阴极保护技术
阴极保护是防止金属电化学腐蚀最具有效的方法之一。它通过对被保护的金属施加一定的阴极电流，是其产生阴极极化，当金属的电位负于某一电位值时，腐蚀的阳极溶解过程就会得到有效的抑制。根据提供阴极电流的方式不同，阴极保护又分为牺牲阳极法和外加电流法两种。牺牲阳极法是一种将电位更负的金属或合金与被保护金属结构物电性连接，通过电负性金属或合金的不断消耗溶解，向被保护物提供保护电流，使金属结构得到保护。外加电流法是将外部交流电转变成低压直流电，通过辅助阳极将保护电流传递给被保护的金属结构物，从而使腐蚀得到抑制，系统通过参比电极测量电位并将控制信号反馈给恒电位仪，以调节输出电流，从而使金属结构物始终处于良好的保护状态。 　　      一般情况下，阴极保护的费用只占被保护金属结构物造价的1%~3%，而结构物的使用寿命可以成倍甚至几十倍地延长。由于阴极保护具有设备简单、施工方便、保护时间长等优点，近年来得到迅速的发展和广泛的应用，是一项投资少、效果好、经济效益显著的实用技术。
应用领域	Application Scope
船舶 港工设施 海洋工程 埋地管线及管网 储罐 电厂、炼油厂和化工厂 钢筋混凝土结构物及建筑物桩基	Ship Harbour Structure Offshore engineering Submerged pipelines Oil storage tanks Electric power station Building made of steel
服务范围	Service Scope
各类金属结构物防腐方案论证、咨询 各类阴极保护工程设计、施工、安装、调试、保护效果检测及人员培训 各类阴极保护系列产品的生产和供应 技术培训、技术知道、技术服务	Demonstrate & Consultant for cathodic protection Design, install and test, including trains of people Produce and supply of sacrificial anodes Supervise and technical instruction
牺牲阳极系列产品	Products List
铝合金阳极 普通铝合金阳极、高效铝合金阳极 锌合金阳极 镁合金阳极 普通镁合金阳极、镁锰合金阳极、高负电位镁合金阳极	Aliuminum anodes Normal anodes & High-efficiency anodes Zinc anodes Magnesium anodes Normal anodes, Mg-Mn alloy anodes, High negative voltage anodes

防腐牺牲阳极

锌铝镉系（ZAC系）牺牲阳极则是用高纯度锌及铝、镉合金化而铸成的。 　　铝锌铟系（AZI系）牺牲阳极是用高纯度铝及锌、铟等金属合金化而铸成的。 　　该产品经中国船级社（CCS）认可，质量标准符合GB/T4950-2002、GB/T4948-2002标准。 　　产品适用于海船体、压载水舱、海洋工程、钻井平台、港工码头设施的舱标、海水介质的冷凝器、水泵以及土壤介质的管道、电缆、滑道等的防腐之用。

    河南省武陟华宇镁业有限公司所经过二十多年的发展，从防腐蚀产品牺牲阳极发展到外加电流阴极保护系统、电解防污系统、电化学检测系统，已形成多系列。我公司镁合金生产线采用目前国内最先进的大型半连续浇铸机浇铸的合金棒材AZ31B、 31D、M50、AZ63 、AZ80A、AZ91D等镁合金。规格能做到直径60mm—400mm,长度6米。通过连续浇铸、混合气体保护等先进的生产工艺，使产品强度高、内部组织致密，断面无缩孔、无溶剂腐蚀、无氧化物夹杂，表面光滑，化学成分无偏析，外形尺寸亦可根据用户需要生产。2004年公司和俄罗斯科研单位共同研制，采用俄罗斯新工艺做出方型镁合金板材。产品已经出口日本、澳大利亚等国家。目前，产品主要有以下几部分：
    
牺牲阳极：
 镁合金牺牲阳极、铝合金牺牲阳极、锌合金牺牲阳极、锌接地电池、带状镁阳极、带状锌阳极、降阻型阳极地床 。
       
辅助阳极：
 HSC型（含铬）高硅铸铁阳极、预包装高硅铸铁阳极、可换式深井阳极
       
设备、仪器类：
 恒电位仪、控制台、硅整流仪、电流分配仪、配电柜、数控高频开关恒电位仪、电位传送仪、接地电阻测试仪等 。
       
检测桩：
 普通测试桩、防盗测试桩、城市管网专用测试桩、防撬测试桩、城市管网专用测试桩、水泥测试桩 。
       
参比电极：
 便携式硫酸铜参比电极、长效固定式硫酸铜参比电极、锌参比电极
 铝热焊系列产品。
 交直流排流器、极性排流器、接地排流器等 。
       
配套产品及服务：
 绝缘接头、电缆、热缩套、胶带、专用填包料、防腐涂料、防腐胶带、补伤片、防腐工程设计、施工、培训、现场安装指导等 。
   产品行销大庆胜利、辽河、新疆，四川、华北、大港、中原、长庆、江汉等各大油田及 东南亚、台湾等地区。广泛用于化工、海洋平台、钢桩码头、船舶、自来水、邮电等坦地及水中钢管道防腐，深受 用户好评。
 
