铝基牺牲阳极的溶解过程和负差异效应
温度和pH对Al-Zn牺牲阳极在某生产水中电化学腐蚀性能的影响
温度和pH对Al-Zn牺牲阳极在某生产水中电化学腐蚀性能的影响肖泽润;游革新;刘均泉【摘要】测试了Al-Zn牺牲阳极在某生产水不同条件下的开路电位、极化曲线和循环伏安曲线,并结合牺牲阳极表面腐蚀形貌进行了分析.结果表明,随生产水温度升高,牺牲阳极开路电位负移,自腐蚀倾向增大,在所测温度范围内牺牲阳极腐蚀回路的腐蚀速率均受阳极控制,且在48℃时腐蚀电流密度(Jcorr)要比常温下大一个数量级,而当温度为42℃和48℃时,均易产生晶间腐蚀;随生产水pH升高,牺牲阳极开路电位先正移后负移,该腐蚀回路的腐蚀速率由原来的阳极控制变成阴极控制或混合控制,且其大小先减后增.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2015(036)009【总页数】5页(P836-839,845)【关键词】温度;pH;腐蚀速率;电化学;晶间腐蚀【作者】肖泽润;游革新;刘均泉【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院,广州610640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广州610640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广州610640【正文语种】中文【中图分类】TG174随着能源不断消耗，石油的开采量不断增加，各大油田生产污水也与日俱增，特别是在远海油田。
石油的远海运输和污水处理都在船舶上完成，严重地腐蚀船舶钢材，造成巨大的经济损失［1-3］。
尽管世界各国都在采用涂层加牺牲阳极保护的措施［4-6］，但由于油田污水成分复杂多变，因此在一般环境中性能较好的牺牲阳极也会严重恶化［7-9］。
中海油某水舱的腐蚀就是一个例子，该水舱污水温度高，离子成分复杂，故在此服役的牺牲阳极必须要能够承受高温、离子成分复杂的考验，才能达到高效保护阴极的效果。
目前在用的牺牲阳极材料为铝基阳极。
铝基阳极因其具有理论电容量大、对钢铁的驱动电位适中、资源丰富、在含Cl-的环境中应用性能较好的优点，在远洋采油、海上平台等应用较广泛［10-12］。
前人在牺牲阳极材料上已做了深入的研究［13-18］。
牺牲阳极法阴极保护方案
牺牲阳极法阴极保护方案一、将被保护的金属结构连接一种比其电位更负的金属或合金，该金属或合金为阳极，依靠它的优先溶解所释放出的电流使金属结构阴极极化到所需的电位而实现保护，这种方法称为牺牲阳极法阴极保护。
二、牺牲阳极法阴极保护的优点：（1）不需要外部电源；（2）对邻近金属构筑物无干扰或很小；（3）电流输出虽不能控制，但有自动调节倾向，且覆盖层不易损坏。
（4）调试后，可不需日常管理；（5）保护电流分布均匀，利用率高；三、牺牲阳极材料1 作为牺牲阳极材料，必须满足以下条件:1.1有足够负且稳定的电位，不仅要有足够负的开路电位，而且要有足够的闭路电位（或称工作电位，即在电解质介质中与金属结构连接时牺牲阳极的电位）。
1.2腐蚀率小，且腐蚀均匀，要具有高而稳定的电流效率。
牺牲阳极的电流效率是指实际电容量与理论电容量的百分比，以%表示。
1.3电化学当量高，即单位重量产生的电流量大。
1.4工作中阳极的极化率要小，溶解均匀，产物易脱落。
1.5腐蚀产物不污染环境、无公害。
1.6材料来源广泛，加工容易并价格低廉。
2、镁2.1镁阳极的特点是比重小、电位很负、对铁的驱动加压很大，且单位发生的电量大。
2.2镁作为牺牲阳极，有较快的溶解速度，镁在电解质中溶液中的腐蚀行为是由本身很负的电位和表面上保护膜的性质所决定。
2.3镁的标准电极电位为-2.37V(SHE);非平衡电极电位则随腐蚀性介质的性质而变，例如：镁在海水中的电位为-1.5V(SCE)，镁在土壤之中的电位为 1.5V至-1.6(SCE)，镁在碱溶液中的电位约为-0.84V(SCE)。
