一、 数值模拟技术

阴极保护数值模拟技术是对阴极保护系统的性能进行模拟和预测的一种技术。该技术主要利用数学模型对阴极保护系统进行模拟，通过计算求解出阴极保护系统的性能参数，从而为实际工程提供参考和指导。

二、COMSOL 数值模拟软件简介

●COMSOL 由瑞典COMSOL 公司开发，是一款用于阴极保护设计与分析的专业三维仿真软件。计算精度高，完够满足现场工程需要，在业界有较高的声誉。

●COMSOL 是一个仿真平台，涵盖建模工作流程中的所有步骤：定义几何结构、材料属性、描述特定现象的物理场，用于求解模型和对结果进行后处理，从而提供准确可靠的分析结果。

三、 软件主要功能

（1）模拟海上平台、储罐、船舶、特殊管段等被保护体的阴极保护系统，计算阴极保护电位分布，优化设计和技术改造；

（2）快速精确计算被保护体的真实电位、电流密度分布，以及周围环境不同深度的电磁场分布等参数；

（3）计算牺牲阳极随时间变化的消耗率和形状；

（4）计算电流密度，得到腐蚀速率，进行腐蚀风险分析；

（5）辅助工程师摸清被保护体腐蚀状态，预测高风险区域，判断系统运行异常情况，提供腐蚀试片埋设位置，及时有效地对于腐蚀状况进行监测；

（6）为防腐设计工程师提供可视化的指导，帮助工程师大幅缩短设计周期、提高设计精确及科学性、降低成本费用。

四、应用方向

主要应用于海上平台、储罐、特殊管段、船舶等结构体的阴极保护系统的优化设计和工程改造，可以模拟计算不同的阴极保护方式，包括牺牲阳极SACP和强制电流ICCP，优化阳极布置的位置和数量，合理选择恒电位仪的输入电流，同时可以考虑不同阴极保护系统的耦合效应，第三方阴极保护电流和其他外界杂散电流的干扰等影响因素。通过计算被保护体真实电位分布、电流密度分布、地电位分布等关键性参数，保证阴极保护电位合理均匀分布，从而保障被保护体的安全。

1.行业与典型客户

主要应用于石油与天然气行业，中石油、中石化、中海油、天然气管道等设计与运行公司、相关研究院所等。

2.模拟效果展示

五、授权书

六、数值模拟案例

1. 海上风电桩

模型计算条件包括：

（1）钢结构的极化曲线；

（2）辅助阳极尺寸为φ200（盘状），φ25×500mm（管状）；

（3）MMO辅助阳极输出电流；

（4）保护区域分为海水区（0.25Ω•m）、海泥区（1Ω•m）；

（5）相对参比电极为Ag/AgCl参比电极。

根据上述条件，进行模拟计算，计算结果如下：

风电桩外壁

风电桩内壁

2.船舶

模型计算条件包括：

（1）船体钢结构的极化曲线；

（2）辅助阳极尺寸为φ500（盘状）；

（3）MMO辅助阳极输出电流；

（4）保护区域为海水区（0.25Ω•m）；

（5）相对参比电极为Ag/AgCl参比电极；

根据上述条件，进行模拟计算，计算结果如下：

3.油气站场

（1）导入模型

整体模型	管道	柔性阳极	接地系统

（2）建立土壤介质

（3）计算参数输入

●定义被保护管道为电极表面1，输入计算参数。

平衡电位：-0.6V

电极动力方程：

交换电流密度1×10-6，阴阳极传递系数0.5。

●定义接地网为电极表面2，输入计算参数。

平衡电位：0.2V

电极动力方程：

交换电流密度0.01，阴阳极传递系数0.5。

●定义阳极输出电流32mA/m。

●定义土壤介质电阻率5Ω.m。

（4）网格划分

（5）阴极保护模拟计算

进行求解器配置、收敛性分析和电位分布计算。

（6）计算结果

4.其他场景

（1）海上油气平台

（2）储罐