筆者按
茫茫西太平洋,浪涌如山海溝深。一艘科考船在風浪中艱難前行,甲板上,一群科研人員正圍著一套銀灰色裝置做最后檢查。風暴將至,但他們必須在窗口期關閉前,將這套裝置送入萬米深淵。“布放!”指令下達,裝置緩緩沉入幽藍的海水。船上,重點實驗室項目組成員郭為民緊握欄桿,目光追隨裝置下潛的軌跡,直到它消失在漆黑的海水中。這一刻,中國深海腐蝕研究正式向萬米深淵發起挑戰。
在海溝布放深海原位試驗裝置
21世紀初,深海成為各國戰略博弈的新疆域。然而,深海裝備面臨的最大隱藏“天敵”是腐蝕:高壓、低溫復雜苛刻的環境如同無形的“粉碎機”,隨時可能讓價值數億的裝備失效報廢。
2005年,重點實驗室正式成立深海環境腐蝕試驗技術項目組。起步階段困難重重,團隊連現成的參考資料都難覓。“我們就像在黑暗中摸索。”時任重點實驗室副主任許立坤回憶道。兩名成員隨科考船出海15天,實地學習潛標系統操作。歸來后,團隊設計出國內首套深海環境腐蝕試驗裝置,并在撫仙湖完成湖試。2008年,裝置在南海成功布放,使七二五所成為國內首家掌握深海環境腐蝕試驗能力的單位。
南海布放近底懸浮式試驗裝置
但挫折接踵而至......2009年4月,當團隊滿懷期待赴南?;厥昭b置時,卻遭遇當頭一棒——所有裝置均未上浮!“那一刻,甲板上靜得只剩海浪聲。”參與這次回收任務的項目組成員侯健回憶道,“我們趴在船舷邊死死盯著海面,直到天黑才接受現實。”
怎么辦?還要不要繼續開展深海試驗?這一問題在每個深海項目組成員內心已經翻來覆去地問了無數遍。通過對相關海洋研究單位的調研咨詢,項目組不僅搜集了多種裝置打撈的方法,更關鍵的是,深刻認識到材料在深海環境下的腐蝕研究,不僅是眾多海洋科研機構的迫切需求,更關系到國家海洋戰略大局。時任重點實驗室主任孫明先毅然下定決心:必須查明原因,重新設計試驗裝置,全面提升可靠性,打造出真正可靠的深海腐蝕試驗平臺,以解決國家在材料深海腐蝕問題上的重大急需。
項目組通過定點纏繞、雙船拖底等多種方法對未能上浮的裝置進行了三次打撈,但均未成功。最驚險的一次,團隊乘兩艘漁船拉網搜索,試圖打撈試驗裝置,在試驗海域搜索四天卻一無所獲。第五天時附近海域突然生成臺風,“浪高過船頭,漁船像過山車一樣顛簸。”年輕的試驗人員在試驗失敗的壓力下,即便嘔吐到虛脫仍堅持搜尋裝置。出于安全原因,船長在最后時刻駕船避開臺風路徑成功返航,全員脫險。
轉機出現在2011年9月。團隊利用水下機器人,經過72小時海底搜尋,終于找回兩套裝置殘骸。分析發現,罪魁禍首是一個被嚴重腐蝕的卸扣——盡管它曾通過淺海測試,卻在深海環境中快速失效。“這次教訓反而讓我們更堅定。”孫明先說,“它證明了深海腐蝕的特殊性,我們必須建立自己的材料深海腐蝕數據庫,掌握深海腐蝕規律!”