镁的电极电位与介质的PH值有密切关系,PH值在酸性范围内，电位较负，因为生成的腐蚀产物氢氧化镁在碱性介质中是难溶的。
正因为镁在酸性及中性介质中的电位较负和保护膜的不稳定性，所以镁在酸性和中性介质中的腐蚀速度较大。
而在碱性介质中，镁的表面保护膜稳定，电位较正，腐蚀速度则因此而降低。
镁作为牺牲阳极使用时，与电位较正的金属相接触，这时，镁产生阳极化，会引起负的差异效应，即在阳极极化的影响下，金属的自溶大为增强。
铝合金牺牲阳极介绍说明
铝合金牺牲阳极介绍及优缺点铝合金牺牲阳极是一种有效的防腐技术，广泛应用于各种金属设施的防腐蚀保护。
它利用了不同金属在电化学中的差异，使铝合金作为阳极受到腐蚀，从而保护了其他金属不受腐蚀。
铝合金牺牲阳极具有许多优点，使得它在许多领域得到广泛应用。
以下是铝合金牺牲阳极的主要优点：1.高电化学性能：铝合金牺牲阳极具有优良的电化学性能，可在较为苛刻的条件下稳定工作。
它的电极电位较负，电流效率高，可以提供持续而稳定的电流输出。
2.良好的热稳定性：铝合金牺牲阳极在高温环境下仍能保持稳定的性能，适用于需要较高温度的工作环境。
3.良好的耐腐蚀性：铝合金牺牲阳极具有较好的耐腐蚀性，可以在各种腐蚀介质中稳定工作，有效保护与之相连的金属结构免受腐蚀。
4.易于安装和维护：铝合金牺牲阳极重量轻、体积小，安装简便，同时维护成本较低，可以有效地降低整个系统的维护成本。
5.长寿命：铝合金牺牲阳极的使用寿命较长，可以有效降低更换频率和成本。
6.环境友好：铝合金牺牲阳极在生产和使用过程中对环境的影响较小，是一种环保型的金属材料。
7.广泛的适用范围：铝合金牺牲阳极可以应用于石油、化工、电力、船舶、海洋工程、环保等领域，具有广泛的应用前景。
铝合金牺牲阳极的制造方法通常包括铸造成型、挤压成型和锻造成型等。
其中，铸造成型的生产效率高，但产品性能相对较差；挤压成型的制品具有较高的抗拉强度和屈服强度，但生产效率较低；锻造成型的制品具有较好的综合性能，但生产成本较高。
根据不同的使用场合和要求，可以选择不同的制造方法来生产铝合金牺牲阳极。
然而，铝合金牺牲阳极也存在一些缺点。
例如，在某些高腐蚀介质中，铝合金牺牲阳极的腐蚀速率较快，需要定期更换和维护。
此外，铝合金牺牲阳极的使用寿命受到多种因素的影响，如介质浓度、温度、流速等。
为了提高其使用寿命，需要在使用过程中进行定期检测和维护。
总之，铝合金牺牲阳极是一种有效的防腐技术，具有广泛的应用前景。
未来随着技术的不断进步和应用需求的增加，铝合金牺牲阳极将会得到更加广泛的应用和发展。
牺牲阳极的工作原理
牺牲阳极的工作原理牺牲阳极，也称为非铂类阳极（Non-platinum anode, NPA），是指在金属腐蚀保护领域中，一种通过牺牲自身来延缓金属腐蚀速度的电化学保护方法。
它是利用一种与被保护金属失效电位更负的金属制成的阳极，在外加电流的作用下牺牲自身来保护被保护金属。
牺牲阳极的工作原理是基于电化学原理，主要包括两个方面：电势差和阳极溶解。
首先，电势差是牺牲阳极的存在和有效工作的前提条件。
在自然环境中或工业过程中，当两种不同金属接触时，会因为两种金属的化学性质和晶体结构的不同而产生一定的电位差。
在这种接触状态下，一种金属的电位相对于另一种金属是失效电位。
牺牲阳极的作用就是使被保护金属的电位相对于牺牲阳极更正电位，从而使被保护金属从活动状态转为失效状态，从而达到减缓腐蚀的目的。
其次，阳极溶解是牺牲阳极工作的主要过程。
当牺牲阳极与被保护金属接触并受到外加电流的作用时，它会开始溶解，并释放金属离子（阳离子）到电解质中。
这些金属离子随着电解质的流动，经过一系列的电化学反应，重新组合成金属离子，并与电解质中的阴离子结合形成相应的金属化合物。
牺牲阳极溶解的速度与腐蚀速度成正比。
这是因为牺牲阳极所含金属与被保护金属的电位差决定了牺牲阳极牺牲的程度，即牺牲阳极的失效程度。
