预包装镁合金牺牲阳极是用于金属结构阴极保护的标准化产品,核心是镁合金阳极体,并通过配套包装材料实现电连接、电流调节和环境适配功能。其组成可拆解为核心功能层、辅助结构层和防护包装层三大模块:
一、核心功能层:镁合金阳极体
镁合金阳极体是实现“牺牲阳极保护”的关键,通过自身优先腐蚀为被保护金属提供阴极电流,其成分需严格符合行业标准,典型成分及作用如下:
镁(Mg):90%~98%,基体金属,提供主要的牺牲电流,通过氧化反应释放电子;铝(Al):3%~6%,细化合金晶粒,提高阳极机械强度;降低镁的腐蚀速率,减少“负差异效应”;锌(Zn):0.5%~2% ,调节阳极开路电位;改善阳极表面腐蚀均匀性,避免“点蚀”或“局部溶解”;锰(Mn):0.1%~0.5% ,除合金中的有害杂质;提高阳极在土壤、淡水环境中的耐蚀稳定性;杂质(Fe、Ni、Cu):≤0.01%(总和),严格控制的有害成分,过量会导致阳极“钝化”或“无效腐蚀”,大幅降低保护寿命;
根据应用场景,镁合金阳极会分为不同型号,例如:高电位镁合金适用于土壤、淡水环境,保护钢铁管道;低电位镁合金适用于海水环境,避免对邻近敏感金属(如铜合金)造成过保护。
二、辅助结构层:实现电连接与电流调节
1. 导电芯棒(阳极引出极)
材质:通常为低碳钢或镀锌钢,需具备良好的导电性和与镁合金的结合性;
形态:多为圆钢或扁钢,一端与阳极体通过“铸造一体成型”,另一端预留螺纹或焊接端,用于与被保护金属的电缆连接;
作用:将镁合金腐蚀产生的电子导出,传递到被保护金属表面,形成阴极保护回路。
2. 填充料(活化与电流调节层)
填充料是预包装阳极的“关键辅助材料”,直接影响阳极的电流输出效率和寿命,通常为粉末状混合材料,填充在阳极体与外包装管之间,典型配方及作用如下:
石膏(CaSO₄・2H₂O):30%~40% ,吸收环境水分,保持填充层湿润,为电化学反应提供电解质环境;调节填充料的固化速度,避免阳极初期电流过大;
膨润土(蒙脱石):40%~50% ,具有高吸水性和膨胀性,形成致密的导电层,减少电流“泄漏”;固定阳极体位置,避免阳极与土壤直接接触导致的局部腐蚀;
硫酸钠(Na₂SO₄):10%~20%,强电解质,提高填充层的导电率,降低阳极与土壤的接触电阻;活化阳极表面,确保阳极稳定释放电流;
微量缓蚀剂(如 Na₂CO₃):≤5% 抑制镁合金阳极的“氢脆”或“局部过腐蚀”,延长阳极寿命 ;
3. 导流网/透气层(可选)
部分预包装阳极会在填充料与外包装之间增加一层化纤编织网,作用是:固定填充料,防止粉末流失;允许水分和离子渗透,不阻碍电化学反应;避免外包装破损时填充料直接接触土壤,影响电流分布。
三、防护包装层:物理保护与环境适配
外包装的作用是保护阳极体、填充料免受运输和施工损伤,同时适应不同敷设环境,主要分为2类:
1. 内包装管材质:多为硬聚氯乙烯管或聚乙烯管,具备耐土壤腐蚀、抗挤压的特性;结构:管体一端封闭,另一端预留开口;作用:固定阳极体和填充料的相对位置,防止施工时填充料压实或阳极移位,同时隔离土壤中的杂质对阳极的直接侵蚀。
2. 外包装材质:通常为牛皮纸复合编织袋或塑料薄膜袋,部分产品会增加防水膜;标识:必须标注阳极型号、规格、开路电位、额定电流、生产日期及执行标准,确保选型和施工合规;作用:保护内包装管在运输、储存过程中免受碰撞、潮湿影响,同时提供产品关键信息。