    我们的宗旨是以质取誉 提高防腐功能 持续改进 满足顾客需求 
   
    一、牺牲阳极产品
    二、外加电流产品
    

    牺牲阳极产品
    我公司研制和生产牺牲阳极已有多年的历史，至今能够根据用户需求，生产各种型号规格的铝、锌牺牲阳极，其中自行研制生产的高效手镯式铝牺牲阳极，达到国际先进水平。现车间拥有110KVA、350Kg工频炼炉两台和60KVA电阻中温坩埚炉一台，年生产能力为铝牺牲阳极2000T，锌牺牲阳极4000T。另外我公司还可提供各种型号的成套镁牺牲阳极。我公司生产的牺牲阳极产品不仅在国内港口、码头、船舶、滨海电厂、土壤管线、海上石油设施等有广泛应用，而且远销新加坡、日本、美国等地。

   外加电流产品
    我公司从事外加电流阴极保护技术的研究与开发已有十余年的历史，至今可为用户提供外加电流阴极保护系统的成套产品，包括各种规格型号的辅助阳极、土壤环境和水环境适用的各种恒电位仪、常用的各种参比电极以及配套的电缆、接头、测试箱及分线箱等。我公司的外加电流阴极保护系统已广泛应用于各工业领域，如埋地管网、储罐以及海、淡水环境下的钢结构。

