镁合金牺牲阳极的作用及原理
镁合金牺牲阳极
镁合金牺牲阳极：
主要性能：
极高的电化学性能、阳极消耗均匀、寿命长、单位质量发电量大，是理想的牺牲阳极材料，适用于土壤、淡水介质中金属构筑物的阴极保护。
使用范围：
牺牲阳极阴极保护方法中，镁阳极可用于电阻率在20欧.米到100欧.米的土壤或淡水环境。
详细介绍：
我公司生产的高电位镁阳极使用高质镁材料生产，产品符合ASTM97-98标准，采用特定的生产工艺。
阳极具有极佳的电化学性能，在
阴极保护过程中，阳极消耗均匀，因此使用寿命更长。
在实际的使用过程
中，实际测量工作电位-1.8~-1.85V之间，因此对目标结构保护效果更明显。
在电阻率高于8000欧姆.米的土壤中，建议使用高电位镁阳极。
我公司的镁合金牺牲阳极按国际GB/T17731-2004《镁合金牺牲阳极》生产，用于管道的阳极。
镁阳极规格：。
牺牲阳极保护施工
牺牲阳极保护施工牺牲阳极法是最早应用的电化学保护法。
它简单易行，又不干扰邻近的设施。
牺牲阳极还是抗干扰腐蚀的一种手段，可用来排流.防雷及防静电接地。
与强制电流保护法相比，牺牲阳极法具有独特的优点和功能，因而同样受到人们的重视。
近年来，牺牲阳极技术在我国得到了推广和发展。
在生产上也向标准化.系列化方向发展。
并在油.气管道.海船及海上结构物的防护上得到了成功的应用。
一.牺牲阳极保护原理根据电化学原理，把不同电极电位的两种金属置于电解质体系内，当有导线连接时就有电流流动，这时，电极电位较负的金属为阳极.利用两金属的电极电位差作阴极保护的电流源。
这就是牺牲阳极法的基本原理。
二.牺牲阳极材料由于牺牲阳极法是通过阳极自身的消耗，给被保护金属体提供保护电流。
因此，对牺牲阳极材料就产生了性能需求。
1．要有足够负的电位，在长期放电过程中很少极化。
2．腐蚀产物应不粘附于阳极表面，疏松易脱落，不可形成高电阻硬壳，且无污染。
3．自腐蚀小，电流效率高。
4．单位重量发生的电流量大，且输出电流均匀。
5．有较好的力学性能，价格便宜，来源广。
常用的牺牲阳极有镁及镁合金.锌及锌合金以及铝合金三大类。
三.牺牲阳极种类及规格型号(一)镁合金牺牲阳极镁是比较活泼的金属，表面不易极化，电极电位比较负，所以是理想的牺牲了极材料。
但是，钝镁的电流效率不高，造价太高，所以一般都使用镁合金做牺牲阳极材料。
目前世界上流行的镁阳极成分很多，但归纳起来只有三个系列：高纯镁系.镁锰系和镁铝锌锰系。
其典型的代表成分见表10-60。
这三个系列中，Mg-6 Al-3 Zn-0.15Mn是使用最广泛的，也是国内定型生产的商品化镁阳极，用于土壤和淡水中性能最佳。
(二)锌牺牲阳极锌是阴极保护中应用最早的牺牲阳极材料。
锌的电极电位比铁负，表面不易极化，是理想的牺牲阳极材料。
锌不仅可以用于低电阻率土壤中，还可广泛用于海洋中。
目前，锌牺牲阳极成分均已标准化。
如ASTMB418.GB4950等。
镁合金牺牲阳极安装定额
镁合金牺牲阳极安装定额镁合金牺牲阳极安装定额，听起来有点高大上，甚至让人有点头皮发麻的感觉，像是进了某个专业的圈子，搞不清楚状况就容易“掉队”。
不过呢，今天咱们就来聊聊这个问题，轻松愉快地，一点都不让它显得那么复杂。
你看，镁合金牺牲阳极，这东西听着就有点“高大上”，但实质上它的作用可大了。
简单来说，它就像是一个“替罪羊”，把金属结构暴露在水里的腐蚀力给吸引过去，保护那些本该被腐蚀的部分。
