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分类号

阴保

密级

一般

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编号

2025.10.23

镁合金牺牲阳极（储罐阴极保护）

技术部：刘珍

内部资料请勿外传

2025年11月19日

镁合金牺牲阳极在储罐阴极保护中的应用分析

一、核心原理

镁合金牺牲阳极通过电化学原理实现储罐防腐，其本质是利用镁合金（阳极）与被保护储罐（阴极，通常为钢制）在电解质环境（如土壤、水溶液）中形成原电池：

镁合金阳极：因电极电位更负（标准电位-2.37V），优先失去电子被氧化（Mg→Mg2?+2e?），自身逐渐腐蚀。

储罐阴极：电子通过导线流向储罐表面，抑制其氧化反应（Fe2?+2e?→Fe），从而阻止腐蚀。

二、性能特点与优势

电化学性能突出

驱动电位大：能产生足够负的电位，确保电流从阳极流向储罐，有效抑制腐蚀。

理论容量高：单位质量镁合金可释放更多电量，延长使用寿命（如22kg镁阳极规格为700×(130+150)×125mm）。

极化率低：电流输出稳定，保护效果可靠。

环境适应性广

适用于高电阻率介质（如电阻率＞100Ω·m的土壤），通过牺牲自身提供持续保护电流。

在淡水、海水及化工介质中均能维持稳定电位，抵消腐蚀性介质对金属的侵蚀。

施工与维护简便

无需外部电源，安装成本低，适合小型储罐或土壤电阻率低的环境。

维护仅需定期检查阳极消耗情况，当剩余重量不足原尺寸的50%-60%或保护电位异常时更换。

环保与安全

腐蚀产物无毒无害，符合绿色防腐要求。

可兼作储罐防雷防静电接地极，减少额外接地设施投入。

三、应用场景与限制

典型应用场景

埋地储罐：土壤中的水分和电解质形成腐蚀环境，镁阳极可有效减缓储罐外壳腐蚀。

水下储罐：淡水或海水环境中，镁阳极通过输出反向电流抵消局部腐蚀电流。

特殊介质储罐：如化工储罐内壁（强酸/强碱）、原油罐等，镁阳极在复杂化学环境中仍能稳定工作。

主要限制

保护范围有限：单支阳极有效保护半径通常在数米内，大型储罐需布置多个阳极。

自腐蚀率较高：环境因素（如高氯离子浓度、高温）会加速镁合金消耗，需定期更换。

电流效率非100%：部分电流可能因析氢反应等副反应被消耗，需优化阳极设计以提高效率。

四、设计要点与施工规范

阳极选型与布局

根据储罐尺寸、形状、材质及土壤电阻率确定阳极数量和位置。例如，大型地上卧式储罐可沿圆周方向每隔2-3米布置一支阳极。

优先选择标准型或镁锰型镁合金，确保电位稳定且耐腐蚀。

连接与防腐处理

采用铜芯电缆连接阳极与储罐，连接部位使用特殊密封接头防止腐蚀导致导电不良。

阳极坑内填充化学填包料（如75%硫酸钙+20%膨润土+5%硫酸钠），降低接地电阻并稳定电流输出。

监测与维护

安装参比电极和测试桩，定期监测电位和电流分布，调整控制参数以优化保护效果。

避免阳极与沥青砂等阻碍电流流动的材料接触，确保保护电流均匀覆盖储罐表面。

五、案例与数据支持

某液化气站储罐保护：采用镁合金牺牲阳极后，储罐使用寿命延长至15年以上，年腐蚀速率降低至0.02mm以下。

22kg镁阳极性能参数：

规格：700×(130+150)×125mm

化学成分：Al5.3-6.7%、Mn0.15-0.60%、Fe≤0.005%、Mg余量

使用温度：咸水≤32℃、淡水≤45℃。

六、总结与建议

镁合金牺牲阳极是储罐阴极保护的优选方案之一，尤其适用于小型储罐或低电阻率环境。其优势在于无需外部电源、施工简便且环保，但需注意保护范围有限和自腐蚀问题。对于大型储罐或高电阻率环境，可结合外加电流阴极保护法以提升综合防护效果。设计时需综合考虑储罐材质、环境条件及经济性，确保阳极布局合理、连接可靠，并定期监测维护以保障长期有效性。