电位差越大，牺牲阳极的失效程度越高，溶解速度也越快。
因此，通过选择合适的牺牲阳极材料，可以控制腐蚀速度。
牺牲阳极的选择要根据被保护金属的腐蚀、电位差和环境条件来确定。
一般来说，牺牲阳极应具备以下特点：与被保护金属之间差异较大的电位差，较低的自蚀速率，足够的机械强度和可加工性，以及易获取和低成本等。
牺牲阳极的工作原理在许多领域得到了广泛应用。
其中最常见的就是钢铁结构的防腐蚀措施。
在海洋环境中，以铝或锌制成的牺牲阳极被广泛用于船舶、海洋平台等大型钢结构的防腐蚀。
在石油、化工、电力等行业，以铝或镁制成的牺牲阳极也被广泛应用于储罐、管道、锅炉等设备的防腐蚀。
铝合金牺牲阳极的电化学性能检测方法
测试结果表明，在测试电流密度为0.1mA/cm2 ～ 1.50mA/cm2 的范围内，阳极的工作电位未见显著变化 ；但电容量结果 随着测试电流密度的较小而减小，当阳极表面发出的电流 密度越小电容量受电流密度的影响越显著。当阳极的工作 电流密度较大时，阳极自腐蚀（自身腐蚀，不能提供阴极 保护电流）所占比重变小 ；另外，阳极的极化程度也较高， 阳极本身电位趋于一致，阳极自腐蚀的效率降低，将进一 步使得阳极的自腐蚀占比减小，这种情况下阳极的电流效 率（实测电容量对理论电容量的百分比）较高。随着阳极 电流密度的下降，阳极的极化程度降低，阳极因自身的电 位差异形成电偶腐蚀，自腐蚀的效率增加，且因为阳极有 效反应（可提供阴极保护电流的反应）速率的下降，导致 自腐蚀的占比显著提高。一些研究人员认为在阳极工作电 流密度较小时，阳极合金元素在阳极表面的再沉积过程受
除 了 DNV-RP-B401-2021 Section 9 明 确 要 求 天 然 海 水的盐度应≥ 30‰，而 ISO 15589-2 ：2012 Annex E 未明 确要求以外，两者关于电解液的要求几乎一致，包括电解 液的温度和体积以及人工海水的配制方法 ；GB/T 178481999 也未明确规定天然海水的盐度，但其人工海水的配 制方法基本与 ASTM D1141 一致，而关于海水的温度则给 出了较为宽泛的范围 15℃～ 30℃，关于海水的体积推荐 为 5l，显著小于另外两种方法所要求的 10l。
牺牲阳极应用中的几个问题
牺牲阳极应用中的几个问题王芷芳天津大学材料学院300072朱安纲天津市煤气工程设计院300381摘要: 本文从牺牲阳极应用范围、阳极材料的选择、阳极埋土环境、阳极在升温条件下的工作、介质成分的影响、以及阳极布置、带状阳极等方面说明牺牲阳极在应用中需注意的几个问题.关键词: 镁阳极、锌阳极、铝阳极、应用、注意事项一牺牲阳极应用范围·SY/T0019-97 (埋地钢质管道牺牲阳极保护设计规范)一般规定:3.0.4被保护的管道应具有质量良好的覆盖层，新建管道的覆盖层电阻不得小于10000Ω.m2，否则不宜采用牺牲阳极。
对于旧管道，应根据具体需要决定。
3.0.5当土壤电阻率大于100Ω.m时不宜采用牺牲阳极。
以上两条告知:牺牲阳极适用在具有良好覆盖层，以及土壤电阻率低的场合。
否则技术上不可行或经济上不合理。
通常强制电流阴极保护不受此限制。
二、牺牲阳极种类的应用选择: 按上述标准从表中得知:镁阳极用在高土壤电阻率、淡水; 锌阳极用在低土壤电阻率、海水、咸水; 铝阳极不宜用在土壤中、可在海水中使用。
三、牺牲阳极埋土环境的重要性据四川石油设计院钟富荣调查报导[2]北滩油库输油管道的镁阳极使用6年后，北京一条液化气管道镁阳极埋于菜地使用14年后，都能输出相当大的保护电流。
与之相反，埋于土壤不那么潮湿的野草地里，镁阳极只能输出小得多的电流。
锌阳极情况与镁阳极相似。
这说明把带填包料的牺牲阳极埋于持久潮湿土壤里，才能长期正常运行。
笔者在塔里木的塔中作业区，处于干燥少雨的沙漠，镁阳极驱动电位很低，开路电位正移，仅能发出几个毫安甚至微安级电流。
阳极表面形成坚硬外壳，不均匀溶解，呈坑蚀状，管道未受到保护。