咋说呢？如果不装这个阳极，那金属物件就得自己顶着腐蚀压力，最后肯定是“吃亏”的。
就像你看人家吃了亏，总得有人“出头”替他背锅一样，阳极就是这么个角色。
说到安装定额，很多人可能脑袋一热就开始想，哎呀，这不就是个死板的数字吗？谁知道要装多少，装得怎么样，时间怎么算，结果一看这些“规定”就像一个复杂的数学题，绕来绕去的，根本不知道该从哪儿下手。
别急，咱先把这个“定额”给拆解开来。
安装定额，简单点讲，就是指安装镁合金牺牲阳极时，按照规范、标准来做的工作量和时间估算。
你想，咱们装修房子，估算一堵墙得花多久，安个窗子得花多少工时，这就是定额的意思。
可不是让你随便拿个数字套在工人身上，得根据现场实际情况来，得出个合理、符合标准的数字才行。
举个例子，有的地方镁合金阳极的安装要特别讲究，得精准到位。
如果你安得不好，阳极没发挥好作用，那就像买了个“水货”，看着贵，其实根本不管用，岂不是白花钱？所以安装这些东西可不是小事。
大家都知道，镁合金阳极的安装，得讲究工艺。
每个细节，都得严格控制，不可以马虎。
一旦安装不合规，阳极就像没开封的泡泡糖，啥用都没有。
就拿现场的安装时间来说吧，得根据实际情况来定，像一些困难的地段，可能就得花更长的时间，甚至需要更多的人手。
你看，越是复杂的地形、环境，阳极的安放就越麻烦，反而不是那么“轻松搞定”。
再说了，大家可能会觉得安装这些阳极是个小事，随便装装就得了。
但你知道吗，这个过程其实挺考验技术的。
阳极的安装位置、深度，甚至方向，都要考虑得恰到好处。
镁牺牲阳极工艺
镁牺牲阳极工艺1. 引言镁合金是一种重要的结构材料，具有优良的强度和轻质化特性，在航空航天、汽车、电子等领域得到广泛应用。
然而，镁合金易于腐蚀，需要采取措施来延缓其腐蚀速度。
镁牺牲阳极工艺是一种常用的防腐方法，本文将详细介绍该工艺的原理、应用以及优缺点。
2. 镁牺牲阳极工艺原理镁牺牲阳极工艺基于两个重要原理：电化学反应和金属腐蚀。
2.1 电化学反应在一个导电溶液中，如果有两种金属连接在一起，并且其中一个金属的标准电位比另一个金属更负，那么就会发生电流从更负的金属流向更正的金属的反应。
这个过程被称为电化学反应。
2.2 金属腐蚀金属在特定环境中会发生氧化反应，导致其表面产生氧化物或氢气等产物，这个过程被称为金属腐蚀。
镁合金在大气中、水中等环境中容易发生腐蚀反应。
3. 镁牺牲阳极工艺的应用镁牺牲阳极工艺主要应用于以下领域：3.1 船舶和海洋设备船舶和海洋设备常常处于潮湿的环境中，容易受到海水的侵蚀。
通过在船体和设备上安装镁阳极，可以保护金属结构免受腐蚀。
3.2 水处理设备水处理设备通常使用钢材或其他金属制成，容易受到水中的氧化物和氯离子的侵蚀。
镁牺牲阳极可以作为一种有效的防护措施，延缓设备的腐蚀速度。
3.3 石油和天然气工业石油和天然气工业中的管道、储罐等设备常常暴露在恶劣的环境下，容易受到腐蚀。
通过使用镁牺牲阳极，可以有效地保护这些设备免受腐蚀的侵害。
4. 镁牺牲阳极工艺的优缺点4.1 优点•简单易行：镁牺牲阳极工艺不需要复杂的设备和操作，安装和更换阳极相对简单。
•成本低廉：镁是一种常见的金属，价格相对较低，使得该工艺成本较低。
•长期保护效果好：镁阳极可以提供长期的保护效果，延缓金属结构的腐蚀速度。
4.2 缺点•需要定期更换：镁阳极在使用过程中会逐渐被腐蚀消耗，需要定期更换新的阳极。
•需要监测和维护：镁牺牲阳极工艺需要定期监测阳极的消耗情况，并根据实际情况进行维护和更换。
