專利名稱：：一種長(zhǎng)壽命鐵合金犧牲陽(yáng)極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種海水環(huán)境下高效長(zhǎng)壽的防腐蝕用鐵合金犧牲陽(yáng)極，特別是一種適于海水環(huán)境中的船舶及其它設(shè)備保護(hù)銅合金海水管路的長(zhǎng)壽命鐵合金犧牲陽(yáng)極。
背景技術(shù)：
：船舶的海水管路系統(tǒng)在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題，甚至產(chǎn)生腐蝕泄漏。海水管路的早期頻繁泄漏，不僅造成了船舶技術(shù)性能的嚴(yán)重降低,而且大大增加船舶的維修費(fèi)用，影響其正常航行。采用耐海水腐蝕性能更好的管材是解決問(wèn)題的途徑之一，但鈦合金、雙相不銹鋼等材料價(jià)格昂貴，而且易對(duì)管路系統(tǒng)中的其他材料帶來(lái)電偶腐蝕問(wèn)題。目前紫銅管路在船舶上應(yīng)用比較多，相對(duì)比較經(jīng)濟(jì)，但其耐蝕性尚不能完全滿足實(shí)際要求，需要采取一些配套的防護(hù)措施，綜合治理海水管路的腐蝕破損問(wèn)題。以前，船舶銅質(zhì)海水管路廣泛采用鋅合金犧牲陽(yáng)極保護(hù)，但大都不很成功。主要原因不是犧牲陽(yáng)極保護(hù)無(wú)效，而是因?yàn)楹Ｋ苈吠◤捷^小，管路上可以安裝的犧牲陽(yáng)極尺寸有限，加之鋅合金陽(yáng)極與銅合金陰極之間電位差過(guò)大(約800mV)，犧牲陽(yáng)極溶解過(guò)快，壽命太短，大都在數(shù)月內(nèi)即完全消耗，船舶在航期間又不易經(jīng)常更換，加之鋅塞式的陽(yáng)極底座和絲堵材料為有脫成分腐蝕敏感性的H59-l黃銅。因此海水管路僅在裝陽(yáng)極后的數(shù)月內(nèi)受到保護(hù)，以后長(zhǎng)期處于無(wú)保護(hù)狀態(tài)，甚至發(fā)生過(guò)絲堵腐蝕后受壓崩出造成電器失火的事故。目前，俄羅斯、美國(guó)、日本等國(guó)家在船舶的銅質(zhì)海水管路犧牲陽(yáng)極保護(hù)方面均推薦用鐵陽(yáng)極，而不推薦鋅合金犧牲陽(yáng)極。但其采用的鐵陽(yáng)極，有的材料直接選用普通碳鋼或純鐵，盡管可以對(duì)銅管路提供保護(hù)，但其作為犧牲陽(yáng)極材料的性能并不是最佳的。正如鋁合金犧牲陽(yáng)極在嚴(yán)格控制鋁中的Fe等雜質(zhì)的基礎(chǔ)上，添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪厥逛X合金犧牲陽(yáng)極材料的電化學(xué)性能達(dá)到使用要求，鐵合金陽(yáng)極必須控制雜質(zhì)含量并根據(jù)管路保護(hù)的特點(diǎn)添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪?，使其耐蝕性、工作電位、電容量和電流效率、溶解性能等達(dá)到犧牲陽(yáng)極材料的要求。除了陽(yáng)極材料以外，陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)形式也是影響海水管路保護(hù)效果的關(guān)鍵因素。中國(guó)專利(CN03253305.5)"—種海水管路犧牲陽(yáng)極保護(hù)裝置"介紹了一種海水管路犧牲陽(yáng)極保護(hù)裝置。其特征是所述的犧牲陽(yáng)極為圓管狀，它的外面套裝一中空?qǐng)A柱形外殼，夾在兩法蘭中間固定。它的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、更換方便。