本发明属于海洋工程装备制造领域，尤其涉及一种用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料及制备方法。
背景技术：
1、fpso(floating production storage and offloading)即浮式储油卸油装置，是集油气分离、含油污水处理、动力发电、供热、原油产品的储存和运输、人员居住与生产指挥系统于一体的综合性的大型海上石油生产基地，广泛适合于远离海岸的深海、浅海海域及边际油田的开发，已成为海上油气田开发的主流生产方式，被称为“海上石油工厂”。fpso的原油舱、压载水舱、工艺水舱等经受着高盐、高温、干湿交替、酸性、油污等恶劣环境考验，受到电化学、流体冲刷、沉积物堆积和厌氧微生物等联合腐蚀作用，给舱内的钢结构带来了严重的腐蚀问题，必须采取合理的腐蚀防护措施。
2、牺牲阳极法是海水环境中有效的腐蚀防护方法，目前常用的是铝合金牺牲阳极和锌合金牺牲阳极。现有的铝基牺牲阳极材料在高温环境下普遍存在着表面钝化、活化性能降低、溶解不均匀、电容量下降等问题，同时铝阳极存在高空坠落产生火花的风险，不适用于含油污水的舱室阴极保护。常规zn-al-cd牺牲阳极，在50℃以上的海水中，就会有严重的晶间腐蚀，电容量显著降低，工作电位正移，甚至与被保护钢结构发生极性逆转，使钢结构变成阳极，加速其腐蚀。而且由于原油中不可避免的存在一些厌氧微生物和沉积物，还会产生硫化氢气体，导致水体呈酸性，加速了牺牲阳极的自溶解速度，也导致了牺牲阳极效率的降低；同时，油污的存在，会附着在牺牲阳极表面，减少牺牲阳极的活化点，导致牺牲阳极的不均匀溶解。
3、fpso的原油舱、工艺水舱、压载舱的钢结构处于高温、油污、高盐、酸性的特殊海水工况环境，急需开发一种适用于上述特殊海水环境的锌合金牺牲阳极材料，解决工作电位正移、极性反转、溶解不均匀的问题。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术中fpso的原油舱、工艺水舱、压载舱的钢结构处于高温、油污、高盐、酸性的特殊海水工况环境，存在工作电位正移、极性反转、溶解不均匀等问题，提出一种用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料，在50-90℃、盐度35～300g/l、ph4～7、含油污的海水环境的工作电位≤980mv(相对于ag/agcl参比电极)，电容量≥780ah/kg，阳极表面均匀溶解，腐蚀产物容易脱落的，该阳极可应用于fpso的原油舱、压载舱、工艺水舱以及原油储罐、海底输油管道的金属构筑物的阴极保护，也可以用于常温海水环境的阴极保护工程。
2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料，包括zn，al，mg，sr以及杂质元素fe、cd、pb、cu；用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料在温度50～90℃、盐度35～300g/l、ph4～7、含油污的海水环境的工作电位≤980mv(相对于ag/agcl参比电极)，电容量≥780ah/kg，阳极表面均匀溶解，腐蚀产物容易脱落。
3、作为优选，按照重量百分比，包括al 0.26～0.35％，mg 0.16～0.23％，sr0.005-0.08％，其中杂质元素fe≤0.005％，cd≤0.001％，pb≤0.006％，cu≤0.001％，余量为zn。可以理解的是，根据实际情况本领域技术人员可在上述范围内调整各组分的重量份数，例如al的重量份数还可以为0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％或上述范围内的任意点值，mg的重量份数还可以为0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％或上述范围内的任意点值，sr的重量份数还可以为0.005％、0.01％、0.015％、0.02％、0.025％、0.03％、0.035％、0.04％、0.045％、0.05％、0.055％、0.06％、0.065％、0.07％、0.075％、0.08％或上述范围内的任意点值。
4、作为优选，al元素、sr元素分别以铝镁合金、铝锶合金的方式添加，余量的铝以铝锭方式添加。
5、作为优选，铝镁合金中镁的质量分数为45％～55％，铝镁合金的熔点为450～460℃；铝锶合金中锶的质量分数为90～95％，铝锶合金的熔点为590～610℃。
