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[分享] 牺牲阳极材料的作用与要求

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[复制链接] 只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2012-01-06
— 本帖被 hiatc 从 工业腐蚀与防护 移动到本区(2012-01-06) —


牺牲阳极法阴极保护技术以其简单易行、经济有效、对环境产生电污染少和不干扰邻近金属设施等许多优点和独特功能而获得广泛应用。与外加电流阴极保护技术相比,牺牲阳极保护同时还具有另一些独特功能,它能起到抗干扰腐蚀的作用,也可用于排流、防雷击及防静电接地。因而,牺牲阳极法和外加电流法两种阴极保护技术都同样受到工业部门重视,其技术发展也日臻完善,并作为商品技术在世界各国广泛应用。为此,世界各国为实施牺牲阳极法阴极保护每年需消耗数以千、万吨计 的牺牲阳极材料,其中多数产自中国。近年来,牺牲阳极法阴极保护技术在我国也得到了推广发展和普遍应用。各种牺牲阳极材料的研究成果丰硕,一些镁和镁合金阳极、锌和锌合金阳极及铝合金阳极业已通过了国家技术鉴定,它们的生产和技术要求已逐步实现标准化和系列化。
牺牲阳极法阴极保护就是牺牲阳极的腐蚀溶解(消耗)而为被保护金属结构物提供阳极保护电流,牺牲阳极法阴极保护效果与牺牲阳极材料本身的性能有着直接关系。由此对牺牲阳极材料提供了各种性能的要求。作为阴极保护用的牺牲阳极材料(金属或合金)应满足如下一些要求。
①    牺牲阳极须有足够负的稳定电位。即它与被保护金属之间应有足够大的开路电位差。要达到完全的阴极保护,必须将被保护金属结构物阴极极化到表面上最活泼阳极点的平衡电位。而牺牲阳极的电位应该比这一平衡电位更负。这样它在阴极保护系统这一电偶电池中才能作为最有效的阳极而优先溶解。
② 牺牲阳极在工作过程中阳极极化率要小。这样牺牲阳极在工作时的电位朝正的方向(阳极极化的结果)移动不大。牺牲阳极的工作电位(即闭路电位,阴极保护系统运行时与金属结构物连接的牺牲阳极电位)足够负,这就可在阴极保护系统工作时保持有足够大的驱动电压。所谓驱动电压是指,阴极保护系统运行时被保护金属的保护电位与牺牲阳极工作电位之间的电位差。足够大的驱动电压用于产生足够大的阳极输出电流,克服保护系统的回路电阻,保障良好的阴极保护效果。尤其是在较高电阻率介质(如淡水、土壤)中,维持足够大的驱动电压是十分必要的。

③ 牺牲阳极材料的理论电容量要大。理论电容量是根据库仑定律计算的消耗单位质量金属所产生的电量,单位为A•h/kg。对于牺牲阳极,消耗单位质量的阳极金属所产生的电量要大;或者说,产生1A•h的单位电量所消耗的阳极质量要少。由此决定了阳极使用寿命长、经济性好的保护效果。
④ 牺牲阳极在工作时的自腐蚀速率(自溶解量)要小,电流效率要高。所谓电流效率就是实际电容量与理论电容量的百分比率。实际电容量是实际测得的消耗单位质量金属所产生的电量,单位也是A•h/kg。由于在阴极保护运行时牺牲阳极自身发生的电流并不能全部用于对金属结构物的阴极保护作用。实际电容量总是比理论电容量要小,但从阴极保护效果和经济性考虑,要求实际电容量应尽可能地大,即电流效率要高。

⑤ 牺牲阳极在工作时呈均匀的活化溶解,表面上不沉积难溶的腐蚀产物,使阳极能够长期持续稳定的工作。这既可保证高的电流效率,也可延长阳极使用寿命。在实际情况下,由于材料中存在杂质,熔炼和浇注过程中可能产生缺陷,以及发生了如点腐蚀、晶间腐蚀或应力腐蚀开裂等局部腐蚀,往往使阳极表面溶解不均匀,且使阳极材料呈颗粒状脱落,甚至造成阳极断裂。牺牲阳极表面的腐蚀特征一般与材料的合金成分、杂志的性质与含量,以及相组织等有关。为了使阳极有良好的溶解状态,在牺牲阳极制造时应添加某些有效合金元素,减少杂质,遵循一定得制造工艺和热处理条件,以获得良好的组织状态。
牺牲阳极工作时产生的腐蚀产物应是松软多孔、易于脱落的。不允许阳极表面产生一层致密、附着牢固的腐蚀产物膜或坚硬厚实的难溶沉积层,因为这类高电阻硬壳会阻碍阳极材料持续有效的均匀溶解。碱土金属的镁和铝以及重金属中的锌易生成各种难溶化合物,如磷酸盐、氢氧化物、碳酸盐、含氧硫酸盐、氯氧化物等。如果这些难溶化合物的离子浓度很高,或者阳极在低电流密度下工作,在一定条件下将会产生难溶化合物并覆盖在阳极表面上,这样就会使阳极发生钝化而失去均匀的、活化的阳极溶解作用。这可通过牺牲阳极材料的改进和阳极周围填充剂的调整予以克服。

⑥ 牺牲阳极工作时产生的腐蚀产物应是无毒无害,不污染环境,无公害之虞。每年有大量牺牲阳极置于船舶、海洋平台、码头等海洋结构物上以及埋地管线或其他埋地金属结构物周围,其中至少百分之五十以上被腐蚀溶解,以腐蚀产物形式进入环境。这对于自然环境、人类社会的生产生活都是一个潜在的威胁,因此必须保证牺牲阳极的使用对环境是绿色的,对人类史清洁卫生的。
⑦ 牺牲阳极的原材料丰富,生产加工容易,价格低廉。通过提高牺牲阳极法阴极保护的经济性,有利于这种有效的腐蚀控制技术推广应用。

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只看该作者 沙发  发表于: 2012-01-06
大家共同学习哈,加油加油!

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只看该作者 板凳  发表于: 2012-01-06
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