陰極保護系統(tǒng)中,輔助陽極材料的選擇需根據(jù)保護對象、環(huán)境條件(如土壤、海水、化工介質(zhì)等)、電流需求及經(jīng)濟性等因素綜合確定。
一、金屬類輔助陽極1.鋼鐵陽極(低碳鋼、高硅鑄鐵)·特點:
·低碳鋼:成本低、易于加工,但消耗率高(約 10 kg/(A?a)),易腐蝕,適用于臨時或短期保護。
·高硅鑄鐵:耐蝕性強(硅含量 14.5%~18%),消耗率低(約 0.5 kg/(A?a)),但機械強度較低,需避免沖擊。
·應用場景:
·低碳鋼:臨時陰極保護(如管道施工期間)、土壤環(huán)境中的簡單保護。
·高硅鑄鐵:土壤、海水及化工介質(zhì)中的長期保護,如埋地管道、海洋平臺。
2.鋁及鋁合金陽極·特點:
·密度小、導電性好,在海水中電位較負(-1.05 V vs SCE),電流效率高(約 85%)。
·需添加鋅、銦等元素提高穩(wěn)定性,避免表面形成氧化膜。
·應用場景:海水或咸水環(huán)境中的金屬結構,如船舶、海洋儲罐、濱海管道。
3.鋅及鋅合金陽極·特點:
·電位穩(wěn)定(-1.10 V vs SCE),電流效率約 70%,在土壤中腐蝕產(chǎn)物易沉積,可能增大接地電阻。
·、環(huán)保,適用于對環(huán)境敏感的區(qū)域。
·應用場景:土壤電阻率低(<20 Ω?m)的埋地管道、儲罐,或淡水環(huán)境中的金屬結構。
4.銅及銅合金陽極(如磷青銅)·特點:
·導電性優(yōu)異,但電位較正,需配合外加電流使用(如作為外加電流法的輔助陽極)。
·耐海水腐蝕,但成本較高。
·應用場景:海水環(huán)境中的外加電流陰極保護系統(tǒng)(如港口設施、海底管道)。
二、非金屬類輔助陽極1.石墨陽極·特點:
·耐蝕性極強,消耗率極低(約 0.05 kg/(A?a)),導電性好,成本適中。
·質(zhì)地脆,需避免機械損傷,需填充焦炭粉降低接地電阻。
·應用場景:土壤、化工腐蝕環(huán)境中的長期外加電流保護,如埋地儲罐、化工管道。
2.金屬氧化物涂層陽極(DSA)·特點:
·在鈦、鈮等金屬基體上涂覆釕、銥、鈦等氧化物(如 RuO?、IrO?),具有高析氧 / 析氯電位、低消耗率(<0.1 g/(A?a))。
·適用于高電流密度環(huán)境(如>100 A/m2),壽命可達 10 年以上。
·應用場景:外加電流法的高端場景,如海水淡化設備、氯堿工業(yè)、船舶壓載水系統(tǒng)。
3.柔性陽極(導電聚合物 / 混合金屬氧化物)·特點:
·由導電聚合物(如石墨纖維、銅芯)或金屬氧化物涂層纖維制成,可彎曲,適應復雜結構。
·電流分布均勻,適用于儲罐底板、異形金屬件的保護。
·應用場景:埋地儲罐底板陰極保護、船舶內(nèi)部復雜區(qū)域。
三、其他特殊用途陽極1.貴金屬氧化物陽極·材料:鉑、鈀等貴金屬鍍層或包覆陽極。
·特點:耐蝕性極強,適用于極端腐蝕環(huán)境(如強酸、強堿),但成本高昂。
·應用場景:化工反應器、特殊工業(yè)設備的陰極保護。
2.廢鋼鐵陽極·特點:利用廢舊鋼鐵材料,成本極低,但消耗率高,僅適用于臨時或低成本項目。
·應用場景:臨時管道保護、農(nóng)村簡易設施。
輔助陽極選擇原則1.環(huán)境適應性:
·土壤:優(yōu)先選高硅鑄鐵、石墨陽極(高電阻率土壤)或鋅陽極(低電阻率土壤)。
·海水:鋁、鋅合金或鈦基金屬氧化物陽極。
·化工介質(zhì):耐腐蝕的石墨、金屬氧化物涂層陽極。
2.電流需求:
·外加電流法:需高導電性、低消耗的陽極(如石墨、DSA)。
·犧牲陽極法:根據(jù)保護電位需求選擇鎂、鋁、鋅陽極。
3.經(jīng)濟性與壽命:
·長期項目:優(yōu)先低消耗、長壽命材料(如高硅鑄鐵、DSA)。
·短期或臨時項目:可選低碳鋼、廢鋼鐵等低成本陽極。
4.施工便利性:
·復雜結構:柔性陽極或可彎曲的金屬氧化物陽極。