· 工作原理:镁合金的电极电位显著低于被保护的金属,如钢铁。当两者在电解质环境中接触时,会形成原电池。块状镁合金牺牲阳极作为阳极发生氧化反应,释放电子(Mg → Mg²⁺ + 2e⁻),自身逐渐被腐蚀,而电子通过导线流向被保护的金属(如钢铁)表面,抑制其氧化反应(Fe²⁺ + 2e⁻ → Fe),从而避免被保护金属锈蚀。同时,它还能通过输出反向电流,抵消腐蚀环境中金属表面因微观电池效应产生的局部腐蚀电流,实现保护2。
· 性能特点
· 优点
· 电位较负:能够稳定地提供阴极保护电流,有效防止被保护金属的腐蚀。
· 驱动电位大:在相同的条件下,能够产生更大的保护电流,从而提高保护效果。
· 理论容量大:单位质量的镁合金能够产生更多的电量,使用寿命相对较长。
· 极化率低:在电化学反应过程中,极化率小意味着电流输出更稳定,保护效果更可靠。
· 适用范围广:特别适用于高电阻率介质中的防腐保护,如电阻率大于 100 欧姆・m 的环境。
· 比重小:镁合金的密度相对较低,这使得其在应用过程中更为轻便,便于安装和维护。
· 环保:其应用符合可持续发展的要求,不仅能够有效地防止腐蚀,还能够避免对环境造成污染。
· 缺点
· 驱动电位有限且不可调节:限制了其电流输出能力,从而影响了其能够保护的结构面积,在某些需要更大保护范围的应用中,可能需要使用更多的块状镁合金牺牲阳极,从而增加了成本。
· 消耗金属量大:在使用过程中会不断消耗,需要定期更换,增加了使用成本。
· 设计难度大:为了达到的防腐效果,需要针对不同的设施进行个性化的设计,因为不同的设施可能需要不同形状、尺寸和性能的块状镁合金牺牲阳极。
· 可能影响无线通信信号:在某些场合,可能会影响无线通信信号的传输,这可能是由于其电磁特性导致的。
· 电流效率低:自腐蚀大,电流效率相对较低,意味着在产生相同保护电流的情况下,需要消耗更多的镁合金材料。
· 保护范围有限:由于驱动电压 / 电流较低,其保护范围相对较小,对于需要大范围保护的应用,可能需要使用更多的阳极或考虑其他防腐措施。
· 主要应用
· 埋地设施防腐:如石油 / 天然气输送管道、城市给排水管道、地下储油罐、化工储罐等长期埋地设施,镁合金牺牲阳极可有效防止土壤对管道和储罐的腐蚀。
· 钢结构防腐:桥梁桩基、码头钢桩等与土壤接触的钢结构,通过使用镁合金牺牲阳极,可抑制金属的电化学腐蚀。
· 海洋工程防腐:海洋平台、船舶船体、海底管线等长期浸没于海水中的金属结构,海水作为电解质,镁阳极通过电化学反应持续提供保护电流,防止金属腐蚀。
· 淡水及内陆环境防腐:水库闸门、淡水输水管道、热交换器、锅炉内胆等在淡水环境中的设施,镁阳极在淡水环境中仍能维持足够负的电位,通过牺牲自身抑制金属的电化学腐蚀。
· 特殊环境防腐:化工储罐内壁(强酸 / 强碱介质)、家用热水器内胆、酸碱储罐等,镁阳极通过提供持续的保护电流,抵消腐蚀性介质对金属的侵蚀,在复杂化学环境中仍能保持稳定的防腐效果。
· 规格型号:常见的块状镁合金牺牲阳极型号有 MG-22、MG-14、MG-11、MG-8、MG-4、MG-2 等。以 MG-22 为例,其规格为长 700mm×(上底 130mm + 下底 150mm)× 高 125mm,重量 22.0kg3。
· 使用注意事项
· 温度限制:在咸水或盐水中,使用温度不宜超过 32℃;在淡水中,不宜超过 45℃,在海水中,其寿命很短,不宜采用6。
· 土壤电阻率:当土壤电阻率高时,阳极输出电流小,阳极表面容易发生钝化,进一步加大接地电阻,使阳极输出电流进一步减小,应尽量避免在过高电阻率的土壤中使用。
· 定期检查:由于其在使用过程中会不断消耗,需要定期检查阳极的剩余重量,当牺牲阳极剩余量为最初重量的 15%,即认为阳极失效,需要及时更换。