各材质牺牲阳极材料的比较和分析_2020
阴极保护中各类牺牲阳极种类及其特点
阴极保护中各类牺牲阳极种类及其特点工程中常用的牺牲阳极材料主要有镁和镁合金、锌和锌合金、铝合金三大类。
在个别工程项目中，由于情况特殊而采用了铁阳极或锰阳极作为牺牲阳极进行阴极保护。
镁基牺牲阳极因具有很负的开路电位和很大的驱动电压等性能而广泛的应用于土壤、海水、海泥及工业水中对金属结构物进行阴极保护。
但它的电流效率低，是一大缺点。
锌基牺牲阳极的开路电位不如镁基阳极那么负，驱动电压不大，但它仍能在低电阻率土壤、海水、海泥环境中广泛用于牺牲阳极保护。
铝基牺牲阳极的开路电位比锌基阳极略负，它的理论电容量远高于锌基和镁基阳极，具有独特的性能。
但是它是易于钝化的金属材料，在其表面容易产生致密、附着性好的连续氧化膜，甚至产生一层高电阻硬壳，阻碍金属的活化溶解。
目前铝基阳极广泛应用于海水中保护船舶、平台、码头等海洋结构物，在海泥（海底管道）、盐水系统也获得了成功的应用，但尚不能应用于土壤环境中。
镁是典型的轻金属，原子序数12，相对原子质量24.31，密度1.74g/cm，化合价2，熔点651℃.镁的标准电极电位-2.37（SHE）。
镁的特点是：密度小具有较高的化学活泼性；电极电位很负；极化率低；驱动电位大，对铁的驱动电位可达0.6V以上；理论电容量大。
在镁阳极表面不易形成屏蔽性保护膜。
镁和镁合金系列牺牲阳极，电流效率很低一般只有50%左右。
在镁表面易形成较为强烈的腐蚀原电池作用，导致自溶解速率较大。
此外，这种材料如遇碰撞易产生火花等特点，也限制了它在高安全区性能区域的应用，例如：油轮、敏感的易燃易爆区等特定场所。
锌是一种普通的重金属，原子序数30，相对原子质量65.37，密度7.14g/cm，化合价2，熔点420℃。
锌的标准电极电位为-0.76V（SHE），高纯锌在海水中的稳定电位为-0.82V （SHE）。
这是一种较活泼的金属，相对于钢铁及常用的金属结构材料而言是负电性的。
锌阳极在高电阻的土壤中或淡水中不太适用，通常多用于海水，、某些化学介质和低电阻率的土壤或滩涂地。
牺牲阳极材料
牺牲阳极材料在电化学领域，阳极材料是电化学反应中不可或缺的一部分。
它们承担着电子传递和催化反应的重要作用。
然而，有时为了实现特定的电化学反应，我们可能需要选择一些特殊的阳极材料，这就需要进行一定程度的牺牲。
本文将就牺牲阳极材料的相关内容进行探讨。
首先，牺牲阳极材料可能是出于对特定电化学反应的需要。
有些电化学反应对阳极材料的要求非常高，需要具有特定的电催化性能或者特殊的化学稳定性。
在这种情况下，我们可能需要选择一些相对昂贵或者难以获取的阳极材料，这就需要做出一定的牺牲。
尽管这可能会增加成本和资源消耗，但为了实现特定的电化学反应，这种牺牲是必要的。
其次，牺牲阳极材料可能是出于对电化学设备性能的优化。
在一些特殊的电化学设备中，阳极材料的选择对设备性能有着重要影响。
为了提高设备的稳定性、效率和寿命，我们可能需要选择一些具有特殊性能的阳极材料，这就需要做出一定的牺牲。
尽管这可能会增加设备的制造成本和维护成本，但为了获得更好的性能表现，这种牺牲是值得的。
另外，牺牲阳极材料可能是出于对环境保护和资源可持续利用的考虑。
在一些电化学反应中，传统的阳极材料可能会产生有害物质或者对环境造成污染。
为了减少对环境的影响，我们可能需要选择一些环保型的阳极材料，这就需要做出一定的牺牲。
尽管这可能会增加生产和处理的成本，但为了实现清洁生产和可持续发展，这种牺牲是必要的。
总的来说，牺牲阳极材料是在特定需求下为了实现特定目标而进行的一种选择。
尽管这可能会带来一些成本和资源的损失，但在特定的情况下，这种牺牲是必要的。
