一、工作原理
埋地锌合金牺牲阳极基于牺牲阳极的阴极保护原理工作。当它与埋地的金属管道、储罐等被保护金属结构通过电缆连接并埋入地下后,在土壤电解质环境中,由于锌的电极电位比被保护金属更负,锌阳极会优先失去电子发生氧化反应,变成锌离子进入土壤溶液中。同时,电子会通过连接电缆流向被保护金属,使被保护金属表面获得电子而形成阴极极化,从而抑制被保护金属自身的腐蚀反应,实现对埋地金属结构的防腐保护。
二、性能特点
防腐性能良好:锌在大多数土壤环境中都能提供有效的阴极保护。它能够在表面形成一层较为致密的氧化锌或氢氧化锌保护膜,这层膜可以在一定程度上减缓锌阳极的溶解速度,同时也有助于维持稳定的电极电位,从而保证持续稳定地为被保护金属提供保护电流。
驱动电压适中:锌阳极与常见的被保护金属如钢铁之间存在一定的电位差,能够产生足够的驱动电压,促使保护电流在两者之间流动,从而实现对埋地金属结构的有效保护。一般情况下,锌阳极相对于铜/饱和硫酸铜参比电极的电位约为-1.10V左右,这个电位差可以满足大多数埋地金属结构的阴极保护需求。
电流分布均匀:埋地锌阳极在土壤中可以通过合理的布置,使保护电流较为均匀地分布在被保护金属表面。这对于长距离的埋地管道等金属结构尤为重要,可以有效避免局部保护不足或过保护的情况,提高防腐保护的整体效果。
对环境影响小:锌是一种相对环保的金属材料,其在土壤中的溶解和腐蚀产物一般不会对土壤环境造成严重污染。与一些其他牺牲阳极材料相比,锌阳极在使用过程中的环境风险较低,符合现代环保要求。
三、应用领域
埋地锌合金牺牲阳极广泛应用于以下领域:
埋地金属管道:如城市燃气管道、自来水管道、石油输送管道等。通过在管道沿线合理间隔地埋设锌阳极,可以有效延长管道的使用寿命,减少管道因腐蚀穿孔而导致的泄漏事故风险。
地下储罐:用于加油站的地下储油罐、化工企业的地下原料储罐等的防腐保护。在储罐底部和周围埋设锌阳极,可以防止储罐金属外壳受到土壤腐蚀,确保储罐的安全储存功能。
其他金属结构:如船舶、港工设施、海洋工程中的海底管线、海洋平台等,以及桥梁、码头、水闸等水工建筑,锌合金牺牲阳极都能提供有效的阴极保护。
四、使用与维护
正确连接:确保锌阳极与被保护金属结构之间的电气连接良好。连接电缆应采用合适的规格和材质,连接部位要进行可靠的焊接或机械连接,并做好绝缘防护处理,防止电流泄漏和短路。
埋设深度与间距:根据被保护金属结构的类型和尺寸,确定合适的埋设深度和阳极间距。一般来说,埋设深度通常在地下0.8米至1.5米之间,阳极间距则根据被保护金属的长度和防腐要求而定,通常在3米至10米左右。
定期检测与维护:定期对埋地锌阳极的工作状态进行检测,包括测量阳极的开路电位、闭路电位、输出电流等参数,以评估阳极的保护效果。一般每隔1至2年进行一次全面检测。当检测发现锌阳极的消耗达到一定程度,如剩余厚度小于初始厚度的50%或其输出电流不能满足保护要求时,应及时更换新的锌阳极,以确保对埋地金属结构的持续有效保护。
五、注意事项
锌阳极一般用于温度低于49℃的环境,因为温度高于49℃时,锌阳极可能发生晶间腐蚀;高于54℃时,锌阳极的电极电位变正,它与钢铁的极性发生逆转,变成阴极受到保护,而钢铁变成阳极受到腐蚀。