbeelden zijn:
-
Zink of aluminium blokken op schepen en Offshore constructies (Figuur 2)
Zink of aluminium banden (z.g. bracelets "armbanden" om pijpleidingen Mg-anodes in slecht geleidend water (rivierwater).
Ontwerp en berekening van beschermingsstromen, beschermingspotentialen en levensduur van de anodes is goed mogelijk volgens internationale standaarden zoals DNV RP B401.
Figuur 2Voorbeeld van kathodische bescherming met zinkblokken op een offshore constructie (knooppunt).
top 1.3. Kathodische bescherming met opgedrukte stroom
Het schema hiervan is weergegeven in Figuur 3. Als anode dient meestal grafiet met een omhulsel van een goed geleidende substantie, zogenaamde 'backfill'; grafiet heeft een zeer lange levensduur. De schakeling is zodanig dat het werkstuk (vaak een staalconstructie) als kathode fungeert en dus behouden blijft. Ook hier moet regelmatig gecontroleerd worden of de stroom die "opgedrukt" het werkstuk op de juiste electrochemische potentiaal zet.
Het voordeel van deze methode is dat geen periodieke vernieuwing nodig is, hetgeen bij bijvoorbeeld pijpen in de grond veel graafwerk voorkomt. Nadeel zijn de betrekkelijk hoge energiekosten tijdens de exploitatie en de hogere storingsgevoeligheid t.o.v. opofferings anodes.
Figuur 3Kathodische bescherming met opgedrukte stroom.
top 1.4. Kathodische bescherming van roestvaststaal
Roestvaststaal in zeewater is goed kathodisch te beschermen tegen putcorrosie en spleetcorrosie. Op deze wijze worden problemen voorkomen bij leidingen, pompen en warmte wisselaars. Omdat roestvaststaal zich veel edeler gedraagt dan gewoon staal, zal bij opofferingsanodes de stroom snel veel te hoog worden en de anode snel opraken. Daarnaast is overmatige vorming van waterstof ongunstig bij duplex roestvaststaal en ferrieten omdat hierdoor waterstofbrosheid kan ontstaan. Om die reden moet de stroom bij anodes voor bescherming van roestvaststaal gestuurd worden met weerstanden of diodes.
Figuur 4 toont een voorbeeld van anodes voor bescherming van roestvaststalen koelers of pijpleidingen.
Ook kan met dit soort anodes galvanische corrosie worden 'opgeheven'. In plaats van het minder edele constructiemateriaal zal de nog minder edele anodes zich opheffen. Voor het ontwerpen van dit soort beschermingssystemen worden complexe software tools gebruikt.
Een opvolger van de weerstands- of diode gestuurde anode is een opofferings anode die is geschakeld met actieve halfgeleiders. Deze maken het mogelijk dat de anode zichzelf kan regelen bij verandering van geleidbaarheid van het water of bij vorming van scaling op het oppervlak. Ook kunnen deze anodes pulseren. Algemeen bekend is dat bij continu veranderende potentiaal biofilms en macrofouling zich niet meer hechten op het beschermende oppervlak. Dit komt doordat de pH-waarde aan het oppervlak constant wisselt. Deze anodes werken geheel atonoom, waarbij de te beschermen object als batterij fungeert. Dit is een Nederlandse uitvinding met groot potentieel voor vervanging van titanium door de combinatie roestvaststaal/intelligente anode. Deze laatste combinatie is veel lager in prijs en de levertijd is minder dan de helft dan bij titanium.
Figuur 4Electronisch gestuurde anodes voor bescherming van roestvaststaal in zeewater en brak water.
top 2. Anodische bescherming
Anodische bescherming is de tegenhanger van kathodische bescherming; het te beschermen object wordt anode gemaakt door middel van opgedrukte stroom. Dit beschermingstype werkt alleen bij legeringen die zich passief kunnen gedragen in het betreffende milieu maar toch gaan corroderen in het actieve gebied.