北滩油库输油管道的镁阳极使用6年仍能输出大电流，是因为镁阳极四周填料在水分持久充足的土壤里，镁阳极外层未生成高电阻腐蚀产物。
石楼一燕山管道镁阳极埋地5年完全输不出电流，是因为镁阳极埋于不很潮湿的土壤中，挖出检查，观察到镁阳极外层有高电阻腐蚀产物。
腐蚀保护常用的几种牺牲阳极材料
文章编号:100321545(2001)0120036205腐蚀保护常用的几种牺牲阳极材料齐公台 郭稚弧 林汉同 魏伯康(华中理工大学 武汉430074)摘 要 介绍了3类常用的牺牲阳极材料,重点阐述了阳极材料中的杂质元素及合金元素对阳极性能的影响。
关键词 牺牲阳极 锌合金 铝合金 镁合金中图分类号:TG174.41 文献标识码:A TheSacrificialAnodeMaterialsCommonl yUsedinCorrosionProtectionQi Gongtai Guo Zhihu Lin Hanton g Wei Bokan g(HuazhongUniversit yofScienceandTechnolo gy,Wuhan430074,China)Abstract Inthis paper,threekindsofsacrificialanodescommonl yusedincorrosion protectionwereintroduced. Theinfluencesofim purit yandallo yingelementsonthe performanceofthesacrificialanodeswerediscussedindetail.Ke ywords Sacrificialanode Zincallo y Aluminumallo y Magnesiumallo y 防止金属腐蚀的方法很多,电化学保护是最重要的方法之一,它利用外部电流使被腐蚀金属电位发生变化从而减缓或抑制金属的腐蚀。
向金属表面通入足够的阳极电流,使金属发生阳极极化即电位变正并处于钝化状态,金属溶解大为减缓,称为阳极保护。
在腐蚀金属表面通入足够的阴极电流,使金属发生阴极极化,即电位变负以阻止金属溶解,称为阴极保护。
阴极保护根据电流来源不同有外加电流法和牺牲阳极法两种。
前者是利用外加电源,将被保护金属与电源负极相连,通过辅助阳极构成电流回路,使金属发生阴极极化。
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。
牺牲阳极法原理
牺牲阳极法原理牺牲阳极（SacrificialAnode）法是一种用来防止金属腐蚀的有效方法。
原理是将质量更大的比较“腐蚀性”的金属放置于其他金属的腐蚀性更小的金属和地面之间，使其腐蚀更快，有助于抑制海洋，河流和其他金属结构物的腐蚀。
牺牲阳极法主要应用于船舶、海洋建筑、海底输电管线等机构和结构，它可以有效地减缓金属的腐蚀速度，从而延长金属结构的使用寿命。
例如，船舶在长期航行中要不断更换阳极，以改善其耐腐蚀性，提高船体的寿命；海洋建筑物，如港口、桥梁和渔场，也要采用牺牲阳极法，以延长其使用寿命。
牺牲阳极法原理下，钢筋混凝土结构中可以安装阳极，以延长其使用寿命。
这是一种通过电化学抑制铁钢腐蚀的新方法，采用钴或铬为电极材料，将它们安装到结构内以保护结构表面的金属材料。
因此，这种阳极可以有效地抵抗金属结构表面的腐蚀。
牺牲阳极法还可用于加氯防腐。
这是一项以含氯物质为主要成分的金属表面保护技术，目的是使金属表面的腐蚀速度变慢，延长其有效保护寿命。
在这种方法中，特殊的阴极电极被用来加氯，特殊组合物产生的电流使氯化物得以均匀地分布在金属表面，从而保护金属表面不被腐蚀。
另一种应用牺牲阳极法的方法是引入保护膜，保护膜的原理是通过电解质的形成，可以像大气层一样抗腐蚀。
它通过氧化离子与活性金属，形成隔膜，从而保护金属表面免受腐蚀侵蚀。
在实际应用中，为了有效地使用牺牲阳极法，需要进行适当的规划和检查，以确保此方法的最佳效果。
