腐蚀常会导致材料的失效，不仅会造成经济损失，还有可能引发各种灾难，甚至造成人员伤亡。想要尽量避免这些情况的发生，需要提前发现、准确诊断和有效保护，这就需要采用腐蚀检测技术去寻找病灶点、评估材料性能并作出预防性保护措施，而传感器技术不仅可以测试腐蚀速率或者类型，还可以给出早期预警和维修养护的信息。

一、直接物理测量法

1.1 腐蚀试片法（Corrosion Coupon, CC / Mass Loss Coupon）

ASTM G4–84标准给出了设备腐蚀试片的测试方法，能检测点蚀、冲蚀、结垢和微生物腐蚀，也可以评定质量损失、腐蚀类型和腐蚀速率。

优点：方法简单直接；能用于各种环境；能够测量点蚀深度；显示实际的材料损失。

局限性：只能得到平均腐蚀速率；反应速度慢；在工业中安装比较困难；不能显示电偶腐蚀。

1.2 电阻法（Electrical Resistance, ER）

此方法是基于金属截面积变化引起的电阻变化来测量腐蚀程度，如果出现缝隙或点蚀，这种局部变薄的情况，电阻将会显著提高，从而放大腐蚀速率信号。

优点：直接得到腐蚀速率；可长期在线监测；适用范围广；灵敏度极高(1-1000mpy)。

局限性：高导电率的盐和氧化物会导致读数错误；无法感知局部点蚀；高灵敏度探头使用寿命短；温度波动会降低其稳定性。

1.3 电磁传导技术（Electromagnetic Sensors）

利用电磁方法进行检测的技术手段，主要包括磁力计(MF)、磁通泄漏(MFL)和远场检测(RFT)，通过产生电流或者磁场发现缺陷。

优点：可以对大范围结构进行快速检测，可用于检查点蚀、裂纹等缺陷，仪器轻便，可现场携带。

局限性：需要接触良好，否则易受噪声影响；受磁场强度的影响较大。

ECT 工作原理

1.4 超声检测技术（Ultrasonic Testing, UT）

这是一种根据声波在时间内的传播来测量厚度的技术，能够判断腐蚀、损伤等。

优点：可以在设备工作过程中测试；同时也可以测厚涂覆层或者衬里，即涂层或衬里厚度；激光超声法不用接触，可以用来测量一些有危害或者是高温环境下的物件。

局限性：要单独校准；缺陷方向会影响试验结果；对于细微的金属损失探测效果不佳。

管道超声检测示意图

1.5 声发射技术（Acoustic Emission, AE）

声发射技术（AE）能够监测在应力变化过程中（如由压力或温度波动引起）微观缺陷（如应力腐蚀开裂，SCC）扩展时释放的声能，而这些声波正是源自缺陷扩展或塑性变形，其强度又与缺陷的位置及其与传感器的距离有关。

优点：可以用来检测储罐是否出现泄漏以及了解储罐结构的状态情况。可以用于检测金属和塑料结构。

局限性：对小型泄漏识别精度低，可靠性较低。

1.6 光纤腐蚀传感器（Fiber Optic Corrosion Sensor, FOCS）

采用光纤特性变化的原理对涂层或金属薄膜的腐蚀程度进行测试的方法。

优点：成本较低且稳定性较好。

1.7 非接触式光学表面轮廓技术（Non-contacting Optical Surface Profile, OSP）

该方法是一种基于激光的三维成像技术。

优点：这种非接触式测量能够避免破坏松散腐蚀产物，从而反映出真实表面特征；能够对表面形状变化的过程进行连续跟踪监测，在实时监测时能够获得腐蚀过程中表面形貌随时间变化的参数。