我们需要根据具体的需求和目标来选择适合的阳极材料，以实现最佳的电化学性能和最大程度的资源利用。
同时，我们也需要不断探索和研发新型的阳极材料，以满足不断变化的电化学需求和环境保护的要求。
在选择牺牲阳极材料时，我们需要综合考虑电化学反应的特性、设备的性能要求、环境保护和资源可持续利用等因素，以做出合理的选择。
只有在全面考虑的基础上，我们才能实现最佳的电化学反应效果和最大程度的资源利用，同时保护环境和促进可持续发展。
牺牲阳极材料的种类选择和适用特点
铝合金阳极牺牲阳极工程上常用镁基、锌基和铝基合金阳极等作为牺牲阳极材料。
其中，镁阳极适用于各种土壤环境，具有密度小、电位负、极化率低、单位质量发生的电量大等特点，堪称牺牲阳极的理想材料。
其缺点是电流效率低，～般只有50%左右;锌阳极适用于土壤电阻率较低且比较潮湿的土壤环境，具有电流效率高、自腐蚀小、使用寿命长和自动调节的特点，同其他钢制构筑物碰撞时，不会诱发火花，也不会“过保护”;至于对铝阳极，国内外具有不同的观点。
铝具有足够负的电位，在溶解时表面生成的保护性氧化膜引起钝化，导致电位升高，故未合金化的铝不适合作为牺牲阳极材料使用。
铝合金阳极具有单位质量发生的有效电量大、密度小、施工搬运方便、来源广泛、价格低廉等特点。
不足之处在于，阳极的腐蚀产物在土壤中无法疏散，使阳极钝化而失效。
因而，铝合金阳极主要适合用于海洋环境中金属构筑物的阴极保护。
高电阻率土壤环境下可使用带状镁阳极。
带状牺牲阳极主要用于高电阻率的土壤、淡水中及套管内等空间狭窄局部场合。
这类牺牲阳极的截面有方型和菱形等形状，中间为铁芯，长度可达数百米。
我国在上世纪90年代基本解决了常规铸造阳极的生产技术。
此外，高性能连续带状阳极和大型铸造阳极的应用和制造技术发展得也很快。
例如，北京有色金属研究总院研制的达上千米长的各种型号的锌阳极带和镁阳极带，已经投入了一定规模的生产。
一种利用采用挤压技术开发的带状镁基牺牲阳极产品，也已经投人市场。
镁带阳性因其特殊的形状和性能在阴极保护工程中有着多方面独特的应用：长输管道、穿越管段、大型贮罐的罐底、防雷接地网以及复合阳极中的短期阳极等川。
河南汇龙合金材料有限公司刘珍。
铝合金牺牲阳极的应用
铝合金牺牲阳极的应用在我们的日常生活中，你可能从未留意过一种神秘而又重要的存在——铝合金牺牲阳极。
但在许多你看不见的地方，它正默默地发挥着巨大的作用呢！想象一下这样一个场景：在波涛汹涌的大海边，一艘巨大的轮船正稳稳地停靠在港口。
海风呼呼地吹着，海浪不断地拍打着船舷。
在这看似平静的表象之下，一场金属的“战斗”正在悄然进行。
这艘轮船的船身，长期浸泡在海水中，面临着严重的腐蚀威胁。
这时候，铝合金牺牲阳极就像一位勇敢的“卫士”挺身而出。
它被安装在轮船的特定部位，与船身的金属结构紧密相连。
你或许会好奇，这铝合金牺牲阳极到底是何方神圣？其实啊，它就像是一个甘愿自我牺牲的“英雄”。
它的化学性质比船身的金属更活泼，所以在海水这个“大战场”上，它总是冲在前面，优先被腐蚀掉，从而保护了船身金属不受侵蚀。
你看，它是不是特别伟大？这就好比在一场战斗中，有一个勇敢的战士，用自己的身体为战友挡住了敌人的攻击。
不仅是轮船，在各种海洋设施，比如海上石油平台、海底管道等等，铝合金牺牲阳极也发挥着同样重要的作用。
它就像一个不知疲倦的守护者，默默地坚守在岗位上，为这些设施的安全运行保驾护航。
在一些大型的储油罐底部，铝合金牺牲阳极也有它的身影。
储油罐里储存的各种液体，也可能对罐体造成腐蚀，而它就挺身而出，勇敢地承受着腐蚀的“攻击”。
再想想我们的日常生活，虽然我们直接接触铝合金牺牲阳极的机会不多，但它的存在却间接地影响着我们的生活。
