深井阳极原理及特点
原理:基于电化学的阴极保护原理,深井阳极通过外部电源向电解质(如土壤)中提供保护电流,使被保护的金属结构成为阴极,在阴极上发生还原反应,抑制金属的腐蚀反应。阳极会优先发生氧化反应,阳极材料失去电子并被腐蚀,从而向电解质中提供电子,这些电子流向被保护的金属结构,使其得到保护。
结构组成:
阳极体:材料类型多样,牺牲阳极材料有镁合金、锌合金和铝合金等,适用于不同环境。在外加电流系统中,常用高硅铸铁阳极、石墨阳极,现在贵金属氧化物涂层钛基阳极(MMO)成为主流。阳极体形状一般为棒状或管状,尺寸根据保护电流需求和阳极消耗率确定。
填充材料:围绕在阳极体周围,作用是降低阳极与周围土壤之间的接触电阻,增加阳极的导电性,防止阳极反应产物在阳极表面形成结垢。通常采用冶金焦炭或煅烧石油焦炭,也会配合石膏等保持湿度。
导流结构:包括聚乙烯导气管等,用于消除气阻效应,避免氧气积聚,还可用来散发热量、回注水等。
套管:为阳极井提供支撑作用,方便阳极串安装,同时限制阴极保护电流从近地表释放。
特点:
保护效果好:能利用深层土壤的低电阻率特性,更有效地将电流均匀地分布到被保护金属结构的周围,减少电流分布不均问题,保护电位波动小,保护距离长。
干扰小:与保护结构有一定距离,对其他埋地金属的腐蚀干扰小,杂散电流干扰也较低,且不受地形限制。
其他优势:具有接地电阻小、节能防爆、不须沿线开挖等优点,占地面积小,适用于城市管网密集区等空间有限的场所,使用寿命长,全周期成本低。
适用场景4:适用于大型长输管线、城市管网、水电工程、表层土壤电阻率高的地区埋地金属构筑物的阴极保护,是长输管线、城市管网、区域性保护的主要技术之一。例如在土壤电阻率>100Ω?m的干旱地区,相比传统浅埋阳极具有明显优势,单井保护范围可达80公里,特别适合长输管线。
安装要求:深井阳极通常被埋在地下一定深度,阳极体顶部距地面≥15米,常见深度在20米至80米之间,且以竖直方向摆放2。深井阳极地床与被保护构筑物的距离应不小于80米。