2.1船体和船舶压载水舱用牺牲阳极 表9 船体用牺牲阳极型号、规格 型号 规格 长×宽×高，mm 质量Kg ZH-1 390×120×50 15.6 ZH-2 500×100×40 13.6 ZH-3 300×150×35，双铁芯 11.0 ZH-4 300×150×30，双孔 8.6 ZH-5 320×100×40 8.0 ZH-6 250×100×35 5.6 ZH-7 200×100×35 4.0 ZH-8 180×70×35 3.0 AH-1 800×140×57 16.0 AH-2 800×140×40 11.8 AH-3 500×140×35 5.5 注：ZH为锌合金牺牲阳极，AH为铝合金牺牲阳极。 表10 船舶压载水舱用牺牲阳极型号、规格 型 号 规 格长×（上底+下底）×高mm 质 量Kg ZT-1 1500×（65+75）×70 52.8 ZT-2 1500×（55+65）×60 37.8 ZT-3 1000×（65+75）×70 35.2 ZT-4 1500×（45+55）×50 26.8 ZT-5 800×（56+74）×65 25.0 AT-1 1000×（65+75）×70 14.0 AT-2 800×（56+74）×65 10.0 AT-3 1100×（52+58）×56 9.0 注：ZT为锌合金牺牲阳极，AT为铝合金牺牲阳极。 2.2储水式电热水器防腐防垢用镁阳极棒 表11 储水式电热水器专用镁阳极棒规格 规格(直径×长度) 适用的电热水器 φ26×300 80~100L φ24×200 60~80L φ20×150 30~60L φ22×120 25~50L φ16×100 15~30L 注：镁合金牺牲阳极棒的形状分为六角型和圆型，成分为Mg、Mg-Mn、Mg-Al-Zn三种任选。 2.3港工设施、海洋工程用牺牲阳极 表12港工设施、海洋工程用牺牲阳极型号、规格 型 号 规 格长×（上底+下底）×高(mm) 质 量Kg AI-1 2300×（220+240）×230 275 AI-2 1600×（200+210）×220 165 AI-3 1500×（170+200）×180 144 AI-4 800×（200+280）×150 80 AI-5 1250×（115+135）×130 56 AI-6 900×（150+170）×160 53 AI-7 1000×（115+135）×130 45 AI-8 750×（115+135）×130 34 AI-9 420×（160+180）×170 32 AI-10 500×（115+135）×130 22 ZI-1 1000×（115+135）×130 122 ZI-2 750×（115+135）×130 915 ZI-3 500×（115+135）×130 61 注：AI为铝合金牺牲阳极，ZI为锌合金牺牲阳极。 2.4原油储罐内壁防蚀用牺牲阳极 表13 原油储罐内壁防蚀用牺牲阳极型号、规格 型 号 规 格长×（上底+下底）×高，直径×高，mm 质 量Kg ZC-1 500×（105+135）×100 40 ZC-2 φ300×80 40 ZC-3 390×120×65 20 ZC-4 φ250×60 20 ZC-5 φ200×50 10 ZC-6 350×（60+90）×75 14 AC-1 750×（115+135）×130 34 AC-2 500×（115+135）×130 22 AC-3 420×（160+180）×170 32 AC-4 500×（105+135）×100 16 注：ZC为锌合金牺牲阳极，AC为铝合金牺牲阳极。 2.5脱气柜、换热器用牺牲阳极 表14 脱气柜、换热器用牺牲阳极型号、规格 型 号 规 格，mm 长×宽×高，长×（上底+下底）×高,直径×高 质 量Kg ZE-1 φ300×40 20 ZE-2 φ200×50 10 ZE-3 300×150×30 8.6 ZE-4 200×100×40 5.0 AE-1 500×（105+135）×100 16.8 AE-2 500×（115+135）×130 22.0 AE-3 500×（100+130）×120 10.0 AE-4 1000×（100+130）×120 20.0 AE-5 φ360×40 11.4 AE-7 400×150×40 7.0 AE-8 300×150×30 3.5 ME-1 500×（105+135）×100 10.0 ME-2 350×（60+90）×75 4.0 ME-3 φ200×50 3.0 ME-4 200×140×50 2.0 注：ZE为锌合金牺牲阳极，AE为铝合金牺牲阳极，ME为镁合金牺牲阳极。 2.6埋地管线、储罐外壁及其他地下金属结构阴极保护用牺牲阳极 表15 埋地管线、储罐外壁及其他地下金属结构阴极保护用牺牲阳极型号、规格 型 号 规 格梯形:长×（上底+下底）×高，D型:直径×高×长mm 质 量Kg ZAC-15 545×（58+64）×61 15 ZAC-18 654×（58+64）×61 18 ZAC-22 800×（58+64）×61 22 ZAC-33 1000×（58.5+78.5）×68 33 MAZ-2 200×（75+95）×75 2 MAZ-4L 350×（52+72）×52 4 MAZ-8 700×（75+95）×75 4 MAZ-8 700×（75+95）×75 8 MAZ-11 700×（90+110）×88 11 MAZ-14 700×（100+120）×101 14 MAZ-22 700×（130+150）×125 22 DMM-2 89×92×205 2.3 DMM-4 89×92×440 4.1 DMM-8 114×114×527 7.7 DMM-10 122×122×559 10.0 DMM-14 152×139×603 14.5 DMM-23 159×165×620 23.4 CZ-1锌带 25.4×31.8 3.6/m CZ-2锌带 15.9×22.2 1.8/m CZ-3锌带 12.7×14.3 0.9/m CZ-4锌带 8.7×11.9 0.37/m MM-1镁带 9.5×19 0.37/m 注：ZAC为锌合金牺牲阳极，MAZ、DMM、MM为镁合金牺牲阳极。 2.7海底管线阴极保护用牺牲阳极 表16 海底管线阴极保护用铝牺牲阳极型号、规格   型号 规格D×T×L×G，mm 质 量Kg HSL-1 520×25×480×51 70 HSL-2 634×76×300×51 75 HSL-3 510×45×413×51 56 HSL-4 512×38×480×51 76 HSL-5 463×38×480×51 69 HSL-6 411×38×505×51 64 HSL-7 577×45×200×51 39 HSL-8 762×89×300×51 150 HSL-9 370×45×250×51 28 HSL-10 591×89×300×51 110 HSL-11 510×89×350×51 102 HSL-12 458×89×350×51 94 HSL-13 342×45×250×51 26 HSL-14 265×45×400×51 33 HSL-15 211×45×450×51 27 HSL-16 522×45×200×51 35 HSL-17 610×89×300×51 114 HSL-18 503×59×150×51 32 HSL-19 562×89×300×51 103 HSL-20 354×64×168×51 25 HSL-21 404×89×450×51 99 HSL-22 186×45×500×51 20 HSZ-1 590×35×150×180 43 HSZ-2 530×35×150×170 39 HSZ-3 396×35×150×130 30 注：表中阳极均为双半圆柱状组合式镯状阳极；规格栏中，D为阳极外径，T为阳极厚度，L为阳极长度，G为两半圆阳极间的空隙。   对于特殊形状或尺寸的牺牲阳极，我公司可根据用户要求进行制造。

