在金屬腐蝕與防護領域， 極化試片是用于電化學腐蝕監測或研究的關鍵元件，通常作為極化探頭的核心組成部分。其主要作用是通過模擬金屬在腐蝕環境中的電化學行為，幫助測量腐蝕速率、評估防腐措施效果或研究腐蝕機理。
一、基本概念與功能
定義：
極化試片是由被測金屬材料（或標準金屬材料）制成的片狀電極，作為極化測量中的工作電極（WE，Working Electrode），與參比電極（RE）和輔助電極（CE）共同構成三電極體系，用于電化學腐蝕測試。
核心功能：
i.模擬腐蝕行為：試片材質與被保護金屬（如管道、儲罐）一致時，可直接反映其腐蝕狀態。
ii.測量極化曲線：通過施加極化電壓或電流，記錄試片的電位 - 電流響應，計算腐蝕電流密度（Icorr​）和腐蝕速率。
iii.評估防腐性能：用于測試緩蝕劑、涂層或陰極保護系統的效果。
二、分類與結構
1. 按材質分類
同材質試片：與被保護金屬材質相同（如碳鋼試片用于監測碳鋼管道腐蝕），數據直接反映實際設備的腐蝕風險。
標準試片：采用通用金屬（如純鐵、純銅），用于實驗室對比測試或腐蝕機理研究。
2. 按結構設計分類
裸露型試片：
表面直接暴露于腐蝕環境，無涂層覆蓋，用于測量自然腐蝕速率。
典型結構：試片通過絕緣導線連接至外部電路，底部嵌入絕緣材料（如環氧樹脂）固定，僅一面或多面暴露。
涂層型試片：
表面涂覆防腐涂層（如油漆、聚乙烯），用于評估涂層破損后的局部腐蝕行為（如剝離處的腐蝕擴展速率）。
組合式試片：
由不同金屬（如碳鋼與不銹鋼）偶接組成，用于研究電偶腐蝕效應。
三、工作原理與測量方法
1. 極化測量的核心原理
極化試片的工作基于電化學極化現象：

自然腐蝕狀態：試片表面同時發生陽極氧化（金屬溶解）和陰極還原（如吸氧反應），達到動態平衡時的電位稱為腐蝕電位（Ecorr​）。
極化過程：通過輔助電極向試片施加微小的極化電壓（或電流），打破平衡，測量試片電位隨極化電流的變化關系，得到極化曲線。
關鍵公式：通過斯特恩 - 蓋瑞爾公式（Stern-Geary Equation）計算腐蝕電流密度：Icorr​=Rp​B​
其中，Rp​為極化電阻（通過極化曲線斜率求得），B為與金屬 / 溶液體系相關的常數（如碳鋼在中性溶液中B≈26 mV）。
2. 常見測量方法
方法 原理 應用場景
線性極化電阻（LPR） 施加 ±10 mV 以內的小幅度極化電壓，假設極化曲線近似線性，快速計算Rp​和Icorr​。 實時腐蝕速率監測（如化工管道）。
塔菲爾極化（Tafel Polarization） 施加較大極化電壓（±100 mV 以上），擬合塔菲爾曲線，獲取腐蝕動力學參數（如陽極 / 陰極塔菲爾斜率）。 腐蝕機理研究或緩蝕劑性能測試。
電化學阻抗譜（EIS） 施加正弦波擾動信號，測量試片的阻抗響應，分析腐蝕界面的電荷轉移電阻、擴散過程等。 涂層完整性評估或復雜腐蝕體系分析。
四、應用場景
1.工業腐蝕監測
安裝于管道、儲罐等設備附近，實時監測腐蝕速率，預警局部腐蝕風險（如點蝕）。
與陰極保護系統配合，評估保護電位是否達標（如是否達到 - 0.85 V（CSE）的保護閾值）。
2.實驗室研究
測試不同介質（如 pH、Cl⁻濃度）對腐蝕速率的影響。
篩選緩蝕劑配方或優化涂層工藝（如通過極化曲線對比不同藥劑的Icorr​）。
3.海洋工程與土壤腐蝕
在海水或土壤中埋設極化試片，長期監測金屬結構的腐蝕活性，輔助設計陽極保護方案。
五、與 ER 腐蝕速率試片的對比
項目 極化試片 ER 腐蝕速率試片（電阻式）
測量原理 電化學法（極化電阻 / 電流密度） 電阻法（截面積減小導致電阻增大）
腐蝕類型響應 均勻腐蝕、局部腐蝕（如點蝕） 僅均勻腐蝕
時間特性 實時或準實時（分鐘級） 長期累積（需數周 / 月才能檢測到變化）
環境依賴性 依賴介質導電性（需電解質） 不依賴導電性（可用于氣相或非導電介質）
典型用途 動態腐蝕監測、陰極保護評估 長期厚度損失評估、剩余壽命預測
六、使用注意事項
1.試片安裝
確保試片與被測金屬電絕緣（除非模擬電偶腐蝕），避免雜散電流干擾。
暴露面需清潔無油污，必要時進行砂紙打磨或化學除銹。
2.環境適配
高溫、高流速或含固體顆粒的介質中，需選擇耐沖刷的試片材質（如不銹鋼）或加裝保護套。
3.數據校準
定期用標準電極（如飽和甘汞電極）校準參比電極電位，避免漂移導致誤差。
4.安全防護
在易燃易爆環境中（如油氣田），需使用防爆型極化探頭和數據采集設備。
總結
極化試片是電化學腐蝕監測的核心工具，通過模擬金屬的電化學行為，為腐蝕速率測量、防腐措施優化提供關鍵數據。其優勢在于響應快、能捕捉局部腐蝕信號，但需依賴導電介質。實際應用中，常與 ER 試片結合使用，形成 “長期厚度監測 + 實時活性評估” 的完整腐蝕管理體系。

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