外部结构对储罐底板外壁阴极保护电位分布影响的数值模拟计算

王鹏，常泽亮，毛仲强，李先明，毛学强

（中国石油塔里木油田公司，库尔勒841000）

金属储罐底板外壁的阴极保护电位分布是衡量储罐底板阴极保护效果的一项重要指标，目前，储罐底板阴极保护存在恒电位仪输出电流大、罐底板电位分布不均匀甚至欠保护的情况，这给阴极保护系统的运行维护提出了挑战。近年来，使用数值模拟计算方法来研究阴极保护体系的电位和电流分布成为阴极保护技术发展的一个新方向，如有限元法［1-2］、有限差分法［3］、边界元法［4-5］等多种数值计算方法已成功应用于电化学问题的数值计算中，具有保护效果预知性强、设计更具理论依据、可以预测并消除干扰和屏蔽问题等优势。本工作以西部地区某站场内5 000 m3原油储罐为研究对象，利用BEASY软件计算接地对罐底外壁阴极保护电位分布的影响，同时研究了接地类型、砂土层、阳极形式等对储罐底板外壁阴极保护电位分布的影响，以期为储罐底板外壁的阴极保护提供借鉴。

1 数学建模

对于已经达到稳态的阴极保护系统，假设计算区域内的环境介质均匀，被保护体表面状况相同且无内场源存在，则被保护体表面和腐蚀介质中的电位分布可用Laplace方程和相应的边界条件来描述：

式中：V为计算区域，S1、S2分别表示计算区域的边界，Φ代表计算区域内各点的电位。S1指电位为常数的边界，S2指电流密度已知的边界。n为边界外法线方向，f1（Φ）为电流密度函数。对于绝缘表面、对称面或对称轴，f1（Φ）＝0；……