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预包装深井阳极的工作原理介绍河南雅克特种设备制造有限公司技术部：徐园日期：2025.11

预包装深井阳极的工作原理介绍

河南雅克特种设备制造有限公司

技术部：徐园

日期：2025.11.24

COVEROFPROJECTPLANREPORT

预包装深井阳极是一种用于地下金属结构阴极保护的装置，其工作原理基于电化学保护原理，通过向被保护金属结构提供持续的直流电流，使其电位降低至安全范围，从而抑制金属的腐蚀反应。以下是其工作原理的详细介绍：

一、电化学保护基础

腐蚀原理：金属在土壤或水等电解质环境中会发生电化学腐蚀，形成微电池反应。阳极区金属失去电子被氧化（腐蚀），阴极区则发生还原反应（如氧气还原或氢离子还原）。

阴极保护目标：通过外加电流或牺牲阳极，使被保护金属结构的电位负移至免蚀区（通常低于-0.85Vvs.Cu/CuSO?参比电极），从而阻止金属作为阳极被腐蚀。

二、预包装深井阳极的工作流程

电流输出：

阳极反应：预包装深井阳极（通常采用钛基贵金属氧化物或高硅铸铁等耐腐蚀材料）作为辅助阳极，在直流电源作用下发生氧化反应，释放电子并生成氧化物或气体（如氧气）。

电流传输：通过专用电缆将直流电流从电源（如整流器）传输至阳极，再经土壤或电解质扩散至被保护金属结构表面。

电位控制：

电位分布：电流在土壤中形成电场，使被保护金属结构表面电位均匀负移。深井阳极因埋深大（通常≥15米），能覆盖更广范围，减少电位梯度差异。

参比电极监测：通过埋设参比电极（如Cu/CuSO?电极）实时监测被保护结构的电位，反馈至控制系统调整电流输出，确保电位稳定在安全范围。

防腐机制：

抑制阳极反应：被保护金属结构因电位负移，其表面电子浓度升高，难以失去电子被氧化，从而抑制腐蚀反应。

形成保护膜：在特定条件下，金属表面可能形成致密氧化膜（如钝化膜），进一步阻隔腐蚀介质接触。

三、预包装深井阳极的关键设计特点

深井结构：

降低接地电阻：阳极埋入深层湿土或含水层，利用低电阻率土壤层显著降低阳极接地电阻，提高电流输出效率。

减少干扰：深井位置远离被保护结构（通常≥50米），避免电流分布不均或对其他金属结构产生干扰。

预包装设计：

一体化结构：阳极体、电缆、填充料（如焦炭）等预先组装成模块，简化现场安装流程，减少施工误差。

优化填充料：采用导电性良好、耐腐蚀的填充料（如焦炭粒），确保阳极与土壤良好接触，同时提供均匀的电流分布。

耐腐蚀材料：

阳极材料：选用钛基贵金属氧化物（如铱、铂涂层）或高硅铸铁，具有极高的耐腐蚀性和稳定性，使用寿命可达20年以上。

电缆与连接件：采用铜芯电缆和专用连接件，确保电流传输可靠且耐腐蚀。

四、工作效果与优势

高效保护：

覆盖范围广：深井阳极可覆盖数十公里范围的金属结构（如长输管道），减少阳极数量和布设密度。

电位均匀：通过优化阳极布局和填充料设计，实现被保护结构表面电位均匀分布，避免保护盲区。

长期稳定性：

耐环境腐蚀：阳极材料和填充料在土壤、淡水、海水等环境中长期稳定，减少维护需求。

适应性强：可适应高土壤电阻率、复杂地质条件（如沙漠、冻土）等恶劣环境。

经济性：

降低运行成本：高效电流输出和均匀保护效果减少阴极保护系统的运行和维护频率，长期成本更低。

节省空间：地表占地面积小，特别适合城市密集管网、油气田等空间受限区域。