阳极地床填料的作用和选择标准

填充母料的使用要求及应用填充母料是一种用于填充和加固土地的材料，被广泛应用于建筑工程、地基处理、道路建设、矿山回填等领域。

本文将介绍填充母料的使用要求和应用。

使用要求：1.材料要求：填充母料应具有一定的强度和稳定性，能够承受工程要求的荷载；材料应具有一定的可塑性和流动性，在施工中能够顺利填充到指定位置；材料应具有良好的排水性能，能够保持施工区域的水分平衡；此外，填充母料还应符合国家相关规定的环境保护标准。

2.施工要求：施工前应对填充母料进行试验和技术评估，确保材料的质量和性能符合施工要求；施工过程中应采取适合的填充方法，确保填充母料能够均匀、稳定地分布在指定位置；在填充过程中应注意避免杂物、空气和水的夹杂，以免影响填充母料的性能和稳定性。

3.监测要求：填充母料在填充过程中应进行实时监测和记录，以了解材料的排水性能、抗压性能、密实度等参数，确保施工质量和工程安全。

应用：1.建筑工程：填充母料可用于建筑工程中的基础填土、明井填土、地下室回填等，可以提高工程的稳定性和承载能力，减少地基沉降和变形。

2.地基处理：填充母料可以在地基处理中用于填充软土地基或地基复合处理，改善地基的工程性质，提高地基的稳定性和承载能力，减少地基沉降和地震损伤。

3.道路建设：填充母料可用于道路基层和路堤填筑，能够提供较好的承载能力和抗滑能力，提高道路的安全性和使用寿命。

4.水利工程：填充母料可以用于水库、港口和堤坝的填筑，能够增强工程的稳定性，提高工程的抗滑性和抗冲刷能力。

5.矿山回填：填充母料可用于矿山开采后的回填，能够填平矿坑、防止土壤侵蚀和水资源浪费，实现资源的有效利用和环境的有效保护。

6.绿化工程：填充母料可以用于绿化工程中的土地修复和改良，能够提供良好的根系生长环境，为植物的生长提供支持。

总之，填充母料在各个领域的应用都能够发挥重要的作用，提高工程的稳定性和安全性，实现资源的有效利用和环境的有效保护。

但是在使用过程中，需要注意材料的选择和质量控制，以确保填充母料的性能和稳定性。

填料选择的三大参数填料是化工、环保、生物、医药等领域中常用的物料之一。

其主要功能是促进物料间的混合和传质，在反应器中起到催化反应的作用。

填料的种类繁多，如何正确选择填料是反应器优化设计的关键之一。

本文将围绕填料选择的三大参数进行介绍。

填料参数一：比表面积比表面积是指单位质量或单位体积内的表面积大小。

比表面积越大，对物料间的传质越有利，反应速率也会随之提高。

选择填料时，要注意填料的比表面积，以确保反应效果的良好。

通常情况下，表面积可由填料的形状、大小、孔隙度等特征来决定。

常用的填料有球形填料、骨架填料、环形填料等，它们的比表面积也有所不同。

球形填料是最常见的填料之一，它的比表面积较小，通常适用于物料比较稠密的反应器中。

而骨架填料由于其多孔的特性，比表面积较大，适用于各种类型的反应器，如吸收塔、脱硫塔等。

环形填料的比表面积介于球形和骨架填料之间，它的性能优越，广泛用于热交换器、精馏塔等反应器中。

因此，在选择填料时需根据反应器的具体情况来选择比表面积适宜的填料。

填料参数二：孔隙率孔隙率是指填料内部的孔隙空间占总体积的比值。

这一参数很关键，因为它与填料的透气性，物料间的传质和反应速率密切相关。

孔隙率越大，传质速度越快，反应速率也就越高。

然而，孔隙率过高也会导致填料结构的松散和流体动力学的不稳定，从而会影响反应混合度和反应平衡。

因此，在实际操作中，必须综合考虑工艺要求和反应器的特性，选择一种适宜的孔隙率的填料。

填料参数三：耐腐蚀性耐腐蚀性是填料的重要指标之一。

许多反应器经常处理有害物质、高温、高压等环境，填料必须具备足够的耐腐蚀性才能适应这些情况。

选择填料时，要了解物料的特性，查明反应器的温度、压力等参数，然后选择具有足够耐腐蚀性的填料。

常用的耐腐蚀填料有玻璃、塑料、陶瓷和金属等。

每种填料的耐腐蚀性均不同，需要根据具体情况进行选择。

结语填料的选择不仅影响反应器的反应效率，还对构造成本有着很大的影响。

选用适当的填料能够提高物料的混合度和传质速率，从而提高反应效率和产品质量。

深井阳极工程中回填料的作用回填料的电流密度；开放式阳极体的回填料的电流密度是4.95mA/m2。

通常情况下设计阳极井的尺寸都不是很容易被确定的，它会受到很多因素的影响。