1.1铝合金牺牲阳极的性能和成分 表1 普通、高效及高温铝合金牺牲阳极的电化 项 目 开 路 电 位 —V，SCE 工 作 电 位 —V，SEC 实际电容量A·h/Kg 电流效率% 溶解状况 电化学性能 普通 1.18∽1.05 1.12∽1.05 2400 85 腐蚀产物自动脱落，表面溶解均匀。 高效 1.18∽1.05 1.12∽1.05 2600 92 高温 1.18∽1.05 1.12∽1.05 1850 65(70℃) 表2 普通铝合金牺牲阳极成分 化学元素 化学成分，% 种类 Zn In Cd Sn Mg Sl Fe Cu Al 铝-锌-铟-镉 2.5∽ 4.5 0.018∽0.050 0.005∽0.02 / / ≤0.13 ≤0.16 ≤0.02 余量 铝-锌-铟-锡 2.2∽ 5.2 0.020∽0.045 / 0.018∽0.035 / ≤0.13 ≤0.16 ≤0.02 余量 铝-锌-铟-硅 5.5∽ 7.0 0.025∽0.035 / / / 0.10∽ 0.15 ≤0.16 ≤0.02 余量 铝-锌-铟-锡-镁 2.5∽ 4.0 0.020∽0.050 / 0.025∽0.075 0.50∽ 1.0 ≤0.13 ≤0.16 ≤0.02 余量 1.2锌合金牺牲阳极的电化学性能和成分 表3 锌合金牺牲阳极的电化学性能 项 目 开路电位-VSCE 工作电位-VSCE 实际电容量A·h/Kg 电流效率% 溶解状况 电化学性能 1.05∽1.09 1.00∽1.05 780 95 产物自动脱落，表面溶解均匀 表4 锌合金牺牲阳极的化学成分 化学元素 Al Cd 最 大 杂 质 Zn Fe Cu Pb Sl 含量，% 0.3∽0.6 0.05∽0.12 0.005 0.005 0.006 0.125 余量 1.3镁合金牺牲阳极的电化学性能和化学成分 表5 镁合金牺牲阳极的电化学性能 项 目 开路电位-V，SCE 工作电位-V，SCE 电容量A×h/Kg 电流效率% 溶解状况 电化学性能 普通 ≥1.50 ≥1.40 1200 55 产物自动脱落，表面溶解均匀 高电位 ≥1.55 ≥1.45 1100 50 表6 镁合金牺牲阳极的化学成分 化学元素 化学成分，% 种类 Al Zn Mn Fe Ni Cu Si Mg 镁-铝-锌-锰 5.3∽6.7 2.5∽3.5 0.15∽0.60 <0.005 <0.003 <0.02 <0.1 余量 高纯镁 <0.010 <0.010 <0.030 <0.005 <0.003 <0.02 <0.010 余量 镁-锰 <0.010 - 0.50∽1.30 <0.005 <0.003 <0.02 - 余量 1.4埋地阳极填充料配方 表7 镁阳极常用填充料配方(wt%) 序号 填 充 料 成 分（wt%） 适 用 条 件土壤电阻率，Ω·m 石膏粉 工业硫酸钠 工业硫酸镁 膨润土 1 50 50 ≤20 2 25 25 50 〃 3 75 5 20 ＞20 4 15 15 20 50 〃 5 15 35 50 〃 表8 锌阳极常用的填充料配方(wt%) 生石膏粉（CaSO4·2H2O） 膨润土 元明粉（工业硫酸钠） 50 45 5 75 20 5

