腐蝕問(wèn)題由來(lái)已久，人類(lèi)3000年前進(jìn)入鐵器時(shí)代，鐵的銹蝕就困擾著用戶(hù)， 帶來(lái)了許多的麻煩，迫使人們與之斗爭(zhēng)，3000年前中國(guó)大漆的出現(xiàn)，2000年前秦始皇青銅劍采用的“鈍化”，300年前發(fā)現(xiàn)的緩蝕劑，后來(lái)發(fā)明的鍋爐鋼、不銹鋼、管道鋼等適應(yīng)環(huán)境需求的金屬以及發(fā)明的電鍍、熱噴涂、有機(jī)涂料，以及近代出現(xiàn)的化學(xué)或物理氣相沉積都是預(yù)防與控制腐蝕的重大措施。中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院李金桂研究員認(rèn)為，腐蝕是在服役環(huán)境作用下材料及其制品發(fā)生的一種自然現(xiàn)象，包括金屬的腐蝕、非金屬的老化，現(xiàn)在都稱(chēng)之為腐蝕，不可回避，但是可以預(yù)防與控制，減少損失，降低危害。

 

    本刊記者| 溫　蕊

 

    腐蝕是一門(mén)多學(xué)科綜合的應(yīng)用科學(xué)， 它的形成與發(fā)展是近一個(gè)世紀(jì)的事情。世界著名的科學(xué)家Herbert·h·Uhlit 是美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）的教授，1936 年從事金屬腐蝕的研究，1948 年主編出版《腐蝕手冊(cè)》，1950 年他以“金屬腐蝕及其危害”為題在聯(lián)合國(guó)大會(huì)上做了演講，“腐蝕”傳遍世界，由于英國(guó)慧星式民用客機(jī)、美國(guó)F111 戰(zhàn)斗機(jī)因?yàn)閼?yīng)力腐蝕發(fā)生空中墜毀的報(bào)道，在國(guó)際上引起了轟動(dòng)，腐蝕也會(huì)引起機(jī)毀人亡！隨著高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度材料的使用，沿海或海上用飛機(jī)的增多， 腐蝕引發(fā)的事故不斷，更加引起了各國(guó)的重視。

 

    腐蝕科學(xué)的研究，我國(guó)始于20 世紀(jì)50 年代的防銹，當(dāng)時(shí)的工業(yè)建設(shè)是照搬前蘇聯(lián)（處于亞寒帶和溫帶）的技術(shù)。由于氣候的差異，對(duì)于我國(guó)處于亞熱帶及熱帶的廣闊疆域，前蘇聯(lián)的防銹技術(shù)能力較低， 照搬來(lái)我國(guó)之后，問(wèn)題不斷出現(xiàn)，前蘇聯(lián)專(zhuān)家束手無(wú)策，甚至提出株洲以南不適于建立航空工業(yè)。因?yàn)樯P，產(chǎn)品軍方不接受， 工廠發(fā)不了工資，出現(xiàn)了“防銹工作一放松，一年辛苦一場(chǎng)空”的現(xiàn)象。自此，經(jīng)過(guò)不懈地技術(shù)鉆研創(chuàng)新與全力實(shí)踐，如今， 我國(guó)的航空工廠遍布全國(guó)。

 

    我國(guó)腐蝕研究的大力發(fā)展，則始于1978 年國(guó)家科委方毅主任聘請(qǐng)了27 位科學(xué)家和科學(xué)工作者成立“腐蝕科學(xué)”學(xué)科組， 制定規(guī)劃，成立學(xué)會(huì)、組織全國(guó)腐蝕調(diào)查， 成立腐蝕與防護(hù)研究所。現(xiàn)在，中國(guó)腐蝕科學(xué)領(lǐng)域研究站在了世界前沿，為控制腐蝕、減少損失、提高中國(guó)材料制品的水平與質(zhì)量做出了貢獻(xiàn)。

 

    腐蝕是一個(gè)世界性課題，許多腐蝕事故的發(fā)生往往是先行國(guó)家“優(yōu)先”品嘗。

 