填料就是其中之一。

确切的讲应该是填料与土壤接触面上的电流密度。

长期的施工经验说明填料的电流密度应该适当进行控制，主要的原因是：必须保持阳极与土壤之间有一定的湿度，阳极反应发生反应的时候会产生气体，这种气体的量会直接影响电流密度。

当遇到特殊的情况时，阳极与土壤的接触面的温度也会增加，这样又会加速周围水分的蒸发，这是温度就和电流密度，土壤的导热性还有阳极井的尺寸有了密切的关系。

不同的土壤类型回填料的电流密度亦有差异：非常干燥的土壤回填料的电流密度是1.08mA/m2；干燥的土壤回填料的电流密度是1.61mA/m2；半干的土壤回填料的电流密度是2.15mA/m2；潮湿的土壤回填料的电流密度是3.22mA/m2；开放式阳极体的回填料的电流密度是4.95mA/m2。

只要回填料的电流密度能够准确的确定下来，就可设计阳极的尺寸了，必须注意的是实际施工中的尺寸一定要比计算出来的数值大才能保证施工中不会出现误差顺利完成。

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。

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。

天然气管道阳极地床设计与施工河南邦信防腐材料有限公司2020年7月辅助阳极地床作为强制电流阴极保护的主要组成部分，其设计和施工决定了地床的接地电阻并最终影响了保护效果。

本文以支线天然气管道阳极地床的设计和施工为课题，对阳极地床设计和施工中须注意的事项进行深入的探讨。

目前强制电流阴极保护法作为防止和缓解金属腐蚀的有效方法，已在天然气等长输埋地钢制管道中广泛应用。

但由于人们对阴极保护中的阳极地床重视不足，施工措施不规范导致辅助阳极接地偏高，影响了埋地管道的阴极保护效果。

因此对阳极地床设计和施工中的注意事项进行重点归纳，可以有效规范阳极地床的设计和施工。

1 外加电流阴极保护法原理[1]外加电流阴极保护系统主要由电源设备、辅助阳极、被保护管道、附属设施四部分组成。

辅助阳极作为保护系统中的重要组成部分，当电源设备正极输出的保护电流经土壤流入被保护管道，再由管道流入保护设备负极形成一个电解池回路。

辅助阳极在正极进行氧化反应，不断失去电子遭受腐蚀，而受保护的金属管道在负极进行还原环反应，不断得到电子，使管道金属表面阴极极化，防止了腐蚀发生。

2 支线工程概况支线天然气管道全长约52公里，管径φ355.6，材质为L360高频直缝电阻焊钢管。

管道起点为分输站，终点为末站。

根据设计要求管道采用加强级三层PE防腐层，全线采用外加电流阴极保护法，辅助阳极地床及保护系统设置在站一侧。

3 阳极地床设计3.1 地质勘察及地床定位30A/60V二合一恒电位仪安装辅助阳极与管道距离愈远电流分布愈均匀，但过远会增加引线上的电压降和投资，因此辅助阳极的距离和埋设方式应根据现场情况选定。

地床位置确定原则[1]：（1）地下水位较高或潮湿低洼处。

（2）土壤电阻率50 Ω·m以下的地点。

（3）土层厚，无石块，便于施工处。

（4）阳极与管线之间不得有其它管线或金属设施。

现场地质勘探取样后，站周围的地质条件是地表以下依次土层、强风化和中分化岩石层，且土壤电阻率为13.8～116.9 Ω·m。

预包装贵金属氧化物阳极施工要求和检测与维护说明河南汇龙合金材料有限公司今天就接着深井阳极这个话题为大家讲述深井阳极的设计以及安装说明。

通常在阴极保护施工中，深井阳极应用的并不是很广泛，该阳极在国内的阴极保护领域中应用并不多，所以在这方面的经验并不足。

1.在阴极保护深井阳极施工中，对于回填料的选择：使用填料的目的是减小阳极接地电阻、由于阳极反应转移到填料上，减小阳极的消耗、减少气阻、保持阳极井的形状。

因此，填料应具有低电阻率、小粒径以及高密度是很重要的。

回填料分为两类，即，石油焦碳以及冶金焦碳。

建议采用石油焦碳，它是高温烧制成的，具有良好的导电性和均匀性。

建议将焦碳回填料用泵从阳极井底部打入井中。

回填料的指标：采用低电阻率填料将减少阳极用量，在同一地质条件以及阳极井尺寸情况下，填料电阻率低，阳极间距增大，填料电阻率高，阳极间距减小。

尽管厂家声称的填料电阻率会很低，但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2.0 ohm.cm。