牺牲阳极必须定期更换，以确保其有效保护作用，因此，规划者需要事先设计好阳极的更换时间以及阳极材料的种类，以确保有效的保护和使用寿命的延长。
总之，牺牲阳极法是一种有效的防止金属腐蚀的有效方法，它可以有效地阻止金属表面的腐蚀，延长有效保护寿命，同时在更换阳极时，需要进行规划和检查，以确保最佳效果。
铝镁锌合金牺牲阳极说明书
铝镁锌合金牺牲阳极系列介绍河南汇龙合金材料有限公司2018年版一、简单说明什么叫牺牲阳极法的阴极保护阴极保护概述：金属的腐蚀是一种电化学反应的结果，在这里金属或合金与氧气或其他含氧介质相结合发生电化学反应，最终形成一种稳定状态的化合物。
所有的金属都具有回复到最稳定状态的一种趋势。
这种趋势体现在贱金属方面尤为明显，这些贱金属被称为活泼金属，具有更低或更负的电位。
海水中金属的电位序列: 镁-148V 锌 -103V 铝 35-H-079V 高精度钢、碳钢 -061V 铸铁 -061V 不锈钢 430 AISI (17% 铬) -057V 不锈钢 304 AISI (18% 铬18% 镍)-053V 铜棒-040V 铜-036V 铝铜合金-032V 镍 -02OV 钛-015V 硅-013V 钼-008V阴极保护的原理:当两种金属在海水的电解质中发生电连接时，由于电位差，电子从活泼金属向不活泼金属移动。
不活泼的金属称为阴极，活泼金属称为阳极。
当阳极发生电流时，它在电解质中溶解成离子，同时产生电子。
阴极通过与阳极电连接而获得电子。
结果就是阴极负极化，起到防腐保护的作用。
被保护金属获得了超量的电子而起到防止腐蚀被保护的作用，这样它的表面不会发生任何氧化的化学反应。
阴极保护的方法: 牺牲阳极法是利用电位低的金属或合金（如镁合金、锌合金、铝合金等）作为阳极，通过介质（如：海水等）与被保护金属相连接形成一个电池效应。
在阴极（被保护结构）得到保护的同时，阳极不断地被消耗，故称为牺牲阳极。
那么牺牲阳极，保护阴极法究竟是什么？将你要保护的材料（贵重金属）放在阴极位置，牺牲的材料（还原性金属）放在阳极，反应时，阳极氧化溶解牺牲（金属变为金属离子），而在阴极这里金属离子得到电子变为金属单质，从而包覆在阴极材料的表面，因而起到保护的作用，所以叫做牺牲阳极保护阴极。
将你要保护的材料（贵重金属）放在正极（阴极）位置，然后将牺牲的材料（还原性金属）放在负极（阳极）位置，反应时，负极（阳极）失电子氧化溶解牺牲（金属变为金属离子），而在正极（阴极）这里金属离子得到电子变为金属单质，从而包覆在正极（阴极）材料的表面，因而起到保护的作用，所以叫做牺牲负极保护正极，也可以叫做牺牲阳极保护阴极。
电化学在金属防腐蚀中的应用
应用电化学结课论文电化学在金属防腐蚀中的应用化工132班李旭2013012059-摘要：金属与环境组分发生化学反应而引起的表面破坏被称为金属腐蚀。
据统计，全世界现存的钢铁及金属设备大约每年腐蚀率为10%，全世界每年因腐蚀损失约高于7000亿美元。
世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值3.5％～4.2％，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。
有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损耗的金属约为1亿吨！而国每年腐蚀掉不能回收利用的钢铁达100多吨，大致相当于宝山钢铁厂一年的产量，腐蚀损失为洪水、火灾、飓风、和地震等自然灾害综合损失的六倍，但人们往往很难意识到这种分散的、日积月累的、不知不觉中发生的腐蚀破坏的严重性。
所以研究金属腐蚀和防护具有重要意义.关键词：金属腐蚀与防护电化学保护法一、基本原理：（一）金属材料的腐蚀机理1、金属腐蚀的分类按照金属的腐蚀机理的不同，可以将金属腐蚀分为三类：一是化学腐蚀，二是电化学腐蚀，三是物理腐蚀。
