貫徹“海洋腐蝕綜合防護(hù)”的思想正在當(dāng)下

　　李教授介紹，大到國家海洋安全所涉及的艦船、航母、戰(zhàn)斗機(jī)等武器裝備，一旦遭到腐蝕，不僅僅可造成機(jī)毀人亡，更為嚴(yán)重的將導(dǎo)致戰(zhàn)場的失敗；再到國計民生層面各種海岸工程和市政設(shè)施，正如中石化青島管道爆炸事故，是由入海口暗渠交匯處海水和土壤腐蝕管道造成的原油泄漏，最終導(dǎo)致嚴(yán)重的次生災(zāi)害。這一切，都籠罩在腐蝕的陰霾之下，因此，海洋腐蝕綜合防護(hù)刻不容緩。

　　在973項(xiàng)目中，海洋腐蝕綜合防護(hù)技術(shù)是整個項(xiàng)目的應(yīng)用出口。通過對海洋環(huán)境嚴(yán)酷性進(jìn)行分類標(biāo)準(zhǔn)制定，依據(jù)不同腐蝕級別，匹配相關(guān)的防腐技術(shù)，找到其應(yīng)用規(guī)律和建立相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系，是五年研究工作的重中之重。例如，特別是在南海苛刻海洋環(huán)境中，開展材料陰極保護(hù)、表面涂層、耐蝕材料的綜合防護(hù)技術(shù)研究，使之形成相關(guān)的國家推薦性強(qiáng)制的防腐標(biāo)準(zhǔn)，正是973項(xiàng)目關(guān)注的核心問題。

　　李教授詳細(xì)介紹到：“海洋腐蝕的綜合防護(hù)技術(shù)，實(shí)際上是在五年的申報歷程中，邊申報、邊研究、邊反思的過程中而得出來的一個重要結(jié)論。在腐蝕防護(hù)技術(shù)面臨著兩大難題，第一道難題是化學(xué)工業(yè)環(huán)境下各種苛刻介質(zhì)中的腐蝕，它有時候是一個極端局部的問題。而嚴(yán)酷海洋環(huán)境下的腐蝕，是一個量大面廣的問題。從某種意義上來說，材料腐蝕問題發(fā)源于海洋，在嚴(yán)酷海洋環(huán)境下的腐蝕問題的徹底解決，實(shí)際上就基本徹底解決了腐蝕困擾！”

　　目前，腐蝕防護(hù)技術(shù)分為耐蝕材料、表面防護(hù)、電化學(xué)保護(hù)和緩蝕劑。對待嚴(yán)酷海洋環(huán)境，由于緩蝕劑在海洋的使用過程中運(yùn)用有一定的限制，可以利用人類到目前為止所積累的其它三種腐蝕防護(hù)技術(shù)協(xié)同應(yīng)對腐蝕。比如：最嚴(yán)酷的海洋環(huán)境情況，必須綜合運(yùn)用三種腐蝕防護(hù)技術(shù)，才能滿足海洋裝備長期服役的要求；不嚴(yán)酷的環(huán)境，可以采用其中一種辦法，如選擇好一種耐蝕材料就可以保證海洋裝備安全的、長時間的服役，可以實(shí)現(xiàn)免涂裝應(yīng)用。

　　因此，針對嚴(yán)酷海洋環(huán)境中服役的海洋工程裝備，973項(xiàng)目將在耐蝕材料、表面處理和電化學(xué)保護(hù)三方面綜合保護(hù)下，腐蝕磨蝕過程系列關(guān)鍵科學(xué)問題開展研究，并盡快將研究成果轉(zhuǎn)化為示范性的綜合技術(shù)，全面提升我國海洋設(shè)施應(yīng)對嚴(yán)酷海洋腐蝕的能力，逐漸打造世界領(lǐng)先的海洋防護(hù)核心技術(shù)。

　　圖2　　綜合防護(hù)圖解

　　焦點(diǎn)一：海洋腐蝕機(jī)理問題的焦點(diǎn)是“腐蝕電化學(xué)的過程”