填料颗粒最好是球形，这种形状易于回填和压实。

另外，为了补充阳极工作时对填料的消耗，填料长度一般要低于最下面的阳极 3 米，高于最上面的阳极 3 米。

2. 排气管采用排气管的目的除了排除气体，减小气阻外，它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阳极安装。

排气管上的小孔或狭缝要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。

3. 定位器使用定位器的目的是保证阳极处于填料的中心部位。

填料密实以及阳极工作后，定位器将很快腐蚀掉。

一般一根阳极安装两个定位器。

4. 阳极串配重为了使阳极串顺利的下降到阳极井的底部，在阳极串底部要连接一个重物，通常是混凝土重块，重量在 5--7 公斤之间。

将此重物用塑料绳与阳极串底部连接，距离底部阳极下端3米。

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3--4米。

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。

阳极地床回填料在不同环境中的使用方式颗粒状的回填料在使用的时候一定要把阳极和回填料周围夯实才能保证阳极与回填料之间有非常好的接触，不然将会导致部分电流会直接从阳极流向土壤，这样将直接影响阳极的使用寿命和阴极保护整个系统的正常运行。

如果在土质为粘土的环境中进行阴极保护施工，如果阳极地床经过的电流过于大，可以选择使用带孔的硬塑料管，这样做就可以通过填料层直接通地面做到确保空气流动，更及时地将阳极周围产生的气体排出地面。

如果阴极保护施工环境在比较干燥的地区，可以采用向阳极地床注水的方式来降低接地电阻，确保阴极保护系统的正常运行。

回填料的重量可以用简单的方法计算，阳极地床孔为阳极直径的三倍。

且在电极上下各填300毫米填料。

对粒径为15毫米，比重为0.6吨每立方米的焦炭粒来说，每只100*1500阳极的参考用量为200公斤。

网状阳极系统设计的基本规定，网状阳极系统在设计的时候就要多预留出百分之二十到百分之三十的系统裕量，用来填补阴极保护电流的流失；网状阳极阳极设计的阴保系统的使用寿命要大于被保护储罐的设计寿命。

在建设储罐基础铺设绝缘防渗膜的时候，网状阳极应该放在被保护储罐的基础填砂中、绝缘防渗膜上方。

网状阳极铺设的位置与被保护储罐底板的距离要大于30厘米。

网状阳极的回填料电阻率在每厘米两万欧姆到五万欧姆之间。

网状阳极安装涉及的专业术语有：网状阳极、混合金属氧化物阳极带、钛导电连接片、电缆接头、绝缘防渗膜等混合金属氧化物的质量要求非常重要，直接关系到阴极保护系统的正常运转，观察混合金属氧化物阳极带的表面首先要看的是颜色一定要均匀，没有明显的花斑及划痕，能够对折180°并且做到混合金属氧化膜不会出现开裂、剥落的现象，氧化膜的材质一般选择IrO2和Ta2O2，混合金属氧化物阳极带性能必须符合以下规定。

混合金属氧化物阳极带的基础材质必须要符合ASTM B265 GR1/2的要求，技术要求如下：截面尺寸为6.35*0.635毫米，标准长度为100米或者152米；阳极质量为每米16.7克；阳极电阻是每米0.1389欧姆；阳极面积0.014平方米每米；等量半径是2.2毫米；额定输出电流要大于20毫安每米；使用寿命能达到50年；电流效率为每平方米每年大于72安。

