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“主治醫(yī)生”如何搶救致遠艦出水文物和水下船體

2023-02-28 15:28:46 作者：腐蝕與防護來源：腐蝕與防護分享至：

致遠號巡洋艦是中國清朝北洋水師向英國阿姆斯特朗船廠訂購建造的穹甲防護巡洋艦，為致遠級巡洋艦的首艦。它的排水量有2300噸，航速達18.5節(jié)，是北洋水師主力戰(zhàn)艦中速度最快的。

1894年9月17日，黃海大戰(zhàn)爆發(fā)，管帶鄧世昌指揮致遠艦奮勇作戰(zhàn)。在日艦圍攻下，致遠艦的艦體多處受傷，艦身傾斜，隨時有沉沒的危險。而此時，鄧世昌發(fā)現(xiàn)北洋海軍旗艦定遠艦遭到日本艦隊圍攻，為保護定遠艦，鄧世昌下令致遠艦撞向日艦吉野號，欲與敵同歸于盡。然而，致遠艦不幸被敵擊中魚雷發(fā)射管，引發(fā)管內(nèi)魚雷爆炸沉沒，全艦官兵246人殉難。

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致遠艦在水下長眠了120多年，為了揭開它的神秘面紗，從2014年到2016年，致遠艦水下考古，共計打撈文物400余件，大多是船體構(gòu)件、船員生活用品及武器配件。其中，有拼接后得到繁體“致遠”字樣的一組瓷器碎片，和一件刻有致遠艦大副陳金揆英文名字的單筒望遠鏡，這成為證實沉船身份的有力物證；此外，還有方形舷窗和多種武器裝備（210毫米主炮炮管、152毫米副炮炮彈、57毫米炮彈、37毫米炮彈、11毫米加特林機槍及彈藥和一枚保存完整的魚雷引信）等。

致遠艦上的出水文物

科技讓出水文物“活”起來

致遠艦文物承載著重要的歷史信息，集科研價值和展示價值于一體。我國出水文物保護起步較晚，自2011年中國文化遺產(chǎn)研究院成立出水文物保護科技實驗室以來，出水文物保護還處在不斷摸索階段。

出水文物的保護，是在堅持保護第一——“治病救人”的原則下，經(jīng)過病害調(diào)查和一系列儀器檢測分析——“望聞問切”的過程，充分認知出水文物的保存狀況——深入了解病人的身體狀況和發(fā)病癥狀，揭示其腐蝕機理——診斷出“病理”，最終提出針對性方案——“開具處方，對癥下藥”。當然，在實際處理過程中，有時會根據(jù)保護效果，調(diào)整保護應(yīng)對措施，也就是調(diào)整“藥方”，以達到最有效的救治。

致遠艦出水文物的材質(zhì)多樣，有金屬、木、瓷、皮革、骨等多種質(zhì)地，僅金屬文物一項，就有銅器、錫器、銀器等。而針對每一種材質(zhì)、不同的腐蝕程度，都需要開具不同的“處方”。作為“主治醫(yī)生”，中國文化遺產(chǎn)研究院研究館員田興玲博士以致遠艦出水的格林機關(guān)炮為例，介紹了具體的保護過程：

首先是“望聞問切”

當打撈出水的文物送入出水文物保護實驗室，我們會先做登記信息，用三維激光掃描技術(shù)留存它的整體信息。然后，通過“望”和“聞”，做好文物病害的調(diào)查，繪制出文物的病害圖，圈定文物表面發(fā)病的位置；“問”尋考古隊，關(guān)于文物在出水前所處的環(huán)境、出水后的表現(xiàn)狀況以及出水后有無現(xiàn)場保護措施等；“切”，即“摸”文物，了解文物病害的嚴重程度，并取少量樣品去做一系列檢測。

實驗室利用掃描電鏡、能譜分析、X射線衍射分析、色度測試、離子色譜等對銅炮的材質(zhì)、表面凝結(jié)物和腐蝕產(chǎn)物進行了科學(xué)分析。而對于銅炮內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和缺陷，采用軟X射線探傷分析卻難以探測，最后選擇用6兆粒子加速器和CR高敏感成像系統(tǒng)，可以清晰地探測到格林機關(guān)炮內(nèi)部結(jié)構(gòu)，10個炮管完好，且均填充了凝結(jié)物。

其次是“診斷病理”

通過“望聞問切”和一系列檢查發(fā)現(xiàn)，格林機關(guān)炮采用的是含鋅的錫青銅制成。表面覆蓋有綠色的腐蝕產(chǎn)物和凝結(jié)物，且在槍管的頂端有白色鹽顆粒析出，局部有腐蝕產(chǎn)物。