　　鑒于海洋環(huán)境中材料腐蝕損傷的本質(zhì)是電化學(xué)腐蝕，但目前腐蝕電化學(xué)不能滿足高濕熱、低溫高壓、復(fù)雜應(yīng)力或微生物等多重海洋環(huán)境因素耦合作用下的腐蝕研究，缺乏對材料在嚴(yán)酷或極端海洋環(huán)境中電極過程、腐蝕動力學(xué)以及防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)等的基礎(chǔ)研究。因此，973項(xiàng)目旨在揭示海洋環(huán)境中材料的力學(xué)-電化學(xué)、化學(xué)-電化學(xué)、生物-電化學(xué)協(xié)同作用機(jī)理與規(guī)律這三大關(guān)鍵科學(xué)問題，發(fā)展海洋腐蝕研究的新方法、新理論，提出耐海洋環(huán)境腐蝕材料和防護(hù)涂層的設(shè)計方法，開發(fā)長壽命的防腐涂層。

　　李教授重點(diǎn)介紹道：“生物污損是在海洋環(huán)境具有特色的損傷方式，我國海洋生物污損的情況是十分嚴(yán)重的。我的老師師昌緒院士曾就生物污損問題談過，120年前改變了中國的歷史進(jìn)程的甲午海戰(zhàn)，中國的戰(zhàn)艦”志遠(yuǎn)號“實(shí)際上并不比日本的戰(zhàn)艦水平差，但卻最終喪失了戰(zhàn)斗力而被擊沉。后期經(jīng)過研究，生物污損導(dǎo)致艦船無法提速是其中不可忽視的問題之一。北洋水師的許多戰(zhàn)艦都受到了生物污損的影響，速度跟不上，導(dǎo)致了甲午海戰(zhàn)戰(zhàn)敗的結(jié)局。”

　　圖3　　生物污損樣例

　　焦點(diǎn)二：973聯(lián)合各界突破防腐產(chǎn)品中外對壘困局

　　習(xí)近平總書記與李克強(qiáng)總理所提出的，“要控制經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度，提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量”指導(dǎo)思想，在973項(xiàng)目中得到了很好的貫徹與推廣，耐蝕材料的研發(fā)如星星之火燎原之勢，吹遍中國大地，所有相關(guān)企業(yè)緊鑼密鼓地布陣，已有明顯成效。

　　海洋耐蝕材料方面，國家經(jīng)濟(jì)大發(fā)展時期，對鋼材的需求量供不應(yīng)求，國內(nèi)各個鋼廠的發(fā)展無暇考慮耐蝕性問題，開發(fā)和生產(chǎn)耐蝕鋼的迫切性較差。如今，普通鋼材需求量日漸削弱的情況下，海洋用的耐蝕鋼成了需求焦點(diǎn)，但卻面臨著耐蝕鋼技術(shù)不足的問題。至此，寶鋼、鞍鋼、武鋼、南京鋼廠等大型企業(yè)，包括一些中小型的鋼廠轉(zhuǎn)向耐蝕材料的研發(fā)。

　　表面防護(hù)方面，外國品牌，諸如佐敦、美國化學(xué)工業(yè)公司、日本立邦等外資企業(yè)以其優(yōu)質(zhì)的涂料產(chǎn)品和全球化的服務(wù)體系，占據(jù)我國涂料涂裝市場的半壁江山。

　　李教授說：“國有涂料企業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，我們動員青島海化研究院、常州涂料研究院、武漢材料保護(hù)研究所，這些國內(nèi)有實(shí)力的研究院所，積極參與進(jìn)來，加上吸引民營企業(yè)的加入，壯大了我們科研隊伍與研發(fā)實(shí)力，這將大大推動涂料涂裝在海洋防腐領(lǐng)域的應(yīng)用。”

　　在陰極保護(hù)方面，我國在陽極材料和陰保設(shè)計相關(guān)技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，陽極材料的生產(chǎn)基本上實(shí)現(xiàn)了全部國產(chǎn)化，并占據(jù)國際上85%的產(chǎn)能，但是其高端產(chǎn)品和技術(shù)仍需進(jìn)口。

　　李教授強(qiáng)調(diào)：“在深海、高溫、高濕等嚴(yán)酷海洋環(huán)境下的陰極保護(hù)的綜合技術(shù)的方案設(shè)計、材料制備、參數(shù)制定等基本的關(guān)鍵數(shù)據(jù)并沒有進(jìn)行積累，特別是深海陰極保護(hù)依然在高價進(jìn)口國外軟件，進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計、研究、施工。這次973項(xiàng)目中，我們意識到了這點(diǎn)，將對陰極保護(hù)軟件進(jìn)行國產(chǎn)化研究，使得海洋腐蝕陰極保護(hù)技術(shù)取得較大突破。”