2、金属电化学腐蚀的机理（1）电化学腐蚀原因金属的电化学腐蚀往往由于表面不同部位存在电位差而引起的，不同部位构成电池的阳极区和阴极区，从而发生开路条件下的电化学反应。
金属表面存在电位差的原因有：①金属表面化学成分不均匀，杂质成分与金属本身的电位不同；②金属组织不均匀，多相金属材料中晶界的电位通常比晶粒负，多相合金中不同相的电位各不相同；③金属的物理状态不均匀，金属在加工过程中各部分所受的应力和形变不同，通常应力和形变大的部位具有较负的电位；⑷金属表面钝化膜或涂层不完整。
由于这些原因，一旦金属与电解质溶液接触或表面潮湿时，就会发生电化学反应。
（2）电化学腐蚀机理是金属与介质之间发生电化学作用而引起的破坏。
反应过程同时有阳极失去电子的阳极反应，阴极获得电子的阴极反应以及电子的流动（电流），其历程服从电化学动力学的基本规律。
绝大多数情况下，由于金属表面组织结构不均匀，上述的一对电化学反应分别在金属表面的不同区域进行在。
海底管道牺牲阳极更换及腐蚀因子分析
海底管道牺牲阳极更换及腐蚀因子分析肖治国;张敬安;郑辉;李成钢【摘要】Subsea pipeline was the lifeline of the offshore oil&gas transportation system. Anticorrosion was critical for the subsea pipeline. Sacrificial anode protection was one of the most effective anticorrosion technologies for the subsea pipeline electrochemical corrosion. It should be replaced when it reached to the design life. The anode replacement technique of the subsea pipeline and the change in anode corrosion with corrosion factor in the sea-mud was discussed in this paper. It offered us a reference for replacement and design of the subsea pipeline sacrificial anode system.% 海底管道作为海上的油气运输的生命线，必须对其做好腐蚀保护。
牺牲阳极阴极保护是一种控制海底管道电化学腐蚀的有效保护方法，当其达到设计寿命后，必须对其进行更换。
本文介绍了海底管道阳极更换技术，并分析了不同腐蚀因子也会对阳极的腐蚀产生影响。
以期为海底管道的牺牲阳极腐蚀保护设计和更换提供参考。
【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】4页(P17-19,58)【关键词】海底管道;牺牲阳极;更换;腐蚀因子【作者】肖治国;张敬安;郑辉;李成钢【作者单位】中海油田服务股份有限公司物探事业部,天津300451;中海油田服务股份有限公司物探事业部,天津300451;中海油田服务股份有限公司物探事业部,天津300451;中海油田服务股份有限公司物探事业部,天津300451【正文语种】中文【中图分类】TG174.410 引言在海洋油气资源的开发中，油气集输是重要的组成部分。
铝电解生产中阳极效应原因分析、危害性以及解决措施
铝电解生产中阳极效应原因分析、危害性以及解决措施阳极效应是熔盐电解特有的现象，而以电解铝生产表现优为明显。
生产中当阳极效应发生时，电解槽电压急剧升高，达到20～50V，有时甚至更高。
它的发生对整个电解系列产生很大影响，使电流效率降低，影响电解各个技术指标，且使铝的产量和质量降低，破坏了整个电解系列的平稳供电。
在处理的方法上，不外乎有两种：用效应棒（木棒）熄灭，或降低阳极，增加氧化铝的下料量。
