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牺牲阳极系统介绍

牺牲阳极保护的原理,牺牲阳极选用的是一些电位较负的金属,在电解质溶液中将牺牲阳极与被保护的金属结构连接时,牺牲阳极优先溶解,释放出的电流使金属阴极极化到所需的电位而实现保护。为了达到这一目的,牺牲阳极必须满足下列要求:

(1)要有足够负值的稳定电位,但负值不宜过小,否则阴极上会析氢并导致氢脆。

(2)要有高而稳定的电流效率。牺牲阳极的电流效率高,表示自腐蚀电流小,这样可以保证较长期使用。牺牲阳极的电流效率是指实际电容量与理论电容量的比值。

(3)原料来源充足,价格低廉,不污染环境。

(4)加工制造简便,并且具有合乎要求的力学性能。

牺牲阳极材料的选择,主要是看材料的成分,特别要注意材料中各元素的适宜含量和杂质的最大允许含量。此外,还要分析其组织结构,因为成分相同而组织结构不同的材料往往具有不同的性能。目前已定型生产的牺牲阳极有镁基、锌基或铝基合金,并有多种配方

镁合金阳极的电位低,极化率小,发生的电量大,但自腐蚀性强,电流效率低,在海水中使用时易造成过保护或发生氢脆,且价格较贵,因而目前在海水中已很少使用,主要用在电阻率较高(20〜100Ω • m)的土壤中。锌合金阳极的优点是电流效率高,使用寿命长,但有效电位差和理论发生电量都较低,因此仅适用于海洋环境和土壤电阻率低于20Ω·m处。铝阳极的特点是质量轻、价格便宜、电位较负、发生的电流较大、安装比较方便。过去由于纯铝表面易于生成A12 O3 氧化膜,从而阻止了电流畅通,因而较少使用,近年来,开发出添加了铟、镓、锡、镉等元素的合金,显著改善了铝阳极的性能,所以铝阳极正在得到逐步推广应用。

由于牺牲阳极保护具有不需要外加电源,管理简便,对邻近金属结构影响小等优点,宜用于厂矿或石油天然气输送站场内的区域性保护,以及难以管理的海洋、沼泽等地区的保护。一般常用的阳极材料有铝、镁、锌及它们的合金。有关牺牲阳极种类的选择和三种常用牺牲阳极材料的主要性能见表4-7 和表4-8 。但是牺牲阳极保护法在保护强腐蚀性介质的设备时,消耗的阳极量较大,经济性欠佳,所以在石油、化工生产中,使用牺牲阳极的实例较少。


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