铝合金牺牲阳极：卓越品质，为金属防腐保驾护航

一、核心选择依据：环境与介质特性分析

1. 介质类型与腐蚀性评估

· 电解质环境

· 海水 / 含氯离子环境：石油化工中常见于海上平台、沿海储罐、含盐水输送管道等场景。需选择在高氯离子浓度下电位稳定、电流效率高的阳极，如Al-Zn-In 系合金（如 Al-Zn-In-Sn-Mg），其在海水中电位可达 - 1.05V（vs. SCE），电流效率超 85%，抗点蚀能力强。

· 土壤 / 埋地环境：需考虑土壤电阻率（ρ）：

· 低电阻率（ρ＜20Ω?m）：可选常规 Al-Zn-In 系阳极；

· 中高电阻率（ρ≥20Ω?m）：需搭配镁合金阳极或采用 “铝合金阳极 + 填包料”（如石膏、膨润土）降低接地电阻，增强电流输出。

· 化工介质（酸、碱、盐溶液）：如含硫酸盐、硫化物的工况，需阳极具备抗化学腐蚀能力。例如，在含硫化物的原油储罐中，可选用添加稀土元素（如 Ce、La）的铝合金阳极，提升抗硫化物应力腐蚀性能。

· 温度影响

· 常温（≤60℃）：常规 Al-Zn-In 系阳极适用；

· 高温（＞60℃，如炼油管道、反应釜）：需选择耐高温阳极，如添加 Mn、Ti 的 Al-Mn-Ti 系合金，其在 80-120℃下仍能保持电位稳定，避免因温度升高导致阳极自腐蚀加剧。

2. 保护对象结构与工况

· 保护面积与电流需求

· 根据保护对象（如储罐、管道）的表面积、材质（碳钢 / 不锈钢）及腐蚀速率，计算所需保护电流密度（如储罐内壁一般需 10-20mA/m?），进而确定阳极数量与规格。例如，直径 10m 的储罐底部，若保护电流密度为 15mA/m?，总电流需求约 11.8A，需配置 3-4 支重量 50kg 的 Al-Zn-In 阳极（单支输出电流约 3-4A）。

· 安装空间与便利性

· 储罐内壁、狭小管道区域：选用轻量化、小型化阳极（如支架式、镯式阳极），便于焊接或螺栓固定；

· 海底管道、埋地长输管道：采用带状或棒状阳极，可沿管道轴向布置，减少安装工程量。

二、阳极材料性能关键指标

1. 电化学性能

· 开路电位：需足够负（vs. SCE），通常要求≤-1.0V，以提供足够驱动电压克服介质电阻，如 Al-Zn-In 系阳极电位可达 - 1.05~-1.1V，适用于多数石油化工场景。

· 电流效率：单位重量阳极输出的有效电流占理论值的比例，需≥80%。例如，纯铝阳极电流效率仅 50%，而 Al-Zn-In 系可提升至 85% 以上，减少材料消耗。

· 自腐蚀速率：在介质中自身腐蚀的速度，需≤1.5kg/(m??a)，避免阳极未达设计寿命即失效。

2. 物理与化学稳定性

· 抗点蚀能力：石油化工介质中氯离子易引发点蚀，阳极需通过成分优化（如控制 Fe、Si 杂质含量＜0.1%，添加 In、Sn 细化晶粒）提升耐点蚀性能。

· 耐冲刷与磨损：在流动介质（如管道内油品输送）中，阳极需具备足够硬度（HB≥30），可选择 Al-Mg-Si 系合金增强耐磨性。

三、典型石油化工场景选型案例

1. 原油储罐内壁保护

· 环境特点：含原油、水、H?S、Cl?，底部积水区腐蚀严重。

· 选型方案：

· 材料：高纯度 Al-Zn-In-Sn-Mg 合金（Al-6Zn-0.03In-0.02Sn-0.1Mg），杂质 Fe＜0.05%，Si＜0.05%；

· 规格：支架式阳极，重量 30-50kg，安装于罐底及罐壁下部 1m 处，间距 5-8m；

· 优势：电位稳定，在含 Cl?和 H?S 的电解质中电流效率超 85%，自腐蚀速率＜1.2kg/(m??a)，设计寿命 10-15 年。

2. 海底输油管道防护

· 环境特点：海水（高 Cl?、高电阻率）、微生物腐蚀（SRB）。

· 选型方案：

· 材料：Al-Zn-In 系合金添加稀土元素（如 0.5% Ce），提升抗微生物腐蚀能力；

· 形式：镯式阳极（包裹管道外壁）或分布式带状阳极，每公里管道配置 8-10 支 100kg 阳极；

· 辅助措施：搭配牺牲阳极填包料（如石膏粉 + 膨润土），降低海水电阻，提升电流输出。

3. 高温化工反应釜保护

· 环境特点：介质温度 80-120℃，含酸 / 碱腐蚀性物质。

· 选型方案：

· 材料：Al-Mn-Ti 系合金（Al-1.5Mn-0.5Ti），在 120℃下电位维持 - 0.95V（vs. SCE），抗氧化腐蚀；

· 安装：焊接式阳极块，布置于反应釜底部及拐角处，避免高温介质冲刷；

· 监测：搭配电位传感器，实时监控阳极极化状态，防止高温下电位衰减。

四、选型流程与优化建议

1. 数据收集：明确介质成分（Cl?、SO???、pH 值）、温度、流速、保护对象材质及表面积。

2. 初步选型：根据介质类型初选阳极体系（Al-Zn-In 系、Al-Mn-Ti 系等），参考行业标准（如 NACE RP0176）计算保护电流。

3. 实验室验证：通过盐雾试验、电化学阻抗谱（EIS）测试阳极在模拟介质中的电位、电流效率及耐蚀性。

4. 动态调整：结合现场监测数据（如保护电位、阳极消耗速率），优化阳极布置密度或更换周期。

5. 绿色选型：优先选择可回收铝合金（如 Al-Zn 系），减少重金属添加（如限制 Cd、Pb 含量），符合环保法规（如欧盟 RoHS 指令）。