预包装深井阳极的详细介绍.docxVIP

预包装深井阳极的详细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

预包装深井阳极的详细介绍

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

预包装深井阳极详细介绍

一、核心定义与功能

预包装深井阳极是阴极保护系统中用于高土壤电阻率地区或空间受限场景的外加电流辅助阳极。其通过将阳极体、导气管、填料及钢制套管预先组装成独立单元，埋入地下数十米深度的湿土层中，形成复合防腐体系。其核心功能包括：

降低接地电阻：通过深埋接触含水层，将接地电阻降至传统浅埋阳极的1/5至1/3，提升电流输出能力。

均匀保护电流分布：优化阳极布局与连接方式，确保保护电位均匀度≥98%，覆盖范围可达数十公里。

节省地表空间：所有阳极垂直堆叠于钻孔内，地表占地面积小，适合城市、油田等空间受限区域。

二、结构组成与材质

阳极体

材质：采用钛基贵金属氧化物（如铱、铂、钽）或高硅铸铁，具备耐腐蚀、低消耗率（≤2mg/A·年）特性。

规格：由2-4支管状阳极串联组成，单支尺寸常见为Φ25×1000mm或Φ50×1500mm，总长度可定制（如219×3000mm、219×6000mm）。

性能：贵金属氧化物涂层允许电流密度达50-100A/m2，寿命超20年；高硅铸铁表面形成水化二氧化硅保护膜，耐酸腐蚀性强。

导气管

结构：网孔状不锈钢管或绝缘法兰连接，配备顶部排气孔，通过中心定位支架固定阳极串。

功能：解决气阻问题，确保阳极反应产生的气体（如O?、H?）顺利排出，防止井内压力积聚导致阳极失效。第二代产品优化网孔分布后，气阻降低40%。

焦炭填料

材质：粒径2-5mm的高纯度冶金焦炭颗粒，混合化学吸水剂后填充于阳极串与钢套管间隙。

作用：降低接地电阻，增强导电性，同时保护阳极免受机械损伤。阳极上下部填料厚度≥150mm，四周≥100mm，确保无泥土混入。

钢制套管

规格：直径219mm或273mm无缝钢管，壁厚≥6mm。

功能：提供机械保护，防止阳极在安装过程中受损；同时作为电流导通路径，确保保护电流均匀分布。

三、工作原理

电极反应

阳极反应：阳极材料释放电子，与土壤中的氧化性物质（如溶解氧）发生还原反应，生成氢氧根离子（OH?），形成氧化反应。

阴极反应：被保护金属结构（如管道、储罐）作为阴极，接受电子，表面电位负移，抑制金属原子的氧化反应。

电场干扰

外加电流输入改变金属表面电场分布，使被保护结构表面处于保护状态，降低电位梯度，减缓金属离子扩散速度，延长保护层形成时间。

气阻排除

导气管网孔结构确保气体排出，避免气体积聚引发爆炸，同时维持阳极反应效率。

四、技术优势

高效防腐

阳极消耗率低（≤2mg/A·年），寿命长达20年以上，减少更换频率和维护成本。

保护电位均匀度≥98%，覆盖范围达数十公里，适用于长输管道、大型储罐等场景。

适应性强

深井安装可接触含水层，适应高电阻率土壤（如沙漠、戈壁）。

地表占地面积小，适合城市、油田等空间受限区域。

安全可靠

防爆设计解决气阻问题，井口密封防止雨水、杂物进入，确保系统长期稳定运行。

钢制套管提供机械保护，避免阳极在安装过程中受损。

五、应用场景

油气行业

石油、天然气输送管道系统的阴极保护，防止管道因腐蚀而损坏。

油井套管、海上平台导管架的阴极保护，确保长期稳定运行。

城市基础设施

城市燃气管道、供水和排水管道的阴极保护，提高管道安全性和使用寿命。

地铁、隧道等地下设施的阴极保护，防止因腐蚀引起的安全隐患。

电力行业

发电厂、变电站等地下金属设施的阴极保护，如接地网、电缆桥架等。

其他领域

旧灌区、水电工程、储罐群区域等需要阴极保护的场合。

海洋环境和近海设施的阴极保护，如海上石油平台、跨海大桥等水上结构。

六、安装与维护

安装流程

选址：测量土壤电阻率，避开地下设施（如电缆、管道），选择地质条件良好、无断裂带且地下水流速较低的区域。

钻孔：使用旋挖钻机或冲击钻机钻孔，垂直度偏差≤1%，井深需达到设计要求（通常≥15米，干旱地区需达20-30米）。

下放阳极：用吊车将预包装阳极垂直吊起，缓慢放入钻孔内，避免碰撞井壁导致套管变形或填充料脱落。

回填与密封：向阳极与井壁之间的间隙回填细砂或膨润土，边回填边用振捣棒夯实，防止空洞形成。井口用黏土或混凝土密封，防止雨水、杂物进入井内。

电缆连接：将阳极引出电缆与阴极保护系统的汇流箱连接，电缆接头需做防水处理。用万用表测量阳极与汇流箱之间的电阻，确保无断路。

维护要点

定期检查：每半年检查一次阳极井周围地面是否下沉或开裂，每年测量一次接地电阻和保护电位，记录数据并分析趋势。

电缆维护：检查电缆连接是否松动或腐蚀，确保接触电阻≤0.001Ω，避免电缆过度弯曲或拉伸，防止绝缘层破损。