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【摘要】本课题通过将粘胶布等制成铝合金的防护罩，达到抗油污的目的。添加保护罩的铝合金在油污中上午电化学性能得到明显改善。
【关键词】铝合金 电化学性能 抗油污
1、前言
目前牺牲阳极材料主要是锌合金阳极、镁合金阳极和铝合金阳极。在普通环境中，它们对钢铁设施具有良好的保护效果。目前，市售牺牲阳极材料有锌及锌合金、镁及镁合金和铝合金三大类，它们用在对钢铁设备有很好的保护效果。然而，随着工业生产领域的扩展，许多金属设备需在苛刻的环境下工作，如油田污水处理大罐、储油罐、油/水井管柱、换热器、接地装置等，这些设备的保护要求高，市售常温牺牲阳极不能满足保护要求。主要表现为：镁合金阳极析氢自腐蚀严重，电流效率极低（小于25%）；锌合金阳极极化率大，可能出现极性逆转，加速钢铁腐蚀；铝合金阳极电位正移，或表面钝化增强，发生坑蚀，或出现“粉化性”晶间腐蚀，溶解不均匀，电流效率下降。但是总体而言，铝阳极密度较小、有效电位差较大、电流效率高、尤其是电化学当量大，是最经济、最具前景的牺牲阳极材料。
然而，随着工业的迅速扩展，许多金属设备需在苛刻的环境下工作，如石油罐、热处理设备、埋地输送装置等，这些设备对牺牲阳极的要求高，常用的牺牲阳极不能起到理想的保护效果。其中镁合金析氢自腐蚀严重；锌合金阳极在电场作用下极化率很大，容易阳极失效；铝合金表面易钝化或溶解不均匀。但是铝具有2980A·h·kg-1的理论电流容量、价格便宜和性能稳定等优点，所以铝合金是牺牲阳极中被广泛应用的材料，常用于埋地线路管道、石油设施、各种船舶及集装箱等的阴极保护。在原油介质中，一旦原油接触到铝牺牲阳极，原油将严密地粘附和包裹铝牺牲阳极。研究表明，被原油紧密覆盖的铝阳极表面会形成硬壳，溶解将变得非常困难。这将导致阴极保护系统中电流无法传导，最终牺牲阳极完全失效；即使铝牺牲阳极在一般环境中性能优良，在原油介质中该失效问题仍然无法避免。郭志刚等人研究了铝牺牲阳极在油罐中恶化的电化学性能，但是没有涉及具体的改善措施，目前关于牺牲阳极抗油污技术的研究几乎空白。
油污污染会影响阴极保护法中阳极的电化学性能，令原油储罐的使用寿命远低于预期。这样既增加了企业的成本，又浪费了宝贵的资源。考虑到油罐底部腐蚀环境的复杂性，仅仅通过对铝合金阳极表面改性，使其具有抗油污性能是不现实的。本实验选择膜材料，将其制作成铝合金阳极的防护罩，进而赋予铝合金阳极抗油污的性能，提高其使用寿命。
2、实验
本课题依托的实验室为学校的教育部重点实验室，实验室拥有大量用于测试分析用的精密仪器和设备。如电化学工作站、美国NECOLET红外（IR）、元素分析仪（德国ELEMENTAL）、XRD（德国）、X射线荧光光谱仪（日本）、英国FTT的锥形量热仪（CONE）、JSM-6380扫描电镜（日本）、AFM等。
本实验采用Al-Zn-In阳极，并分为三组，1#阳极为不带任何防护罩的铝合金陽极，2#阳极为带有棉机织布防护罩的铝合金阳极，3#阳极为带有尼龙膜的铝合金阳极。实验的温度都为50℃，环境都为模拟油罐底部沉积水的油水乳状液。采用GB/T17848-1999中规定的恒电流法测试铝合金阳极在50℃的3%NaCl溶液中的电化学性能。
3、结论
实验结果表面3um尼龙膜在抗油污、通透性、耐热性上均比较好，是一种较为理想的防护罩材料。唯一的缺点是机械强度不够，还需改善。防护罩的大小对铝合金阳极的保护作用的影响没有确切的实验结论。罩体积过小可能导致防护罩内氯离子浓度过高，增加了发生晶间腐蚀的可能性，而过大的话又会增加其制作成本。
致谢：