如果没有它保护那些重要的设施和装备，我们的交通、能源供应等方面可能都会受到影响。
难道你不觉得铝合金牺牲阳极是一种神奇而又伟大的发明吗？它虽然看似不起眼，却在各个领域发挥着不可或缺的作用。
总之，铝合金牺牲阳极在海洋工程、石油化工等众多领域的应用至关重要。
它以自我牺牲的精神，守护着各种金属设施的安全，为我们的现代生活提供了坚实的保障。
它是真正的幕后英雄，值得我们为它点赞！。
牺牲阳极对钢铁材料的保护
牺牲阳极对钢铁材料的保护
牺牲阳极是贮油罐罐积水条件下对罐体的保护的一种形式，牺牲阳极是一种电极电位较罐体铁金属还低的镁、锌或铝合金材料，必然会出现在新环境下的腐蚀与电化学腐蚀，也就是说不能以一般的腐蚀防护的理论指导在牺牲阳极与导静电涂料共存下的贮油罐的防护。
7.1 牺牲阳极材料
镁和镁合金牺牲阳极的特点是密度小、电位负、极化率低、单位重量发生电量大，其缺陷与不足是电流效率低，一般只有50％左右。
镁阳极的电位与钢铁的保护电位差达0.6V以上，保护半径大，适合于电阻率较高的土壤和淡水中金属的保护。
锌作为牺牲阳极应用历史较早，由于和钢铁的保护电位差只有0.2v，且杂质对锌阳极的溶解影响大，要求纯度高或采取低合金化，并限制其他杂质。
铝和铝合金牺牲阳极由于锌、铜等金属的合金化，阻止了氧化膜的生成，满足了牺牲阳极的性能要求。
其特点是密度小，电化学当量大，为锌的3.6倍，镁的1.35倍，原料易得，制造工艺简单，价格低，自六十年代开发成功后得到了广泛的应用。
牺牲阳极种类的选用依据为应用环境中的电阻率大小范围，电阻率（Ω·m）＜150时选用铝阳极；＜500时选用锌阳极；＞500时选用镁阳极。
在油罐积水为海水介质环境中，均选用铝阳极。
7.2 牺牲阳极对钢铁材料的保护
牺牲阳极对钢铁材料的保护，是阴极保护原理，当溶液pH7，铁的腐蚀电位为－0.50～－0.60v（vsCu/CuSO4），处于活化腐蚀状态，若使其电位下降到－0.60V（Cu/CuSO4）以下，则铁由腐蚀状态进入钝化状态，为达到此目的，利铁金属施加阴极电流使其极化，电位向负的方向变动，即为阴极保护。
其电流的来源可以是低电位的牺牲阳极，也可以是外加于阴极的电流对钢铁以保护。
阳极棒8KG支,AZ63棒状镁合金牺牲阳极
阳极棒8KG/支，AZ63棒状镁合金牺牲阳极
镁合金以其极高的电化学性质，成为理想的牺牲阳极材料、其小号均匀，寿命长，单位质量发电量达，适用于土壤、淡水介质中金属构筑物的阴极保护。
我司镁合金牺牲阳极产品分浇铸(AZ63)和挤压(AZ31)两大类。
公司可以根据客户的要求定做各种规格的挤压镁合金牺牲阳极。
8kg镁合金牺牲阳极是镁阳极中比较小分量的专用镁阳极，虽然是克数较小但是只是适用范围不同。
与镁阳极自身性能没有发生任何改变。
8kg镁阳极是适用于更小规模的工程防腐对的专用材料，镁阳极自身的熔点就比较低，所以压铸成型得更好。
8kg镁阳极体积较小，因此在散热方面就比较占据优势，镁阳极本身就是散热能力比较强的，所以8kg镁阳极经常用于散热装置的防腐，防腐和散热两不误。
镁阳极的高强度也是值得称赞的，镁阳极的高强度甚至可以与钛合金相媲美。
所以在骨架等需要支撑大部分重量的地方多用镁阳极。
汇龙牺牲阳极和外加电流阴极保护优缺点比较分析_2020
牺牲阳极和外加电流阴极保护二者各有优缺点应根
据环境选择适合的方法
阴极保护技术根据保护电流的供给方式。
可分为牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法。
采用牺牲阳极法的主要优点有：无需外部电源、对外界干扰少、安装维护费用低、无需征地或占用其他建筑物、保护电流利用率高等，因此特别适合于城市范围内的埋地钢管腐蚀。
