阴极保护

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相关技术法规

深井阳极的设计

 

1.阳极串及电缆

阳极串是将几支混合金属氧化物筒状阳极固定在一根阳极电缆上,混合金属氧化物阳极具有不消耗、电流输出大、体积小、重量轻的优点, 由于在工作时阳极反应会产生氯气,使阳极电缆处于酸性介质中,因此,阳极电缆的绝缘层要能够抵抗氯气的侵蚀,通常采用的阳极电缆绝缘层为PVDF/HMW-PE,截面积一般为8~10mm2

2.土壤电阻率

  土壤电阻率将决定阳极的用量、阳极井的直径及深度、电源设备的功率, 一般将阳极位置选在土壤电阻率较低,土质均匀的地方,电阻率由两种方式获得:一是现场测试,二是利用现有的阴极保护系统进行估算,阳极接地电阻一般占系统电阻的85%,如果附近的阴极保护设施输出电压为40V,电流为20A,则该系统的电阻为2Ω,阳极接地电阻为1.7Ω.可以根据阳极地床电阻公式计算出土壤的电阻率,阳极接地电阻一般小于0.5Ω.

3.阳极井的尺寸

  阳极井的深度是影响阳极接地电阻的主要因素,在确定阳极井的直径时,应充分考虑到排气管阳极和电缆将占据相当的空间, 阳极井的直径一般大于200mm,当直径小于200mm时,应对阳极的安装进行严格控制, 输出电流较大时应增大阳极井的直径。

4.回填料的电流密度

  回填料与土壤接触面上的电流密度是影响阳极井尺寸的因素之一, 经验表明,对于回填料的电流密度要进行限制,理由如下。

(1)阳极与土壤之间必须保持一定的湿度由于电渗透效应,阴极保护电流可以将水分蒸干,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,回填料电流密度确定后,可以确定阳极长度,阳极长度只能大于计算值。

5.回填料的选择

回填料应具有低电阻率、小粒径以及高密度等特点,使用回填料可减小阳极接地电阻、阳极的消耗和气阻,保持阳极井的形状。回填料的最大电阻率应为10Ω·CM,粒径为200-20目,含炭量不低于90%,密度为1120kg/m3回填料分为石油焦炭和冶金焦炭两种,建议采用石油焦炭,因为它具有良好的导电性和均匀性,可将回填料用泵从阳极井底部打入井中。

采用低电阻率填料可以减少阳极的用量,在同一地质条件和阳极井尺寸相同的情况下,填料电阻率低,阳极间距增大,填料电阻率高,阳极间距减小。考虑到实际安装阳极时阳极的密实程度、水含量等不确定因素,设计时填料电阻率最小取2.0Ω·cm。填料颗粒最好为球形,易于回填和压实。为了补充阳极工作时对填料的消耗,填料长度一般要比最下面的阳极低3m,比最上面的阳极高3m。

6.排气管及定位器

  采用排气管除了可以排除气体、减小气阻外,还可以用来散发热量、回注水。安装阳极时,可以利用排气管辅助安装阳极,排气管上的小孔或狭缝应小于填料粒径,以防止被填料或淤泥堵塞,推荐排气管直径为25mm,填料柱以上的排气管没有钻孔或狭缝。使用定位器的目的是保证阳极处于填料中心部位。在填料压实以及阳极开始工作后,定位器将很快被腐蚀掉,一般一根阳极安装两个定位器。

7阳极串配重

  为了使阳极串顺利地下降到阳极井的底部,在阳极串底部连接一个混凝土重块,重量为5~7kg,将此重物用塑料绳与阳极串底部连接,距离底部阳极下端3m。当采用复式阳极电缆时,重块与阳极电缆折弯处连接,距离底部阳极下端。

8套管及不导电填料

  套管不仅为阳极井提供支撑作用,而且方便阳极串安装,同时可以限制阴极保护电流从近地表释放,套管的长度、材质、高出地表的距离都取决于阳极井类型和土质条件。

  采用不导电填料的目的是为了减小阴极保护电流在近地表处释放,通常用砾石、粗砂回填阳极柱上方的阳极井。

9.电源设备

  计算出阳极的接地电阻后,就可以根据保护电流确定整流器的功率。需要注意的是,阳极接地电阻一般只占整个阴极保护系统电阻的85%;处于焦炭回填料中的阳极具有2V的反电动势;选取设备容量时,还要预留15%的裕量。当几个阳极井共用一台整流设备时,要经过可调电阻将阳极电缆与设备连接。

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