2.2      有防腐层的管子

有防腐层表面的管子能够以几种方式建立模型。可以将防腐层作为良好的绝缘体，防腐层对电流是高电阻屏障，或者对离子运移是个选择性屏障，允许水分、溶解气体和离子组分渗透穿过管子。在分析中，假设防腐层是高电阻屏障，电阻率高达5 x 10¹⁰Ωm。这样建模有效地将防腐层作为与通过土壤的IR降串联的电阻。用下式能表达输送到管子防腐层部分的电流：

式中，φ是防腐层表面的电位，φ_corrosion是防腐层下面金属的腐蚀电位，ρ是空气中实测的防腐层的电阻率，d是防腐层的厚度。

         作为我们建立模型的第一个案例，管子的直管段建模成沿着与直管段平行的管段有老化的防腐层，并且，弯头后是新的防腐层。在此阶段，漏涂点没有建立模型。这种情况首先用1×10³Ωm的土壤电阻率建立模型，然后用5×10²Ωm的电阻率重复建立模型。

         第二个案例与第一个案例基本相同，不同的是在直管段里引入了漏涂点。漏涂点在直管段的半途点上，面向临近管子的弯头。漏涂点的边界条件考虑到通过钢的极化数据发生的腐蚀。在最初的两个案例里，两条管道建立模型时具有分开的阴极保护系统。因此，建立的第三个案例的模型与第二个案例基本相同，但不同的是假设这些管子是电连通的。采用的土壤电阻率为1×10³Ωm。

2.3      阳极地床

阴极保护系统采用两种类型的阳极来提供保护电流。用牺牲阳极保护

时，要将金属阳极与管子实现电连通，此管子有腐蚀电位，对于钢材成阳极性。牺牲阳极一般用镁、锌和铝制造。强制电流系统采用非反应性阳极，阳极与电源连接产生驱动电压。在下文分析中已经采用这样的系统。阳极是强制电流地床，建成模型用整流器设定的15V电位。

图3 多管道模型显示远地阳极地床

图4 管道网格详图显示管子单元（左）和表面单元

2.4  案例一

         图5的等高线图显示出有不同防腐层质量的两条管道上计算出的电位分布。此等高线图是土壤电阻率比较高的结果。图6（高土壤电阻率）和图7（低土壤电阻率）显示了弯管对直管的电位分布的影响。两张图显示了靠近老化的防腐层的位置和远离老化的防腐层的位置的结果。老化的防腐层影响管子周围的电位分布，而在远离老化的防腐层的部位，围绕管子圆周的电位分布相对是比较均匀的。

图5 有不同防腐层质量的两条管道的电位分布

图6 直管道上两个位置的电位分布（土壤电阻率为1×10³Ωm）

图7 直管道上两个位置的电位分布（土壤电阻率为5×10²Ωm）

2.4      案例二

第二个案例分析的目的是要确定直管道的防腐层上漏涂点的影响。从

图8能够看出漏涂点对弯管上电位分布的影响。图9与图10分别是弯管上的电位与电流密度的等高线图。观察这些图能够得出这样的结果：在弯管位置受直管道的防腐层漏涂点的影响最大。从图10可以看出，在很小的面积上，电流密度达到负值，表明这个部位呈现阳极特性。当土壤电阻率降低时，来自弯管的杂散电流就消失了。

图8 直管段防腐层漏涂点对弯管电位分布的影响

图9 受直管段防腐层漏涂点影响最大位置的弯管周围的电位分布

（土壤电阻率1为1×10³Ωm；土壤电阻率2为5×10²Ωm）

图10     受直管段防腐层漏涂点影响最大位置的弯管周围的电流密度分布

（土壤电阻率1为1×10³Ωm；土壤电阻率2为5×10²Ωm）