阴极保护技术作为金属防腐的主要手段，被广泛应用于油气运输管道的腐蚀防护。通常管道阴极保护效果由管道阴极保护电位来评价，主要是检测保护电位是否处于国标规定的-850mV～-1250mV保护区间内，判断管道处于有效保护中。实际中由于管材和土壤环境等因素，管道的最佳阴极保护电位在保护区间内是不同的。若管道保护电位在保护区间内偏离最佳阴极保护电位较远，会导致管道不能受到完全保护而发生腐蚀，造成巨额的经济损失，也会使环境遭受严重污染。为了使管道的阴极保护电位围绕最佳阴极保护电位分布，达到理想的腐蚀防护效果，本文做了以下工作：
　　首先，根据管道在土壤中的埋设情况建立管道阴极保护电位分布的数学模型，利用数值方法求解，计算出阴极保护电位。其次，搭建电化学实验平台，以西北某地区为例，测量土壤溶液中管材的极化曲线和电化学阻抗谱。通过分析得出该土壤溶液下的最佳阴极保护电位为-950mV，并将其用于阴极保护电位分布的优化中。然后，模拟管道在三种铺设情形下的阴极保护效果，分别改变土壤电阻率，阳极位置，阳极数量和阳极输出电流，观察并分析保护电位分布图，得出了不同条件下保护电位的变化规律。最后，以阳极参数作为优化目标，建立目标函数，结合模拟退火算法对电位分布进行优化。并与管道阴极保护的常规设计方法比较，验证了优化方法的可行性。
　　通过本文对管道阴极保护的研究得出：管道平直铺设时保护效果最好，爬坡铺设时保护效果最差，可以通过改变阳极参数来优化保护电位的分布。与常规设计方法相比，优化方法对保护电位的分布有明显的改善，进而提升了管道的保护效果，使管道的腐蚀速率降低，避免腐蚀。