金属储罐底板阴极保护电位分布的数值模拟与阳极配置优化研究

为解决金属储罐底板阴极保护电位分布不均的问题，研究人员通过建立数学模型并利用COMSOL多物理场仿真，系统分析了带状/环状阳极、浅埋阳极与深井阳极等不同配置下的保护效果。结果表明：环状阳极保护均匀性更优但施工要求高，深井阳极整体效能优于浅埋阳极，涂层状态对保护电位具有显著影响。研究通过灰色关联分析与层次分析法量化了影响因素，为阴极保护系统(CP)设计提供了理论优化依据。

　　

金属储罐底板的腐蚀防护一直是工程难点，阴极保护(cathodic protection, CP)技术通过施加外部电流抑制金属腐蚀，但其保护电位分布易受阳极类型、埋深等因素影响。研究团队构建了储罐底板CP系统的数学模型，借助COMSOL Multiphysics^?软件模拟了带状阳极(ribbon anode)、环状阳极(ring anode)、浅埋(shallow-buried)与深井(deep-well)阳极等不同配置下的电位场分布。

仿真数据揭示：环状阳极能产生更均匀的电位保护层，但对施工精度要求严苛；浅埋阳极对罐底边缘的保护效果优于中心区域，而深井阳极因电流覆盖范围更广，整体保护效能提升显著。研究还发现涂层(coating)破损会导致局部电位骤降，需在设计中重点考虑。

为量化各因素影响权重，团队创新性地采用动态灰色关联分析(GRA)结合层次分析法(AHP)，建立了CP系统的多参数优化模型。该研究不仅为储罐CP设计提供了数据支撑，其方法学框架还可推广至管道、海上平台等大型金属设施的腐蚀防护领域。