辅助阴极结构的设计与安装应考虑其强度和刚度,与作为阳极的设备壁应保持一定距离并尽量均匀,与设备绝缘良好,其引出线及引出系统与设备的绝缘、密封性能良好。
为了解决设备溶液从阴极连接处泄露的问题,许多阳极保护是从设备顶部安装辅助阴极的。这种安装方式同时也提供了阴极装取、维修、更换方便的优点。在设备顶部焊上开孔法兰,安装阴极时用绝缘垫片将阴极与设备绝缘。该绝缘垫片还必须耐设备内溶液蒸汽和凝液的侵蚀。阴极的固定也是十分重要的,尤其是在流速大或者有气体冲击、震动的场合以及辅助阴极悬挂过长的情况下,应采取一些专门措施保障阴极安装的牢固。
只安装一个辅助阴极的体系,阴极位置不一定要处于设备中央,因为被保护体系一般都具有足够的分散能力,可以获得适当的电流分布。然而,如果使用多支阴极,它们相对于容器壁可以均匀的分布。
如果被保护设备不是立式安装,而是水平安装的,电击的分布设置就有些不一样了。如果只用一支阴极,应将它放在设备中部。如果使用多支阴极,则应将它们沿设备长度方向均匀的设置。如果被保护设备的几何构型复杂,电极布置的设计就比较困难一些。总之,阴极的布置必须使被设备所有各处获得适当的电流分布,而且避免局部位置产生过钝化。
我们选择阴极材料主要是考虑阴极在溶液介质中的稳定性。阴极材料应该是惰性的,或者在阳极保护系统运行时,它们由于承载了阴极电流而受到阴极保护。
阴极材料的价格也是一个很重要的考虑因素。消耗电能的费用与阴极面积有很大的关系,因为在阳极保护系统载流电路中的总电阻主要取决于辅助阴极与溶液之间的接界电阻。这种接界电阻是总电阻的控制性因素,因此应该尽可能采用表面积大的辅助阴极,以降低电能消耗,提高经济效益。
在设计时选择了阴极材料后,接着就应该确定辅助阴极的大小和数量。阴极大小以及数量是根据电路电阻和电流分布来确定的。关于电流分布主要是考虑阴极的分散能力,它还与阴极的构型、分布、安装有密切关系。
辅助阴极的材质选择和结构设计的基本原则是:
①在阳极保护状态以及自腐蚀状态下具有长期稳定性,耐蚀耐用,使用寿命长。设计时应留有腐蚀裕量。
②阴极横截面积及其连接面的载流能力大,以满足阳极保护系统运行操作之需。
③设计时应该考虑是阴极暴露表面积尽可能的大,减小阴极接界电阻,以降低阳极保护时所需电能和对电源容量的要求。
④阴极极化率要小,工作电位稳定。
⑤辅助阴极在阳极保护设备中应装取方便,结构可靠,保证引线处满足绝缘和密封要求。
⑥阴极材料力学性能好,易于加工、安装、维修、更换。选用的阴极材料不仅具有优良的性能,而且材料来源广泛,价格低廉。