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（手）镯式镁合金牺牲阳极河南雅克特种设备制造有限公司技术部：李晨阳

（手）镯式镁合金牺牲阳极

河南雅克特种设备制造有限公司

技术部：李晨阳

日期：2025.11.17

（手）镯式镁合金牺牲阳极

镯式镁合金牺牲阳极是一种基于电化学腐蚀原理设计的阴极保护材料，其设计灵感来源于传统金属手镯，外观呈环形，内部填充镁合金材料，通过“自我牺牲”的方式为金属结构提供长效防腐保护。

一、工作原理

镯式镁合金牺牲阳极与被保护金属（如钢铁管道）在电解质环境（土壤、海水等）中形成原电池。由于镁的电极电位（-2.37V）远低于钢铁（-0.44V），镁合金作为阳极优先发生氧化反应：

Mg-2e?→Mg2?

释放的电子通过电缆或直接接触流向被保护金属，使其整体电位降低至腐蚀电位以下，从而抑制钢铁的阳极溶解反应：

Fe-2e?→Fe2?

镁离子与环境中的阴离子（如氢氧根）结合，形成无害的腐蚀产物（如氢氧化镁），实现“牺牲自己、保护他人”的防腐机制。

二、核心特性

1.高电化学活性

1.开路电位达-1.75V至-1.85V（vs.CSE），驱动电压高，适用于土壤电阻率15-150Ω·m的淡水或土壤环境，尤其适合高电阻率介质（如干燥土壤、岩石区）。

2.环形结构优势

1.与被保护金属表面充分接触，电流分布均匀，避免局部过保护或欠保护，提升防腐效果。

3.轻量化与环保性

1.镁合金密度仅1.74g/cm3，重量轻，不增加设备负担；腐蚀产物无毒无害，符合绿色环保要求。

4.长寿命与低维护

1.理论电容量达2200Ah/kg，单位质量发电量大，寿命长，降低长期维护成本。

三、应用场景

1.地下管道防腐

1.石油/天然气管道：穿越戈壁、湿地等复杂地质时，单支阳极保护距离可达500米，通过间隔安装形成阴极保护系统，延长管道使用寿命。

2.淡水输水管道：利用淡水作为电解质，维持足够负的电位，抑制金属腐蚀。

2.海洋工程防护

1.船舶船底：减少海生物附着与电化学腐蚀，保护船体钢板。

2.海洋平台钢桩：搭配涂层防护，延长服役寿命超20年。

3.化工储罐保护

1.储罐底板：埋地储罐与土壤接触区域，阳极年消耗约1kg，需定期更换。

2.储罐内壁：接触强酸/强碱介质时，选择添加锰、锌等元素的镁合金，并配合涂层防护。

4.新能源领域

1.海上风电桩基：适应复杂海洋电化学环境，抗海水腐蚀。

2.光伏支架：保护铝制支架，降低腐蚀风险，提升发电设备寿命。

四、优缺点分析

优点：

1.电位负，驱动电压高，适合高电阻率环境。

2.安装简便，无需外部电源，适合分散结构

3.环保无污染，后期维护费用低

4.环形设计电流分布均匀，保护效果好

缺点：

1.电流效率低（约50%），自腐蚀大，消耗金属量多

2.海水中腐蚀速度过快，寿命较短，通常不推荐使用

3.温度敏感性高，高温或含盐量高的环境中效率下降

4.需定期检查和更换阳极（剩余重量15%时失效）

五、安装与维护要点

1.环境适配

1.禁止在电阻率小于10Ω·m的条件下使用；对于电阻率大于100Ω·m的土壤，需改良土壤（如添加导电填料）或调整阳极设计（如增大尺寸、采用深井埋设）。

2.填包料填充

1.使用硫酸钙基化学填包料（75%硫酸钙、20%膨润土、5%硫酸钠混合），降低接地电阻，稳定电流输出。

3.埋设规范

1.阳极间距保持3米以上，顶部覆盖层厚度至少0.6米；通过测量盒与被保护金属连接，以便测量断电电位。

4.安全防护

1.在交流牵引系统附近应用时，阳极体上的交流感应持续电压不应超过20V；镁合金碰撞易产生火花，限制其在高安全性区域的应用。