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選擇合適的鎂合金犧牲陽極需根據(jù)儲罐類型(如立式儲罐、臥式儲罐、內(nèi)浮頂儲罐等)、使用環(huán)境(介質(zhì)、土壤 / 水環(huán)境、溫度等)及保護需求(保護面積、預(yù)期壽命)綜合考量。以下從儲罐分類、環(huán)境參數(shù)、陽極選型要點、安裝設(shè)計等方面詳細(xì)說明:
一、儲罐類型及腐蝕環(huán)境分析
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儲罐類型
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典型應(yīng)用
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腐蝕風(fēng)險區(qū)域
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環(huán)境特點
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立式鋼制儲罐
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原油、成品油、化工原料存儲
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底板邊緣、罐底土壤接觸區(qū)、罐壁下部
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土壤含水率、含鹽量高,底板與土壤界面易形成氧濃差腐蝕電池,罐內(nèi)介質(zhì)可能含電解質(zhì)(如水)。
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臥式儲罐
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小型儲液、液化氣存儲
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底部土壤接觸區(qū)、焊縫處
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埋地或半埋地時受土壤腐蝕,露天時受大氣腐蝕,介質(zhì)流動可能加劇內(nèi)壁沖刷腐蝕。
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內(nèi)浮頂儲罐
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易揮發(fā)介質(zhì)(如汽油)存儲
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罐壁與浮頂間隙、底板水墊層區(qū)域
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內(nèi)壁需防介質(zhì)揮發(fā)冷凝液腐蝕,浮頂與罐壁接觸處易因電化學(xué)差異產(chǎn)生腐蝕。
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埋地儲罐
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原油、天然氣存儲
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罐外壁全表面、罐底陰極區(qū)
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土壤腐蝕性強(pH 值、含水率、微生物影響),可能受雜散電流干擾(如附近有電氣化鐵路)。
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海上平臺儲罐
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海洋油氣處理
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水下部分、飛濺區(qū)、大氣區(qū)
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海水含鹽量高、氯離子濃度大,飛濺區(qū)干濕交替加速腐蝕,需抵抗海水沖擊和生物附著。
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二、鎂合金犧牲陽極選型核心參數(shù)
1. 陽極材料性能指標(biāo)
· 電位:標(biāo)準(zhǔn)電極電位需足夠負(fù)(如鎂合金陽極電位通常為 - 1.5V(CSE)左右),確保提供有效保護電位。
· 電流效率:單位質(zhì)量陽極輸出的電量(≥500Ah/kg),效率越高,使用壽命越長。
· 驅(qū)動電壓:陽極與被保護金屬的電位差(需>0.2V),驅(qū)動電壓越大,保護電流越大。
· 腐蝕產(chǎn)物:腐蝕產(chǎn)物應(yīng)疏松易脫落,避免形成電阻層阻礙電流輸出(如含 Mn 的鎂合金陽極腐蝕產(chǎn)物更易脫落)。
2. 常見鎂合金陽極類型及適用場景
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陽極類型
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合金成分
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電位(CSE)
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電流效率
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特點及適用儲罐場景
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Mg-Mn 系陽極
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Mg-Mn-Zn
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-1.5V
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≥550Ah/kg
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耐土壤腐蝕性能好,適用于土壤電阻率<100Ω?m 的埋地立式儲罐、臥式儲罐。
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Mg-Al-Zn-Mn 系陽極
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Mg-Al6-Zn3-Mn
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-1.55V
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≥580Ah/kg
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電化學(xué)性能穩(wěn)定,驅(qū)動電壓高,適用于海水、高礦化度土壤中的海上平臺儲罐、埋地儲罐。
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高電位鎂合金陽極
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Mg-Al-Zn-In
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-1.7V
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≥530Ah/kg
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電位更負(fù),適用于高電阻率土壤(>100Ω?m)或需要強保護的儲罐(如大型立式儲罐底板)。
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帶狀鎂合金陽極
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Mg-Al-Zn-Mn
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-1.55V
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≥570Ah/kg
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柔性可彎曲,適用于儲罐底板邊緣、環(huán)形焊縫等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的貼身保護,或埋地儲罐外壁環(huán)形布置。
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三、儲罐鎂合金陽極選型流程
1. 評估儲罐保護面積與電流需求
· 計算保護電流密度:
· 埋地儲罐外壁:土壤電阻率<20Ω?m 時,電流密度取 10-20mA/m2;20-100Ω?m 時取 20-50mA/m2;>100Ω?m 時取 50-100mA/m2。
· 儲罐底板(土壤接觸區(qū)):電流密度通常取 50-100mA/m2(因底板腐蝕風(fēng)險更高)。
· 總保護電流(I) = 保護面積(m2)× 電流密度(mA/m2)÷ 1000(換算為 A)。
2. 確定陽極數(shù)量與輸出電流
· 單支陽極輸出電流(I?):根據(jù)陽極規(guī)格(如 Φ110mm×1000mm 的鎂合金陽極,在土壤中輸出電流約 0.1-0.3A)。
· 陽極數(shù)量(N) = 總保護電流(I)× 安全系數(shù)(1.2-1.5)÷ 單支陽極輸出電流(I?)。
3. 壽命計算與規(guī)格選型
· 單支陽極有效質(zhì)量(m) = 陽極總質(zhì)量 × 電流效率 ÷ 1000(kg)。
· 陽極壽命(t) = 單支陽極有效質(zhì)量(m)× 26.8(Ah/kg 換算系數(shù)) ÷ 單支陽極輸出電流(I?)÷ 8760(小時 / 年)。
· 選型示例:某埋地立式儲罐底板面積 100m2,土壤電阻率 50Ω?m,保護電流密度取 30mA/m2,總電流 I=100×30÷1000=3A。選用 Mg-Al-Zn-Mn 系陽極(I?=0.2A,壽命需≥5 年),則需陽極數(shù)量 N=3×1.3÷0.2≈20 支,單支陽極壽命 t= m×580÷0.2÷8760≥5 → m≥15kg,可選規(guī)格為 Φ110mm×1200mm(質(zhì)量約 18kg)。
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