河南汇龙合金材料有限公司编制刘珍技术部预制式阳极体和填充料的选择深井阳极安装过程中填包料压实困难运行过程中容易发生气阻等问题，施工难度较大。

于是预制式阳极体作为一种新的阳极安装方式正被采用并逐渐推广。

预制式阳极体是将贵金属氧化物阳极、焦炭填料和套管在工厂预先组装好。

阳极体一般长4000~6000mm，φ200mm —300mm，内置2—3支阳极，并密实填充高纯度低阻抗的碳素填料，外用钢套管包裹。

高纯度低阻抗碳素填料含碳量≥97%，硫含量≤1%，颗粒直径1.0—2.5mm，比传统高硅铸铁地床中所填充的碳素填料(2—10mm)更加细化。

预制式阳极体内一般预先安装多缝隙排气管，保证现场能够准确、方便定位。

阳极电缆在阳极体内连接，接触电阻小于0.005Ω，阳极体电缆引线应按井深、组数要求确定引线的长度组装，阳极两端与电缆的密封头采用可靠的密封形式，且能耐阳极井中酸性气体的长期腐蚀。

与传统的深井阳极安装方式相比，预制式阳极体在车间预先组装，能够保证加工的准确性、阳极芯的中心度和填料焦粒的均匀密实性以及电缆接头的密封质量。

更加均匀细化的焦炭填料以及预制在阳极体内的排气管都有利于减轻地床气阻作用。

此外，预制式阳极体安装方便，能缩短阳极下并安装时间，提高安装的精度和质量。

高硅铸铁阳极地床安装时，需要现场填充填料，无论是注人河南汇龙合金材料有限公司编制刘珍技术部法，还是铲入法，都费时耗力，并且要逐一安放沉重的高硅铸铁阳极，同时需要现场配管和安装排气管。

而预制式阳极体由于将填料、阳极合为一体，本身可作为阳极地床活化区独立使用，所以在下井前，只需将多组阳极体对口焊接，然后放置于井内即可，即便再填加碳素料于井壁和阳极体之间，也简化了安装过程。

预制式阳极体的使用将原来深井阳极地床安装的10多道工序减少到6道工序左右，并且减轻了对环境的污染和破坏程度。

填充料是决定深井阳极性能的一个非常重要的因素，目前主要有2种选择，即冶金焦炭和浸润锻烧的石油焦炭。

阳极的分类及用途带状阳极与回填料是相互依附的关系，因为直接使用带状阳极，会是阳极本身腐蚀减少使用寿命，而回填料可以促使阳极提高电流的输出效率，增长阳极的使用寿命。

为了是牺牲阳极接地电阻降低，有时会使用带状的镁阳极或者锌阳极，沿着被保护设备的结构将带状阳极进行铺设，这样会使金属内部的电流更加均匀的分布。

当带状阳极沿着管道铺设的时候，应该每隔一段距离就与管道连接一次而且距离不宜太大，因为随着时间的推迟阳极会不断的被消耗，阳极带的电阻会逐渐变大，带状阳极间隔最好不要大于305米。

如果将带状阳极直接埋在土壤中0.，阳极本身可能会发生腐蚀，减少使用寿命。

回填料的使用：回填料中的石膏粉可以吸附很多水分，硫酸钠可以使阳极表面腐蚀均匀，从而提高阳极的利用率。

处在海水环境中的大部分金属设备或者原油储罐内部底板的阴极保护是不能用在氯离子含量低的土壤环境中。

铝牺牲阳极的电极电位为-1.05伏特，当周围温度高于49摄氏度时铝牺牲阳极的电容量随着温度的增长而递减，可以参考公式：Z=2500-27（T-20），T阳极工作温度，单位℃。

在咸水环境中，铝牺牲阳极的电流容量可能会降低一半。

铝牺牲阳极可以直接与需要保护的设备结构固定在一起而不需要其他物质作为填料。

阳极的选用：镁合金牺牲阳极和锌合金牺牲阳极在选用上主要取决于土壤电阻率；镁合金牺牲阳极一般在土壤电阻率为15~150欧姆/米的环境中使用；锌合金牺牲阳极则一般在土壤电阻率小于15欧姆/米的环境中被选用。

外加电流阴极保护是通过外部电源来改变周围环境的电位，使得需要保护的设备的电位一直处在低于周围环境的状态下，从而成为整个环境中的阴极，这样需要保护的设备就不会因为失去电子而发生腐蚀了。

这种强制外加电流的阴极保护系统是由整流电源、阳极地床、参比电极、连接电缆组成的，主要用在大型设备的阴极保护或者土壤电阻率比较高的环境中的设备的阴极保护，比如长距离输油输气等埋在地下的工业管道还有大型的储备石油等工业原料的储罐群都是使用这种外加电流的阴极保护方式。