陽(yáng)極鋅棒是一種廣泛應(yīng)用于金屬防腐領(lǐng)域的犧牲陽(yáng)極材料,主要用于防止鋼鐵結(jié)構(gòu)在水環(huán)境中的電化學(xué)腐蝕。其工作原理基于金屬活性差異,鋅(標(biāo)準(zhǔn)電極電位-0.76V)比鐵(-0.44V)更活潑,當(dāng)兩者在電解液中接觸時(shí),鋅會(huì)優(yōu)先失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),從而保護(hù)鋼鐵基體不被腐蝕。這種技術(shù)被稱(chēng)為陰極保護(hù),在船舶、碼頭、海底管道等場(chǎng)景中尤為重要。
從材質(zhì)特性來(lái)看,高性能陽(yáng)極鋅棒通常采用純鋅(Zn≥99.995%)或鋅合金制造,特別添加鋁(0.1-0.5%)和鎘(0.03-0.1%)等微量元素可提升電流效率。根據(jù)GB/T4950標(biāo)準(zhǔn),優(yōu)質(zhì)鋅棒需要滿足溶解均勻、產(chǎn)物易脫落等要求,其電容量可達(dá)780A·h/kg以上,意味著每公斤鋅棒可提供持續(xù)一年的保護(hù)電流(按典型消耗率2kg/A·年計(jì)算)。需要注意的是,實(shí)際應(yīng)用中還需考慮水質(zhì)鹽度(最佳使用環(huán)境為海水電阻率20-30Ω·cm)和流速(建議低于1.5m/s)等參數(shù)匹配。
在安裝工藝方面,專(zhuān)業(yè)施工會(huì)采用熱噴涂或焊接方式確保鋅棒與保護(hù)體電氣連接,連接電阻需控制在0.01Ω以?xún)?nèi)。特別對(duì)于大型儲(chǔ)罐底板防護(hù),會(huì)采用分布式安裝模式,每5-8平方米布置一根規(guī)格為Φ50×1500mm的標(biāo)準(zhǔn)鋅棒。隨著技術(shù)進(jìn)步,現(xiàn)在更發(fā)展出帶狀鋅陽(yáng)極(截面15×8mm)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu),以及鋅-鋁-銦三元合金陽(yáng)極(工作電位-1.05V)等新型材料,在深海石油平臺(tái)等嚴(yán)苛環(huán)境中表現(xiàn)尤為突出。
維護(hù)管理是保障陽(yáng)極鋅棒效能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。常規(guī)監(jiān)測(cè)需使用參比電極(如Cu/CuSO4電極)每月測(cè)量保護(hù)電位,鋼鐵結(jié)構(gòu)的理想保護(hù)范圍應(yīng)維持在-0.85至-1.1V(相對(duì)于Ag/AgCl電極)。當(dāng)鋅棒消耗量達(dá)初始重量的85%,或剩余截面不足原尺寸1/3時(shí)就必須更換。值得注意的是,在淡水環(huán)境中鋅棒消耗速度會(huì)顯著降低,這時(shí)可選用鎂陽(yáng)極(電位-1.6V)獲得更好效果,但需注意避免過(guò)保護(hù)導(dǎo)致涂層剝離。