极化探头是一种基于电化学原理，用于监测金属材料在腐蚀环境中腐蚀状态的传感器，广泛应用于管道、储罐、海洋工程等金属结构的腐蚀监测与防护评估。以下从工作原理、结构组成、核心参数、应用场景及优缺点等方面详细介绍：
一、工作原理极化探头的核心原理是电化学极化技术，通过测量金属 / 电解质界面的电化学反应特性，间接反映腐蚀速率。具体过程如下：
1.极化作用：向金属电极（工作电极）施加微小的直流或交流极化电压（通常 ±10~20mV），使其偏离自然腐蚀电位。
2.参数测量：测量极化过程中产生的电流变化，计算极化电阻（金属表面阻碍电荷转移的电阻）。
3.腐蚀速率换算：根据斯特恩 - 盖瑞尔公式（Stern-Geary equation），极化电阻与腐蚀电流密度成反比，进而通过腐蚀电流密度计算出腐蚀速率。
二、结构组成极化探头通常采用三电极体系（部分简化型号为双电极），核心组件包括：
·工作电极（WE）：与被测金属材质相同或相似的电极，模拟被测材料的腐蚀行为。
·参比电极（RE）：提供稳定的参考电位，用于测量工作电极的电位变化（常用 Ag/AgCl、Cu/CuSO₄电极）。
·辅助电极（CE）：用于传导极化电流，避免极化电流对参比电极的干扰（通常为铂、石墨等惰性材料）。
·电解液通道：确保电极与被测环境中的电解质（如土壤水分、溶液）接触，形成导电回路。
·外壳：保护内部电极，通常采用耐腐蚀材料（如聚四氟乙烯、不锈钢）。
三、核心测量参数通过极化探头可获取以下关键参数，用于评估腐蚀状态：
·腐蚀电位（Ecorr）：金属在自然腐蚀状态下的电极电位，反映腐蚀倾向（如电位越负，腐蚀风险越高）。
·极化电阻（Rp）：金属表面电化学反应的阻力，数值越大，腐蚀速率越低。
·腐蚀电流密度（Icorr）：直接反映腐蚀速率的参数，通过斯特恩 - 盖瑞尔公式由 Rp 换算得出。
·Tafel 斜率：反映电极反应动力学特性，用于修正腐蚀电流密度的计算精度。
四、应用场景极化探头的特性使其适用于需要动态、实时监测腐蚀活性的场景，典型应用包括：
1.阴极保护系统评估：监测管道、储罐等设施的电位是否达到阴极保护阈值（如埋地管道通常要求电位≤-850mV CSE），判断保护效果。
2.在线腐蚀速率监测：实时捕捉环境变化（如 pH、温度、流速）引起的腐蚀速率波动，适用于化工装置、冷却水系统等。
3.缓蚀剂筛选与效果评价：在实验室或现场测试不同缓蚀剂浓度下的极化电阻变化，评估缓蚀效率。
4.局部腐蚀趋势监测：通过分析极化曲线的形状变化，判断是否存在点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀风险。
五、优缺点·优点：
·响应速度快：可实时或准实时反映腐蚀活性变化（分钟级），能捕捉瞬时腐蚀波动（如流速突变、pH 骤降引起的腐蚀加剧）。
·灵敏度高：即使腐蚀速率很低（如 < 0.01mm / 年），也能通过极化电阻的微小变化检测到。
·对被测体系干扰小：所需极化电流极小，不会显著改变金属的腐蚀状态。
·缺点：
·依赖电解质导电性：在干燥、高电阻环境（如沙漠土壤、非导电介质）中，因无法形成导电回路，测量精度下降。
·易受环境干扰：温度、湿度、溶液成分（如 Cl⁻浓度）会影响电极电位稳定性，需结合温度补偿或定期校准。
·对局部腐蚀的局限性：虽能反映局部腐蚀趋势，但无法直接测量点蚀深度等具体局部腐蚀参数。
六、与其他腐蚀监测探头的对比与 ER 腐蚀速率探头（电阻法）相比，极化探头的核心差异在于：
·极化探头响应快，可实时监测腐蚀活性变化，适合动态场景；ER 探头则需长期积累腐蚀量，更适合均匀腐蚀的长期趋势分析。
·极化探头依赖电解质导电性，ER 探头不受介质导电性限制，适用范围更广（如非导电涂层下的腐蚀）。