[发明专利]一种锌基牺牲阳极失效分析方法

说明书

一种锌基牺牲阳极失效分析方法，属于牺牲阳极分析技术领域。对该锌基牺牲阳极材料进行详细的样品形貌、成分和相态分析，并通过腐蚀电化学实验获得各种电化学参数，以分析该阳极装置在保护传热管的过程中是否起到了其应有的阴极保护效果，牺牲阳极失效原因，并用电化学模拟试验验证了失效过程和结果。

技术领域

本发明涉及一种锌基牺牲阳极失效分析方法，属于牺牲阳极分析技术领域。

背景技术

金属设备在环境介质作用下由于腐蚀而造成的安全问题、经济损失和资源浪费等越来越受到人们的重视。电化学阴极保护法是减缓和阻止金属设备腐蚀失效的措施中最有效的方法之一，其中牺牲阳极法由于设计简单、安装方便、无需外加电源等优点被广泛应用于设备在海水的阴极保护中。

牺牲阳极的保护效果与阳极材料有着密不可分的联系。良好的牺牲阳极材料应该具备如下特点：足够负的阳极工作电位，在实际应用中，阳极电位应长期保持稳定，不应随着阳极的消耗出现明显的正移现象；在工作过程中阳极极化率小；牺牲阳极材料须有足够大的实际电化学容量；不会出现较明显的自腐蚀现象，腐蚀产物均匀，呈均匀的活化溶解状态，表面不沉积难溶的腐蚀产物，没有明显的机械脱落和析氢自腐蚀，不会导致不必要的电流效率损失；原料丰富、易加工生产、价格低廉。

常用于保护金属构件的牺牲阳极材料有镁合金、锌合金和铝合金三大类。在海水中镁合金阳极的寿命很短，费用高，易产生过保护，不宜采用；铝合金阳极电容量大，电流效率高，重量轻，资源丰富，价格便宜，在近海工程中使用较多；锌合金阳极电流效率高，腐蚀均匀，使用寿命长，是应用最广泛的海水阴极保护牺牲阳极材料。但部分锌基牺牲阳极在使用过程中，理应发生腐蚀，保护阴极材料，却在短期内发生了严重的失效现象(表面腐蚀，但芯部未继续腐蚀)。针对不同失效形式的锌基牺牲阳极进行失效分析，确定其失效原因，预防失效的再次发生，然后对牺牲阳极进行改进，对于保障海洋金属构件安全有极大的经济效益。

发明内容

为此本发明对该锌基牺牲阳极材料进行详细的样品形貌、成分和相态分析，并通过腐蚀电化学实验获得各种电化学参数，以分析该阳极装置在保护传热管的过程中是否起到了其应有的阴极保护效果，牺牲阳极失效原因，并用电化学模拟试验验证了失效过程和结果。具体技术路线见图1所示。

本发明一种锌基牺牲阳极失效分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)收集技术资料

(2)为从宏观上了解失效牺牲阳极整体腐蚀状况，用数码相机对失效牺牲阳极试样外表面进行拍照记录，用视频显微镜对具有不同腐蚀形貌特征的外表面进行显微拍照，同时对试样的尺寸、重量进行测量，对失效牺牲阳极表面锈蚀产物及基体(芯部未发生腐蚀部位)的导电性进行测量；

(3)为了解牺牲阳极材料的各项基本性能是否符合海洋环境中的阴极保护使用标准，对失效牺牲阳极材料的基体成分、组织结构进行观察；

(4)结合扫描电子显微镜-能谱仪、X射线衍射仪及拉曼光谱仪对失效牺牲阳极材料表面不同形貌的腐蚀产物进行分析检测，获得失效牺牲阳极表面腐蚀产物元素组分、材料成分和结构信息；

(5)通过对锌基牺牲阳极材料的电化学极化曲线测试、交流阻抗谱测试、恒电流测试和自放电测试，获取牺牲阳极材料电化学工作参数、表面溶解形貌、腐蚀产物沉积状况、保护效果随腐蚀时间的延长而发生的变化，模拟出牺牲阳极的保护及失效过程，分析该牺牲阳极的失效机理，揭示并验证牺牲阳极失效原因。

上述步骤(5)中电化学极化曲线测试、交流阻抗谱测试和恒电流测试是对失效锌基牺牲阳极基体(芯部未发生腐蚀部位)进行测试，自放电测试是失效锌基牺牲阳极外表面和基体都进行测试。

进一步上述步骤(5)中电化学极化曲线测试、交流阻抗谱测试、恒电流测试和自放电测试方法，如下。

①极化曲线测试