Ochranné (obětované) anody slouží k  zamezení galvanické koroze kovových částí lodě pod čarou ponoru, jako je lodní vrtule, její hřídel, kormidlo s kormidelním pněm a jiné. Nigel Warren vysvětluje principy galvanické a elektrolytické koroze.
Převzato z britského časopisu „Practical Boat Owner“ (duben 2006 – www.pbo.co.uk)

Snadno je najdete (obvykle jsou to stříbřitě zbarvené zinkové bloky), na nejrůznějších místech dna lodi, ale také uvnitř motorů, anebo montované přímo na hřídelích a jiných částech pohonu. Někdy tam na některých místech zůstávají dlouho netknuté a někde korodují tak rychle, že se vám zdá, že něco vážného není v pořádku. Ale nejspíše dělají svou práci dobře a rozhodně se vyplatí, protože účinně ochraňují důležité a drahé kovové součásti vaší lodě.

Musíte si uvědomit, že se jedná o skutečně „obětované“ (sacrifical) součásti. Jsou určeny k tomu, aby korodovaly namísto vaší lodní vrtule nebo hřídele a všeho, k čemu jsou elektricky připojeny. Neznepokojujte se tedy, když po vyzvednutí lodi zjistíte, že je jich polovina pryč! To je v pořádku, to jen dokazuje, že dělají svoji práci dobře.

Galvanické (elektricky vodivé) spojení.

Důležité je pochopit, že když není anoda spojena se součástí, kterou má ochraňovat, je to jen inertní kus zinku – nedělá vůbec nic. A že „elektricky vodivé“ spojení neznamená jen montáž na ocelový trup, nebo vnitřní spojení vodičem uvnitř laminátového trupu. Každý šroubovaný spoj může mít velký elektrický odpor, který zcela znemožní řádnou funkci anody. Takový spoj může vypadat jako zdravý a různé nečistoty mohou způsobit jeho postupnou korozi a vytvořit přechodový odpor elektrickému proudu.

Jen z tohoto důvodu (a může jich být více), každá loď musí mít ve své výstroji nějaký měřič elektrického odporu, stačí k tomu nejlevnější „multimetr“ v ceně okolo tří set korun, raději digitální – ručkové přístroje nemívají možnost odečítání malých odporů v jednotkách ohmů. Je za tak málo peněz, že neplatí žádná výmluva jej nemít, a pomůže vám rozřešit i další iritující elektrické závady. Měli byste naměřit méně než jeden ohm mezi anodou a součástí, kterou má ochraňovat. Jestliže ukazuje víc, pak postupujte dál, až najdete místo, které větší odpor způsobuje. (Před měřením zkontrolujte, zda přístroj ukazuje nulu při spojení měřicích hrotů – pozn. překl.)

Když montujete novou anodu, vždy se přesvědčete pomocí multimetru, zda je spojení v pořádku, jinak byste mařili svůj čas a klamali sami sebe falešným pocitem bezpečnosti.

Velikost anod by byla měla být zvolena tak, aby vydržely mezi jednou a třemi sezónami.

Jak anody pracují?

Může nám pomoci vzpomínka na původní baterii do kapesní svítilny; sestávala z centrální uhlíkové elektrody, vnější schránky ze zinku a kašovitým elektrolytem mezi nimi. Během životnosti baterie, která poskytovala napětí 1,5 voltu, se zinek postupně rozpouštěl. Vnější zinkový obal baterie je analogií vaší zinkové anody, uhlíková elektroda třeba vaší vrtulové hřídele. Elektrolyt je mořská voda. Vodiče ve svítilně jsou analogií galvanického spojení anody s hřídelí.

Ale proč koroduje zinek a ne uhlík? Odpověď si můžeme demonstrovat na kuchyňském stole. Když naplníte misku slanou vodou a vložíte do ní hliníkovou minci a lžičku z nerezové oceli, pomocí multimetru můžete změřit potenciální rozdíl (elektrické napětí) mezi nimi. Jestliže pak porovnáte rozdílné kovy proti sobě a použijete například nerezovou ocel jako referenci, můžete sestavit tabulku podle napěťových rozdílů. Kovy, (mezi něž počítáme i uhlík v baterii), nerezová ocel, olovo, měď a bronz jsou na vrcholu, což pokládáme za „ušlechtilý“ konec tabulky, při čemž magnesium, zinek, ocel a hliník jsou na spodním konci.

Jestliže spojíme dva různé kovy a oba ponoříme do elektrolytu, pak jeden kov bude korodovat a chránit druhý. Kov, který je „ušlechtilejsí“ než druhý, bude chráněn a stává se katodou vzniklého elektrického článku; odtud termín „katodická ochrana“. To je důvodem, proč zinek je tak vhodným materiálem, protože je na spodním konci seznamu. Je níže, než kterýkoliv kov, používaný v konstrukci lodí. Když to shrneme, ochrana nastává jedině v tom případě, jestliže:

* Oba kovy jsou ponořeny do elektrolytu (například mořské vody)
* Oba kovy jsou elektricky spojeny s co nejnižším odporem

Instalace.

