镁阳极常规试验与加速试验对比研究

2022-10-25刘波麟刘彬彬

全面腐蚀控制 2022年9期

李杰刘波麟唐菊刘彬彬蔡霞张楠

（浙江钰烯腐蚀控制股份有限公司，浙江宁波 315000）

0 引言

镁阳极是阴极保护系统中最常用的牺牲阳极，具有驱动电位高，安装简便，免维护等优点，常用于埋地钢制构筑物、淡水环境中钢结构的防腐保护[1-3]。

在阴极保护工程中，为了使被保护钢结构的阴极保护效果满足设计要求，首先要保证镁阳极本身的性能参数达到设计要求或相关产品标准。因此，在镁阳极的生产制造过程中，要对镁阳极的尺寸、重量、化学成分、电化学性能等指标进行取样测试。在判定电化学性能指标上，一般通过镁阳极的电流效率来判断产品是否在电化学性能上满足技术要求。

在GB/T 17848中，虽然也提出在生产过程中可以通过加速试验对阳极进行质量分析；但是，大家普遍认为加速试验测得的电化学效率往往是达不到产品技术要求的，因此也就无法准确进行产品质量判定；所以迄今为止大家都是依据14d的常规试验来对镁阳极进行电化学性能的质量控制[4]，这样做会增加了检测、制造成本和生产周期。

对此，我们经过长期的对比研究和分析，找出两种试验方法下所测得阳极电化学效率数据之间的相关性和规律性，通过相关数学公式进行换算，可以将加速试验的测试数据换算为常规试验数据，可在实际生产过程中用加速试验替代常规试验，具有指导意义。

1 试验过程

1.1 试样制作

常规试验的镁阳极加工为φ12.7×152mm的棒状标准试样，加速试验的镁阳极加工成Φ16.0×48mm的棒状标准试样。

1.2 试样筛选

为了消除试验过程中因试样铸造过程中不均匀性对结果造成的不利影响，需要在试验前进行试样筛查。所取试样应为同一批次的产品，并通过测定试样不同部位的开路电位来进行筛选，试样筛选装置如图1所示。

图1 试样筛选装置示意图

试验介质为人造海水，参比电极采用饱和甘汞电极，将甘汞电极测试端头插入到PVC管槽中，使电极端头尽量靠近或贴近样品表面进行测试；待万用表中显示电位值在3mV范围内波动时进行读数并做好记录；测量完成后按90°旋转阳极继续测试4个点的电位，按此方法依次旋转测试，最后选取各个面电位相差5mV以内的阳极作为测试试样。

1.3 试验方法

（1）常规试验

用导电胶带缠绕试样距加工面103.2mm处开始到距未加工端面10mm的部分，将试样浸入人造海水溶液，采用直流电源为12V，最大电流强度310A，36Ah的蓄电池进行通电，试验过程中保持0.039mA/cm2的恒定电流密度，分别记录第1、7、14天阳极的闭路电位。实验结束后，取出铜库仑计，用水清洗，在烘箱中105℃干燥10min，冷却后称重，计算阳极电流效率；

（2）加速试验

将试样浸入电解液之中，通电使其恒电流运行，保持第一天恒定电流密度1.5mA/cm2，第二天 0.4mA/cm2，第三天4.0mA/cm2，第四天1.5mA/cm2。在试验每一天用甘汞电极测试阳极的闭路电位并记录。

试验结束后将阳极试样放入铬酸溶液中浸泡15～20min，同时取出铜库仑计，再用自来水清洗试样，最后放入烘箱中于105℃干燥30min，冷却，称重。

每一种牌号的镁阳极分别取样60个进行常规试验和加速试验，测试结束后计算镁阳极的电流效率[5,6]。

1.4 结果与讨论

试验完成后，对试样进行处理和分析计算，得到三种牌号的镁阳极在两种试验方法下的电流效率，测试结果参如图2所示。

图2 三种镁合金阳极不同试验方法下电流效率

从图2中可以看出，无论哪一种镁阳极，在加速试验下测得的电流效率都要低于常规试验的结果。特别是AZ31型镁阳极，在加速试验测试下得到的电流效率均低于标准要求的（标准规定电流效率≥55%），显然无法以此来判断该批镁阳极是否合格，而常规试验结果显示98%的镁阳极是满足标准要求的。

此外，数据曲线分布表明为两种试验下镁阳极的电流效率差值在一定范围内。其中，MIC镁阳极在加速试验下的电流效率要比常规试验下低1.11%～3.35%，AZ63和AZ31分别偏低2.09%～3.06%，2.82%～3.99%。基于多组试样的偏差走向具有一定的规律性，可采用数学软件对数据进行线性拟合分析，得到三种型号镁阳极的效率换算方程：