一、核心選擇依據(jù):環(huán)境與介質(zhì)特性分析
1. 介質(zhì)類型與腐蝕性評(píng)估
· 電解質(zhì)環(huán)境
· 海水 / 含氯離子環(huán)境:石油化工中常見于海上平臺(tái)、沿海儲(chǔ)罐、含鹽水輸送管道等場景。需選擇在高氯離子濃度下電位穩(wěn)定、電流效率高的陽極,如Al-Zn-In 系合金(如 Al-Zn-In-Sn-Mg),其在海水中電位可達(dá) - 1.05V(vs. SCE),電流效率超 85%,抗點(diǎn)蝕能力強(qiáng)。
· 土壤 / 埋地環(huán)境:需考慮土壤電阻率(ρ):
· 低電阻率(ρ<20Ω・m):可選常規(guī) Al-Zn-In 系陽極;
· 中高電阻率(ρ≥20Ω・m):需搭配鎂合金陽極或采用 “鋁合金陽極 + 填包料”(如石膏、膨潤土)降低接地電阻,增強(qiáng)電流輸出。
· 化工介質(zhì)(酸、堿、鹽溶液):如含硫酸鹽、硫化物的工況,需陽極具備抗化學(xué)腐蝕能力。例如,在含硫化物的原油儲(chǔ)罐中,可選用添加稀土元素(如 Ce、La)的鋁合金陽極,提升抗硫化物應(yīng)力腐蝕性能。
· 溫度影響
· 常溫(≤60℃):常規(guī) Al-Zn-In 系陽極適用;
· 高溫(>60℃,如煉油管道、反應(yīng)釜):需選擇耐高溫陽極,如添加 Mn、Ti 的 Al-Mn-Ti 系合金,其在 80-120℃下仍能保持電位穩(wěn)定,避免因溫度升高導(dǎo)致陽極自腐蝕加劇。
2. 保護(hù)對(duì)象結(jié)構(gòu)與工況
· 保護(hù)面積與電流需求
· 根據(jù)保護(hù)對(duì)象的表面積、材質(zhì)(碳鋼 / 不銹鋼)及腐蝕速率,計(jì)算所需保護(hù)電流密度(如儲(chǔ)罐內(nèi)壁一般需 10-20mA/m²),進(jìn)而確定陽極數(shù)量與規(guī)格。例如,直徑 10m 的儲(chǔ)罐底部,若保護(hù)電流密度為 15mA/m²,總電流需求約 11.8A,需配置 3-4 支重量 50kg 的 Al-Zn-In 陽極(單支輸出電流約 3-4A)。
· 安裝空間與便利性
· 儲(chǔ)罐內(nèi)壁、狹小管道區(qū)域:選用輕量化、小型化陽極(如支架式、鐲式陽極),便于焊接或螺栓固定;
· 海底管道、埋地長輸管道:采用帶狀或棒狀陽極,可沿管道軸向布置,減少安裝工程量。
二、陽極材料性能關(guān)鍵指標(biāo)
1. 電化學(xué)性能
· 開路電位:需足夠負(fù)(vs. SCE),通常要求≤-1.0V,以提供足夠驅(qū)動(dòng)電壓克服介質(zhì)電阻,如 Al-Zn-In 系陽極電位可達(dá) - 1.05~-1.1V,適用于多數(shù)石油化工場景。
· 電流效率:單位重量陽極輸出的有效電流占理論值的比例,需≥80%。例如,純鋁陽極電流效率僅 50%,而 Al-Zn-In 系可提升至 85% 以上,減少材料消耗。
· 自腐蝕速率:在介質(zhì)中自身腐蝕的速度,需≤1.5kg/(m²・a),避免陽極未達(dá)設(shè)計(jì)壽命即失效。
2. 物理與化學(xué)穩(wěn)定性
· 抗點(diǎn)蝕能力:石油化工介質(zhì)中氯離子易引發(fā)點(diǎn)蝕,陽極需通過成分優(yōu)化(如控制 Fe、Si 雜質(zhì)含量<0.1%,添加 In、Sn 細(xì)化晶粒)提升耐點(diǎn)蝕性能。
· 耐沖刷與磨損:在流動(dòng)介質(zhì)(如管道內(nèi)油品輸送)中,陽極需具備足夠硬度(HB≥30),可選擇 Al-Mg-Si 系合金增強(qiáng)耐磨性。