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阴极保护数值模拟计算技术的研究和发展

20 世纪 60 年代, 国外学者开始采用有限差分方法 (FDM)、有限元法( FEM) 来计算腐蚀过程的电位和电流分布。 随着计算机技术和电化学的发展, 采用数值模拟技术来获取被保护体表面的电流和电位的分布,成为阴极保护领域中十分活跃的一个方面,并已在地下长输管道、 近海石油平台、 海洋构件等场合得到了较好的应用。 有限元法和有限差分法的共同特点是必须对全部区域进行网格划分,要想得到被保护体表面的电位分布, 必须先要计算出电解质内部的电位分布, 因此, 计算精度不高、 数据准备量巨大以及计算量是这两种方法处理三维问题的共同缺陷。 边界元法克服了 FDM 法和 FEM 法数据准备量大的缺陷, 成为阴极保护辅助设计中最具广阔前景的数值计算方法; 20 世纪 80 年代初,国外学者开始通过边界元法来求解阴极保护电位分布问题。英国BEASY 公司基于边界元法开发了世界上首套腐蚀及阴极保护模拟软件 BEASY, 经过 30 多年的发展, 随着边界元计算技术的发展,计算精度和速度以及软件的适用范围都在不断发展当中,当前BEASY 软件已经在全球有多个用户。 然而我国阴极保护数值模拟的技术的研究始于 20 世纪 90 年代, 天津大学、 天津纺织工学院、天津港湾研究所、 大港油田等单位联合开展了区域性阴极保护优化设计的研究; 中国科学院上海冶金研究所用有限元法研究了底板外侧、 码头钢管桩以及保护下埋地管道的阴极保护电位和电流分布。此外, 大连理工大学、 中国石油大学、青岛海洋大学等单位也开展了阴极保护电位数值计算技术的研究,但这些研究尚处于探索阶段, 距离软件的商品化仍有一定差距。近年来,我国开发了国内应用于阴极保护数值模拟计算的商业软件——阴极保护数值模拟计算软件并于 2011 年 10 月进行了正式发布, 同时也成为了国内阴极保护数值模拟计算技术发展的一个标识性事件。 

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