外加涂层和阴极保护是抑制金属材料腐蚀的重要手段,在我国长输埋地管道已得到了广泛的应用。但输气站内埋地金属管道的防腐却一直未能引起足够的重视,一般只采用外加涂层,造成了很严重的腐蚀后果。由于输气站场管线密集,纵横交错,易造成屏蔽和干扰,解决这个问题行之有效的方法是将区域内所要保护的构件和设施作为一个整体进行考虑,实施区域性阴极保护。区域性阴极在我国虽然起步较晚,在输气站场也成功地得到运用。但是,目前区域性阴极保护设计基本上采用的是经验法则,即利用有限的公式再结合一些现场应用实例来完成工程设计,为达到保护均采用了较大的安全系数,且频繁调整辅助阳极位置,其结果是费时又费钱。作为阴极保护设计的重要组成部分,电位分布的计算及阳极位置的确定是提高阴极保护系统设计水平的一个关键。目前,已有的阴极保护电位分布计算方法分为两种:一种是只能用于简单结构(主要是线性的管道对象)的公式计算方法;另一种是面向复杂结构的数值计算方法。随着计算机的推广和应用以及现代数值方法的产生和发展,有限差分法、有限元法和边界元法相继应用于埋地管道阴极保护电位及电流密度分布的研究,应用数值方法解决被保护体电位及电流密度分布问题已被广泛接受。另一方面,电位分布不仅与被保护体位置有关,也与阳极位置及电流密度有关,因此,可以通过电位分布数值模型建立优化阳极位置及电流密度,从而建立区域性阴极保护优化模型。本文就区域性强制电流阴极保护中电位分布及辅助阳极位置和电流密度的确定从解析方法和数值方法进行了分析,在肯定了解析方法在现场的适用性和方便性同时,提出了数值方法的精确性及经济性。由此,根据稳流电场理论方法,建立控制方程为泊松方程,阴极极化曲线作为边界条件的区域性阴极保护数学模型。求解模型时,利用边界元方法、镜像法及轴对称方法,推导出模型的特定基本解,并根据基本解和格林公式得到边界积分方程,最后根据常单元推导得到三维问题边界积分方程的离散化形式。在计算过程中,运用高斯列主元消元法求解系数矩阵,采用分段线性拟合处理非线性边界条件,从而求得电位分布。在电位分布模型的基础上,优化深井阳极的位置,建立以达到保护要求且电位均匀分布为目的的区域性阴极保护优化模型,并通过遗传算法进行优化计算。最后通过算例进行验证。