失敗成為最珍貴的養料。團隊對裝置進行全面升級,先后投放12套新型試驗裝置。從近海到遠海,海上作業的艱辛遠超想象:項目組成員張彭輝因嚴重暈船,連續三天僅靠一個蘋果維持,體力透支。試驗現場負責人侯健出于安全考慮,果斷決定臨時返航。得知這一決定時,張彭輝面色蒼白,聲音微弱卻堅定:“任務還沒完成,我還能堅持。”他拒絕了特殊照顧,始終守在崗位,直到整個航次任務圓滿完成。返航時,他的體重已驟降十幾斤。張彭輝的堅持,是整個團隊拼搏精神的縮影。其他試驗人員同樣在極端環境中堅守:在40℃高溫、毫無遮擋的甲板上,他們長時間作業,汗水浸透工裝,仍一絲不茍地記錄數據,試驗結束后,不少人暴露的皮膚出現大片脫皮;為抓住寶貴的窗口期,團隊曾在臺風間隙搶時間出海布放裝置,就在設備入水的瞬間,暴雨傾盆而下……
西太平洋回收串型深海試驗裝置
歷經多年努力,團隊累計獲取5萬余個深海腐蝕老化數據、30萬余條海水環境因素數據,建成我國首個深海環境材料腐蝕數據庫。這些數據很快顯現價值:某型深潛器材料選擇從最初計劃采用國外材料,到最終基于最新數據,堅定啟用國產材料。不僅打破了對外依賴、節省了大量外匯,更使深潛器的材料匹配性設計做到了有據可循,最終實現了整體可靠性提升3倍以上。
更里程碑式的突破是國際話語權的提升。以研發的深海腐蝕試驗技術為基礎,團隊主編的兩項深海腐蝕試驗方法ISO國際標準發布,使中國首次在深海腐蝕試驗領域掌握規則制定權。“我們實現了從過去被動采用國際標準到如今主導制定國際標準的飛躍,為深海腐蝕試驗技術的發展貢獻了中國智慧。” 標準主編人、集團公司首席專家許立坤語氣中透著自豪。
回收萬米深海腐蝕試樣
2024年,項目組迎來終極考驗——全球首次萬米深海材料腐蝕試驗。然而,試驗困難重重:窗口期短、海況多變、有國外干擾風險,科研人員需前往遠離中國大陸近2000海里的遙遠海域。即便直抵目標海域也需耗時數十天,而實際的科考任務更需搭載共享航次,這意味著一次出征,便要在茫茫大海上漂泊數月之久。
“此前二十多次深海試驗,所用試驗船最小僅百十噸,在波濤中如樹葉般脆弱,隨時有被吞噬之險。船上條件艱苦,艙室狹小,轉身都難,我們只能蜷縮其中休息工作。夜晚海浪拍打,船體搖晃,我們常被晃下床,卻無奈苦笑后重新爬起。”項目組成員程文華介紹。
噪音也是一大折磨,機器轟鳴與海浪拍打聲交織,震耳欲聾,讓人無法好好休息,許多科研人員出現耳鳴、頭暈等癥狀,但仍咬牙堅持,不敢延誤試驗準備。用水更是難題,每一滴水都珍貴無比,洗澡受限,洗漱水反復利用,個人衛生難以保障,可他們無暇顧及。
“長時間海上工作,讓參試人員身心俱疲,身體和精神都達極限。大海變化無常,突發低氣壓、熱帶風暴隨時可能降臨。風暴來襲時,狂風呼嘯,海浪洶涌,參試人員頭暈目眩、暈浪嘔吐,無法進食,身體極度虛弱,即便如此,他們依然堅守崗位。有的科研人員一邊嘔吐,一邊緊緊握住工具調試設備;有的雖虛弱得站立不穩,仍堅定地盯著測試參數,確保數據準確記錄。他們克服重重困難連續奮戰,每次出海返回,體重都大幅下降,身體憔悴不堪。”七二五所副總工程師孫明先介紹說,他的眼中滿是對團隊成員的心疼和敬佩。
重點實驗室副主任王洪仁表示:“為確保試驗順利,團隊前期做了大量準備。調研國內大量遠洋科考船,結合試驗海域實際條件,精心確定試驗海域和航次。面對科考船任務窗口期緊、預留準備時間短的挑戰,團隊發揚奮斗者文化,加班加點組裝、調試設備,精確核算試驗裝置關鍵部件耐壓、密封強度,高效完成裝置集成、微生物取樣封存培訓、設備使用調試演練以及物資裝船和海關檢驗等一系列繁瑣工作。”整個團隊如同一臺精密儀器般高效運轉,成員們各司其職又緊密配合,有條不紊地推進著每一項工作。