Náš „pokus na kuchyňském stole“ obměníme tak, že dáme do misky s naším elektrolytem – slanou vodou – zinkové kolečko a k němu přiložíme hliníkovou desku, aby se oba materiály dotýkaly. Nyní naměříme mezi nimi napětí okolo 0.26 Voltů. To je snahou každého schématu katodické ochrany – udržet potenciál nad 0,2 V. Od této hranice koroze přestává. Ve skutečnosti narážíme u reálné ochrany na problém, udržet konstantní potenciál podél celé části, která má být chráněna. Můžeme si představit, že určitá anoda chrání jen to, co může „vidět“ a to není příliš daleko. Ochranný proud také nejde za roh, nejde dál než několik metrů a jeho efekt se s přibývající vzdáleností snižuje.

V našem kuchyňském experimentu byly oba kovy čisté. To je splněno v případě vrtulové hřídele nebo samotné vrtule, ale ne už u jejího kozlíku nebo některé součásti třeba přívěsného motoru. Co se tedy stane, když součást, kterou má anoda chránit, je pokryta neprodyšnou vrstvou epoxidového nátěru?  Ona ale ve skutečnosti nikdy není pokryta na sto procent. Jako příklad vezměme nohu přívěsného motoru, která je smontována nerezovými šrouby. Ochranná anoda je na spodní části nohy v blízkosti vrtule. Hliníkový odlitek nohy je pokryt nátěrem a rovněž i vrtule. Pokud jsou nátěry neporušeny, chrání anoda „jen“ všechny nerezové šrouby a při poruše nátěru také odřená místa.

Ocelový trup lodě má nevyhnutelně některá odřená místa, která potřebují ochranu a kromě toho má nechráněná místa z jiných kovů, jako například vrtuli a vyústění různých potrubí s příslušnými uzavíracími kohouty. Nechráněný ocelový trup bez nátěrů by vyžadoval obrovské množství zinku ke své ochraně, takže je mnohem lepší jej natřít a anodami chránit jen „slabá“ místa.

Požadovaná velikost anod.

V ideálním případě potřebujete snížit potenciál na 0,2 V, ale není snadné odhadnout, co to znamená, když stojíte v obchodě a vidíte rozdílné typy anod a snažíte se rozhodnout, co vlastně koupit. Není to jen povrchová plocha anody, která rozhoduje, ale také váha (rozhoduje o jejím trvání) a tvar. Všeobecně se dá říci, že když je anoda příliš malá, bude také malá ochrana. Je tedy vždy lepší ta větší, než menší, I když mohou nastat situace, kdy to povede k obtížím. Například na dřevěných lodích může přehnaná velikost ochrany způsobit hnilobu. Nátěry na olejové bázi (starého typu) mohou být změkčovány a odlupovány působením alkálií, které vznikají ve vodě, která obklopuje chráněný objekt. Nejlepší řešení je obrátit se na specialistu, jako třeba firma MG Duff (www.mgduff.co.uk) nebo pro hliníkové anody firma Performance Metals (www. performance metals.com).

Anody pro přímou montáž.

Nejlepší místo pro montáž ochranné anody je přímo na součásti, kterou má ochraňovat. Anoda ve tvaru disku na ocelovém listu kormidla, anoda ve tvaru pásku na spodu protikavitační desky u přívěsného motoru anebo kruhová anoda, chránící vrtulovou hřídel.

Většina hřídelí je dnes už z nerezové oceli, ale některé její levnější druhy v mořské vodě také korodují dost rychle. Jestliže není možná přímá montáž na hřídel, montujeme anodu co nejblíže na dno a musíme se postarat o její vnitřní propojení s hřídelí.

Výběr materiálu anody.

Jsou ještě kovy, které leží na tabulce potenciálů níže než zinek, jako magnesium, které mohou vytvořit větší potenciál, ale magnesiové anody jsou doporučovány jen pro sladkou vodu. Můžete se divit, proč je vůbec požadována katodická ochrana v čisté sladké vodě, když je tak málo vodivá. Brakická voda (například v Hamburku, nebo ve švédských skérách – pozn. překl.) je více vodivá a pro ni se doporučují hliníkové anody.

Zinek je přirozeným favoritem pro slanou mořskou vodu. Jestliže máte stanoviště vaší lodi ve sladké vodě a použijete magnesiové anody, nezdržujte se s lodí dlouho v mořské vodě – tam tyto anody budou ubývat velmi rychle.

Na druhé straně když připlujete se zinkovými anodami z moře do sladké vody, zjistíte, že se brzy pokryjí vrstvou kysličníku, která je učiní neúčinnými.

Elektrolytická koroze.