    20 世紀(jì)60 年美國(guó)登月成功，可是， 一次次的發(fā)射，代價(jià)過(guò)于高昂，引發(fā)了一個(gè)新思維的出現(xiàn)，是否可研制一種航天器既能象火箭那樣沖向太空，也能象飛船那樣在軌道上運(yùn)行，還能象飛機(jī)那樣在大氣里滑行并自行安全返回地球，多次反復(fù)使用。這就是“航天飛機(jī)”，而且，還采用波音-747 背著航天飛機(jī)，至高空發(fā)射，這確實(shí)是航天發(fā)展史上一個(gè)里程碑。但是， 腐蝕問(wèn)題毀了這個(gè)發(fā)明。由于固體助推火箭節(jié)間起密封作用的O 型橡膠圈，經(jīng)不住發(fā)射地嚴(yán)寒冬天的環(huán)境作用，提前老化（彈塑性降低），失去密封作用，主機(jī)點(diǎn)火， 火苗竄入、超前點(diǎn)燃火箭，1986 年1 月28 日“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)73 秒發(fā)生爆炸； 為了橡膠圈能經(jīng)受?chē)?yán)冬環(huán)境，改進(jìn)了設(shè)計(jì)， 增加了保溫套，沒(méi)有想到的是起飛時(shí)海綿保溫套掉塊，擊破左機(jī)翼前緣高溫防護(hù)用的防熱瓦，2003 年2 月16 日“哥倫比亞” 號(hào)返航時(shí)高溫防護(hù)層失效處的機(jī)翼在高溫下瞬間熔化引發(fā)爆炸。這兩次空難犧牲14 位宇航員。這兩次事故作為導(dǎo)火線，結(jié)束了美國(guó)為期30 年投資2000 億美元的航天飛機(jī)時(shí)代。俄羅斯成為唯一擁有能往返于地面和國(guó)際空間站的載人宇宙飛船的國(guó)家。從這一件事情可以看出，在服役環(huán)境作用下，發(fā)生的腐蝕、老化，如果預(yù)防與控制不了，將會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失、浪費(fèi)資源和能源、阻礙技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展、增加環(huán)境污染、影響人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展。

 

    CPF：針對(duì)腐蝕是世界性課題， 我們?nèi)绾尾拍苷嬲A(yù)防與控制呢？

 

    李研究員回答說(shuō)：“怎么才能真正做到航空腐蝕的預(yù)防與控制呢？貴刊記者曾經(jīng)來(lái)訪問(wèn)過(guò)我，在《腐蝕防護(hù)之友》2011 年第3 期刊登了《三十年磨一劍》一文， 報(bào)道了訪談錄，全面介紹了我在創(chuàng)建我國(guó)航空腐蝕系統(tǒng)控制的理念及其理論、原則、技術(shù)和措施的實(shí)際歷程和實(shí)踐的結(jié)果。從腐蝕調(diào)查開(kāi)始，我發(fā)表幾十篇論文和19 部著作，付出了30 年的歷程，真可謂30 年磨一劍。請(qǐng)讀者查閱那篇文章，在這里我補(bǔ)充說(shuō)幾點(diǎn)：

 

    （一）想要在飛機(jī)制造業(yè)推行腐蝕預(yù)防與控制系統(tǒng)工程，首先我們講清八個(gè)問(wèn)題：

 

    （1）在高空飛行的飛機(jī)為什么會(huì)出現(xiàn)腐蝕？ 腐蝕如何發(fā)生的？

 

    （2）腐蝕控制要不要、能不能進(jìn)入設(shè)計(jì)，如何進(jìn)入設(shè)計(jì)？

 

    （3）控制從設(shè)計(jì)開(kāi)始，那么設(shè)計(jì)師的責(zé)任，任務(wù)和具體設(shè)計(jì)原則是什么？

 

    （4）制造工程師如何控制制造過(guò)程， 才能不帶來(lái)腐蝕隱患？

 

    （5）如何控制外購(gòu)材料、外購(gòu)零部件、 外購(gòu)整機(jī)裝配件？

 

    （6）如何從設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)、使用直至飛機(jī)退役全過(guò)程進(jìn)行全方位控制？

 

    （7）如何統(tǒng)一全機(jī)腐蝕控制思想、原則和要求？

 

    （8）如何在組織管理和質(zhì)量保證體系中采取有力措施？

 

    （二）在這個(gè)基礎(chǔ)上推行十大原則和十二項(xiàng)技術(shù)，在型號(hào)總設(shè)計(jì)師同意的基礎(chǔ)上，邀請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)維修和管理工程師和材料腐蝕工程師共同研究和討論飛機(jī)研制全過(guò)程中的各種技術(shù)細(xì)則， 為型號(hào)飛機(jī)編寫(xiě)《飛機(jī)腐蝕控制設(shè)計(jì)細(xì)則》。

 

    （三）根據(jù)總設(shè)計(jì)師的指示精神，以指令性和指導(dǎo)性?xún)刹糠窒逻_(dá)文件給所有設(shè)計(jì)師和制造工程師，指令性文件必須執(zhí)行， 指導(dǎo)性文件參考執(zhí)行。

 

    （四）設(shè)立專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)統(tǒng)一負(fù)責(zé)組織、管理、實(shí)施和監(jiān)督檢查。

 

    采用腐蝕預(yù)防與控制系統(tǒng)工程的理念及其理論、原則、技術(shù)和措施，在我國(guó)某型號(hào)實(shí)施之后，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)軍用飛機(jī)超長(zhǎng)時(shí)間使用不出現(xiàn)重大腐蝕事故的先河，在埋地管線、機(jī)場(chǎng)航站樓以及鋼結(jié)構(gòu)橋梁減少腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命方面都取得了一些成效。我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)大橋從不敢確定設(shè)計(jì)壽命，發(fā)展到明確50 年、70 年、100 年甚至120 年的設(shè)計(jì)壽命，就是在這些方面全面提高的結(jié)果。