6、本发明另一方面提供了用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
7、将锌锭、铝锭、铝镁合金、铝锶合金预热到150℃，以去除材料中的水分；
8、将熔炼炉加热至480～500℃，使锌锭完全熔化，再按照配方比例加入铝镁合金，在锌液上方覆盖石墨层，以隔绝空气，同时进行搅拌；
9、待锌液温度升到620～630℃时，再按照配方比例加入铝锶合金，同时进行搅拌；
10、待锌液温度升到700℃时，加入余量铝锭，同时进行搅拌，待完全融化后停止加热；
11、将锌液浇铸到模具后，采用水冷的方式使牺牲阳极冷却到室温，静置12小时以上；
12、将牺牲阳极放入保温炉保温后，取出冷却到室温，即得到zn-al-mg-sr锌合金牺牲阳极。
13、作为优选，搅拌方式通过人工使用石墨棒搅拌或采用永磁搅拌，且搅拌时间不低于3分钟。
14、作为优选，采用永磁搅拌时，顺时针和逆时针搅拌各3～5分钟。
15、作为优选，浇铸所用模具的温度为200～300℃。
16、作为优选，牺牲阳极保温时间为4小时，保温温度为350～380℃。
17、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：本发明加入适量al合金元素，一方面可以使al与zn形成固溶体，细化晶粒，加快了阴极反应速率，增强了高温环境中锌阳极反应活性，使工作电位负移，另一方面al可以与fe、cd、pb等杂质元素化合，形成固溶体，消除杂质对阳极性能的影响，使锌牺牲阳极腐蚀产物易脱落不易结壳；本发明加入适量mg合金元素，mg与al易形成金属间化合物，通过mg元素的添加，降低由于富铝相的优先溶解导致的晶间腐蚀，改善了阳极的溶解形貌，提高了阳极的电容量；本发明创造性加入适量sr元素，sr具有细化晶粒，改善阳极在油污环境溶解性能；sr的添加量不超过0.08％时，sr与zn在晶界上形成析出相，成为弱阴极相，阻碍了晶间腐蚀，减少了晶粒的大块脱落，提高阳极电流效率，极大的提高了锌合金牺牲阳极在油污水中的活化能力，显著的改善了晶间腐蚀问题。
1.用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料，其特征在于，包括zn，al，mg，sr以及杂质元素fe、cd、pb、cu；用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料在温度50～90℃、盐度35～300g/l、ph4～7、含油污的海水环境的工作电位≤980mv(相对于ag/agcl参比电极)，电容量≥780ah/kg，阳极表面均匀溶解，腐蚀产物容易脱落。
2.根据权利要求1所述的用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料，其特征在于，按照重量百分比，包括al 0.26～0.35％，mg 0.16～0.23％，sr0.005-0.08％，其中杂质元素fe≤0.005％，cd≤0.001％，pb≤0.006％，cu≤0.001％，余量为zn。
3.根据权利要求1所述的用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料，其特征在于，al元素、sr元素分别以铝镁合金、铝锶合金的方式添加，余量的铝以铝锭方式添加。
4.根据权利要求3所述的用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料，其特征在于，铝镁合金中镁的质量分数为45％～55％，铝镁合金的熔点为450～460℃；铝锶合金中锶的质量分数为90～95％，铝锶合金的熔点为590～610℃。
5.用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于，搅拌方式通过人工使用石墨棒搅拌或采用永磁搅拌，且搅拌时间不低于3分钟。
7.根据权利要求6所述的用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于，采用永磁搅拌时，顺时针和逆时针搅拌各3～5分钟。
8.根据权利要求5所述的用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于，浇铸所用模具的温度为200～300℃。
9.根据权利要求5所述的用于油污酸性高温海水环境的锌合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于，牺牲阳极保温时间为4小时，保温温度为350～380℃。
