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1. 形成自發(fā)原電池系統(tǒng)
燃氣管道主體材質多為鋼鐵,鎂合金的標準電極電位(約-1.7V)遠低于鋼鐵(約-0.44V)。當兩者通過以下方式構成回路時,會形成一個無需外部電源的自發(fā)原電池:
陽極:鎂合金(活性更高),作為原電池的“犧牲端”。
陰極:燃氣管道(活性更低),作為原電池的“保護端”。
電解質:管道周圍的土壤或地下水,為電子和離子遷移提供通道。
電連接:通過電纜或直接接觸,實現(xiàn)鎂合金與燃氣管道的可靠導電。
2. 電極反應的定向發(fā)生
在原電池系統(tǒng)中,電子會從電位更低的鎂合金(陽極)流向電位更高的鋼鐵管道(陰極),驅動兩類定向反應,最終抑制管道腐蝕:
陽極反應:鎂合金在電解質中發(fā)生氧化反應,被溶解腐蝕,釋放電子和鎂離子(Mg-2e?→Mg2?)。這一步是“犧牲”的核心,陽極會持續(xù)消耗直至失效。
陰極反應(管道保護):從陽極流來的電子聚集在鋼鐵管道表面,抑制了鋼鐵原本的氧化反應(Fe-2e? →Fe2?,即生銹的關鍵步驟)。同時,電子會與電解質中的氧氣、氫離子結合(如2H?O+ O?+ 4e?→ 4OH?),避免管道金屬被腐蝕。
3. 維持管道表面的 “陰極極化”
隨著反應持續(xù),鎂合金提供的陰極電流會使燃氣管道表面的電位不斷降低,進入“陰極極化”狀態(tài)。當管道表面電位降至- 0.85V(相對于硫酸銅參比電極)以下時,鋼鐵的腐蝕速率會大幅下降,甚至趨近于零,從而實現(xiàn)長期保護。
適配燃氣管道的關鍵特性
無需外部電源:避免了外加電流系統(tǒng)的供電線路可能引發(fā)的安全隱患,適配燃氣管道的安全要求。
電流輸出穩(wěn)定:鎂合金陽極輸出電流平緩,不會因電流過大導致管道表面出現(xiàn) “過保護”(如氫脆),保護效果更溫和可靠。
適應復雜土壤:即使在燃氣管道常經過的黏土、砂質土壤中,鎂合金也能通過配套填料包降低接觸電阻,確保原電池反應穩(wěn)定發(fā)生。

