選擇合適的鎂合金犧牲陽(yáng)極需根據(jù)儲(chǔ)罐類(lèi)型（如立式儲(chǔ)罐、臥式儲(chǔ)罐、內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐等）、使用環(huán)境（介質(zhì)、土壤 / 水環(huán)境、溫度等）及保護(hù)需求（保護(hù)面積、預(yù)期壽命）綜合考量。以下從儲(chǔ)罐分類(lèi)、環(huán)境參數(shù)、陽(yáng)極選型要點(diǎn)、安裝設(shè)計(jì)等方面詳細(xì)說(shuō)明：
一、儲(chǔ)罐類(lèi)型及腐蝕環(huán)境分析
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儲(chǔ)罐類(lèi)型 |
典型應(yīng)用 |
腐蝕風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域 |
環(huán)境特點(diǎn) |
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立式鋼制儲(chǔ)罐 |
原油、成品油、化工原料存儲(chǔ) |
底板邊緣、罐底土壤接觸區(qū)、罐壁下部 |
土壤含水率、含鹽量高，底板與土壤界面易形成氧濃差腐蝕電池，罐內(nèi)介質(zhì)可能含電解質(zhì)（如水）。 |
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臥式儲(chǔ)罐 |
小型儲(chǔ)液、液化氣存儲(chǔ) |
底部土壤接觸區(qū)、焊縫處 |
埋地或半埋地時(shí)受土壤腐蝕，露天時(shí)受大氣腐蝕，介質(zhì)流動(dòng)可能加劇內(nèi)壁沖刷腐蝕。 |
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內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐 |
易揮發(fā)介質(zhì)（如汽油）存儲(chǔ) |
罐壁與浮頂間隙、底板水墊層區(qū)域 |
內(nèi)壁需防介質(zhì)揮發(fā)冷凝液腐蝕，浮頂與罐壁接觸處易因電化學(xué)差異產(chǎn)生腐蝕。 |
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埋地儲(chǔ)罐 |
原油、天然氣存儲(chǔ) |
罐外壁全表面、罐底陰極區(qū) |
土壤腐蝕性強(qiáng)（pH 值、含水率、微生物影響），可能受雜散電流干擾（如附近有電氣化鐵路）。 |
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海上平臺(tái)儲(chǔ)罐 |
海洋油氣處理 |
水下部分、飛濺區(qū)、大氣區(qū) |
海水含鹽量高、氯離子濃度大，飛濺區(qū)干濕交替加速腐蝕，需抵抗海水沖擊和生物附著。 |
二、鎂合金犧牲陽(yáng)極選型核心參數(shù)
1. 陽(yáng)極材料性能指標(biāo)
· 電位：標(biāo)準(zhǔn)電極電位需足夠負(fù)（如鎂合金陽(yáng)極電位通常為 - 1.5V（CSE）左右），確保提供有效保護(hù)電位。
· 電流效率：?jiǎn)挝毁|(zhì)量陽(yáng)極輸出的電量（≥500Ah/kg），效率越高，使用壽命越長(zhǎng)。
· 驅(qū)動(dòng)電壓：陽(yáng)極與被保護(hù)金屬的電位差（需＞0.2V），驅(qū)動(dòng)電壓越大，保護(hù)電流越大。
· 腐蝕產(chǎn)物：腐蝕產(chǎn)物應(yīng)疏松易脫落，避免形成電阻層阻礙電流輸出（如含 Mn 的鎂合金陽(yáng)極腐蝕產(chǎn)物更易脫落）。
2. 常見(jiàn)鎂合金陽(yáng)極類(lèi)型及適用場(chǎng)景
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陽(yáng)極類(lèi)型 |
合金成分 |
電位（CSE） |
電流效率 |
特點(diǎn)及適用儲(chǔ)罐場(chǎng)景 |
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Mg-Mn 系陽(yáng)極 |
Mg-Mn-Zn |
-1.5V |
≥550Ah/kg |
耐土壤腐蝕性能好，適用于土壤電阻率＜100Ω・m 的埋地立式儲(chǔ)罐、臥式儲(chǔ)罐。 |
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Mg-Al-Zn-Mn 系陽(yáng)極 |
Mg-Al6-Zn3-Mn |
-1.55V |
≥580Ah/kg |
電化學(xué)性能穩(wěn)定，驅(qū)動(dòng)電壓高，適用于海水、高礦化度土壤中的海上平臺(tái)儲(chǔ)罐、埋地儲(chǔ)罐。 |
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高電位鎂合金陽(yáng)極 |
Mg-Al-Zn-In |
-1.7V |
≥530Ah/kg |
電位更負(fù)，適用于高電阻率土壤（＞100Ω・m）或需要強(qiáng)保護(hù)的儲(chǔ)罐（如大型立式儲(chǔ)罐底板）。 |
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帶狀鎂合金陽(yáng)極 |
Mg-Al-Zn-Mn |
-1.55V |
≥570Ah/kg |
柔性可彎曲，適用于儲(chǔ)罐底板邊緣、環(huán)形焊縫等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的貼身保護(hù)，或埋地儲(chǔ)罐外壁環(huán)形布置。 |
三、儲(chǔ)罐鎂合金陽(yáng)極選型流程
1. 評(píng)估儲(chǔ)罐保護(hù)面積與電流需求
· 計(jì)算保護(hù)電流密度：
· 埋地儲(chǔ)罐外壁：土壤電阻率＜20Ω・m 時(shí)，電流密度取 10-20mA/m²；20-100Ω・m 時(shí)取 20-50mA/m²；＞100Ω・m 時(shí)取 50-100mA/m²。
· 儲(chǔ)罐底板（土壤接觸區(qū)）：電流密度通常取 50-100mA/m²（因底板腐蝕風(fēng)險(xiǎn)更高）。
· 總保護(hù)電流（I） = 保護(hù)面積（m²）× 電流密度（mA/m²）÷ 1000（換算為 A）。
2. 確定陽(yáng)極數(shù)量與輸出電流
· 單支陽(yáng)極輸出電流（Iₐ）：根據(jù)陽(yáng)極規(guī)格（如 Φ110mm×1000mm 的鎂合金陽(yáng)極，在土壤中輸出電流約 0.1-0.3A）。
· 陽(yáng)極數(shù)量（N） = 總保護(hù)電流（I）× 安全系數(shù)（1.2-1.5）÷ 單支陽(yáng)極輸出電流（Iₐ）。
3. 壽命計(jì)算與規(guī)格選型
· 單支陽(yáng)極有效質(zhì)量（m） = 陽(yáng)極總質(zhì)量 × 電流效率 ÷ 1000（kg）。
· 陽(yáng)極壽命（t） = 單支陽(yáng)極有效質(zhì)量（m）× 26.8（Ah/kg 換算系數(shù)） ÷ 單支陽(yáng)極輸出電流（Iₐ）÷ 8760（小時(shí) / 年）。
· 選型示例：某埋地立式儲(chǔ)罐底板面積 100m²，土壤電阻率 50Ω・m，保護(hù)電流密度取 30mA/m²，總電流 I=100×30÷1000=3A。選用 Mg-Al-Zn-Mn 系陽(yáng)極（Iₐ=0.2A，壽命需≥5 年），則需陽(yáng)極數(shù)量 N=3×1.3÷0.2≈20 支，單支陽(yáng)極壽命 t= m×580÷0.2÷8760≥5 → m≥15kg，可選規(guī)格為 Φ110mm×1200mm（質(zhì)量約 18kg）。