　　焦點(diǎn)三：海洋腐蝕973項(xiàng)目成果必將受益全社會

　　腐蝕學(xué)科具有跨地區(qū)、跨部門、跨行業(yè)的特色，在各行業(yè)從事腐蝕防護(hù)的企業(yè)中，寶鋼、鞍鋼是耐蝕材料生產(chǎn)企業(yè)，中石油是腐蝕技術(shù)應(yīng)用企業(yè)。而國內(nèi)防腐民營企業(yè)約有2--3萬家，但都是小規(guī)模經(jīng)營，發(fā)展大型企業(yè)，任重道遠(yuǎn)。973項(xiàng)目參加單位中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所是目前最全面的海洋腐蝕研發(fā)與生產(chǎn)企業(yè)，在耐蝕材料、涂料涂裝、陰極保護(hù)及緩蝕劑方面都有比較全面的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，年產(chǎn)能二三十億，這是比較典型的把準(zhǔn)時代脈搏，在需求中把握商機(jī)的機(jī)構(gòu)。

　　李教授說：“我們希望中國涌現(xiàn)出一批企業(yè)，能和外國的企業(yè)一比高下。就目前的國內(nèi)企業(yè)格局與各項(xiàng)能力，好比一串待穿珍珠，973項(xiàng)目的研究成果將穿起這串珍珠，形成國內(nèi)腐蝕防護(hù)領(lǐng)域的戰(zhàn)斗力，從自身發(fā)展，修煉敏銳的觀察力與分析研發(fā)能力，針對國內(nèi)可能預(yù)見或者正在需求的大量市場，提高自身產(chǎn)品性能指標(biāo)，研發(fā)具有競爭力的產(chǎn)品與強(qiáng)化本地化優(yōu)勢。”

　　他還說：“通過研究降低綜合防腐的成本，企業(yè)將得到更安全更廉價的技術(shù)；延長材料壽命，起到節(jié)能、環(huán)保作用，響應(yīng)國家政策的同時，獲得經(jīng)濟(jì)回報，相同的技術(shù)更物美價廉。過去5年中，我們團(tuán)隊，包括我本人在內(nèi)，對建筑部門、中海油等國營企業(yè)、中小型民營企業(yè)，軍口企業(yè)，多次親身到訪，指導(dǎo)解決問題，試圖推動形成一套理論方法與標(biāo)準(zhǔn)，對企業(yè)形成長久的實(shí)惠。最終，社會各界將達(dá)到多贏的效果，我們最大的榮耀之一就是及時解決了”天宮1號“目標(biāo)飛行器某關(guān)鍵部件的防腐問題，得到航天部門的表彰。”

　　焦點(diǎn)四：海洋腐蝕973項(xiàng)目架起學(xué)術(shù)研究與工程應(yīng)用的橋梁

　　海洋防腐問題聚焦，就在當(dāng)下。我們以國內(nèi)從事海洋環(huán)境腐蝕、磨蝕和微生物腐蝕等方面的科研院校和研究基地為依托，集中我國在海洋材料研發(fā)、材料海洋試驗(yàn)、環(huán)境敏感斷裂研究、腐蝕電化學(xué)理論、摩擦學(xué)、海洋微生物腐蝕研究和高溫腐蝕研究等相關(guān)方面最高水平的優(yōu)勢力量，通過各承擔(dān)單位通力合作和科研人員共同努力，有望對提出的關(guān)鍵性的科學(xué)難題研究取得重大突破。同時通過開放式的共同協(xié)作方式吸引國內(nèi)工程應(yīng)用單位，共同推動海洋腐蝕領(lǐng)域的學(xué)科發(fā)展和防護(hù)技術(shù)成果快速應(yīng)用。