•环境限制：镁牺牲阳极工艺在一些特殊环境下可能不适用，如高温、高湿度等条件下。
牺牲阳极保护技术原理图
牺牲阳极保护技术原理图被保护钢管在土壤中形成原电池、作为保护电源，电位较负的金属成为阳极、输出电流过程中遭受破坏，故达到保护钢管的效果。
2牺牲阳极保护技术的使用情况以前常州市城市煤气中压管网主要使用铸铁管，连接方式是柔性机械接口，使用钢管的工程不多。
但随着燃气用户的发展、管网压力的提高，考虑到今后天然气的引入及过渡、钢管越来越广泛的被应用。
与铸铁管相比，钢管具有耐压强度高；对预先加工成较长的管段，减少现场施工的困难；焊接接U的抗震、抗压性能高的优点，我们在常锡路、城中北路等新敷设的小压管网使用了埋地钢管。
但在我市怀德桥改建工程中，有部分敷设以有十年以上的过街钢管被挖掘出来，虽然钢管表面仍有残留的防腐绝缘层。
但由于没有实行牺牲阳极保护技术，钢管表面留有凹坑。
根据这些情况表明、埋地钢管外壁防腐绝缘层的损坏是造成管道遭受土壤腐蚀的主要原因。
而绝缘层的损坏在施工、维修过程中往往是不可避免的，一旦出现绝缘层的损坏，腐蚀就在被损坏的部位剧烈地进行。
为了延长使用寿命、取得良好的经济效益，我们决定对中压管网采用牺牲阳极保护和环氧煤沥青防腐绝缘层保护相结合的方法来达到防腐的目的。
3牺牲阳极保护的设计以城中北路中压煤气钢管工程为例。
经测试该管线地段属中等强度腐蚀性土壤，土壤电阻率取450·m，我们选用了11kg级MUG—3型镁合金牺牲阳极、阳极尺寸为700 x(70+110)* 90mm。
(1)保护对象和范围：a．外环路口至北环路中压煤气埋地钢管：管Φ426。
长度为750m。
总表面积为1003m2。
b．外环路干管：管Φ426、长度为115m、总表而积为154m2。
(2)保护期限为25年。
(3)在有效保护期内、被保护地下钢管的保护电位控制在＜—0．85V(相对铜／饱和硫酸铜参比电极)。
(4)计算①保护电流的计算被保护管道所需的保护电流可用下式计算：I＝i * s (1)式中 I——被保护管道所需的保护电流，Ai——被保护管道的总表面积，m2s——管道所需最小保护电流密度、mA／m2根据经验数据，我们选取最小保护电流密度为i=o．5mA／m2，则埋地管线保护电流：a．城中北路路段：I1＝i×s1＝0．5×1003＝501(mA)b．外环路路段：I2＝ixs2＝0．5x154＝77(mA)2镁阳极发生电流的计算每只镁合金牺牲阳极发生电流按下式计算If＝(Ep一Ea)／R (2)式中 If——每支阳极发生电流，mAEa———阳极工作电位，V 本方案取—1。
镁合金阳极的应用
镁合金阳极的应用镁合金牺牲阳极是金属镁的一种实际应用产品，它主要用于阴极保护，是一种有效的防腐材料。
这种材料广泛应用于船舶、码头、油气管道、城市管网等水下地下钢铁构造设施和电器等的保护。
镁合金阳极的防腐保护过程是一个漫长的自我牺牲过程，其基本原理是牺牲阳极保护阴极。
具体来说，就是将电位更负的金属（即阳极）与被保护的金属（即阴极）导线连接，并处于同一电解质中，使该金属（即阳极）上的电子转移到被保护的金属（即阴极）上去。
这样，被保护的金属（即阴极）原子就不容易失去电子而变成离子，从而防止了金属的腐蚀。
镁合金阳极的质量（防腐）性能主要决定于其所含化学成分及其比例和内部结构。
其优点包括单位质量发生电量大、电位高，是理想的牺牲阳极材料。