达到熄灭阳极效应的目的。
到目前还未发现有更好的处理方法。
当今社会，特别是西方国家，对铝电解生产中阳极效应的控制极为严格。
目前已从若干年的氟化物转向温室气体PFCs=CF4＋C2F6在阳极效应的发生量（USEPA）。
[4]著名国际铝专家Haupin提出的"瞄准零效应"的管理思路，值得我们思考，Haupin认为，根据铝工业发展的现状，"零效应"管理最为理想。
为此笔者认为：在环保日益重要的今天，铝电解生产中特别是在大型预焙槽生产中应严格控制阳极效应，只要电解槽槽况正常，就不必来效应。
"零效应"管理是铝电解生产今后发展的方向。
1.阳极效应发生的机理到目前关于阳极效应发生的机理众说纷纭，但是较好地解释阳极效应的发生机理的是"阳极过程改变学说" 这种观点认为[1]：阳极效应的发生是由于随着电解过程的进行，电解质中含氧离子逐渐减少，当达到一定程度后，则有氟析出且与阳极炭作用生成炭的氟化物，炭的氟化物在分解时又析出细微的炭粒，这些炭粒附在阳极表面上，阻止了电解质与阳极的接触，使电解质不能很好地湿润阳极，就像水不能湿润涂油的表面一样，使电解质-阳极间形成一层导电不良的气膜，阳极过电压增大，引起阳极效应。
当加入新的氧化铝后，在阳极上又析出氧，氧与炭粉反应，逐渐使阳极表面清静，电阻减小，电解过程又趋于正常。
阳极效应的机理是[4]：Zc=RT/Fin{ic/ic－I}式中Nc-产生阳极效应的浓度过电压；R-气体常数；T-温度，0K；F-法拉第常数；Ic--临界电流密度；i--任一阳极上的最大电流密度；Nc--0.00004308Tin{ ic/ic－I }临界电流密度是溶解氧化铝浓度的函数；然而也受电解质流动，电解质温度，阳极尺寸（包括消耗后阳极的界面变化）和槽膛体积的影响。
铝合金牺牲阳极的工作原理
铝合金牺牲阳极的工作原理
铝合金牺牲阳极是一种防腐蚀的方法，它利用了金属阳极（常用的是铝）比其它金属更容易被腐蚀的特性。
其工作原理可以概括如下：
1. 金属阳极：铝合金牺牲阳极通常由纯铝或铝合金制成。
在金属硬件中作为阳极的纯铝或铝合金将会优先腐蚀，而保护被防腐的金属。
2. 电化学反应：当金属硬件与电解液（通常是水和盐）接触时，电化学反应会发生。
水中的H+离子将氧化金属阳极，同时金属阴极还原。
3. 阳极腐蚀：在电化学反应中，金属阳极会逐渐腐蚀。
这是因为离子反应在阳极上发生，阳极释放氧气，将自身逐渐溶解。
4. 金属阴极保护：当金属阳极腐蚀时，金属阴极将受到保护，因为电流优先传递到阳极上，从而保护阴极不会被腐蚀。
通过使用铝合金牺牲阳极，可以延长金属硬件的使用寿命，因为金属阴极得到了保护。
然而，牺牲阳极的效果是有限的，因为随着时间的推移，铝阳极会被逐渐耗尽而需要更换。
铝合金牺牲阳极阴极保护工程中牺牲阳极阴极保护存在的不足之处_2020
阴极保护工程中牺牲阳极阴极保护存在的不足之处牺牲阳极电性能缺乏自我调节的能力。
在阴极保护中，保护初期驱动电位大，被保护体易于极化，当被保护体被极化后，给予的驱动电位应降下来，维持低驱动电位，最低保护电流密度运行，保证阳极的长寿。
这样一组阳极，能随着被保护体的需要而调节输出，是一种理想的阳极，具有智能特性的阳极。
在目前常用的三种阳极中Mg合金阳极驱动电位大，适应范围广，但电流效率低;Zn合金阳极电流效率比较高，但驱动电位小，无法满足高电阻环境下的使用，而Al 合金阳极易钝化，性能不稳定。
这三种阳极都缺乏输出自我调节的能力。
牺牲阳极的极性逆转。
安装土壤中的牺牲阳极存在性能逆转问题。
当牺牲阳极发生极性逆转后，由阳极逆变成阴极，被保护体由阴极逆转成牺牲阳极，此时牺牲阳极获得了保护，而被保护体发生了腐蚀，正好与设计初衷相悖。
造成这一现象的原因目前理论上的研究有待更深入。
其原因与土壤中的直流，交流杂散电流是有一定关系的。
特别是城市杂散电流普遍严重的情况下，阳极极性逆转是一个不可忽视的现象。
辅助阳极气阻问题。
