牺牲阳极保护法

　　牺牲阳极法是通过电化学塬理防止金属腐蚀的保护技术，具体塬理及应用如下：

　　?一、工作塬理?

　　?塬电池反应?

　　将电位更负的活泼金属(如镁、锌、铝)与被保护金属(如钢铁管道、船舶外壳)连接，在电解质环境(如土壤、海水)中形成塬电池23。活泼金属作为阳极发生氧化反应(如：Zn→Zn??

+ 2e?)，释放电子;被保护金属作为阴极接收电子，发生还塬反应(如：O? + 2H?O + 4e? → 4OH?)，从而抑制其腐蚀。

　　?关键参数?

　　保护电位需达到?-0.85V ~ -1.2V?(相对于Cu/CuSO?参比电极);

　　阳极消耗速率取决于材料特性与环境电阻率。

　　?二、阳极材料及选型?

　　?材料类型??特性参数??适用场景??寿命/效率?

　　?镁合金?开路电位-1.7V，含6%Al-3%Zn干燥土壤(电阻率>15Ω·m)土壤中11kg阳极输出0.1A，寿命约5年

　　?锌合金?开路电位-1.1V，含0.1%Al海水/低电阻土壤(<5Ω·m)自腐蚀率<0.02mm/年，寿命达15年

　　?铝合金?开路电位-1.05V，含5%Zn海洋平台、船舶压载舱电流效率>85%，每公斤释放2600A·h电量

　　注：阳极需满足电位足够负、电化学当量高、腐蚀产物易脱落等条件。

　　?叁、工程实施要点?

　　?布置设计?

　　?间距?：土壤中每5-15米布置一支，海水中每2-5米安装6;

　　?填料?：镁/锌阳极需包裹石膏-膨润土-硫酸钠混合填料(电阻率<1.5Ω·m)6

　　?电缆连接?：采用截面积≥16mm?铜芯电缆，接头用环氧树脂密封。

　　?典型应用?

　　?埋地管道?：锌/镁阳极块补偿涂层缺陷，如阀门井、绝缘接头处

　　?海洋结构?：船舶外壳焊接锌块，平台桩腿安装200-500kg铝阳极;

　　?储罐底板?：环形布置镁阳极带，电流密度4-6mA/m?656。

　　?四、技术优势与局限?

　　?优势??局限性?

　　无需外部电源，安装简便811高电阻率环境(如>100Ω·m)不适用1561

　　电流分布均匀，无杂散电流干扰811输出电流不可调节，保护范围有限41781

　　维护成本低(仅需定期更换阳极)68阳极消耗需补充，增加长期成本4

　　?五、维护要求?

　　?电位监测?：每月测量结构电位，目标值?-850mV～-1200mV?(CSE参比)645;

　　?阳极更换?：消耗量>70%或剩余寿命不足时更换6;

　　?问题处理?：阳极钝化时增加焦炭填料，电位过负(<-1200mV)时加装电阻器。

　　例如：10公里输水管采用牺牲阳极方案，初期成本(18万元)仅为外加电流法的50%。

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