1.8 射线照相技术（Radiographic Technique, RT）

该方法用来检测管道及设备厚度，在检测保温层下面的腐蚀中应用较多。

优点：可用于定性的检测；设备比较轻便，检测速度快；无须去除保温层；能检测焊缝等。

局限性：只能测出大概的壁厚，而且如果表面脏的话会很大程度上影响检测结果的准确程度。

射线照相技术原理图

1.9 图像处理技术（Image Processing Technique, IPT）

通过像素统计和纹理分析识别腐蚀表面特征。

优点：可量化腐蚀特征；适合管道或设备表面大面积分析。

二、直接电化学法

2.1 线性极化电阻法（Linear Polarization Resistance, LPR）

该方法基于微幅极化技术测量腐蚀速率。

优点：不会破坏待测物体，可实现在线检测；适用测量慢速均匀腐蚀；受干扰少。

局限性：需要知道Tafel参数；无法得到局部腐蚀的信息。

线性极化电阻（LPR）腐蚀传感器示意图

2.2 电偶技术（ZRA）

该技术能够测量大气腐蚀性、监测冷却水系统的局部腐蚀趋势、利用电偶传感器进行管道内部腐蚀监测，以及在多种腐蚀环境中建立可靠的传感器设计与数据库。

优点：可检测微生物活动引发的电流变化；适合双金属腐蚀和缝隙腐蚀。

局限性：结果受电极面积和几何影响。

2.3 电化学阻抗谱法（Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS）

电化学阻抗谱通常采用等效电路原件分析其元件数值，由此反应金属腐蚀过程的界面结构及各反应步骤的动力学参数。

优点：高精度测量极化电阻；可获取电容信息，实现灵活分析。

局限性：操作复杂，局部腐蚀检测难。

2.4 电化学噪声（Electrochemical Noise, EN）

该方法以测量材料本身的电位及电流的振幅与频率的变化来观察腐蚀起始点的形成。

优点：能够实时、灵敏地发现腐蚀开始；不需要外加极化。

局限性：有较多的其他噪声会对其结果造成一定的干扰，且对于其检测装置有严格的结构要求。

2.5 谐波失真分析（Harmonic Distortion Analysis, HDA）

该方法利用电化学过程中产生的谐波信号来计算Tafel斜率和腐蚀速率。

优点：可以直接计算出Stern—Geary系数及阳极、阴极的Tafel斜率，并可快速获得腐蚀参数。

2.6 线束电极（Wire Beam Electrode, WBE）

该技术减少了绝缘层对电子和离子迁移的影响，能够通过连续映射其表面的电位与电流分布，来模拟单一电极上的基本电化学过程。

优点：可连续映射电位和电流分布；模拟单电极基本过程。

2.7 耦合多电极阵列传感器（CMAS）

快速定量监测非均匀腐蚀速率（点蚀、缝隙腐蚀），可与缓蚀剂系统结合。

优点：高灵敏；可检测绝缘层/沉积物下腐蚀；适合自动化控制。

局限性：无法监测纯化学或机械损伤。

2.8 扫描开尔文探针（SKP）

非破坏性测定功函数差，绘制涂层下腐蚀电位图。

优点：可监测涂层下缺陷和局部腐蚀；空间分辨率70–100 μm。

SKP布置示意图

2.9 无连接电脉冲响应分析（CEPRA）

原理：当埋入混凝土的钢筋在不同频率的交流信号激励下，已发生腐蚀钢筋的电压响应与未腐蚀钢筋的电压响应不同。再通过记录的电压与施加的电流，可反推出低频阻抗响应，从而用于判断钢筋的腐蚀状态。

优点：快速、现场可行；隔离环境干扰；高精度测量。

2.10 扫描振动电极技术（SVET）

可视化局部电化学活动，研究裸金属腐蚀及化学不均匀性。

优点：高灵敏；可分析局部腐蚀动力学；适合多种腐蚀类型。

2.11 扫描电化学显微镜（SECM）

超微电极与双恒电位仪组合，实现微米级局部腐蚀分析。

优点：可分辨微米级腐蚀活动；支持多模式操作。

(a) SECM 仪器示意图；(b) 在 SECM 的样品生成/探针收集（SG/TC）模式下，利用极化的铂超微电极（Pt UME）在镁腐蚀表面上氧化氢（H₂）的示意原理图

三、间接测量技术

3.1 氢监测（Hydrogen Monitoring, HM）

该方法通过物理或电化学的方式对氢的渗透量进行检测并将其作为腐蚀速率的一种表征手段。

优点：可以预警由氢所引起的材料损伤、灵敏度高。

局限性：目前尚无氢扩散速率与腐蚀速率等行为之间的绝对对应关系。

3.2 生物探针监测（Bio-probes Monitoring, BM）

该方法通过采集管道和设备表面的细菌样品，来评估微生物腐蚀以及杀菌剂的使用效果。

优点：可以试验杀菌剂处理的效果。

局限性：需要一段时间培养并进行相关的数据分析，不能达到对防腐实时监测的效果。

目前，许多新的先进方法正在测试和研究中。未来，无线通信技术可以让传感器长期安装在设备上，或者通过远程操作，由控制中心进行定期检查。这要求传感器和仪器既要成本低，又要效率高。计算机化的数据采集与测试系统也将成为必要工具，它可以自动检测和分析数据，并在发现缺陷可能引发故障时，及时向操作人员发出警报。