在外加电流阴极保护中，浅坑式阳极、深井式阳极表面会有气体不断溢出，这些溢出的气体主要是Cl2或O2，溢出的气体充斥在阳极床中，会造成阳极床电导下降，降低阴极保护效率，影响保护。
所以，在安装中会考虑安装排气管，将气体导出，但传统的辅助阳极解决不了气阻问题，但柔性阳极不存在气阻问题，因此，气阻问题是一个可以解决但目前在传统辅助阳极中还没有解决的问题。
屏蔽的问题。
被保护体的局部得不到保护。
比如，在套管内的金属管道，区域性保护的金属管道网的局部，城市复杂地下建筑物区域内，被保护的金属建筑物局部得不到保护的现象，被称为屏蔽。
屏蔽的问题，与阳极材料无关，但与阳极的结构有关。
如带状阳极解决套管内屏蔽问题，柔性阳极解决城市地下建筑物的屏蔽问题，屏蔽的问题普遍存在，需要进一步的研究和解决。
铝电解中阳极效应的原因分析及控制措施探讨
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牺牲阳极材料的比较和分析
牺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(标准电极电位为一2.37 V)，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20～100 Q·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，标准电极电位为一0.762 V，在腐蚀性介质中，对铁的驱动电位较低(约为0。
2 V)。
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<0.004 1%;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。
铝合金牺牲阳极失效分析
铝合金牺牲阳极失效分析刘晓军;白荣国;刘飞华;崔智勇;费克勋;李岩【摘要】通过化学成份分析、电化学性能测试及电化学阻抗谱对铝合金牺牲阳极不溶解原因进行分析,结果表明,Cu、Fe、Si含量过高导致牺牲阳极不溶解、电化学性能差.电化学阻抗谱研究表明牺牲阳极在加速试验过程中,经过初期活化后表面迅速钝化,阻止了进一步溶解.【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2011(025)005【总页数】4页(P31-33,30)【关键词】铝合金;牺牲阳极;化学成份;电化学阻抗谱【作者】刘晓军;白荣国;刘飞华;崔智勇;费克勋;李岩【作者单位】苏州热工研究院,江苏苏州,215004;大亚湾核电运营管理有限责任公司,广东深圳,518124;苏州热工研究院,江苏苏州,215004;大亚湾核电运营管理有限责任公司,广东深圳,518124;苏州热工研究院,江苏苏州,215004;苏州热工研究院,江苏苏州,215004【正文语种】中文【中图分类】TG174.3国内某电站以海水作为凝汽器冷却介质，为控制碎石过滤器和海水管道受到海水腐蚀，在碎石过滤器上下游分别安装Al-Zn-In-Sn-Mg型铝合金牺牲阳极进行阴极保护，2010年大修时发现牺牲阳极溶解状况极差，与设计严重不符。
牺牲阳极失效会导致碎石过滤器相连管道不能得到有效保护，在侵蚀性极强的海水环境中快速腐蚀，严重威胁机组运行安全。
为评定阳极的性能及质量，以便跟踪其使用情况及采取必要措施以确保设备安全可靠地运行，对发现失效的铝合金阳极进行全面的测试分析。
1 试验方法清除铝合金牺牲阳极表面腐蚀产物后在表面和内部取样，分别标记为A1、A2，采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP，Optima 2100 DV，Perkim Elmer）对Zn、In、Sn、Mg、Fe、Cu、Si含量进行测试，随后用原子吸收光谱对Zn、In、Sn、Mg含量验证，用分光光度法对Fe、Cu、Si含量进行验证。