金属储罐底板外侧阴极保护电位分布是一个在理论上和实践上均有重要意义的研究课题,而土壤介质的不均匀性、罐底金属复杂的极化特性以及阳极设置方式的多样性增加了该课题研究的难度和复杂性。考虑多种因素影响的三维数学模型的精确解析求解存在较大困难,数值计算方法为模型的求解提供了一种有利的工具。建立了三维数学模型,模型中考虑了环境介质的不均匀性,采用活化极化和浓差极化混合控制的极化理论来描述罐底金属的极化特性,极化特性参数由实验测定,测量了碳钢在不同表面状况下以及在不同腐蚀介质中的极化特性,为数值计算提供了边界条件,采用数值计算软件对模型进行求解。建立了罐底外侧阴极保护模拟实验装置,测量了不同情况下模拟罐底板阴极保护电位分布,并进行了相应的数值模拟计算,实验数据与计算结果之间变化规律一致、符合程度良好,验证了建模思想的正确性和数值计算方法的准确性。采用数值计算软件对目前实际生产中采用的罐周直埋立式、罐底水平式、罐旁深井式、罐底斜井式、罐底带状和网状阳极六种阳极埋设方式下罐底外侧的阴极保护电位分布规律进行了研究,所得结果表明,罐底外侧阴极保护电位分布规律与阳极的埋设方式密切相关。对不同阳极埋设方式下土壤电阻率、罐基础、阳极设置参数、被保护罐底直径、罐底金属表面状况、接触介质性质、罐底氧浓度分布等各种因素对罐底外侧阴极保护电位分布的影响效果和程度进行了研究和对比,为实际生产中确定合理的阴极保护系统参数及阳极埋设位置提供了理论指导。在数值模拟计算结果的基础上,对罐底外侧阴极保护电位分布公式进行了探讨。以带电圆盘电荷分布公式为基础,利用电场叠加原理,推导了罐周对称布置阳极和罐旁一侧布置深井阳极情况下罐底边缘和中心的电位差计算公式,公式计算结果和室内模拟实验数据吻合较好。