因此，城镇燃气埋地管道防腐的阴极保护宜采用牺牲阳极法。
当条件许可时.也可采用外加电流保护法。
牺牲阳极法将被保护金属和一种可以提供保护电流的金属或合金(即牺牲阳极)相连，使被保护体极化以降低腐蚀速率。
强制电流保护法将被保护金属与外加电源负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率。
常用的牺牲阳极材料有镁及镁合金、锌及锌合金和铝合金。
由于阳极的腐蚀产物氢氧化铝胶体在土壤中无法疏散.使阳极钝化而失效.所以在城镇埋地燃气管道中不采用铝合金作为牺牲阳极的材料。
牺牲阳极除具有阴极防护作用外，还是很好的接地排流手段。
该方式适用性强，施工简单，同时又比
较安全，可以完全避免将杂散电流导人管道，是国内使用较多的排流方式，但该方式具有排流功率小、保护距离较短的缺点。
对于城镇埋地燃气管道阴极保护阳极组的位置，应根据排流需要确定。
而无须进行均匀分布。
在杂散电流强烈的区域，应以单支分列为宜。
即使在杂散电流较弱的区域，考虑到未来可能的变化，在条件允许的情况下每组也不宜超过2支。
此外，镇埋地燃气管道周边地下金属构筑物较多，也制约多支阳极埋设的
空间，分散布置有利于组织施工。
埋地钢质管道牺牲阳极保护用的阳极材料主要是镁和锌_2020
阴极保护系统分为强制电流系统和牺牲阳极系统。
由于城镇燃气管道主主要分布在城镇市域范围内，该范围内地下管线及构筑物非常拥挤，为了降低对相邻管线及建筑物的不利影响，在城镇市域范围内钢制管道阴极保护多采用牺牲阳极系统。
《燃气工程技术手册》和《管线腐蚀控制》对金属的腐蚀原理都有明确的描述。
“金属转化成低能量氧化物的过程称为腐蚀”。
金属失去电子被氧化而导致金属损失就是腐蚀，“如在金属和电解质溶液的界面堆积大量的负电荷，腐蚀过程就会停止”，采用牺牲阳极阴极保护技术就是利用了这个原理。
常见的几种金属在电解液中的标准电极电位由小到大的顺序(亦即金属在电解液中失去电子的能力由大到小的顺序)依次是：镁、铝、锌、铁、铜，因此原理上采用镁、铝、锌任一种材料通过电化学反应对钢铁材料的腐蚀都能起到保护作用，事实上也确实如此。
“但到目前为止，还没有证据表明铝适合埋设在土壤中使用”，因此，埋地钢质管道牺牲阳极保护用的阳极材料主要是镁和锌。
由于金属镁比较活泼，表面不易极化，腐蚀产物容易脱落，电极电位比较负等优异特性，所以镁成了理想的阳极材料。
但纯镁的电流效率不高，且造价昂贵，所以镁合金成为了阳极材料的首选。
为了让阳极在土壤中能可靠的工作，并能够有效防止土壤对阳极的钝化作用，牺牲阳极地床专门采用具有特定组分的化学填包料。
这种阳极地床能够起到溶解阳极腐蚀产物、维持阳极周围持久湿润、将阳极材料与当地土壤隔离的作用，为阳极材料提供一个电阻率在1赘.m左右稳定良好的工作环境，同时增加阳极输出电流。
镁合金牺牲阳极在土壤电阻率跃20赘.m时，其填包料应按石膏粉75%、膨润土20%、工业硫酸钠5%的质量分数进行配比。
填包料应用棉布袋或麻袋进行预包装，厚度逸50mm，并保证阳极四周厚度一致、组分均匀、密实。
管道牺牲阳极阴极保护方法除了防腐以外，亦有排除管道杂散电流、管道防雷及防静电接地等多种功能，加之这种方法简单易行，对临近设施不造成干扰等独特优点，因而该技术必将在我国经济建设的更大领域得到推广和发展，也必将在产品系列化、标准化方向得到发展。
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牲阳极材料的比较和分析
1.1牺牲阳极
牺牲阳极保护法是指在腐蚀介质中，当牺牲阳极与被保护金属形成电性连接后，作为牺牲阳极金属靠自身溶解释放出的电流使被保护的金属构件——阴极极化到保护电位而实现金属防蚀方法。
