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高硅铸铁阳极的结构设计和工作原理

河南铧云创新科技有限公司

高硅铸铁阳极的结构设计和工作原理

河南铧云-杨素素

高硅铸铁阳极作为阴极保护系统中经典且高效的阳极材料，广泛应用于埋地管道、海洋工程、化工设备等金属构件的防腐保护领域。其结构需兼顾导电性、耐腐蚀性及电流分布均匀性。工作原理则基于电化学阳极溶解机制，实现对被保护金属的阴极极化防护。

一、高硅铸铁阳极的结构设计

1.阳极本体：采用含硅量14%~17%的高硅铸铁材质，通过离心铸造或砂型铸造工艺成型，通常设计为棒状、管状或板状。

2.导电芯棒：位于阳极本体中心，材质为纯铜或铜合金，直径10~20mm，长度略长于阳极本体，两端伸出用于与电缆连接。

3.电缆接头：芯棒伸出端通过放热焊接或螺栓连接方式与绝缘电缆固定，接头处需采用热缩套管或环氧树脂密封。

4.填充料层：阳极埋设时，周围填充由75%焦炭粉与25%膨润土混合而成的导电回填料，填充料层厚度不小于100mm。

二、高硅铸铁阳极的工作原理

1.电流输出机制：在外加直流电源的作用下，阳极本体通过导电芯棒与电源正极连接，被保护金属结构连接电源负极。电流从阳极经土壤或电解液介质流向被保护结构，形成腐蚀电流的反向回路。

2.阳极氧化反应：高硅铸铁中的硅与铁形成Fe-Si固溶体，具有良好的电化学稳定性。在电流作用下，阳极表面发生氧化反应，同时硅元素氧化生成SiO?保护膜，覆盖于阳极表面，抑制铁的进一步溶解，从而延长阳极寿命。

3.阴极保护效果：被保护金属结构因获得电子而处于阴极极化状态，其表面腐蚀电位向负方向移动，当电位低于腐蚀临界值时，金属表面的氧化反应被抑制，实现保护。

4.电流分布调节：填充料层的作用是使阳极输出电流均匀分布，避免局部电流密度过高，防止阳极表面出现“点蚀”或“沟槽腐蚀”，同时通过焦炭粉的导电作用，将阳极输出的集中电流分散为均匀的面电流，确保被保护结构表面的保护电位分布均匀。

综上，高硅铸铁阳极通过结构设计优化电流分布与耐蚀性，利用电化学氧化反应提供持续保护电流，是地下金属设施阴极保护系统中的关键组件，具有输出稳定、寿命长、适应复杂土壤环境等特点。