格林機關(guān)炮之所以出現(xiàn)以上癥狀，是由于致遠艦長期埋藏于黃海的海泥中，受到海流的沖刷、海水的浸泡和海底生物的噬食等多種破壞因素。特別是被打撈出水后，由于環(huán)境的改變，存在于表面凝結(jié)物中的海水和鐵的腐蝕產(chǎn)物，在凝結(jié)物疏松的部位會發(fā)生鹽析現(xiàn)象，同時氧氣可到達銅基體，導(dǎo)致銅炮的腐蝕加劇。

最后是“對癥下藥”

根據(jù)以上診斷，格林機關(guān)炮發(fā)生了電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕。為了消除腐蝕癥狀、減緩腐蝕速度，需要在它腐蝕過程中設(shè)置障礙。根據(jù)致遠艦的保存情況和腐蝕特點，我們選擇了針對性的防護措施：

在利用三維激光掃描將器物的影像資料保存完整的基礎(chǔ)上，采用化學(xué)浸泡脫鹽、表面機械除銹等多種方式，去除凝結(jié)物等介質(zhì)，以減少或除去病癥現(xiàn)象和病變誘因；充分干燥后再添加BTA與B72做緩蝕和表面封護，減少“發(fā)病幾率”和減緩“發(fā)病程度”。

致遠艦加特林機槍

格林機關(guān)炮和炮架

水下船體如何“保鮮”？

致遠艦是晚清政府于1885年向英國訂購的一艘穹甲防護巡洋艦，花費84.5萬兩白銀。而使其沉沒的中日甲午戰(zhàn)爭，在世界海戰(zhàn)史上來看，是進入蒸汽時代以來第一次大規(guī)模的鋼鐵戰(zhàn)艦之間面對面的交鋒。

經(jīng)過水下考古發(fā)現(xiàn)，致遠艦殘長約61米，最寬處11.5米，艦體保存的高度約2.5米（推測原來高度在8米左右），由于海戰(zhàn)創(chuàng)傷和后期破壞，艦體損毀嚴重，但仍可確認艦體的水密艙室、鍋爐艙、穹甲板等部位。

致遠艦遺跡目前采用原址保護的方式，仍舊保存在海底，為避免海水對鐵質(zhì)艦體的侵蝕，在海面設(shè)置保護區(qū)，對水下文化遺產(chǎn)進行妥善保護。

2016年，致遠艦水下調(diào)查工作結(jié)束后，水下考古隊對致遠艦采取了犧牲陽極的保護措施，船體四周焊接10個5千克重鋅塊防腐蝕，這些鋅塊大約有5年的壽命，隨后會更新，讓陽極保護持續(xù)下去。這也是我國水下考古作業(yè)中的一項創(chuàng)新。

海洋環(huán)境具有極強的腐蝕性，使金屬發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而造成破壞。金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕是因金屬內(nèi)部或者金屬之間電位不同，電位低的金屬容易失去電子變成陽離子溶解。在海洋工程中，通常采用涂料或陰極保護的手段抑制金屬腐蝕。

陰極保護法是將被保護金屬進行外加陰極極化以改變金屬電位來防止金屬腐蝕的方法。根據(jù)提供保護電流方式的不同，陰極保護分為外加電流和犧牲陽極兩種方法。外加電流法需要外加電源，對遠海水下文物的保護不具有便利性；犧牲陽極做法簡單可靠，不需日常維護，但需測算后，在被保護的鋼鐵結(jié)構(gòu)上安裝合適且足量的陽極。海底管線和水下生產(chǎn)設(shè)備通常采用犧牲陽極保護。沉沒于海底的致遠艦遺骸，也適合使用這種方法。

文物的保護是在一定環(huán)境條件下采取的防止文物進一步腐蝕的措施和技術(shù)手段，是一個動態(tài)的過程，需要隨著環(huán)境條件的改變，不斷調(diào)控環(huán)境，以便于文物處于相對穩(wěn)定的保存狀態(tài)；同時也需要根據(jù)科技水平的提升，繼續(xù)深化對它的認知，加大對其保護的力度。

“在新時代文物工作方針的指導(dǎo)下，需要繼續(xù)深入挖掘致遠艦出水文物的愛國主義內(nèi)涵，拓寬文物的傳播渠道，創(chuàng)新多媒體的宣傳模式，不斷開拓文物保護成果的利用方式，弘揚愛國主義傳統(tǒng)文化。”田興玲說。

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