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牺牲阳极阴极保护中各类阳极的性能特点 

1废钢铁阳极 

废钢铁是早期外加电流阴极保护常用阳极材料,其来源广泛,价格低廉。由于是溶解性阳极,表面很少析出气体,因而地床中不存在气阻问题。其缺点是消耗速率大,在土壤中为8.4kg/A.a,使用寿命较短,多用于临时性保护或高电阻率土壤中。 

2. 石墨阳极 

石墨是由碳素在高温加热后形成的晶体材料,通常用石蜡、亚麻油或树脂进行浸渍处理,以减少电解质的渗入,增加机械强度。经浸渍处理后,石墨阳极的消耗率将明显减小。石墨阳极在地床中的允许电流密度为510A/m2 

石墨阳极价格较低,并易于加工,但软而脆,不适于易产生冲刷和冲击作用的环境,在运输和安装时易损坏,随着新的阳极材料出现,其在地床中的应用逐渐减少。

3高硅铸铁阳极 

高硅铸铁几乎可适用于各种环境介质如海水、淡水、咸水、土壤中。当阳极电流通过时,在其表面会发生氧化,形成一层薄的SiO2多孔保护膜,极耐酸,可阻止基体材料的腐蚀,降低阳极的溶解速率。但该膜不耐碱和卤素离子的作用。当土壤或水中氯离子含量大于200×10-4%时,须采用加4.0%4.5%Cr的含铬高硅铸铁。高硅铸铁阳极在干燥和含有较高硫酸盐的环境中性能不佳,因为表面的保护膜不易形成或易受到损坏。 

高硅铸铁阳极具有良好的导电性能,高硅铸铁阳极的允许电流密度为580A/m2,消耗率小于0.5kg/A.a。除用于焦碳地床中以外,高硅铸铁阳极有时也可直接埋在低电阻率土壤中。 

高硅铸铁硬度很高,耐磨蚀和冲刷作用,但不易机械加工,只能铸造成型,另外脆性大,搬运和安装时易损坏。为提高阳极利用率,减少“尖端效应”,可采用中间连接的圆筒形阳极。  

4铂阳极 

铂阳极是在钛、铌、钽等阀金属基体上被覆一薄层铂而构成的复合阳极。铂层复合的方法很多,如水溶液电镀、熔盐镀、离子镀、点焊包覆、爆炸焊接包覆、冶金拉拔或轧制、热分解沉积等。铂阳极的特点是工作电流密度大,消耗速率小、重量轻,已在海水、淡水阴极保护中得到广泛使用。 

钛和铌是应用最多的阳极基体,钽用得较少,这是因为其价格高,而铌和钛通常又能满足使用性能要求。在含有氯离子介质中,钛的击穿电位为1214V,而铌的击穿电位为4050V。因此在地下水中含有较高氯离子的深井地床中采用铂铌阳极更为可靠。 

由于铂阳极价格较昂贵,不可能大面积采用;在地床中消耗速率大;而且地床接地电阻随时间延长逐渐增大,所以铂阳极在地床中远不如高硅铸铁和石墨阳极用得广泛,并且有人不推荐在地床中使用铂阳极。 

5. 聚合物阳极 

聚合物阳极是在铜芯上包覆导电聚合物而构成的连续性阳极,也称柔性阳极或缆形阳极。铜芯起导电的作用,而导电聚合物则参与电化学反应。由于铜芯具有优良的电导性,因此可以在数千米长的阳极上设一汇流点,聚合物阳极在土壤中使用时,需在其周围填充焦碳粉末而构成阳极地床,其在地床中最大允许工作电流为82mA/m,尽管与其它阳极相比,其工作电流密度很低,但由于可靠近被保护结构物铺设连续地床,因此可提供均匀、有效的保护。 

聚合物阳极安装简便,特别适于裸管或涂层严重破坏的管道、受屏蔽的复杂管网区的保护以及高电阻率的土壤中。但应注意不能过度弯曲。 

6.混合金属氧化物阳极 

混合金属氧化物阳极是在钛基体上被覆一层具有电催化活性的混合金属氧化物而构成,最早应用于氯碱工业,后推广应用于其它工业,包括阴极保护领域。由于采用钛为基体,因而易于加工成各种所需的形状,并且重量轻,这为搬运和安装带来了方便。由于电极表面为高催化活性的氧化物层所覆盖,在表面的一些缺陷处露出的钛基体的电位通常不会超过2伏,因此钛基体不会产生表面钝化膜击穿破坏(在土壤中使用时,外加电压一般控制在60伏以下)。混合金属氧化物阳极还具有极优异的物理、化学和电化学性能。其涂层的电阻率为10-7Ω.m,极耐酸性环境的作用,极化小并且消耗率极低。通过调整氧化物层的成份,可以使其适于不同的环境,如海水、淡水、土壤中。 混合金属氧化物阳极在地床中于100A/m2,工作电流密度下使用寿命可达20年,其消耗速率约2mg/A.a,由于混合金属氧化物阳极具有其它阳极所不具备的优点,它已成为目前最为理想和最有前途的辅助阳极材料。 

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