感谢武汉纺织大学大学生创新创业训练计划项目“在高温油介质中保护铝阳极的膜性能及制备工艺研究”（2013CXZD041）对本研究提供的资助。
【关键词】铝合金 电化学性能 抗油污
1、前言
目前牺牲阳极材料主要是锌合金阳极、镁合金阳极和铝合金阳极。在普通环境中，它们对钢铁设施具有良好的保护效果。目前，市售牺牲阳极材料有锌及锌合金、镁及镁合金和铝合金三大类，它们用在对钢铁设备有很好的保护效果。然而，随着工业生产领域的扩展，许多金属设备需在苛刻的环境下工作，如油田污水处理大罐、储油罐、油/水井管柱、换热器、接地装置等，这些设备的保护要求高，市售常温牺牲阳极不能满足保护要求。主要表现为：镁合金阳极析氢自腐蚀严重，电流效率极低（小于25%）；锌合金阳极极化率大，可能出现极性逆转，加速钢铁腐蚀；铝合金阳极电位正移，或表面钝化增强，发生坑蚀，或出现“粉化性”晶间腐蚀，溶解不均匀，电流效率下降。但是总体而言，铝阳极密度较小、有效电位差较大、电流效率高、尤其是电化学当量大，是最经济、最具前景的牺牲阳极材料。
然而，随着工业的迅速扩展，许多金属设备需在苛刻的环境下工作，如石油罐、热处理设备、埋地输送装置等，这些设备对牺牲阳极的要求高，常用的牺牲阳极不能起到理想的保护效果。其中镁合金析氢自腐蚀严重；锌合金阳极在电场作用下极化率很大，容易阳极失效；铝合金表面易钝化或溶解不均匀。但是铝具有2980A·h·kg-1的理论电流容量、价格便宜和性能稳定等优点，所以铝合金是牺牲阳极中被广泛应用的材料，常用于埋地线路管道、石油设施、各种船舶及集装箱等的阴极保护。在原油介质中，一旦原油接触到铝牺牲阳极，原油将严密地粘附和包裹铝牺牲阳极。研究表明，被原油紧密覆盖的铝阳极表面会形成硬壳，溶解将变得非常困难。这将导致阴极保护系统中电流无法传导，最终牺牲阳极完全失效；即使铝牺牲阳极在一般环境中性能优良，在原油介质中该失效问题仍然无法避免。郭志刚等人研究了铝牺牲阳极在油罐中恶化的电化学性能，但是没有涉及具体的改善措施，目前关于牺牲阳极抗油污技术的研究几乎空白。
油污污染会影响阴极保护法中阳极的电化学性能，令原油储罐的使用寿命远低于预期。这样既增加了企业的成本，又浪费了宝贵的资源。考虑到油罐底部腐蚀环境的复杂性，仅仅通过对铝合金阳极表面改性，使其具有抗油污性能是不现实的。本实验选择膜材料，将其制作成铝合金阳极的防护罩，进而赋予铝合金阳极抗油污的性能，提高其使用寿命。
2、实验
本课题依托的实验室为学校的教育部重点实验室，实验室拥有大量用于测试分析用的精密仪器和设备。如电化学工作站、美国NECOLET红外（IR）、元素分析仪（德国ELEMENTAL）、XRD（德国）、X射线荧光光谱仪（日本）、英国FTT的锥形量热仪（CONE）、JSM-6380扫描电镜（日本）、AFM等。
本实验采用Al-Zn-In阳极，并分为三组，1#阳极为不带任何防护罩的铝合金陽极，2#阳极为带有棉机织布防护罩的铝合金阳极，3#阳极为带有尼龙膜的铝合金阳极。实验的温度都为50℃，环境都为模拟油罐底部沉积水的油水乳状液。采用GB/T17848-1999中规定的恒电流法测试铝合金阳极在50℃的3%NaCl溶液中的电化学性能。
3、结论
实验结果表面3um尼龙膜在抗油污、通透性、耐热性上均比较好，是一种较为理想的防护罩材料。唯一的缺点是机械强度不够，还需改善。防护罩的大小对铝合金阳极的保护作用的影响没有确切的实验结论。罩体积过小可能导致防护罩内氯离子浓度过高，增加了发生晶间腐蚀的可能性，而过大的话又会增加其制作成本。
致谢：
感谢武汉纺织大学大学生创新创业训练计划项目“在高温油介质中保护铝阳极的膜性能及制备工艺研究”（2013CXZD041）对本研究提供的资助。