外加电流阴极保护法，是通过外加电源来提供所需的保护电流。将被保护的金属作阴极，选用特定材料作为辅助阳极，从而使被保护金属受到保护的方法。     外加电流阴极保护系统由如下几部分组成：①直流电源，②辅助阳极，③参比电极。此外，为使阳极输出的保护电流更均匀，避免阳极附近结构物产生过保护，有时在阳极周围还须涂刷阳极屏蔽层。为使船舶的轴及推进器等转动结构获得良好的保护，应加装轴接地装置。     直流电源     在外加电流阴极保护系统中，需要有一个稳定的直流电源，以提供保护电流。目前，广泛使用的有整流器和恒电位仪两种。一般，当被保护的结构物所处的工况条件（如浸水面积、水质等）基本不变或变化很小时，可以采用手动控制的整流器；但当结构物所处的工况条件经常变化时，则应采用自动控制的恒电位仪，以使结构物电位总处在最佳保护范围内。     在工程中广泛使用的恒电位仪主要有三类：可控硅恒电位仪、磁饱和恒电位仪和晶体管恒电位仪。可控硅恒电位仪功率较大、体积较小，但过载能力不强。磁饱和恒电位仪紧固耐用，过载能力强，但体积比较大，加工工艺也比较复杂。晶体管恒电位仪输出平稳、无噪声、控制精度较高，但线路较复杂。     辅助阳极     辅助阳极的作用是将直流电源输出的直流电流由介质传递到被保护的金属结构上。可作辅助阳极的材料有很多，如废钢铁、石墨、铅银合金、高硅铸铁、镀铂钛、包铂铌以及混合金属氧化物电极等。这些材料各有其特点，适用于不同的场合。     我所在辅助阳极材料研究与开发方面做了很多工作，开发的铂铌阳极等具有体积小、排流量大、使用寿命长、工作稳定可靠等优点。已广泛应用于船舶、钢桩码头、循环水泵、冷凝器及海水管道的保护中。     参比电极     参比电极的作用有两个：一方面用于测量被保护结构物的电位，监测保护效果；另一方面，为自动控制的恒电位仪提供控制信号，以调节输出电流，使结构物总处于良好的保护状态。在工程中，常用的参比电极有铜/饱和硫酸铜、银/卤化银及锌参比电极等，这些参比电极各具特点，适用于不同的场合。我所研制的埋地管线阴极保护用长寿命铜/硫酸铜参比电极，因具有性能稳定可靠、使用寿命长等优点，而被广泛使用。为保证外加电流系统的控制和检测，我所研制了海水Ag/AgCl和高纯锌复合参比电极。     常用的辅助阳极材料及性能 材 料 使用环境 最大工作电流密度A/m2 消耗率Kg/A·a 高硅铸铁 海水中 50 0.3∽1.0 淡水、土壤中 10 0.05∽0.2 石墨 海水中 10 0.16 淡水中 2.5 0.04 铅银合金铅银微铂 海水中 30∽300 0.03 镀铂钛 海水、淡水中 1000 6×10-6 铂 铌 海水、淡水中 >1000 6×10-6 钛基/混合金属氧化物 海水中 600 (3∽6)×10-6 淡水、海泥中 50∽150 海水系统常用辅助阳极规格型号 型号 额定电流A 寿命Y 适用环境 HFPF-4 4A 6 海水管道 HFPF-6 6A 6 立式斜流泵 HFLF-1 1A 4 Φ377以下海水管道 HFLF-2 2A 4 Φ377∽Φ630海水管道 HFLF-3 3A 4 Φ630以上管道 注：HFPF为铂铌丝系列；HFLF为钛基混合金属氧化物系列，每种辅助阳极均配套有阳极安装底座，以便于阳极的现场安装。 常用高硅铸铁阳极型号规格 型号 规格，mm 重量，Kg 阳极电缆 截面，mm2 长度，mm HFZT-1 Φ50x1500 22 25 2000 HFZT-2 Φ75x1200 40 25 2000 HFZT-3 Φ75x1500 50 25 2000 HFZT-4 Φ100x1500 90 25 2000 注：高硅铸铁阳极多用于土壤环境的外加电流保护，也可用于海水环境，如保护码头钢桩等，为了延长保护寿命，在Cl-含量较高的环境中，推荐使用含Cr的高硅铸铁阳极，其规格型号同一般高硅铁阳极。 常用的恒电位仪型号及性能 型 号 输入电压 输出电流/输出电压 SF-200 220V/50Hz380V/50Hz 0∽50A/0∽12V，0∽16V，0∽24V 0∽100A/0∽12V，0∽16V，0∽24V，0∽36V 常用参比电极的型号及规格 材 料 型 号 规 格直径×长，mm 寿 命（Y） 适 用 环 境 铜/饱和硫酸铜 RET-Ⅰ Φ25×160 补充硫酸铜后，可继续使用 手提式，用于水及土壤中现场测量 RET-Ⅱ Φ100×250 10 埋地用长寿命电极 银/氯化银 REY-Ⅰ Φ24×150 3 粉压型，用于海水介质中 REY-Ⅱ Φ30×150 6 热浸涂，网状，用于海水介质 锌电极 REX-Ⅰ Φ20×150 ＞6 高纯锌，用于海水、海淡水中 REX-Ⅱ Φ20×150 ＞6 锌合金，用于海水、海淡水中 复合电极 HFYX-1 根据需要 4 海水、海淡水 HFYX-2 根据需要 4 海水、海淡水