在完成7000米級驗證試驗后,團隊已在海上工作近120天。駛往海溝途中,他們重新組裝兩套試驗裝置并測試。布放時臺風突襲,參試人員連續奮戰15小時,成功完成裝置萬米水深布放。當長長的試驗裝置順利沉入馬里亞納海溝,船上歡呼聲響起,這是對他們辛勤付出與頑強精神的贊美。
2025年5月3日,在波瀾壯闊的西太平洋海域,一場具有開創性的深海試驗傳來捷報。隨著試樣框架從11000米海溝成功出水并穩穩吊放至甲板,由七二五所承擔的全球首次萬米深海材料環境腐蝕試驗取得圓滿成功。這項創紀錄的深海試驗標志著我國在極端環境材料腐蝕防護領域取得里程碑式突破。
成功回收萬米深海試驗裝置返港
本次試驗依托“極端環境長效防護材料及工程應用”國家重點研發計劃項目,由七二五所負責萬米深海試驗技術攻關,科研團隊自主研發的深海試驗裝置在海溝最深處持續工作184天,系統驗證了30種特種防護涂層、4類新型犧牲陽極及22種結構金屬材料在萬米深淵的極端環境適應性。這一創新性試驗的圓滿成功,標志著深海實海試驗能力在全球范圍內實現全海深覆蓋,彰顯了七二五所在深海腐蝕試驗技術領域深耕數十年的成績和實力。
七二五所副總工程師、課題負責人孫明先表示:“此次試驗所獲取的數據,填補了極端深海環境腐蝕數據空白,為探清材料極端海洋環境腐蝕行為和機理提供了技術基礎。同時,驗證了我國自主研發材料和腐蝕防護體系在極端環境的可靠性,為深海油氣、深海采礦等工程裝備的安全服役提供了重要設計依據。”
七二五所重點實驗室團隊結合先進前沿技術,不斷推陳出新,在深海試驗技術領域取得了一系列重大突破。國際首次研制出適于深海環境的原位電化學測試裝置,能夠實現深海環境下環境因素和金屬材料腐蝕電化學數據長周期自動采集與存儲,為揭示材料在深海環境下的腐蝕機理提供了技術支撐。
團隊還發明了多種適合在深海環境的試驗技術,包括深海數據遠程傳輸技術、深海多場耦合試驗評價技術、深海多參數綜合模擬試驗技術等。這些試驗技術的創新,實現了對材料進行全面的性能評價,為深海裝備的選材提供了更加可靠的技術支持。此外,團隊還開展了深海特殊腐蝕形態、深海微生物影響等試驗技術研究,進一步拓展了深海腐蝕研究的領域和深度。
在形成深海環境試驗方法的同時,團隊還積極參與國際標準制定工作,先后主編了深海腐蝕試驗方法導則和模擬深海環境腐蝕試驗導則與要求兩項ISO國際標準,顯著提升了我國在深海環境試驗技術領域的話語權和國際影響力。如今,我國深海試驗覆蓋廣度不斷加大,從近海到遠海;試驗深度已從最初的1000米級發展到全海深,即可達到萬米深海。深海環境試驗技術達到了國際先進水平,部分達到國際領先水平,引領了深海環境試驗技術的發展。
在七二五所重點實驗室的會議室里,一張世界深海地圖格外引人注目。從南海到馬里亞納海溝,一條紅色箭頭不斷延伸,下一個目標直指極地等全球重要海域。重點實驗室主任王其紅表示:“從千米到萬米的跨越,不僅是我們深海腐蝕試驗技術能力質的飛躍,更體現了七二五所服務國家戰略、勇于挑戰極限的使命擔當。我們所構建的從淺海到全海深的腐蝕防護技術體系與數據庫,已成為支撐我國深海裝備邁向深遠海的安全基石。”在未來的征程中,他們將繼續秉承科技創新的理念,不斷探索深海未知領域,為我國深海資源開發和海洋強國建設貢獻更多的智慧和力量。
END
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