2.2　牺牲阳极阴极保护的应用

2.2.1　应用场合

① 牺牲阳极阴极保护简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，广泛应用于保护小型（电流一般小于1A）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于50Ω·m）的金属结构，如城市管网、小型储罐等。据相关规范，一般适用于土壤电阻率在20Ω·m左右的环境。

② 对一个结构的特定区域可以提供局部阴极保护。如在漏点修复的地方安装牺牲阳极，而不是安装一个完整的阴极保护系统。对于裸露金属或具有非常差的防腐层结构，若采用全面的阴极保护可能会由于费用的问题而变得不可行。

③ 对于已经施加了外加电流阴极保护的结构，可能存在一些孤立部位，这些孤立部位需要施加相对较小的附加电流，用牺牲阳极可以满足其需要。典型的应用包括：

a.埋地管道上防腐层很差或根本没有防腐层的阀门；

b.短套管或覆盖层受到严重破坏的部位；

c.发生电屏蔽的区域，该区域已经削弱了来自远方外加电流系统的有效电流；

d.如果在适宜的环境下发生了阴极干扰，牺牲阳极可以用于管线的泄流点上，使流入管道的干扰电流返回干扰电流源。

④ 对于埋地结构众多且复杂的区域，如站场、化工厂等，采用外加电流阴极保护会对邻近的结构物产生干扰。对于这种环境下的结构，牺牲阳极法则是比较安全的选择。

⑤ 牺牲阳极被广泛应用于热交换器的内壁和其他容器的内壁的保护，防护效果取决于内衬的质量、介质的流动和温度。

⑥ 近海结构物，可用大的牺牲阳极来保护水下构件。

⑦ 由于防腐层质量日益提高，对于阴极保护电流的需求非常小，经常发现，一个阴极保护站的输出电流不足1.0A。因此，目前很多外加电流阴极保护系统可以用牺牲阳极阴极保护系统代替。对于阳极材料的选择，如果考虑牺牲阳极的长寿命，应采用锌作为阳极材料。对于镁阳极，当用量增大时，镁阳极输出电流密度很低，导致其自身腐蚀很严重，阳极效率很低，根本无法达到设计寿命。

⑧ 采用牺牲阳极阴极保护的还有一个好处：牺牲阳极减小了管道的接地电阻，降低了交流电压，可以起到阴极保护及交流排流双重作用。

2.2.2　使用牺牲阳极注意事项

应用环境对牺牲阳极的性能有很大影响，如锌阳极不能应用到环境温度高于49℃的环境；铝阳极不能应用于氯离子含量低于海水中氯离子含量12%的环境，即土壤环境不能使用铝阳极；镁阳极的电容量受表面电流密度影响，当镁阳极输出电流小、表面电流密度低时，其电流效率会远远低于50%，因此，并不是安装的阳极越多，使用寿命越长。镁阳极的使用寿命很难超过20年，锌阳极电流效率不受其输出电流密度影响，使用寿命可以是很多年。

根据国内有关资料的报道，对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年；牺牲阳极阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳，限制了阳极的电流输出。实际上，产生该问题的主要原因多是阳极所处位置土壤电阻率太高或填料应用不当，阳极表面电流密度很低，腐蚀产物无法移走。因此，设计牺牲阳极阴极保护系统时，除了严格控制阳极成分外，一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置并加上合适的填料。常用的填料为石膏粉、膨润土，主要是利用其硫酸根离子来产生水溶性硫化物，易于移开反应表面。