犧牲陽極電化學性能測試研究

程齋莊

（勝利油田天峰科工貿鋼構有限責任公司，東營257077）

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犧牲陽極電化學性能測試研究

程齋莊

（勝利油田天峰科工貿鋼構有限責任公司，東營257077）

摘要：根據國標GB/T 17848-1999《犧牲陽極電化學性能試驗方法》對某公司研制的新型犧牲陽極試樣進行開路電位、工作電位測試、單根陽極管的保護性能進行測試研究。

關鍵詞：犧牲陽極開路電位電容量電流密度

1 測試過程

（1）試驗方法。本實驗采用4個平行樣用于電流效率測試。將測試單位提供的樣品加工為內徑30.25 mm外徑34.25 mm，弧度38°，長度為2mm弧狀試樣，用砂紙打磨至800#，然后分別用去離子水和酒精清洗、吹干，在烘箱內105℃溫度下烘烤30 min，等冷卻后對試樣進行稱重，再次烘烤、稱重，直至兩次的測量結果差在0.4 mg范圍內，取兩次結果的平均值作為試樣的質量，然后露出試樣長度為28 mm的弧面和矩形面，作為工作表面，其余都用硅膠封住。

（2）模擬溶液。實驗模擬液采用GB/T 17848-1999要求的人造海水。

（3）裝置。犧牲陽極電化學性能測試實驗裝置由直流數字恒壓源、輔助陰極、參比電極、高阻抗數字萬用表、實驗容器組成，裝置如圖1所示。采用DH1719A-4型穩壓穩流電源為測試過程提供電源，電壓控制精度0.1 V。輔助陰極采用鋼管圓筒，內外面均為工作面，總面積840cm2。以飽和甘汞電極（SCE）做為參比電極，采用高阻抗數字萬用表測量犧牲陽極電位。實驗容器采用容積為3 L的燒杯，使得犧牲陽極試樣和輔助陰極完全浸沒在試驗溶液中，電量通過電流和實驗時間來計算，電流通過數字萬用表監測。

圖1 實驗電路圖

（4）步驟。按照實驗裝置示意圖連好后，犧牲陽極試樣在人造海水中浸泡3 h后，用高阻抗數字萬用表測量開路電位，通電，保證電流維持在1 mA/cm2，每天測量犧牲陽極工作電位，試驗周期為240 h。實驗結束后立即取出陽極試樣，利用數碼相機拍照。之后將1 #、2 #以及3 #試樣浸入飽和乙酸胺溶液中2～3 h，用毛刷輕輕清除腐蝕產物，直至腐蝕產物完全清除后，用去離子水沖洗干凈，無水乙醇脫水后放入恒溫干燥箱中，105℃恒溫30 min，取出后在干燥器內冷卻至室溫后，稱重，隨后繼續105℃恒溫30 min，取出后在干燥器內冷卻至室溫后，稱重，兩次差異小于0.4mg。

2 測試結果

2.1 開路電位測試

犧牲陽極樣品開路電位測試結果如下表1所示。可以看出，陽極的開路電位全部正于-1.04VSSC，最正的開路電位達到了-1.01 VSSC。根據國標GB/T4950-2000中的規定，陽極的開路電位在-1.05 Vssc～-1.09 Vssc之間，故而該陽極的開路電位比國標GB/T 4950-2000中對開路電位的要求更正。

表1 開路點位測試結果

2.2 工作電位測試

犧牲陽極樣品工作電位測試結果如圖2所示，圖中兩直線所包含區域為GB/T4950-2000要求范圍。可以看出，4個陽極的工作電位基本穩定在國標GB/T4950-2000中要求的-1.05 Vssc～-1.00 VSSC范圍內，滿足國標GB/T4950-2000中對陽極工作電位的要求。1 #試樣的工作電位分布在-1.0Vssc～-1.05 VSSC之間，后期工作電位穩定在-1.00 VSSC；2 #試樣的工作電位分布在-1. 02～-1.06 VSSC之間，后期工作電位穩定在-1.00 VSSC；3#試樣的工作電位分布在-0.99 Vssc～-1.05 VSSC之間，后期工作電位穩定在-1.02 VSSC。

2.3 表面溶解性測試

電化學性能測試結束后，未清洗產物之前鋁合金犧牲陽極試樣表面照片如圖3所示，有厚厚的一層腐蝕產物覆蓋在陽極表面，容易脫落，浸入飽和乙酸胺溶液中2～3 h，用毛刷輕輕清除腐蝕產物，直至腐蝕產物完全清除后，用水沖洗烘干，表面形貌如圖4，表面溶解比較均勻。

r0——沿基坑周邊均勻布置的降水井群所圍面積等效圓的半徑，可按計算，此處，A為降水井群連線所圍面積，r0取12.18 m；

圖2 各試樣的工作電位：（a）1#;（b）2#;（c）3#

圖3 除銹前陽極的腐蝕形貌

圖4 除銹后陽極的腐蝕形貌

2.4 電容量、電流效率及消耗率

（1）實驗前后陽極重量。實驗前后各陽極的重量如表2所示。

表2 實驗前后陽極的重量

（2）實際電容量及消耗率。犧牲陽極實際電容量計算如下：

式中，Q為犧牲陽極試樣實際電容量，A·h·kg-1；C為試驗周期內陽極試樣通過的電量，A·h；m1為試驗前陽極試樣重量，g；m2為試驗后陽極試樣重量，g。

實驗周期內陽極試樣通過的電量為3.36 A·h，根據公式1及表2計算得到了3個平行試樣的實際電容量，如表3所示。

表3 陽極的實際電容量

犧牲陽極消耗率計算如下：

根據公式（2）和表3計算得到了3個平行試樣的陽極消耗率，如表4所示。

表4 陽極的消耗率

（3）電流效率。犧牲陽極理論電容量為：

式中，Q0為犧牲陽極的理論電容量，A·h·kg-1；A、B、C為合金成分的百分比，%；X、Y、Z為合金成分的理論電容量，A·h·kg-1。

根據公式（3）以及所提供的成分分析結果：Al 2.24%；Mg 0.247%；Cu 0.205%；Fe 0.174%；Si 0.0879%，其余為Zn，計算得到了該犧牲陽極的理論電容量Q0為869A·h·kg-1。

所以犧牲陽極的電流效率：

根據公式（4）及表3計算得到了3個平行試樣的電流效率，如表5所示。

表5 陽極的電流效率

3 結論

（1）陽極的開路電位全部正于-1.04VSSC，最正的開路電位達到了-1.01 VSSC。故而該陽極的開路電位比國標GB/T 4950-2000中對開路電位在-1.05 Vssc～-1.09 Vssc之間要求更正。

（2）經測量實驗測定陽極的實際電容量均值為770 A·h·kg-1，犧牲陽極消耗率均值為11.38 kg·（A·a）-1，電流效率均值為88.57%。

Study of Sacrificial Anode Electrochemical Performance Testing

CHENG Zhaizhuang
（Shengli Oil Tiantian Feng Steel Industry and Trade Co.Ltd,Dongy-

ing 257077）

Abstract:According to the national standard GB / T 17848-1999 "sacrificial anode electrochemical performance test method", new sacrificial anode samples developed by a company were studied in the open circuit potential, operating potential test, a single anode tube protection performance test.

Key words:sacrificial anode, the open circuit potential, capacitance, current density