深井阳极浅埋阳极阴极保护设计施工 行业标准

深井阳极浅埋阳极阴极保护设计施工

行

业

标

准

河南汇龙合金材料有限公司

2019技术部

深井阳极的安装深度一般在20米以下的竖直阳极，使用范围一般采用在空间狭小或者土壤电阻率比较高的地方等。之所以采用深井阳极优点有：阳极距离被保护金属之间有一定的距离，使阳极释放的电流能更好的分布均匀。还可以减少对其他金属结构的腐蚀干扰。深井阳极多采用的混合金属氧化物筒状阳极和硅铁阳极，填埋料大多采用焦炭。

在安装时根据施工设计要求打阳极井，在阳极井中先填充一些焦炭，然后将阳极体逐段下到井中，安装完毕后再向井中填充焦炭，再向阳极井中灌水，使焦炭充分吸收水分以增加阳极体的导电性，最后对阳极井进行回填

开口式阳极是指不用回填料将井填起来,主要应用在地下水位非常高的环境中,这种环境能保证阳极全年都能得到水分浸泡。这种阳极井应该在施工的时候及时用混泥土将阳极井的内壁保护起来,以防止受到施工或者时间的影响造成井壁坍塌。开口式深井阳极的优点是:安装简单,日后维护也很方便;如果采用的是线状阳极,安装施工起来会更加简单易行。非常适合在沿海地区以及地下水位非常高的南方地区使用。

闭口阳极是指使用回填料将阳极井中的阳极体填起来,起到降低接地电阻的作用。这种形式的深井阳极在安装施工上非常复杂,特别是将回填料填入阳极井的时候,对阳极体的影响非常大。如果在在这种施工过程中出现问题,将很难修复。因此,影响闭口式深井阳极质量的因素不仅限于阴极保护系统的设计、阳极材料的质量还有焦炭的回填方式,这些都是在施工过程中非常关键的。在将填料放进阳极井中的时候,为了防止小颗粒的填料会浮在水面上造成填料间空隙大的问题,所以大多采用深井泵将填料浆打入井底。这种方式直接提高了回填质量,保证了阳极的质量,而且大大减少了施工时间。回填料的材料也从以前的冶金煅烧焦炭转变成了现在的石油煅烧焦炭。

深井阳极安装时与套管的距离也在50-300米之间，地床条件的选择跟浅埋阳极相同。

在安装阳极时，首先阳极体的导气管要对齐，以便于气体的排出，避免造成“气阻”现象，同时用固定螺栓将阳极体进行固定连接。

深井阳极地床安装方式跟管道深井阳极体安装方式基本一样，详细内容可参考管道深井阳极地床安装方式。

1、深井阳极地床与被保护构筑物距离不小于80米。

2、地床不宜设在低洼处、死水区以及排水区。

3、地床应避免设在存在有害物质（碳氢化合物、重金属盐和盐水等）污染的区域

4、阳极井开口位置应高出洪水位。

5、土层厚、无石块，便于施工。

对于土壤电阻率高的地区，如新疆等西北地区地处我国内陆，降水稀少，地表干旱，严重缺水；当土壤环境为沙石、戈壁等时，土壤电阻率极大，从而导致阴极保护系统无法正常运行，加速管道的腐蚀速率。

深井阳极最初的设计是三根硅铁阳极以串联的形式连在一个电缆上。这样的设计优点是可以节约部分成本,但是缺点是非常严重的,这种方式的安装特别麻烦,而且很容易出现故障。更严重的是如果一根电缆出现损坏3根阳极都将报废,所以得不偿失!