但是由于陽(yáng)極體的尺寸較小，同樣存在壽命較短的問(wèn)題，難以達(dá)到一個(gè)塢修期，并且該裝置的耐壓密封方面還有待進(jìn)一步提高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種開(kāi)路電位適宜、電流效率高，溶解均勻并且使用壽命至少達(dá)到一個(gè)塢修期的鐵合金犧牲陽(yáng)極組件，該組件不需要復(fù)雜技術(shù)操作就可進(jìn)行安裝更換，并且能夠克服現(xiàn)有技術(shù)使用壽命短、結(jié)構(gòu)不耐壓的缺點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明先從犧牲陽(yáng)極材料本身的性能改進(jìn)入手，設(shè)計(jì)了一種電位差適宜、溶解均勻且電流效率高的鐵合金犧牲陽(yáng)極材料并制成陽(yáng)極組件，其陽(yáng)極組件主體結(jié)構(gòu)包括陽(yáng)極外套管、管式陽(yáng)極體、法蘭、螺栓和管路；采用管段式結(jié)構(gòu)，陽(yáng)極外套管的材料和海水管路材料相同，陽(yáng)極組件兩端接有法蘭，陽(yáng)極與管路之間采用法蘭式連接和密封；管式陽(yáng)極體鑲嵌在陽(yáng)極外套管內(nèi)，其內(nèi)徑為被保護(hù)海水管路內(nèi)徑的0.9~1，2倍；陽(yáng)極外套管和管式陽(yáng)極體的長(zhǎng)度可調(diào)。本發(fā)明通過(guò)腐蝕和電化學(xué)性能的研究，確定了以Mn、Cr及微量Al為合金元素的鐵合金犧牲陽(yáng)極材料成份，其各元素的重量百分比為Mn為l6。/。；Cr為卜5。/。；Al為0.1~0.5°/。；余者為Fe;合金元素的加入具有提高陽(yáng)極的電化學(xué)性能、改善陽(yáng)極本身抗沖刷腐蝕的能力、延長(zhǎng)陽(yáng)極的使用壽命的功效；采用常規(guī)的熔鑄技術(shù)，控制原材料成分、熔煉和出爐、澆鑄溫度和成分均勻度，使晶粒組織細(xì)化，制成鐵合金犧牲陽(yáng)極組件。本發(fā)明根據(jù)船舶海水管路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，陽(yáng)極體設(shè)計(jì)為管段式復(fù)合陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，該陽(yáng)極結(jié)構(gòu)兩端制有法蘭的一段雙金屬管，內(nèi)層為犧牲陽(yáng)極材料，外層為與海水管路或法蘭相同的材料，通過(guò)法蘭與海水管路的法蘭直接相連。本發(fā)明的陽(yáng)極結(jié)構(gòu)可以大幅度的增加陽(yáng)極重量，顯著增加陽(yáng)極使用壽命，可用于難于進(jìn)行維修保養(yǎng)，要求保護(hù)期限必須達(dá)到或超過(guò)一個(gè)均修期的海水管路上。圖1為本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)原理示意圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施結(jié)構(gòu)主要由陽(yáng)極外套管l、管式陽(yáng)極體2、法蘭3、螺栓4和管路5組成；陽(yáng)極外套管1與被保護(hù)海水管路材料相同，管式陽(yáng)極體2為高性能鐵合金犧牲陽(yáng)極，根據(jù)保護(hù)對(duì)象的不同，可以改變其組分含量。并且為保證結(jié)構(gòu)的耐壓密封性能，其兩側(cè)面可制有密封線；法蘭3與陽(yáng)極外套管1材料相同，同樣為保證結(jié)構(gòu)的耐壓密封性能，兩側(cè)面可制有密封線，通過(guò)螺栓4與被保護(hù)管路法蘭3連接；陽(yáng)極體的長(zhǎng)度可以根據(jù)設(shè)計(jì)壽命的要求或是實(shí)際海水管路布置空間的大小進(jìn)行調(diào)整;螺栓4和管路5分別為常規(guī)部件和銅合金海水管路。實(shí)施例本實(shí)施以保護(hù)紫銅海水管路為例，選取陽(yáng)極外套管1的材料為紫銅，犧牲管式陽(yáng)極體2的材料組成重量百分比為Mn，16%;Cr,1~5%;Al，0.1~0.5%的鐵合金陽(yáng)極(鐵含量為8898%)，本陽(yáng)極體材料的性能指標(biāo)為比重7.84g/cm3;開(kāi)路電位:一0.68-0.72V(SCE);工作電位:-0.61-0.59V(SCE);實(shí)際電容量〉920A.h/Kg;電流效率>95%;陽(yáng)極溶解均勻。該陽(yáng)極體結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度L根據(jù)設(shè)計(jì)壽命的要求或具體海水管路的安裝空間要求確定。