此外，镁合金阳极还具有比重小、电位较负的特性，对铁的驱动电压高，电流效率低，特别适用于高电阻率介质中。
镁合金阳极的应用领域非常广泛，主要得益于其独特的物理和化学性质。
除了上述的阴极保护应用外，镁合金阳极还在许多其他领域发挥着重要作用。
1. 航空航天领域在航空航天领域，镁合金阳极因其轻质、高强度和良好的电磁屏蔽性能而被广泛应用于飞机、火箭和卫星等航空器的制造中。
同时，镁合金阳极还具有优良的导热性能和抗腐蚀性能，能够有效地提高航空器的使用寿命和安全性。
2. 环保领域在环保领域，镁合金阳极可用于污水处理和废水处理设备中。
镁合金阳极作为牺牲阳极，在电解过程中能够有效地去除水中的有害物质，提高水质。
同时，镁合金阳极的耐腐蚀性使其在恶劣的环境条件下仍能保持稳定的性能，为环保事业做出贡献。
3. 建筑行业在建筑行业中，镁合金阳极可用于建筑装饰材料、门窗框架和建筑结构等方面。
镁合金阳极的轻质、高强度和良好的抗腐蚀性能使其成为建筑行业的理想材料。
使用镁合金阳极可以有效地减轻建筑物的重量，提高建筑结构的稳定性和耐久性。
镁合金阳极凭借其独特的物理和化学性质在众多领域中具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和人们对材料性能要求的不断提高，镁合金阳极的应用领域将进一步扩大，为社会发展做出更大的贡献。
镁合金牺牲阳极简述
镁合金牺牲阳极简述
镁基合金通常被称为镁合金。
镁合金在工业上的应用越来越广泛。
镁合金的广泛应用是因为它具有以下优点：1、密度低，比铝轻1/3，比强度高于铝合金；2、疲劳极限高；3、冲击载荷大于铝合金；4、导热性好：5、铸造性能好；6、尺寸稳定性好；7、容易复苏；8、良好的切削加工性能；9、更好的减震功能；10、在许多方面优于工程塑料，可以替代工程塑料；11、具有较高的耐腐蚀性能。
镁合金的缺点是耐蚀性差，即使铸造合金耐蚀性差，熔炼时也要加入特殊的保护溶剂，使用特殊的混砂制作砂膜。
此外，镁合金虽然具有良好的冲击韧性和疲劳强度，但对应力集中较为敏感;低屈服点和小弹性系数也降低了镁合金作为结构材料的使用价值。
铸造镁合金比锻造镁合金使用得更多。
铸造合金是航空工业中应用最广泛的轻合金之一。
用镁合金铸造代替铝合金铸造时，在等强度条件下，工件重量可减少25%~30%。
镁合金与铝合金一样，按照加工方法可分为锻造镁合金和铸造镁合金。
近年来，随着压铸技术的发展，压铸镁合金已成为镁合金应用的一个重要领域。
此外，镁合金作为牺牲阳极的应用也得到了很大的发展。
管道牺牲阳极保护的是什么
管道牺牲阳极保护的是什么
牺牲阳极是一种阴极保护技术，通过将被保护金属（如管道）与一种电位更负的金属或合金（即牺牲阳极）相连接，利用牺牲阳极的优先腐蚀来保护被保护金属免受腐蚀。
在这种保护系统中，牺牲阳极作为电子供体，会自发的发生腐蚀反应，从而消耗自身，以此来保护被保护的管道金属。
这种保护技术通常应用于土壤、海水等潮湿、腐蚀性环境中，以防止管道金属因电化学腐蚀而损坏。
牺牲阳极材料的选择主要依据环境条件和管道金属的材质，常用的牺牲阳极材料包括镁、锌、铝等。
值得注意的是，管道牺牲阳极保护系统需要定期检查和维护，以确保其有效运行。
此外，为了充分发挥牺牲阳极的保护效果，还需要合理设计阳极的数量和位置，以及优化阳极与管道的连接方式。
牺牲阳极是一种经济、有效的防腐措施，能够延长管道的使用寿命，确保管道的安全运行。
