油库作为站场的一种,由于其保护对象复杂、干扰屏蔽严重、接地系统庞大等特点使区域性阴极保护难度增大,腐蚀问题特别是罐底板腐蚀日益凸显。因此,建立油库罐区区域性阴极保护电位分布数学模型,求解罐底板及管道电位分布并进行规律性研究,对于提高阴极保护效果和抑制油库罐区腐蚀具有重要意义。根据罐区实际构成情况和所处环境,经过合理假设和简化,建立了三维半无限域区域性阴极保护系统物理模型。基于恒定电场和静电场相似的原理,推导出了阴极保护电位分布的控制方程。进行室内实验测定罐底板及管道的极化特性,并对极化曲线进行分段线性拟合处理,确定各边界条件,最终建立了油库罐区区域性阴极保护电位分布数学模型。考虑所研究问题的实际情况以及在保证计算结果准确的前提下尽量简化计算,对几种常用数值求解算法进行了优选,选用三维边界元法求解模型。采用镜像法和电场叠加原理,推导出了三维半无限域数学模型的基本解,并对罐底板和管道分别采用等参线性四边形单元和管单元进行离散,对于辅助阳极以条状集中点源进行处理,数学模型经过离散后转化成了代数方程组。采用高斯积分法和退化单元法分别计算了非奇异性系数矩阵和奇异性系数矩阵。对罐区区域性阴极保护电位分布求解程序进行了设计,并对某一实际储罐底板电位进行了模拟计算,程序计算结果与现场实测结果相吻合,验证了程序的准确性和可靠性。建立了罐区区域性阴极保护室内模拟实验装置,可以实现对罐底板和埋地管道保护电位的测量。采用自制针管型盐桥的方法避免了电位测量过程中土壤IR降的影响。进行了多组室内实验,对土壤电阻率进行了测定。通过对比室内实验结果与程序模拟结果,研究了各种影响因素对单储罐及多储罐底板电位分布的影响,包括阳极井距离、埋深、数量等阳极参数和土壤电阻率,得到了各种因素对电位的影响规律,为罐区区域性阴极保护设计和改进提供理论支撑。