某城市水下接地网设施由于位置处于江底，难以进行及时有效的监测与防护。传统腐蚀挂片由于只能反映金属在环境中一段时间内的平均腐蚀速率，无法实时反应出金属短时间内的腐蚀情况，且挂载与取出除锈操作较为复杂繁琐。

为解决上述问题，该项目引入了CST1840四通道接地网腐蚀监测仪，对接地网中多种材质结构件开展系统性腐蚀监测，实现了全天候在线数据采集与远程传输，为设备安全运行提供了可靠的数据支撑。

检测系统概述

CST1840监测仪为四通道监测仪，集成腐蚀速率、总腐蚀量、土壤电阻率和氧化还原电位等功能，可同时对四种不同材质的金属进行腐蚀相关监测。仪器还配备温度探头、电阻率探头等环境监测探头，可以对周围环境进行各方面因素的监测，并结合腐蚀数据综合分析金属在环境中的腐蚀情况以及影响因素。

该设备支持在线式实时监测，腐蚀数据自动存储于内部存储器，并通过无线网络上传至云端服务器，实现数据的远程查看、智能管理与趋势分析，显著提升了监测效率与数据利用率。

图1 CST1840四通道接地网腐蚀监测仪

腐蚀监测原理

CST1840监测仪的腐蚀探头基于线性极化技术，通过测试高、低两个频点的电化学阻抗，获取EIS图谱中的高频阻抗与低频阻抗。

· 高频阻抗反映介质电阻（R_s）；

· 低频阻抗为介质电阻与电荷转移电阻（R_ct）之和（部分成膜体系可能包含膜电阻R_f）。

低频与高频电阻之差，即为电化学腐蚀反应中的极化电阻（R_p），该参数是评估金属表面状态变化对电流响应阻力的关键指标。依据公式：

i_corr=B/R_p

其中，i_corr 为腐蚀电流密度（单位为mA/cm²），

Rp代表极化电阻，（单位为W cm²），

B为Stern系数（单位为mV，在现场监测中，碳钢钝化体系取50~52 mV，中性体系取26 mV，酸性体系取18 mV）。

结合法拉第定律，可将电流密度换算为金属腐蚀速率，从而获取定量化的腐蚀动态数据。

故有极化电阻可计算出金属的腐蚀电流密度，再通过法拉第定律等相关公式将电流密度转换为腐蚀速率，即可得到金属在环境中的腐蚀速率。

现场部署与运行情况

CST1840监测仪所配备的线性极化探头如下图，探头电极由两根与所监测金属同样材质的电击棒组成，一根作为工作电极一根作为对电极，通过两电极法测试腐蚀电极的极化电阻。电极外部设有防护罩，可以防止电极受到撞击。

图2 线性极化腐蚀探头

现场将CST1840布置在了江边，探头安装于江底接地网附近，内置紫铜、Q235、铝合金三种金属，系统搭配相应的供电通讯系统，监测仪通过无线通讯模块将监测数据实时上传至监测网站，目前已连续稳定运行超过半年，设备运行状态良好，数据传输稳定。现场布置示意图如下图：

图3 阴极保护监测仪布置示意图

数据解析

对运行半年的腐蚀监测数据进行了分析，并结合各项数据之间的关系推测导致数据变化的原因。

三种金属腐蚀速率监测数据如下：

图4 腐蚀速率监测数据

江底温度监测数据如下：

图5 温度监测数据

1月至2月（冬季）：江底水温较低，金属腐蚀反应所需活化能供给减少，反应进程受到抑制，腐蚀速率处于低位；

2月以后：随着气温逐步回升，介质温度升高，金属表面电化学反应活性增强，腐蚀速率明显上升。

温度监测数据同步印证了这一变化规律，表明环境温度是影响该区域接地网腐蚀进程的重要驱动因素。

上述结果表明，CST1840监测仪不仅能够实时、灵敏地反映金属腐蚀速率及其变化趋势，结合环境参数更可有效识别腐蚀主导因素，为后续防护策略调整提供数据依据。

前景与合作

针对接地网等关键金属设施，建议在风险集中区域布设CST1840监测探头，配合无线数据传输模块与云端监测平台，构建区域化腐蚀在线监测网络。该系统可助力工程管理人员：

实时掌握各节点腐蚀状态；

追溯腐蚀异常时间点及环境诱因；

及时制定维护或阴极保护调整方案。

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