镁合金牺牲阳极的使用寿命会受到多种因素的影响，因此很难给出一个确切的数值。
其寿命主要取决于镁合金的腐蚀情况，以及所处环境的温度、湿度、溶液的pH值、溶液的性质、合金的成分等因素。
在一些恶劣的环境下，阳极的消耗会加速，因此需要及时更换或添加阳极保护剂。
而为了提高镁阳极材料的使用寿命，可以选择提高镁阳极的耐腐蚀性能，例如通过优化合金元素、杂质元素、相组成和微结构等方法来实现。
同时，镁阳极表面处理技术的研究也为提升镁阳极的耐腐蚀性提供了一定的帮助。
另外，需要注意的是，虽然镁合金牺牲阳极本身有一定的寿命，但在使用它进行阴极保护时，整个保护系统的使用寿命可能会受到其他因素的影响，如阳极的安装位置、数量、与被保护物体的连接方式等。
因此，为了确保保护效果和系
统稳定性，需要定期检查和维护阴极保护系统。
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镁合金牺牲阳极的作用及原理
河南邦信防腐材料有限公司
2017年3月
1. 纯镁牺牲阳极
镁为活泼金属，其电化学性能受杂质和合金元素的影响很大。
当其含有少量杂质，特别是含有析氢过电位较低的杂质时，会使镁的自溶倾向增大，电流效率降低。
镁中的一些杂质元素，如Fe, Co, Mn是以单质的形式固溶于镁基体中的，而另一些杂质，如Al, Zn, Ni, Cu等元素则易与镁形成金属间化合物，无论哪类杂质元素，它们相对于镁固溶体都呈现出强烈的阴极性，能增大析氢的有效面积，进一步增大镁的腐蚀速度。
尽可能降低纯镁阳极中杂质元素的含量是必要的。
杂质元素的质量分数(%)应控在:Zn<0.03. Mn<0.01. Fe<0.02, Ni<0.001 } Cu<0.001. Si<0.01.但这给纯镁阳极的生产带来了困难。
一般采用合金化方法，向工业镁中加入一定量的合金元素如Mn, Al, Zn等，就可消除杂质元素的不良影响，获得性能优良的镁合金牺牲阳极材料。
一般的纯镁阳极由于电流效率很低(仅为30%左右)，使用寿命短，故目前己很少使用。
2. Mg-Mn牺牲阳极
锰在镁中的溶解度为3.4％，如果熔炼方法控制适当，可得到含有少量Mn 晶体的Mg-Mn单相固溶体组织。
锰是控制镁中杂质的一种很有效的净化元素，可消除杂质的不良影响，降低镁的自腐蚀速度。
在镁合金熔炼过程中，锰与铁能生成比较大的Fe-Mn化合物而沉积于溶体底部，而残留在合金中的铁则溶解于锰中或被锰所包围，不产生阴极杂质的有害作用。
但Mn在镁合金中有偏析现象，过量的Mn反而会造成合金耐蚀性及塑性的下降。
国内外生产的Mg-Mn系合金阳极的锰含量一般为0.5%-1.3%，所允许的杂质铁和铜的含量分别小于0.03%和0.02%，比纯镁阳极中允许的杂质量高出十多倍。
锰的另外一个作用是使Mg-Mn 阳极在腐蚀溶解时，在镁合金表面形成比氢氧化镁膜更具保护作用的水化二氧化
锰膜，使析氢作用进一步减弱。
最近，有人将少量的钙添加到Mg-Mn合金中，研究开发出一种高性能的Mg-Mn-Ca合金牺牲阳极材料，其含0.26%Mn和0.14%Ca。
与Mg-Mn合金(Mg-1.27Mn )相比，该新型合金阳极的电流效率显着提高，达到62.36% (Mg-Mn合金为50.94%)，且其驱动电压也有所增大。
据研究认为加入钙后使合金晶粒细化，并且在镁基体的晶界上析出了Mg2Ca阴极性化合物，从而降低了晶间腐蚀倾向，减少了晶粒的剥落，使合金的溶解变得均匀。