犧牲管式陽(yáng)極體2的內(nèi)徑與被保護(hù)管路5的內(nèi)徑相同，安裝時(shí)通過(guò)法蘭與海水管路法蘭連接，法蘭之間絕緣并密封，然后由陽(yáng)極外套管1引出導(dǎo)線與被保護(hù)管路5連接;更換時(shí)，只需將螺栓4卸開(kāi)，將提前制作好的犧牲管式陽(yáng)極體2更換即可。本發(fā)明實(shí)施的鐵合金犧牲陽(yáng)極體的規(guī)格4>55*10*20mm(外徑*壁厚*長(zhǎng)度)；TUP管規(guī)格4>60*5*500mm(外徑*壁厚*長(zhǎng)度)，靜水狀態(tài)下鐵合金犧牲陽(yáng)極對(duì)紫銅管道的陰極保護(hù)作用，試驗(yàn)(連接)時(shí)間87天，試驗(yàn)完畢，試樣按標(biāo)準(zhǔn)方法清除腐蝕產(chǎn)物干燥后稱重，失重結(jié)果及保護(hù)度見(jiàn)表1所示，與未進(jìn)行犧牲陽(yáng)極保護(hù)的紫銅試樣的腐蝕速度相比，鐵合金犧牲陽(yáng)極對(duì)紫銅管的保護(hù)度可高達(dá)92.4%。表1.紫銅管失重及保護(hù)度<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.一種長(zhǎng)壽命鐵合金犧牲陽(yáng)極，主體結(jié)構(gòu)包括陽(yáng)極外套管、管式陽(yáng)極體、法蘭、螺栓和管路，其特征在于采用管段式結(jié)構(gòu)，陽(yáng)極外套管的材料和海水管路材料相同，陽(yáng)極組件兩端接有法蘭，陽(yáng)極與管路之間采用法蘭式連接和密封；管式陽(yáng)極體鑲嵌在陽(yáng)極外套管內(nèi)，其內(nèi)徑為被保護(hù)海水管路內(nèi)徑的0.9～1.2倍；陽(yáng)極外套管和管式陽(yáng)極體的長(zhǎng)度可調(diào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)壽命鐵合金犧牲陽(yáng)極，其特征在于以Mn、Cr及微量Al為合金元素的鐵合金犧牲陽(yáng)極材料成份，其各元素的重量百分比為Mn為l6Q/。；Cr為l5。/。；Al為0.1-0.5%;余者為Fe;采用熔鑄技術(shù)，控制原材料成分、熔煉和出爐、澆鑄溫度和成分均勻度，使晶粒組織細(xì)化，制成鐵合金犧牲陽(yáng)極組件。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)壽命鐵合金犧牲陽(yáng)極，其特征在于陽(yáng)極體為管段式復(fù)合陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，兩端制有法蘭的一段雙金屬管，內(nèi)層為犧牲陽(yáng)極材料，外層為與海水管路或法蘭相同的材料，通過(guò)法蘭與海水管路的法蘭直接相連。全文摘要本發(fā)明涉及一種海水環(huán)境下高效長(zhǎng)壽的防腐蝕用鐵合金犧牲陽(yáng)極組件，特別是一種適于海水環(huán)境中的船舶及其它設(shè)備保護(hù)銅合金海水管路的長(zhǎng)壽命鐵合金犧牲陽(yáng)極，其主體結(jié)構(gòu)包括陽(yáng)極外套管、管式陽(yáng)極體、法蘭、螺栓和管路，采用管段式結(jié)構(gòu)，外套管的材料和海水管路材料相同，陽(yáng)極組件兩端接有法蘭，與管路之間采用法蘭式連接和密封；管式陽(yáng)極體鑲嵌在陽(yáng)極外套管內(nèi)，其內(nèi)徑為被保護(hù)海水管路內(nèi)徑的0.9～1.2倍；陽(yáng)極外套管和管式陽(yáng)極體的長(zhǎng)度可調(diào)；以Mn、Cr及微量Al為合金元素的鐵合金犧牲陽(yáng)極材料成分，余者為Fe，可以大幅度的增加陽(yáng)極重量，顯著增加陽(yáng)極使用壽命，可用于難于進(jìn)行維修保養(yǎng)，要求保護(hù)期限必須達(dá)到或超過(guò)一個(gè)塢修期的海水管路上。文檔編號(hào)C23F13/14GK101100751SQ20071001515公開(kāi)日2008年1月9日申請(qǐng)日期2007年7月18日優(yōu)先權(quán)日2007年7月18日發(fā)明者萍姚,李相波,王洪仁,許立坤申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所