阴极保护系统中,辅助阳极材料的选择需根据保护对象、环境条件(如土壤、海水、化工介质等)、电流需求及经济性等因素综合确定。
一、金属类辅助阳极1.钢铁阳极(低碳钢、高硅铸铁)·特点:
·低碳钢:成本低、易于加工,但消耗率高(约 10 kg/(A・a)),易腐蚀,适用于临时或短期保护。
·高硅铸铁:耐蚀性强(硅含量 14.5%~18%),消耗率低(约 0.5 kg/(A・a)),但机械强度较低,需避免冲击。
·应用场景:
·低碳钢:临时阴极保护(如管道施工期间)、土壤环境中的简单保护。
·高硅铸铁:土壤、海水及化工介质中的长期保护,如埋地管道、海洋平台。
2.铝及铝合金阳极·特点:
·密度小、导电性好,在海水中电位较负(-1.05 V vs SCE),电流效率高(约 85%)。
·需添加锌、铟等元素提高稳定性,避免表面形成氧化膜。
·应用场景:海水或咸水环境中的金属结构,如船舶、海洋储罐、滨海管道。
3.锌及锌合金阳极·特点:
·电位稳定(-1.10 V vs SCE),电流效率约 70%,在土壤中腐蚀产物易沉积,可能增大接地电阻。
·、环保,适用于对环境敏感的区域。
·应用场景:土壤电阻率低(<20 Ω・m)的埋地管道、储罐,或淡水环境中的金属结构。
4.铜及铜合金阳极(如磷青铜)·特点:
·导电性优异,但电位较正,需配合外加电流使用(如作为外加电流法的辅助阳极)。
·耐海水腐蚀,但成本较高。
·应用场景:海水环境中的外加电流阴极保护系统(如港口设施、海底管道)。
二、非金属类辅助阳极1.石墨阳极·特点:
·耐蚀性极强,消耗率极低(约 0.05 kg/(A・a)),导电性好,成本适中。
·质地脆,需避免机械损伤,需填充焦炭粉降低接地电阻。
·应用场景:土壤、化工腐蚀环境中的长期外加电流保护,如埋地储罐、化工管道。
2.金属氧化物涂层阳极(DSA)·特点:
·在钛、铌等金属基体上涂覆钌、铱、钛等氧化物(如 RuO₂、IrO₂),具有高析氧 / 析氯电位、低消耗率(<0.1 g/(A・a))。
·适用于高电流密度环境(如>100 A/m²),寿命可达 10 年以上。
·应用场景:外加电流法的高端场景,如海水淡化设备、氯碱工业、船舶压载水系统。
3.柔性阳极(导电聚合物 / 混合金属氧化物)·特点:
·由导电聚合物(如石墨纤维、铜芯)或金属氧化物涂层纤维制成,可弯曲,适应复杂结构。
·电流分布均匀,适用于储罐底板、异形金属件的保护。
·应用场景:埋地储罐底板阴极保护、船舶内部复杂区域。
三、其他特殊用途阳极1.贵金属氧化物阳极·材料:铂、钯等贵金属镀层或包覆阳极。
·特点:耐蚀性极强,适用于极端腐蚀环境(如强酸、强碱),但成本高昂。
·应用场景:化工反应器、特殊工业设备的阴极保护。
2.废钢铁阳极·特点:利用废旧钢铁材料,成本极低,但消耗率高,仅适用于临时或低成本项目。
·应用场景:临时管道保护、农村简易设施。
辅助阳极选择原则1.环境适应性:
·土壤:优先选高硅铸铁、石墨阳极(高电阻率土壤)或锌阳极(低电阻率土壤)。
·海水:铝、锌合金或钛基金属氧化物阳极。
·化工介质:耐腐蚀的石墨、金属氧化物涂层阳极。
2.电流需求:
·外加电流法:需高导电性、低消耗的阳极(如石墨、DSA)。
·牺牲阳极法:根据保护电位需求选择镁、铝、锌阳极。
3.经济性与寿命:
·长期项目:优先低消耗、长寿命材料(如高硅铸铁、DSA)。
·短期或临时项目:可选低碳钢、废钢铁等低成本阳极。
4.施工便利性:
·复杂结构:柔性阳极或可弯曲的金属氧化物阳极。