这是Mg-Mn-Ca合金具有较优电化学性能的主要原因。
3. Mg-A1-Zn-Mn牺牲阳极
根据铝和锌的含量不同，性能不同，其中性能较好和获得广泛应用的主要是Mg-6Al-3Zn-Mn合金，其表面溶解均匀，电流效率大于50％.铝是阳极中的主要合金元素，可与镁形成Mg17 A112强化相，提高合金的强度。
但向工业镁中单独添加铝时，可形成大量的Mg Al, Mg2A13, Mg4 A13等金属间化合物，这些金属间化合物的存在，都会增大镁的自腐蚀速度、加速固溶体的破坏。
锌可降低镁的腐蚀率，减小镁的负差异效应，提高阳极电流效率。
微量的锰可抵消杂质铁、镍的不良影响。
当锰的添加量为0.3%时，可使铁的允许含量达到0.02%，但同时也会降低电流效率。
因此，杂质铁的含量以及相应的锰含量应尽可能低。
铝、锌、锰的同时存在可进一步降低对工业镁中的杂质元素含量的要求。
为了获得良好的电化学性能，Mg-AI-Zn-Mn系合金的杂质含量应严格控制。
在相近的合金成分条件下，杂质少的合金的电流效率明显高于含杂质多的合金。
阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。
美国腐蚀工程师协会对阴极保护的定义是：通过施加外加的电动势把电极的腐蚀电位移向氧化性较低的电位而使腐蚀速率降低。
牺牲阳极阴极保护就是在金属构筑物上连接或焊接电位
较负的金属,如铝、锌或镁。
阳极材料不断消耗,释放出的电流供给被保护金属构筑物而阴极极化，从而实现保护。
外加电流阴极保护是通过外加直流电源向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化。
该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。
保护电位是指阴极保护时使金属腐蚀停止（或可忽略）时所需的电位。
实践中，钢铁的保护电位常取-0.85V（CSE），也就是说，当金属处于比-0.85V（CSE）更负的电位时，该金属就受到了保护，腐蚀可以忽略。
化学反应方程式
阳极反应：Mg－2e→Mg2＋
阴极反应：H2O+ O2+2e →2OH－
镁牺牲阳极的作用是使阴极（如钢铁等金属）的腐蚀速率降低，达到保护阴极的目的。
镁合金保护阴极的基本前提是阴极在没有外加干扰的情况下的腐蚀属于电化学腐蚀（即腐蚀的过程有电流产生），但并不是所有的电化学腐蚀都能用牺牲阳极来保护，具体的应用过程中应具备以下条件：
1）腐蚀介质必须是能导电的，以便能建立连续的电路。
2）被保护的金属材料所处的介质中要容易进行阴极化，否则耗电量大，不易进行阴极保护。
3）对于复杂的金属设备或构筑物，要考虑几何上的屏蔽作用，防止保护电流的不均匀性。
4）电绝缘（阴阳极之间）
5）电连续性（阴极系统间）
6）罐内保护禁止用镁合金牺牲阳极。
根据用途的不同，镁合金牺牲阳极的形状和尺寸也不相同，通常所用的D、S型阳极主要用在土壤环境中，带状阳极主要应用于高电阻率的土壤、淡水及空间狭窄的局部场合。
按国标GB/T17731-2009《镁合金牺牲阳极》研发生产的SMG镁合金牺牲阳极(简称：镁阳极)适用于土壤、淡水等介质中的金属构筑物的牺牲阳极阴极保护。
作为理想的牺牲阳极材料该产品具有以下特点：
(1)比重小、电位较负。
(2)对铁的驱动电压高，电流效率低。
(3)单位质量发电量大、使用寿命长。
棒状镁合金牺牲阳极体。