采用牺牲阳极进行阴极保护时，其效果与阳极材料自身的性能有着直接关系。
牺牲阳极材料应具备以下性能：①具有足够负的电位;②工作中阳极极化率小，溶解均匀，产物可自动脱落;③具有较高的电流效率;④电化学当量高;
⑤腐蚀产物无毒，不污染环境;⑥价格便宜，来源方便，易于加工。
目前工程上常用的牺牲阳极材料有镁基合金、锌基合金和铝基合金3种。
因材料的成分和电化学性能不同，应用环境也有所不同。
2.1.1镁基牺牲阳极
由于镁具有较高的化学活性，且电极电位较负(标准电极电位为一2.37V)，在水中镁表面微观腐蚀电
位驱动力大，保护膜易溶解。
因此，适于用做高电阻率的淡水、低盐度水以及电阻率为20～100Q·m的土壤的阴极保护材料。
另外，由于镁的腐蚀产物无毒，还可用于生活水设施的阴极保护。
纯镁阳极由于电流效率低(仅为30%)，使用寿命短，目前已很少使用。
通常在镁中加入适量A1，zn和Mn等元素，可使镁基阳极的电化学性能得到改善。
如镁基合金牺牲阳极的电流效可达55%左右，但远低于锌基和铝基合金。
国外开发出Mg—Mn系合金阳极，其电流效率达到
62.36%。
2.1.2锌基牺牲阳极
锌的密度大，理论发生电量小，标准电极电位为一0.762V，在腐蚀性介质中，对铁的驱动电位较低(约为0。
2V)。
但是电流效率较高，一般为95%。
锌基阳极在高温下易极化，通常用于常温下的海水和电阻率较低的土壤中。
由于锌基合金阳极在使用中不发生析氢反应，碰撞到钢构件时不会诱发火花，故是唯一可用做油罐、油舱保护的牺牲阳极材料。
锌基阳极主要有2种：①高纯金属锌，要求严格控制杂质含量，锌含量要大于99.995%，铁含量<0.0041%;②低合金化
的锌基合金，但是合金元素和杂质的含量仍须严格控制。
目前，已开发出的锌基阳极有纯zn系、zn—Al 系和zn—Sn系合金等。
从技术和经济的角度来看，锌合金阳极优于纯锌阳极。
因此，在实际应用中锌合金阳极已逐渐取代了纯锌阳极。
2.1.3铝基牺牲阳极
铝的密度小，理论发生电量大，电流效率较高(一般为85%)，具有较大的电负性。
因此，从理论上讲，铝是一种很好的牺牲阳极材料。
但是由于纯铝表面易形成一层较为致密的氧化膜，且膜的电位较正，所以纯铝是不能起到阴极保护作用。
若在铝中添加合金元素，可阻止其表面形成致密的氧化膜，使其成为电流效率较高、较好的综合性能铝基牺牲阳极。
在海水和含有氯离子的介质中能自动调节电流，可广泛用于海洋环境中钢铁设施(如海上钻井平台、海底管道等)的阴极保护，有取代锌合金牺牲阳极的趋势。
铝合金阳极的开发研制，大体经历了如下过程：纯铝。
二元铝合金→三元铝合金→四元铝合金→五元、六元以上铝合金。
近年来，研究的主要方向是在铝中加入高活性
合金元素和变质剂等，使合金内部组织细化和均匀化，以提高铝基阳极的稳定性。
2.1.4复合式牺牲阳极
在牺牲阳极保护系统中，当设备表面无保护性涂层时，为使被保护设备尽快极化，通常是采用增加牺牲阳极的数量来提供所需的极化电流。
当极化达到稳定后，保护所需的极化电流变小，此时牺牲阳极产生的电流过剩，这样不仅造成阳极材料的浪费，还易对设备产生过保护。
用复合式牺牲阳极可以较好地解决这一问题。
近年来研制了2种复合式牺牲阳极材料：①由镁和锌或铝两部分组成，锌或铝在芯部，镁在外部;②镁阳极与锌阳极或铝阳极混用。
这2种阳极均利用镁的高驱动电位对设备进行预极化，从而降低达到保护电位所需的电流密度。
复合式牺牲阳极与普通牺牲阳极相比，不但可以减少阳极数量，节省费用，而且可以较好地解决过保护问题。
在资源和能源日益紧张的今天，这一优势无疑会使其具有非常广阔的应用前景。
河南汇龙合金材料有限公司刘珍。