　　李教授說：“腐蝕應(yīng)用型學(xué)科的特質(zhì)，逃脫不了物理、化學(xué)里面的最基本的原理，其側(cè)重點(diǎn)在于應(yīng)用的特點(diǎn)，讓腐蝕學(xué)科工作者，成為學(xué)術(shù)研究與工程應(yīng)用的橋梁，讓海洋腐蝕原理與規(guī)律為國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)所接受，學(xué)為所用，學(xué)以致用。在研究方面，發(fā)動研究生與團(tuán)隊的研究人員，在海洋防護(hù)綜合技術(shù)的各個點(diǎn)進(jìn)行研究，研究結(jié)果以系列化專著的方式集成獻(xiàn)給社會。973項(xiàng)目啟動以來，已經(jīng)集結(jié)包括中海油、鋼鐵、基礎(chǔ)建設(shè)等行業(yè)部門和科研單位，已經(jīng)設(shè)計了包含十余項(xiàng)海洋腐蝕與防護(hù)相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)體系，通過制訂強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)來達(dá)到海洋腐蝕綜合防護(hù)技術(shù)的推廣應(yīng)用。”

　　結(jié)語

　　李教授最后總結(jié)道：“973項(xiàng)目以來源于我國海洋重大工程裝備對材料腐蝕和防護(hù)技術(shù)的重大需求這一重大研究背景。在戰(zhàn)略性方面，我國海洋制造業(yè)，腐蝕磨蝕問題是制約瓶頸。沒有掌握領(lǐng)先的核心防護(hù)技術(shù)更是痛中之痛；在前瞻性方面，抓住關(guān)鍵科學(xué)問題，培育成套核心技術(shù)，力圖五年”亮點(diǎn)“，十年總體拉平，二十年部分領(lǐng)先；在全局性方面，在比較準(zhǔn)確凝練出科學(xué)問題之后，緊抓我國海洋工程中”量大面廣“和”關(guān)鍵突出“腐蝕磨蝕問題，發(fā)展系列化的”成套防護(hù)技術(shù)“；在帶動性方面，說得天花亂墜沒用，要用上，要用好，要用大！雖然研究工作是五年的時間，但是我們團(tuán)隊已經(jīng)開展了近十年的基礎(chǔ)研究工作，項(xiàng)目申報也歷經(jīng)五年的歷程，當(dāng)我們承擔(dān)這一重要的研究任務(wù)，深感肩上的擔(dān)子沉重，任重道遠(yuǎn)。但我有信心帶領(lǐng)973項(xiàng)目團(tuán)隊，通過幾年的協(xié)同研究，在國際腐蝕學(xué)科中形成有重要影響力的海洋腐蝕和綜合防護(hù)研究方向，進(jìn)一步提升我國腐蝕學(xué)科基礎(chǔ)研究在國際上的地位。”

　　李曉剛簡介

　　男，教授。973項(xiàng)目首席科學(xué)家，中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會秘書長，教育部腐蝕與防護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，國家材料環(huán)境腐蝕平臺負(fù)責(zé)人，國防環(huán)境試驗(yàn)專家組成員，科學(xué)出版社腐蝕叢書主編。

　　2006年起負(fù)責(zé)了國家科技基礎(chǔ)條件平臺建設(shè)重大項(xiàng)目“國家材料自然環(huán)境（大氣、海水和土壤）腐蝕實(shí)驗(yàn)臺網(wǎng)建設(shè)”項(xiàng)目，組織協(xié)調(diào)了國內(nèi)十五個單位之間的協(xié)同研究，組建了由30個試驗(yàn)站組成的國家材料環(huán)境腐蝕平臺新體系。積累的我國大氣、海水和土壤自然環(huán)境下腐蝕數(shù)據(jù)和研究成果，為三峽工程、西氣東輸、橋梁工程、航空航天、鋼鐵冶金等數(shù)十家國防和民用單位提供服務(wù)。創(chuàng)建了中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)，使積累的大氣、海水和土壤自然環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)和試驗(yàn)研究成果在國家重大工程和國防工程防腐設(shè)計與選材、規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)制訂、材料生產(chǎn)、以及新材料研發(fā)等方面發(fā)揮了重要作用。

　　近五年來，發(fā)表論文400多篇，其中本領(lǐng)域國際知名刊物150多篇。出版《X70鋼的腐蝕行為與試驗(yàn)研究》等專著近十部，授權(quán)專利30余項(xiàng)。獲部級一等獎2項(xiàng)，2009年“鋼鐵材料及制品大氣腐蝕數(shù)據(jù)積累、規(guī)律和共享服務(wù)”獲得國家科技進(jìn)步二等獎，為第一完成人。

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