CN103103537B - 一种新型的热海水环境中的锌合金牺牲阳极 - Google Patents
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Abstract
一种新型的热海水环境中的锌合金牺牲阳极，其特征在于，主要由Zn-Mg-Si合金制成，所述的锌合金牺牲阳极的成分和重量含量百分比为：Mg：1.5－3.0％；Si：0.3－0.6％；杂质含量：Pb≤0.05％；Cd≤0.004％；Cu≤0.002％；Fe≤0.002％；余量为Zn。本发明的技术效果是：经实测，该阳极的实际电容量大于805A?h/kg，工作电位符合阴极保护的设计要求，表面溶解均匀，腐蚀产物容易脱落，可用于热海水环境中结构物的阴极保护。
Description
技术领域
本发明属于海洋工程装备制造领域,腐蚀与防护技术，具体是一种新型的适用于热海水环境中的锌合金牺牲阳极。
背景技术
近年来，随着海上采油和石油加工业的发展，输油管道的里程迅速增加，所处的环境也纷繁复杂，如海底、土壤等。输油管道在这些环境中不可避免地要遭受腐蚀，输油管道的腐蚀损坏不仅会造成经济损失，而且会由于原油泄露而引起环境灾难或者危害公共安全，因此，必须对输油管道采取防腐措施。
对于海底输油管道而言，主要的防腐措施就是涂层和牺牲阳极保护联合防腐。但是，这种海底输油管道的腐蚀环境具有特殊性：为提高原油的流动性，往往要进行加温，使得管道周围的环境温度常在50~70℃之间，因此，传统的牺牲阳极在这种工况环境下性能都急剧下降。如普通的三元锌（Zn-Al-Cd合金）阳极在高温下使用时，会发生晶间腐蚀，电流效率大幅降低，电位正移，甚至电位变得比钢铁还正，不仅不能保护钢铁设施，反而加速其腐蚀。传统的铝合金牺牲阳极在高温海水中表面容易钝化，形成一层腐蚀产物硬壳，发生电流量急剧下降，起不到应有的保护作用。因此，需要研制一种适合在热海水中使用的牺牲阳极材料。
关于能够在热海水中使用的阳极材料，国外只有一家生产商能够制造这种产品，其阳极的实际电容量为780A·h/kg。国内青岛双瑞防腐防污工程有限公司曾发明了一种高温锌合金牺牲阳极（申请号200910230198.1；申请日期2009.11.20；申请公布号CN 101705491 A）,是一种Zn-Al-Mn合金，阳极电容量达790A·h/kg。
发明内容
鉴于现有的牺牲阳极材料能够适用于热海水环境中的很少，国内外研制的能够在热海水中使用的阳极材料的实际电容量为790A·h/kg以上，而小于800A·h/kg。
本发明的目的在于公开一种新型的、适用于热海水环境中的牺牲阳极材料，使之在热海水中的电容量大于805A·h/kg，工作电位符合阴极保护的设计要求。以进一步提高阳极的电化学性能，用于海底输油管道的阴极保护，提高效率，减轻重量，节约资源。
本发明的技术方案是：一种新型的热海水环境中的锌合金牺牲阳极，其特征在于，主要由Zn-Mg-Si合金制成，将锌锭在熔炼炉中加热至750℃熔化，再按比例加入镁和硅，使之溶解并搅拌均匀，再浇铸到事先准备好的模具中，制成锌合金牺牲阳极。
所述的锌合金牺牲阳极的成分和重量含量百分比为：
Mg：1.5－3.0％；Si：0.3－0.6％；杂质含量：Pb ≤0.05％；Cd ≤0.004％；Cu ≤0.002％；Fe ≤0.002％；余量为Zn。
本发明的技术效果是：经实测，该阳极的实际电容量大于805A·h/kg，工作电位符合阴极保护的设计要求，表面溶解均匀，腐蚀产物容易脱落，可用于热海水环境中结构物的阴极保护。
实施例
1
：
锌阳极的配方为（重量百分比）：
Mg：1.5％；Si：0.3％；杂质含量：Pb：0.045％；Cd：0.0035％；Cu：0.0018％；Fe：0.0017％；余量为Zn。
将锌锭在熔炼炉中加热至750℃熔化，再按比例加入镁和硅，使之溶解并搅拌均匀，再浇铸到事先准备好的模具中，制成锌合金牺牲阳极。
实施例
2
：
锌阳极的配方为（重量百分比）：Mg：3.0％；Si：0.5％；杂质含量：Pb：0.039％；Cd：0.0038％；Cu：0.0017％；Fe：0.0019％；Zn：余量。
制造方法同上。
实施例
3
：
铝阳极的配方为（重量百分比）：Mg：2.5％；Si：0.6％；杂质含量：Pb：0.042％；Cd：0.0039％；Cu：0.0018％；Fe：0.0017％；Zn：余量。
制造方法同上。
按照GB/T 17848-1999规定的标准试验方法对铝阳极电化学性能进行测试。本发明实施例锌阳极的电化学性能见表1。
表1 实施例中锌阳极的电化学性能（70℃的海水中测定）
从上表数据可以看出，本发明的其开路电位－1.11～－1.14V（SCE），工作电位－1.10～－1.08V(SCE)，实际电容量≥805Ah/kg，产物容易脱落，表面溶解均匀。
Claims (1)
1.一种新型的热海水环境中的锌合金牺牲阳极，其特征在于，主要由Zn-Mg-Si合金制成，所述的锌合金牺牲阳极的成分和重量含量百分比为：Mg：1.5－3.0％；Si：0.3－0.6％；杂质含量：Pb ≤0.05％；Cd ≤0.004％；Cu ≤0.002％；Fe ≤0.002％；余量为Zn；将锌锭在熔炼炉中加热至750℃熔化，再按所述比例加入镁和硅，使之溶解并搅拌均匀，再浇铸到事先准备好的模具中，制成锌合金牺牲阳极。
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