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2025
深井阳极(外加电流阴极保护)
河南星辰科技实业有限公司
技术部:李淑阳
深井阳极是一种用于阴极保护系统的垂直埋设阳极装置,通常埋设于地下15米以下,
适用于土壤电阻率高或地表空间受限的场景,如大型储罐群、长输管道及城市管网。
工作原理
深井阳极通过与被保护的金属结构(如地下管道、储罐等)形成一个电化学回路,利用
外加电流使金属结构表面发生阴极极化,从而抑制金属的腐蚀。具体来说,阳极在土壤
中发生氧化反应,释放出电子,电子通过电缆流向被保护的金属结构,使金属结构表面
成为阴极,阻止金属失去电子而被腐蚀。
结构特点
阳极材料:通常采用硅铁或混合金属氧化物筒状阳极。
导电介质:填充焦炭(如冶金焦炭或煅烧石油焦炭)作为导电介质,可减小阳极接地电
阻,减少阳极的消耗,保持阳极井的形状。
分级体系:阳极深度根据工程需求可扩展至20-100米范围,形成深井、中深井及
超深井分级体系。
衍生设计:随着工程需求演变,深井阳极衍生出分段式结构及框架式钢网改良设计,后
者通过模块化安装降低材料消耗并提升施工效率。
应用场景
大型金属结构:主要应用于大型金属结构的阴极保护,特别是在土壤电阻率较高、环境
复杂的地区,如长距离输油输气管道、大型储罐群、海上平台等。
地下金属管道:广泛应用于石油、天然气、水和废水等地下金属管道的防腐保护。这些
管道长期埋设于地下,容易受到土壤和水分的腐蚀。通过安装深井阳极,可以有效地为
长距离管道提供均匀的阴极保护电流,防止管道因土壤腐蚀、杂散电流腐蚀等因素而损
坏。
特殊环境设施:对于石油储罐、化工原料储罐等大型储罐,其底部与土壤接触部分容易
受到腐蚀。深井阳极可以通过合理的布局和设计,为储罐底部提供足够的保护电流,延
长储罐的使用寿命。同时,这种保护方式也适用于其他与土壤接触的地下金属结构,如
油井套管等。在一些特殊环境下,如含有硫化氢等腐蚀性介质的油井中,油井套管容易
遭受腐蚀,此时深井阳极可以通过井口装置将阳极体放置在合适的深度,为套管提供阴
极保护。此外,对于海上平台导管架等处于海水和海底土壤双重腐蚀环境中的结构,深
井阳极也可以提供有效的防腐保护。
城市地下管网:在城市地下水管网、燃气管网、热力管网等密集管网系统中,深井阳极
可以提供有效的防腐保护。由于城市地下空间有限且土壤电阻率较高,深井阳极能够确
保电流均匀分布,对被保护管网提供全面的阴极保护。
优点
电流分布均匀:深井阳极能够确保电流在被保护金属结构上均匀分布,提高了阴极保护
的效果。
保护范围大:深井阳极能够提供广泛的阴极保护范围。
接地电阻小:深埋的阳极与土壤接触良好,接地电阻较小。
占地面积小:由于深埋地下,深井阳极对地面的占用面积较小。
对其他金属结构产生的干扰小:深井阳极的安装减少了对其他埋地金属结构的腐蚀干
扰。
适应性强:适用于难以接近或空间受限的区域,如密集的城市环境或已建成的基础设施
附近。同时,还可以灵活地设计以满足特定的保护需求。
施工与维护简便:安装和维护过程相对简便,降低了施工和维护成本。由于它们被埋设
在较深的土壤中,受腐蚀性环境的影响较小,因此具有较长的使用寿命。
缺点
单井造价较高:深井阳极的施工和维护成本相对较高。
对地质条件有要求:施工需要特定的地质条件,如岩石层或坚硬土壤可能会增加施工难
度。
施工较复杂:需要专业的挖掘设备和技术。
维修更换困难:由于深埋地下,深井阳极的维修和更换相对困难。
不适用于高土壤电阻率区域的局限性:在高土壤电阻率区域,深井阳极的保护效果可能
受限。