牺牲阳极应用中的几个问题

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1、牺牲阳极应用中的几个问题王芷芳天津大学材料学院300072朱安纲天津市煤气工程设计院300381摘要：本文从牺牲阳极应用范围、阳极材料的选择、阳极埋土环境、阳极在升温条件下的工作、介质成分的影响、以及阳极布置、带状阳极等方面说明牺牲阳极在应用中需注意的几个问题.关键词：镁阳极、锌阳极、铝阳极、应用、注意事项一晒牲阳极应用范围•SY/T0019-97(埋地钢质管道牺牲阳极保护设计规范)一般规定：3.0.4被保护的管道应具有质量良好的覆盖层，新建管道的覆盖层电阻不得小于lOOOOQ.m2,否则不宜采用牺牲阳极。对于

2、III管道，应根据貝体需耍决定。3.0.5当土壤电阻率大于lOOQ.m时不宜采用牺牲阳极。以上两条告知:牺牲阳极适用在具有良好覆盖层，以及土壤电阻率低的场合。否则技术上不可行或经济上不合理。通常强制电流阴极保护不受此限制。二、牺牲阳极种类的应用选择：按上述标准土壤中牺牲阳极种类的应用选择可选阳极种类土壤电阻率Q.m带状镁阳极>100镁(-1.7V)60〜100镁40-60镁(-1.5V)<40镁(・1.5V)、锌<15锌<5从表屮得知:镁阳极用在高土壤电阻率、淡水；锌阳极用在低土壤电阻率、海水、咸水；铝阳极不宜

3、用在土壤中、可在海水中使用。三、牺牲阳极埋土环境的重要性据四川石油设计院钟富荣调查报导⑵北滩油库输油管道的镁阳极使用6年后，北京一条液化气管道镁阳极埋于菜地使用14年后，都能输出相当大的保护电流。与之相反，埋于土壤不那么潮湿的野草地里，镁阳极只能输出小得多的电流。锌阳极情况与镁阳极相似。这说明把带填包料的牺牲阳极埋于持久潮湿土壤里，才能长期正常运行。笔者在塔里木的塔中作业区，处于干燥少雨的沙漠，镁阳极驱动电位很低，开路电位止移，仅能发出几个毫安甚至微安级电流。阳极表而形成坚硕外壳，不均匀溶解，呈坑蚀状，管道未受

4、到保护。北滩油库输油管道的镁阳极使用6年仍能输出大电流，是因为镁阳极四周填料在水分持久充足的土壤里，镁阳极外层未生成高电阻腐蚀产物。石楼-•燕山管道镁阳极埋地5年完金输不出电流，是因为镁阳极埋丁•不很潮湿的土壤屮，挖出检查，观察到镁阳极外层有高电阻腐蚀产物。以上实例说明要求把镁阳极埋于水塘边或水稻皿、水沟旁深处潮湿的土壤里。同样埋于四川气田旱地约2年的锌阳极输出屯流比初埋入时小很多，开路电位正移。而埋于水稻田的锌阳极输出电流,开路电位都无明显变化。作者对使用3年以上20支锌阳极，观察结杲凡埋于旱地的锌阳极外壁冇

5、白色渣状或块状高电阻腐蚀产物。立式埋设阳极，屮上部腐蚀轻与原尺寸无明显变化，下部腐蚀重，尺寸明显减小。因为氧会促使生成高电阻腐蚀产物，埋的越深，越潮湿的土壤含氧少。阳极腐蚀产物导电，不牛成硬壳，保持长期输出人屯流。因此，牺牲阳极设计与施工要注意，保证把阳极埋入要求的位置和深度。在不那么潮湿的土壤里使用牺牲阳极，可通过增大填料厚度，每年少雨季节隔一段时间一次性或多次绐土壤浇水，能冇效地减轻土壤屮氧的危害，确保晒牲阳极氏期正常运行。四、牺牲阳极在升温条件下工作⑶镁、铝、锌阳极，在高于室温下工作，电化学性能都会降低。

6、常温锌阳极随温度升高，晶间腐蚀倾向加大，电流效率降低。使用限制锌中铝含量的耐高温的锌阳极，没冇品间腐蚀，电流效率下降很少。纯锌阳极在升温条件下，会发生极性逆转。铝阳极、镁阳极随温度升高，发生电流加大，自腐蚀加大，电流效率低于50%,阳极溶解不均匀。五、介质成分对牺牲阳极性能的影响⑷Zn基阳极：标准电势・0.762伏(VS.SHE),理论发生电量0.82安.时/克，PH<7以Zn”存在，PH>11以Zn02^溶解，以上两区是腐蚀区，PH=8~11生成Zn(0H)2处于钝化区，溶液中含HCO3NO3CO32',

7、Zn电位急剧正移，加入高浓度SO”后，Zn阳极又恢复到较负电位，见图1,见图2。1()203()405()607()8()时间小时图1碳酸氢根富集的环境屮，高浓度硫酸根加入对Zn阳极电位的影响73ppmNOf,20ppmCO32}时间天-原來环境加入石骨CaSC)4立刻发生电位急剧负移。・图2原环境中加入石膏CaSO4后对Zn阳极电位影响我国的儿大油田土壤和地下水的成分不同，因此使用阳极要格外慎重。如大庆油皿是NaHCO3型，使用锌阳极会发生钝化，而使阳极失效，可以考虑用镁或铝阳极。在土壤中使用化学填包料中人量

8、石膏就起活化阳极使阳极电位负移作用。Mg基阳极:标准电势・2.37伏(VS.SHE),理论发生电量2.21安.时/克,PH<12,以Mg"存在是腐蚀区，PH>12生成Mg(OH)2处于钝化区。随SO42-浓度增加电位负移，加入NaCL阳极效率下降。当土壤电阻率小于lOQ.m,PHW4吋不宜采用Mg阳极。对在磷酸盐、碳酸盐类十.壤中使用，应对可能产生阳极钝化加以注忌、oAL基阳极：标准电