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* x+ o4 ~9 _5 s g7 T) V 腐蚀是金属与周围介质发生化学、电化学反应后，导致金属被破坏的一种过程。电化学腐蚀则是金属表面与电解质因发生电化学反应，所导致金属被破坏的过程，电化学腐蚀过程中有电流产生。 , W' P$ {, E4 O2 D/ d
腐蚀问题给国民经济造成的损失是巨大的。根据侯保荣院士主持的中国工程院重大咨询报告：我国每年因腐蚀导致的经济损失占GDP的3.34%，其中海洋腐蚀占三分之一以上。以2020年为例，海洋腐蚀造成的损失达万亿元以上。海洋环境是自然界中最为苛刻的腐蚀环境，海洋装备的腐蚀难以避免，为国民经济发展和海洋生态环境带来极大危害：造成材料、能源的消耗与浪费，导致设备设施服役性能降低或失效，引发环境污染、财产损失、人员伤亡等事故。  fill=%23FFFFFF%3E%3Crect x=249 y=126 width=1 height=1%3E%3C/rect%3E%3C/g%3E%3C/g%3E%3C/svg%3E) 9 J# r( Q0 |) T& g% X
图1 海洋钢结构腐蚀图片 01海洋腐蚀特点及防护技术简介9 Z- T3 @, ^0 n! p3 L$ L. [
通常从腐蚀的角度可将海洋环境分为5个不同区带：海洋大气区、浪花飞溅区、海洋潮差区、海水全浸区和海底泥土区。 $ G- Y$ }% v f, f
表1 不同海洋环境腐蚀特点
+ S! E2 Z5 ~4 }5 J. ] 根据各区域腐蚀特点，防护海洋腐蚀的措施除正确设计金属构件、合理选材外，通常有以下几种：（1）采用厚浆型重防腐涂料（2）设计考虑足够的裕量（3）根据电化学腐蚀原理，采用牺牲阳极保护。
* g% v* ~) C- y* D0 P 目前，海水全浸区主要采用阴极保护，即从外部对被保护体施加阴极性电流，通过阴极极化使被保护体的电极负移至某个保护电位范围，从而抑制被保护体电化学腐蚀的方法。此方法取得了较好的保护效果，在海洋钢结构防腐领域广泛应用。 02
! ?4 w/ K# x6 W! Y% R( [ 电化学阴极保护与牺牲阳极
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阴极保护方法通常可根据对被保护体所得到的保护电流的方式不同分为两种，即牺牲阳极法阴极保护和外加电流法阴极保护。
5 I K. a. q( d& W# U 图2 牺牲阳极保护原理图 、外加电流阴极保护原理图 7 E1 b" t! W. e4 V5 {/ u
采用牺牲阳极法对金属构件实施阴极保护时，牺牲阳极在电解质环境中与被保护的金属构件电连接，作为牺牲阳极材料的金属或合金优先溶解，释放出的电流使金属构件阴极化到保护电位而实现保护。为了达到这一目的，牺牲阳极材料必须满足以下性能要求： . J6 n) _1 {4 {3 w8 x8 ^( |4 E
（1）具有较负且稳定的开路电位和闭路电位工作，自身的极化率小，有足够的驱动电压。 0 V& g/ U. i3 q4 b
（2）理论电容量大。
! h; z; G, V/ `) T- L （3）具有高的电流效率，以便达到长的使用寿命。 0 E/ a- I' ]( R- e; I2 n
（4）表面溶解均匀，不产生局部腐蚀。腐蚀产物松软易脱落，且腐蚀产物应无毒，对环境无害。
! H' F4 s @+ R （5）原材料来源充足，价格低廉，易于制备。 03& {; ?; m. p7 U; K& h% o
常用牺牲阳极材料及发展 " w7 \) C3 a# n, p) T4 L
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阴极保护用的牺牲阳极材料国内外先后开发了很多种，如镁、锌、铝、铁等合金牺牲阳极，常用的是镁、铝、锌合金牺牲阳极。因牺牲阳极金属构件是一种简单易行，投资少的阴极保护方法，所以在船舶码头海洋平台及其它大型刚结构保护上得到广泛的应用。
( g7 e9 P: Y' g" X2 ?* w 锌阳极：最早使用的牺牲阳极材料（1824年开始用于保护木船的铜包壳），初期使用高纯锌，后续发展了Zn-Mg等二元和三元阳极，目前常用的是Zn-Al-Cd阳极（GB/T 4950、DNVGL-RP-B401、MIL-A-18001K、ISO 15589等）。特点：电流效率高、溶解均匀；但比重大，电容量较低（780Ah/kg）。 , y0 u, m) ^( p$ J# F- S
铝阳极：纯铝易钝化，不适用，铝阳极常以Al-Zn合金为基础，如Al-Zn-Hg、Al-Zn-In等，其中，Al-Zn-In系阳极是目前海洋环境使用最多的牺牲阳极材料（GB/T 4948、DNV-RP-B401、MIL-DTL-24779D、ISO 20313、EN 12496等）。特点：（1）理论电容量高（2980Ah/kg），易合金化，工艺简单，价格低廉，使用寿命长。（2）在海水及含氯离子的介质中，阳极性能良好，保护钢结构时有自动调节电流和电位的作用。 04
6 \5 `: O9 `3 J4 a$ S 牺牲阳极产品的检验 7 P# }* y; @ j* B& A& t: g
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牺牲阳极性能测试主要包括电化学性能测试和电化学表征测试。电化学性能测试—评价牺牲阳极材料的工作电位、电流效率、溶解形貌等，主要包括常规试验法、加速试验法及长周期试验法。电化学表征—评价牺牲阳极的极化行为、微观活化能力、阻抗等，主要包括极化性能测试、微区电化学测试等。
! P* j1 r" y& [0 \( m 图3 牺牲阳极电化学性能装置图
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