Nyní se dostáváme k ožehavému tématu. Dá se říct, že je opakem galvanické koroze. Při té napětí, protékající proud a způsobená koroze je produktem samotných materiálů. Při elektrolytické korozi přichází škodlivé napětí z vnějšího zdroje, z baterie nebo z břehové přípojky. Tato napětí mohou být mnohem vyšší a koroze mnohem rychlejší. Jestliže je polarita opačná, může být silně napaden „ušlechtilý“ kov.

Abych objasnil, co mám na mysli, vraťme se ke našemu kuchyňskému experimentu. Jestliže připojíte baterii k zinkové anodě a nerezové oceli, můžete velmi rychle pozorovat korozi na oceli nebo zinku podle toho, na který kov připojíte kladný pól baterie. Těch 12 voltů zcela překoná každý galvanický efekt. Součást katodicky chráněná bude nakonec pokryta kovem z korodované části (což je principem elektrolytického pokovování).  

Spojení.

Jak tedy anody pomáhají i v tomto případě?  Jestliže jsou všechny kovové součásti pod čarou ponoru spolu elektricky propojeny, včetně anod, tak každé bludné napětí (vyvolávající bludný proud), který se snaží najít svoji stopu k zemi, tj. do mořské vody, bude korodovat zase jako první anodu a když ji zničí, bude na řadě další kov a tak anoda i v tomto případě bude hrát důležitou roli, jenomže jelikož elektrolytický proud, vyvolaný cizím napětím je mnohem silnější, vydrží anoda jen několik týdnů nebo měsíců.

Spojení v tomto případě znamená položení měděného vodiče síly nejméně 2mm (může to být kabel) s PVC isolací, propojující uvnitř trupu všechny kovové díly pod čarou ponoru.

Mohou při tom nastat problémy s vrtulí a její hřídelí. Na první pohled to vypadá, že musí být vodivé spojení mezi hřídelí a motorem; je překvapující, jak vysoký elektrický odpor tu může ve skutečnosti být. Především je tu mazací olej v převodové skříni, který zamezuje přímému kontakty mezi kovy. Některé spojky mezi převodovkou a hřídelí jsou zcela izolační v důsledku svých gumových dílů. Když tedy vrtule a její hřídel mají být propojeny s ostatními díly, potřebujete montovat kluzný kontakt ze směsi grafitu a měděného prachu, aby bylo docíleno co nejmenšího přechodového odporu (startérové uhlíky), který klouže na vhodném místě hřídele uvnitř trupu. (Nebývá to standardně montováno v sériových lodích – pozn. překl.) Celou instalaci kontrolujeme multimetrem na minimální odpor, jak bylo zmíněno dříve.

Připojení na síť v přístavu (břehová přípojka).

V dnešní době je stále častější. V prostředí maríny, kde jsou blízko vedle sebe lodě, připojené na veřejnou síť, je mnoho příležitosti k bludným proudům, způsobeným poruchami nulového vodiče v zásuvkách a jinými vlivy. Tak jedna loď může nechtěně způsobovat problému svému sousedovi. Poměry mohou být velmi komplikované a to jen dokládá důležitost dobré katodové ochrany užitím prostých zinkových anod. Někteří dokonce používají jako prevenci zinkový blok, spojený se systémem ochrany lodi a spuštěným přes palubu do vody mezi stojící lodě.
 
Na závěr nutno podotknout, abychom nepředpokládali, že každá loď musí mít svoji katodickou ochranu. Prosté lodě s nekovovým trupem, s pouhým motorem, a vrtulovou hřídelí s minimální exponovanou délkou se mohou obejít bez anod. Jestliže všechny díly pod čarou ponoru jsou z nekorodujícího materiálu, jako například bronzu (ale ne manganového, což je skoro jen mosaz), a nejsou spolu elektricky propojeny, pak každý díl stojí samostatně. Bronzové mořské kohouty s plastikovými hadicemi „přežívají“ bez problémů i bez katodické ochrany.
  
Je ale dobré si pamatovat, abyste vyloučili možnost bludných proudů, zásadně vypínejte baterii, když loď opouštíte.

Kterou anodu kam?
  
Zinkové anody z čistého zinku jsou všude k dostání a jsou všeobecně nejlepší pro lodě stojící a plující v mořské vodě. Ale hliníková anoda dává silnější proud a je vhodnější pro lodě v brakické vodě. V čisté sladké vodě se může zdát, že není žádné ochrany zapotřebí, protože její vodivost je malá. Tam je možno pro jistotu použít magnesiové anody. Když ovšem stojíte s lodí v brakické vodě a plujete často do moře, musíte si uvědomit následující:

* Ve sladké vodě mají zinkové a hliníkové anody tendenci se pokrýt tvrdou vrstvou oxidu, která brání anodě pracovat, když se loď vrátí do mořské vody.
* Zinkové anody se tak chovají i v brakické vodě.
* Magnesiové anody se stávají v mořské vodě velmi aktivními, rychle se rozpouštějí a mohou dokonce poškodit součásti, které měly ochraňovat.
                                           
Přeložil J. R.