在埋地金属结构(如管道、储罐)的阴极保护系统中,埋地式硫酸铜长效参比电极是用于精准测量保护电位的核心器件,尤其在牺牲阳极保护系统中,其稳定性和长效性直接关系到对保护效果的判断。以下从结构特性、长效性保障、应用场景及使用要点等方面详细说明:
一、核心功能与工作原理
埋地式硫酸铜参比电极的核心作用是提供一个稳定的基准电位,通过测量被保护金属(如钢铁管道)与该基准之间的电位差,判断金属是否处于合理的 “保护区间”(通常要求钢铁的保护电位为 - 0.85V~-1.20V,相对于硫酸铜参比电极)。
其工作原理基于铜 - 硫酸铜体系的电化学平衡:高纯度铜棒在饱和硫酸铜溶液中发生可逆反应(Cu²⁺ + 2e⁻ ↔ Cu),形成稳定的电极电位(相对标准氢电极为 + 0.316V),该电位不受外界环境(如土壤电阻率、温度波动)的剧烈影响,为电位测量提供可靠基准。
二、“长效性” 的结构设计与保障
与普通临时参比电极相比,埋地式硫酸铜长效参比电极通过特殊设计延长使用寿命(通常可达 5-10 年),关键结构特点包括:
1. 电极核心与电解质系统
高纯度铜棒:采用 99.9% 以上的紫铜,减少杂质引起的电位漂移(杂质会导致局部微电池反应,破坏电位稳定性)。
饱和硫酸铜电解质:采用结晶态硫酸铜与蒸馏水混合,形成饱和溶液,且腔体设计为 “半封闭可补充式”—— 通过顶部预留的注液口,可定期补充蒸馏水(避免溶液干涸),确保 Cu²⁺浓度长期饱和。
2. 渗透与隔离层
多孔陶瓷隔膜:作为电极与土壤的接触面,陶瓷材料具有均匀的微孔结构,既能允许离子通过(保证导电性),又能减缓硫酸铜溶液的流失(普通棉布袋隔膜流失速度是陶瓷的 3-5 倍)。
防污染设计:隔膜外侧包裹惰性滤网(如尼龙网),阻止土壤中的泥沙、有机质进入电解质腔,避免溶液浑浊影响电位稳定性。