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應用環境:不同環境對犧牲陽極材料的性能要求不同。
海水環境:氯離子含量高,具有較強的腐蝕性,通常優先選擇鋁合金陽極和鋅合金陽極。鋁合金陽極電化學性能高,單位重量發電量大,發出電流自調節能力強;鋅合金陽極電位適中,溶解均勻,在海水中能提供穩定的保護,適用于海洋船舶、沿海結構、海上油氣平臺等設施的陰極保護。
淡水環境:鎂合金陽極是較好的選擇,其具有高驅動電壓,能在低電導率的淡水中快速腐蝕,提供出色的防護效果,適用于淡水管道、水庫閘門等的保護。不過,在一些特殊的淡水環境中,如果對電位要求不是特別高,鋅陽極和鋁陽極也可使用。
土壤環境:土壤的電阻率、酸堿度等因素會影響犧牲陽極材料的選擇。一般來說,鎂合金陽極適用于土壤電阻率較高的環境,如≥15Ω・m 的土壤;鋅合金陽極則適用于土壤電阻率較低的環境,如≤15Ω・m 的土壤3。當土壤中含有較多的氯離子等腐蝕性介質時,鋅陽極和鋁陽極也能發揮較好的保護作用,但要注意土壤的酸堿度對陽極性能的影響,如鋁陽極在堿性土壤中易發生鈍化。
電流需求:被保護金屬所需的保護電流是選擇犧牲陽極材料的重要參數。不同材料的電流效率不同,鎂合金陽極電流效率高,但自腐蝕速率相對較大;鋅合金陽極和鋁合金陽極電流效率也較高,且腐蝕速率相對穩定。需要根據被保護金屬的表面積、腐蝕環境的嚴酷程度等因素,計算所需的保護電流,然后選擇能夠提供足夠電流且電流輸出穩定的犧牲陽極材料,以確保陰極保護效果的持續性和穩定性。
成本效益:不同犧牲陽極材料的成本不同,同時使用壽命和性能也有所差異。鎂合金陽極成本相對較高,但在一些特定環境下性能優越;鋅合金陽極成本適中,應用廣泛;鋁合金陽極價格相對較低,且重量輕、使用壽命長,在大規模應用中具有較高的性價比。在選擇材料時,應綜合考慮材料成本、安裝成本、維護成本以及預期的使用壽命等因素,選擇性價比**的材料。
材料特性
電位穩定性:犧牲陽極材料要有足夠負且穩定的電位,以保持足夠大的驅動電壓,使被保護金屬能夠得到充分的陰極極化,抑制其腐蝕。例如,鎂合金陽極的電位較負,能提供較高的驅動電壓,但在某些環境中電位可能會發生波動,需要通過添加合金元素等方法來提高其電位穩定性。
電流效率:電流效率高的材料能夠在消耗相同質量的情況下,提供更多的保護電流,從而延長陽極的使用壽命,降低更換成本。一般來說,鋁合金陽極和鋅合金陽極在大多數環境中的電流效率較高且穩定,而鎂合金陽極在不同環境中的電流效率可能會有所變化。
腐蝕均勻性:材料應具有自腐蝕速率小且腐蝕均勻的特點,這樣可以保證陽極在工作過程中能夠均勻地消耗,避免出現局部腐蝕過快而導致陽極過早失效的情況。同時,腐蝕產物應易于脫落,不會在陽極表面形成堆積,影響陽極的性能。
加工性能:材料應易于加工成型,便于制作成各種形狀和規格的犧牲陽極,以適應不同的應用場景和安裝要求。例如,鎂合金和鋁合金具有良好的加工性能,可以通過鑄造、擠壓等工藝制成各種類型的陽極,而鋅合金的加工相對來說也比較容易。
環保要求:犧牲陽極材料的腐蝕產物應不污染環境,無公害。在一些對環境要求較高的場合,如飲用水管道、生態保護區等,這一點尤為重要。例如,鎂合金陽極的腐蝕產物一般為氫氧化鎂等,對環境相對友好;鋅合金陽極和鋁合金陽極的腐蝕產物在大多數情況下也不會對環境造成嚴重污染,但在特殊環境中,可能需要考慮其長期積累的影響。 |