随之经验的不断增加,目前已经改用了新的方式,就是每一根阳极用单独的电缆连接,这样一根电缆出现问题的时候就不会影响的其他阳极正常工作了。

使用硅铁材质的阳极时,需要对其表面电流密度进行限制。原因是当电流密度过大的时候,周围环境的水分会脱离阳极,这种情况下养伤的水分得不到补充,表面就会变得干燥生成不能导电氧化膜,这样会增加深井阳极的接地电阻。如果将外部电源切断,电阻减小,但是如果恢复供电的时候,电阻就会迅速增大。

现在越来越多的阴极保护工程选择深井阳极,阳极井的深度直接影响着阳极接地电阻。

深井阳极也因此按井的深度分成了三种:深度在20米到40米之间的是浅深井;深度在50米到100米之间的是中深井;深度大于100米的是深井。

深井阳极井的尺寸——深度

设计阳极井的时候一定会关注到井的直径,这时候一定要充分考虑到大约25毫米的排气管,还有阳极本身的体积,电缆需要占据的空间。所以,设计施工阳极井的时候,阳极井的直径在通常情况下都会大于200毫米。如果设计阳极直径小于200毫米时,一定要严格检查阳极体的安装,一旦发现输出的电流过于大的时候,应该立即设法增加阳极井的直径。

阳极安装：确认钻井达到设计深度，验证是否达到设计要求，进行小幅调整。确认满足设计要求后，启动阳极的安装工作。

阳极采用人工安装，下井过程中，要轻拿轻放，阳极位于井孔中央，每只阳极的引出电缆做好标识，引入到阳极防爆接线箱。

排气管应有一系列小孔或细缝，孔和缝要足够小，防止填料进入。装填填料时排气管两端要密封。排气管末端应距地面有足够高度，防止污物进入阳极地床。

回填采用人工装填的方式，少量、缓慢、匀速装填，确保完全沉降。装填一部分后待其沉降一段时间再继续装填，全部装填完后，沉降一天，然后开始向井内填细沙和砾石，向井内注水。

深井阳极地床施工完毕，应在井口设置井盖，井盖留有通气孔，防止气体聚集，气体对电缆有一定腐蚀，所以通气孔可以设置在井台壁上，一个砖口大小。

控制信号参比电极安装在汇流点处，在管道一侧200mm处，安装方法：将Cu/CuSO4参比电极从包装塑料袋中取出，放入预先用淡水浸泡24小时，应注意电极完全浸没于溶液中。

根据要求，挖好参比电极埋设坑后，将泡好参比电极连同回填料埋设于预挖的埋设坑中，再向坑中浇适量淡水，保证电极与周围土壤之间的导电性。

在设计深井阳极工程的时候,选择回填料也是至关重要的,回填料主要作用就是减小阳极的接地电阻,因为阳极的反应都会转嫁到回填料上,所以回填料可以减少阳极自身的消耗,保持阳极井的形状。据此,可以了解到可以作为回填的材料必须具有低电阻率,小颗粒高密度等特性。目前,市场上的回填料主要是两种:一种是石油焦炭另一种是冶金焦炭。这里主要推荐的其中的一种是石油焦炭,因为这种材料是通过高温烧制而成,导电性和均匀性都非常出众。焦炭回填料填入阳极井的时候最好采用泵将焦炭从阳极井底部打入井中。

回填料的电流密度阳极井的尺寸不是随意确定的，它将受到一系列因素的影响。其中之一是填料与土壤接触面上的电流密度。经验表明，对于回填料的电流密度要进行限制，其原因如下：

（1）阳极与土壤之间必须保持一定的湿度，由于电渗透效应，阴极保护电流试图将水分蒸干，其程度取决于土壤类型以及电流密度。

(2) 阳极反应消耗水分并产生气体，气体的积聚或阳极表面的干燥都会增大阳极的接地电阻，气体的产生量直接与电流密度有关。

(3) 在特殊情况下，阳极与土壤接触面的温度会升高。这也会加快水分的蒸发速度，而温度又和电流密度、土壤导热性以及阳极尺寸有关。

之前说选用填料一定要选择电阻率低的,主要是因为这样可以尽可能的减少阳极的使用消耗量。简单来讲,假设在相同的施工环境下,并且使用的阳极井的尺寸大小也是相同的的情况下,选用的回填料电阻率越低,阳极间距就越大;相反,选用的电阻率越小,阳极的间距就会越小。现在生产回填料的厂家越来越多,很多