文章摘要:海洋环境是苛刻的腐蚀环境,腐蚀是影响海洋工程装备和结构物服役性能和使用寿命的关键因素。实践证明,阴极保护和涂层联用技术是解决海洋腐蚀最有效的防腐手段。根据提供电流的方式不同,阴极保护技术又分为牺牲阳极和外加电流阴极保护技术。牺牲阳极阴极保护技术具有简单可靠,免维护等特点而被广泛应用于海洋工程结构物的阴极保护。经过几十年的发展,已经形成了一系列的牺牲阳极产品。其中,海洋全浸区、海泥等常规工况下的牺牲阳极发展较为成熟,应用也最为广泛。但随着人类开发海洋资源的需要,越来越多的特殊工况环境的腐蚀问题需要解决,进而衍生出开发针对不同特种工况环境牺牲阳极材料的迫切需求。本文主要介绍了高温海水环境、低温海水环境等特种工况环境下牺牲阳极材料的研究与应用。近年来,随着远洋采油业和石油加工业的发展,在高温海水或者高温油污海水环境下的腐蚀问题暴露越来越多,此种工况的环境温度比较高,普通Zn-Al-Cd阳极在50℃使用时,阳极表面受到严重的晶间腐蚀,电流效率降低,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。常温下使用的铝阳极在高温有油污的海水中表面容易钝化,形成一层腐蚀产物硬壳,使阳极局部腐蚀加剧,电流效率降低,使用寿命降低。因此,一般的锌合金和铝合金牺牲阳极在高温环境中的应用受到限制。青岛双瑞公司开发新型配方体系,通过合金优化和控制铸造条件等技术和工艺,研制的新型高温锌阳极材料可在高温海水、海泥或者含油污的高温海水环境中使用,在60℃电容量可达785 A·h·kg^-1,电位负于-1.0V（v.s.SCE）,阳极表面溶解均匀,腐蚀产物容易脱落。该产品已在FPSO和海底管线得到了大规模应用。随着世界各国加大对海洋开发和利用,两极地区和深海环境是必然涉足的区域,该区域的典型特点是海水温度低,如何保护低温环境下海洋工程装备免遭腐蚀破坏成为一个急需解决的现实问题。目前主要采用Al-Zn-In和Al-Zn-In-Si阳极在常温条件下电化学性能较高,但在低温海水环境下,其阳极电流效率分别下降到87%和84%,且工作电位正移至-1.0V,表面溶解不均匀。本文研制了一种适合低温海水环境使用的Al-Zn-In-Mg牺牲阳极,并对其低温和常温环境电化学性能进行研究对比。该阳极材料在3℃海水环境下表现出优良的电化学性能,阳极晶粒大小均匀,电容量达到2658 A·h·kg^-1,电位负于-1.05V（v.s.SCE）,阳极表面溶解均匀,腐蚀产物容易脱落,获得了DNVGL型式认可证书,其电化学性能达到阴极保护设计材料性能要求。

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论文DOI:10.26914/c.cnkihy.2020.028188

论文分类号:TG174.4