In de praktijk wordt anodische bescherming vrijwel alleen toegepast bij het beschermen van roestvaststaal tegen zwavelzuur. Roestvaststaal in zwavelzuur zal zich gemakkelijk rond de corrosiepotentiaal gaan instellen (Figuur 5) en hierdoor met een bepaalde snelheid gaan corroderen. Met anodische bescherming wordt het te beschermen object boven de 'passiveringslus' getild waardoor de corrosiesnelheid sterk afneemt. De potentiaal mag natuurlijk ook weer niet te hoog worden omdat dan het risico op putcorrosie optreedt.
Een typische 'zwavelzuurlegering' is het roestvaststaaltype 904L met 20% Cr, 25% Ni, 2% Cu en 4,5% Mo. Toch kan deze legering onder bepaalde omstandigheden zoals te hoge temperatuur en concentratie gaan corroderen. In dat geval is de enige redding anodische bescherming of keuze voor een (veel duurdere) nikkellegering.
Figuur 5Anodische bescherming van roestvaststaal in zwavelzuur.
top 3. HMD's ICAF/ICCP systemen
Na bovenstaande inleiding over corrosie beperking, is HMD Engineering uw leverancier voor de 2 volgende systemen:
ICAF en ICCP
ICAF:
top Bij koelsystemen op schepen bestaat het gevaar van aangroei(fouling). Pokken, mosselen, algen en andere schelpdieren zorgen dan dat het systeem dichtgroeit en niet goed meer functioneert.
Schepen die opereren in de kustwateren lopen het grootste risico.
Ons Impressed Current Anti-Fouling-system (ICAF) is een zeer effectieve mogelijkheid om deze aangroei tegen te gaan.
Het ICAF-systeem is continu in werking ongeacht of het schip vaart of stil ligt.
De werking is gebaseerd op een kunstmatig opgewekt laag spanningsverschil tussen koperen anodes en geïntegreerde stalen kathodeplaten.
Een geringe elektrische stroom zal gaan lopen vanaf deze koperen anodes, waardoor deze gecontroleerd in oplossing gaan.
Een besturingsunit met verschillende controlefuncties, zorgt ervoor dat de anodes de juiste minimale hoeveelheid koperdeeltjes aan het zeewater toevoegen, zodat er door het zo gevormde koper-oxide, een milieu ontstaat waar aangroei geen kans meer krijgt.
De besturingunit is aan te sluiten op het scheepsmanagementsysteem. Met de hieruit verkregen informatie kan het ICAF-systeem zelf bepalen hoeveel koper moet worden opgelost. Zo wordt in alle omstandigheden een perfecte bescherming geboden en de hoeveelheid koper die in oplossing gaat wordt zo minimaal gehouden, waardoor de anodes een langere levensduur hebben. Ook met de bescherming van boxcoolers (beunkoelers) hebben wij in de loop van de jaren een ruime ervaring opgebouwd waardoor wij garanderen dat deze perfect blijven functioneren.
Onafhankelijk van het soort koelsysteem is ons product toepasbaar op alle soorten schepen en andere industriële installaties.
HMD Engineering levert derhalve alleen de voedingskasten.
ICCP:
top Impressed Current Cathodic Protection System (ICCP), gebaseerd op het verschuiven van de natuurlijke potentiaal van metalen, beschermt uw schip duurzaam tegen corrosie. Alle delen van het schip worden door het systeem beschermd.
Ons systeem onderscheidt zich door de uitgebreide controle- en besturingsmogelijkheden en is aan te sluiten op het scheepsmanagement systeem.
Het unieke besturingsprogramma verwerkt continu een stroom aan gegevens afkomstig van de verschillende sensoren op het schip. De informatie wordt digitaal verstuurd naar de centrale verwerkingsunit.
Met behulp van de speciale referentie elektrodes zorgt de besturingsunit ervoor dat in elke situatie de juiste graad van bescherming geboden wordt.
Zelfs bij sterk wisselende elektrolytische invloeden van het vaarwater past dit systeem zich zeer snel aan en biedt het de juiste en optimale bescherming.
Iets wat niet mogelijk is bij een systeem met opofferings-anodes of met alleen een verfsysteem.
De metalen delen die onbeschermd raken door het beschadigen of verouderen van de coating zullen worden beschermd door ons ICCP-systeem.
De scheepshuid zal in de loop der tijd steeds meer stroom gaan vragen van het systeem. Dit is een duidelijke graadmeter om de staat van uw coating vast te stellen.
