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如何选择适合特定环境的铝合金牺牲阳极?

孙涵    2025-04-19 04:33:14    94次浏览

考虑环境因素

·介质类型

·海水环境:在海水中,通常选择铝 - 锌 - 铟系铝合金牺牲阳极,如 Al - Zn - In - Sn 合金。这类阳极在海水中具有良好的电化学性能,电位稳定,电流效率高,能有效防止海水对金属结构的腐蚀。

·淡水环境:对于淡水环境,可选用铝 - 锌 - 汞系铝合金牺牲阳极。不过,由于汞的毒性,在一些对环保要求较高的淡水环境中,也会使用无汞的铝 - 锌 - 铟系阳极,并通过优化合金成分和制造工艺来满足淡水环境的防腐要求。

·土壤环境:在土壤中,要考虑土壤的电阻率、含水量、酸碱度等因素。一般来说,当土壤电阻率较低(小于 20Ω・m)时,可选用铝 - 锌 - 铟系阳极;当土壤电阻率较高(大于 50Ω・m)时,可能需要选择镁合金牺牲阳极或采用外加电流阴极保护系统,但如果对铝阳极进行特殊设计和处理,如增加阳极的表面积、采用的填包料等,铝阳极也能在一定程度上适用于较高电阻率的土壤环境。

·温度条件

·低温环境:在低温环境下(如低于 0℃),阳极的电化学活性会降低,因此需要选择在低温下仍能保持较好性能的铝合金牺牲阳极。一些添加了特殊元素(如少量的镍、钴等)的铝合金阳极,可改善其在低温下的性能,提高阳极的活化性能和电流输出能力。

·高温环境:当环境温度较高(如高于 60℃)时,阳极的腐蚀速率可能会加快,电位也可能发生变化。此时,需要选择耐高温的铝合金牺牲阳极,如通过优化合金成分和热处理工艺,提高阳极的耐高温性能,确保在高温环境下仍能提供有效的保护。

二、考虑被保护结构物因素

·结构类型

·船舶:对于船舶的船底和压载舱等部位,通常采用块状或带状的铝合金牺牲阳极。块状阳极一般安装在船底的易腐蚀部位,如船首、船尾、龙骨等;带状阳极则常用于压载舱的舱壁和舱底,以提供均匀的保护。

·管道:对于埋地管道,可根据管道的直径、长度和土壤环境等因素选择不同规格和形状的铝合金牺牲阳极。一般采用棒状或镯式阳极,棒状阳极适用于土壤腐蚀性较强的地段,镯式阳极则便于安装在管道的特定部位,如弯头、三通等。

·储罐:对于大型储罐,如原油储罐、水罐等,通常在储罐的内壁底部和罐壁下部安装铝合金牺牲阳极,以防止储罐底板和罐壁的腐蚀。可根据储罐的大小和结构特点,选择合适数量和尺寸的块状阳极,均匀分布在储罐底部和罐壁周围。

·保护面积

·被保护结构物的面积越大,需要的保护电流就越大,应选择尺寸较大、重量较重、能提供较大电流输出的铝合金牺牲阳极。同时,要根据保护面积合理计算阳极的数量和分布,确保电流均匀分布在被保护结构物表面,避免出现局部保护不足的情况。

三、考虑阳极性能参数

·电位:铝合金牺牲阳极的电位应足够负,以确保能够为被保护金属提供有效的阴极保护。一般来说,在海水中,铝合金牺牲阳极的开路电位应在 - 1.10V(相对于饱和硫酸铜参比电极,CSE)以下;在淡水中,电位应在 - 1.0V(CSE)以下。

·电流效率:电流效率是衡量铝合金牺牲阳极性能的重要指标,它表示阳极实际输出的有效电流与理论电流的比值。电流效率越高,阳极的利用率就越高,消耗速度就越慢,能够在较长时间内提供稳定的保护电流。一般要求铝合金牺牲阳极的电流效率在 80% 以上。

·消耗率:消耗率是指阳极在单位时间内的质量损失。选择消耗率较低的铝合金牺牲阳极,可以减少阳极的更换次数,降低维护成本。不同成分和制造工艺的铝合金牺牲阳极,其消耗率有所不同,应根据具体环境和使用要求进行选择。

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