1. 廢鋼鐵陽極
廢鋼鐵是早期外加電流陰極保護常用陽極材料,其來源廣泛,價格低廉。由于是溶解性陽極,表面很少析出氣體,因而地床中不存在氣阻問題。其缺點是消耗速率大,在土壤中為8.4kg/A.a,使用壽命較短,多用于臨時性保護或高電阻率土壤中。
2. 石墨陽極
石墨是由碳素在高溫加熱后形成的晶體材料,通常用石蠟、亞麻油或樹脂進行浸漬處理,以減少電解質的滲入,增加機械強度。經浸漬處理后,石墨陽極的消耗率將明顯減小。石墨陽極在地床中的允許電流密度為5~10A/m2。
石墨陽極價格較低,并易于加工,但軟而脆,不適于易產生沖刷和沖擊作用的環(huán)境,在運輸和安裝時易損壞,隨著新的陽極材料出現(xiàn),其在地床中的應用逐漸減少。
3. 高硅鑄鐵陽極
高硅鑄鐵幾乎可適用于各種環(huán)境介質如海水、淡水、咸水、土壤中。當陽極電流通過時,在其表面會發(fā)生氧化,形成一層薄的SiO2多孔保護膜,極耐酸,可阻止基體材料的腐蝕,降低陽極的溶解速率。但該膜不耐堿和鹵素離子的作用。當土壤或水中氯離子含量大于200×10-4%時,須采用加4.0%~4.5%Cr的含鉻高硅鑄鐵。高硅鑄鐵陽極在干燥和含有較高硫酸鹽的環(huán)境中性能不佳,因為表面的保護膜不易形成或易受到損壞。
高硅鑄鐵陽極具有良好的導電性能,高硅鑄鐵陽極的允許電流密度為5~80A/m2,消耗率小于0.5kg/A.a。除用于焦碳地床中以外,高硅鑄鐵陽極有時也可直接埋在低電阻率土壤中。
高硅鑄鐵硬度很高,耐磨蝕和沖刷作用,但不易機械加工,只能鑄造成型,另外脆性大,搬運和安裝時易損壞。為提高陽極利用率,減少“尖端效應”,可采用中間連接的圓筒形陽極。
4. 鉑陽極
鉑陽極是在鈦、鈮、鉭等閥金屬基體上被覆一薄層鉑而構成的復合陽極。鉑層復合的方法很多,如水溶液電鍍、熔鹽鍍、離子鍍、點焊包覆、爆炸焊接包覆、冶金拉拔或軋制、熱分解沉積等。鉑陽極的特點是工作電流密度大,消耗速率小、重量輕,已在海水、淡水陰極保護中得到廣泛使用。
鈦和鈮是應用最多的陽極基體,鉭用得較少,這是因為其價格高,而鈮和鈦通常又能滿足使用性能要求。在含有氯離子介質中,鈦的擊穿電位為12~14V,而鈮的擊穿電位為40~50V。因此在地下水中含有較高氯離子的深井地床中采用鉑鈮陽極更為可靠。
由于鉑陽極價格較昂貴,不可能大面積采用;在地床中消耗速率大;而且地床接地電阻隨時間延長逐漸增大,所以鉑陽極在地床中遠不如高硅鑄鐵和石墨陽極用得廣泛,并且有人不推薦在地床中使用鉑陽極。
5. 聚合物陽極
聚合物陽極是在銅芯上包覆導電聚合物而構成的連續(xù)性陽極,也稱柔性陽極或纜形陽極。銅芯起導電的作用,而導電聚合物則參與電化學反應。由于銅芯具有優(yōu)良的電導性,因此可以在數(shù)千米長的陽極上設一匯流點,聚合物陽極在土壤中使用時,需在其周圍填充焦碳粉末而構成陽極地床,其在地床中最大允許工作電流為82mA/m,盡管與其它陽極相比,其工作電流密度很低,但由于可靠近被保護結構物鋪設連續(xù)地床,因此可提供均勻、有效的保護。
聚合物陽極安裝簡便,特別適于裸管或涂層嚴重破壞的管道、受屏蔽的復雜管網(wǎng)區(qū)的保護以及高電阻率的土壤中。但應注意不能過度彎曲。
6.混合金屬氧化物陽極
混合金屬氧化物陽極是在鈦基體上被覆一層具有電催化活性的混合金屬氧化物而構成,最早應用于氯堿工業(yè),后推廣應用于其它工業(yè),包括陰極保護領域。由于采用鈦為基體,因而易于加工成各種所需的形狀,并且重量輕,這為搬運和安裝帶來了方便。由于電極表面為高催化活性的氧化物層所覆蓋,在表面的一些缺陷處露出的鈦基體的電位通常不會超過2伏,因此鈦基體不會產生表面鈍化膜擊穿破壞(在土壤中使用時,外加電壓一般控制在60伏以下);旌辖饘傺趸镪枠O還具有極優(yōu)異的物理、化學和電化學性能。其涂層的電阻率為10-7Ω.m,極耐酸性環(huán)境的作用,極化小并且消耗率極低。通過調整氧化物層的成份,可以使其適于不同的環(huán)境,如海水、淡水、土壤中。 混合金屬氧化物陽極在地床中于100A/m2,工作電流密度下使用壽命可達20年,其消耗速率約2mg/A.a,由于混合金屬氧化物陽極具有其它陽極所不具備的優(yōu)點,它已成為目前最為理想和最有前途的輔助陽極材料。 |