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分类号

阴保

密级

一般

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编号

2025.10.23

深井阳极（城市密集管网深井阴极保护）

技术部：刘珍

内部资料请勿外传

2025年10月23日

深井阳极（城市密集管网深井阴极保护）是一种针对城市地下空间特点设计的高效、可靠的阴极保护技术，其通过垂直钻孔将阳极系统埋设于地下深处，利用电化学原理为密集管网提供长期、稳定的防腐保护。

一、技术原理

深井阳极基于电化学阴极保护原理，通过外部电源（如恒电位仪）向地下深处的阳极材料（如高硅铸铁、贵金属氧化物等）施加直流电流。阳极材料优先发生氧化反应，失去电子并被腐蚀，从而向电解质（土壤或水）中释放电子。这些电子流向被保护的金属结构（如管道、储罐），使其表面带负电，抑制金属的腐蚀反应（还原反应），形成保护层。

二、核心优势

节省地表空间

深井阳极垂直安装于地下数十米甚至上百米，井口占地面积小（通常仅一个井盖大小），非常适合城市密集管网区域，避免了对地面交通和设施的影响。

减少杂散电流干扰

阳极深埋地下，远离浅层密集管网，电流分布更均匀，能有效指向目标管道，减少对非目标结构的杂散电流干扰，保护效果更精准。

适应高电阻率土壤

深层土壤/岩层含水量更高，电阻率更低，有利于电流远距离传输，扩大保护范围。例如，单井保护范围可达数十公里，适合长输管道和大型储罐群。

长寿命与低维护

阳极材料（如贵金属氧化物涂层钛基阳极）寿命长达20-50年，远高于传统牺牲阳极（5-10年）。智能监测系统可实时反馈阳极消耗率，维护频率可降低至5年/次。

模块化与快速安装

预制成套设计（阳极体、焦炭填料、排气管、电缆等组件在工厂集成），减少现场作业量，安装周期缩短40%以上，尤其适合偏远地区。

三、关键组件与材料

阳极体

高硅铸铁阳极：含硅量≥14.5%，表面形成耐酸SiO?保护膜，降低溶解速率。

贵金属氧化物筒状阳极（如钛基+铱、铂涂层）：化学稳定性优异，适用于强腐蚀性环境，允许电流密度达5-80A/m2，寿命较传统材料提升50%。

填充材料

冶金焦炭或煅烧石油焦炭：增大阳极与土壤的接触面积，降低接地电阻30%-50%，同时疏导阳极反应产生的气体。

导气系统

聚乙烯导气管或网孔状不锈钢管：排出阳极反应产生的氧气和氯气等，避免“气阻”现象影响性能。

钢制套管

保护阳极井壁，防止坍塌（尤其在岩石地层中），并防止电流从井口扩散。

智能监测模块（可选）

植入分布式光纤传感器，实时监测填料密实度与阳极消耗率，故障预警准确率达90%。

四、应用场景

城市密集管网

燃气管道、供水管道、排水管道等：解决地表空间狭小、土壤电阻率高、杂散电流干扰等问题，延长管道使用寿命。

长输管道

跨沙漠、戈壁等高电阻率地区的输油、输气管道：确保管道沿线均匀获得阴极保护电流，减少腐蚀风险。

大型储罐群

炼油厂、化工厂的储罐底部和侧壁：防止土壤腐蚀，降低泄漏风险。

海上平台与跨海大桥

海洋环境中的金属结构：如导管架、接地网等，抵抗海水和海底土壤的双重腐蚀。

特殊环境设施

核电站防护墙、地铁轨道系统等：提供长期、稳定的防腐保护。

五、施工要点

选址与钻孔

阳极与被保护金属结构垂直距离≥80米，避开低洼死水区、排水区及污染区域。

使用专业钻机钻孔，深度根据工程需求确定（如20-100米），直径比阳极井大5-6厘米。

阳极下放与填料回填

分段下放阳极串，确保与土壤接触良好。

从井底注入冶金焦炭或煅烧石油焦炭，密实度≥90%，避免孔隙。

排气孔设置

安装排气管，底部超出阳极下端0.5米，便于气体排放。

系统测试与调试

安装完成后进行系统测试，检查阳极电阻、电流分布等参数，确保符合设计要求。