李金桂研究員一生從事航空材料研究，編撰的相關(guān)書(shū)籍與著作集

 

    實(shí)際上，材料及其制品的失效，不僅是腐蝕造成的，還有摩擦引發(fā)的磨損，以及反復(fù)使用引發(fā)的疲勞斷裂。所以，在國(guó)家建設(shè)中，僅僅實(shí)施腐蝕預(yù)防與控制系統(tǒng)工程是不夠的。

 

    CPF：您的意思是要預(yù)防與控制腐蝕、摩擦磨損和斷裂這些失效，才能確保可靠使用？

 

    李研究員回答說(shuō)：需要全面實(shí)施材料失效預(yù)防與控制系統(tǒng)工程。實(shí)際上，材料及其制品（產(chǎn)品、裝備、和工程建設(shè)項(xiàng)目等） 不能安全、可靠和耐久使用，出現(xiàn)提前損傷、提前破壞、提前失效，失去使用壽命， 除了腐蝕，還有接觸界面摩擦引起的磨損和受力構(gòu)件的斷裂，尤其是疲勞斷裂。

 

    而且，失效的因素，一般不是單一的， 往往是多種因素綜合的，互相協(xié)同的、復(fù)合作用的結(jié)果，例如，摩擦過(guò)程中又有環(huán)境侵蝕，出現(xiàn)的不是干磨損，而是摩擦與腐蝕的協(xié)同作用，是腐蝕加速了的磨損， 是磨蝕，或是接觸腐蝕疲勞；又如，在靜應(yīng)力作用下的腐蝕，是顯著加速了的腐蝕斷裂，稱(chēng)為應(yīng)力腐蝕；在動(dòng)應(yīng)力與腐蝕的同時(shí)作用下，是顯著加速了的疲勞斷裂， 稱(chēng)為腐蝕疲勞；

 

    李研究員認(rèn)為，要真正認(rèn)清與處理好材料及其制品的失效，提高其使用可靠性。安全性、經(jīng)濟(jì)性和耐久性，必須不斷提高學(xué)識(shí)和把握控制技術(shù)，包括5 個(gè)方面：

 

    （1）不能只考慮腐蝕，要考慮摩擦磨損和受力構(gòu)件的強(qiáng)度斷裂問(wèn)題，綜合分析在服役環(huán)境作用下，這些因素的綜合、協(xié)同作用及其后果；

 

    （2）認(rèn)清各種材料的特性，各種材料只能適應(yīng)某些服役環(huán)境的作用，不能超越；

 

    （3）設(shè)計(jì)師要充分認(rèn)清和分析上述兩點(diǎn)，選好材料的同時(shí)進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、采用合理的保護(hù)措施；

 

    （4）制造工程師要如實(shí)地復(fù)制設(shè)計(jì)， 所采用的制造工藝不能損傷材料的固有性能；

 

    （5）使用過(guò)程要堅(jiān)持不懈地進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。這就是材料失效預(yù)防與控制系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容。

 

    系統(tǒng)工程運(yùn)行與管理為當(dāng)下之路

 

    為了提高材料及其制品使用的可靠性、安全性和耐久性，世界各國(guó)都采取了相應(yīng)的措施，最終發(fā)現(xiàn)需要抓好每一個(gè)環(huán)節(jié)， 進(jìn)行系統(tǒng)控制。

 

    美國(guó)20 世紀(jì)50 年代中期在各種彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)研發(fā)過(guò)程中形成了系統(tǒng)工程管理的理念，確立了系統(tǒng)的全壽命期，在項(xiàng)目立項(xiàng)到系統(tǒng)被廢棄（退役）的整個(gè)時(shí)間周期內(nèi)包括方案探索、論證與確認(rèn)、全面研發(fā)、制造、使用和保障。通過(guò)推行系統(tǒng)管理的理念成功實(shí)施了阿波羅登月計(jì)劃和F-16、F-18、F-117 飛機(jī)和B-2 隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī)的研制。美國(guó)系統(tǒng)工程管理科學(xué)家Booz·Allen&·HamiltonInc 在《System Engineering Management Guide》一書(shū)中指出：只有在型號(hào)研制中采用系統(tǒng)工程的原理和方法，才能使工程技術(shù)人員和管理人員在給定的任務(wù)要求和資源約束條件下， 合理地確定系統(tǒng)的技術(shù)要求，選擇出最優(yōu)的技術(shù)狀態(tài)，全面地管理工程的研發(fā)，正確地驗(yàn)證系統(tǒng)的技術(shù)性能；并使設(shè)計(jì)出來(lái)的系統(tǒng)順利地投入生產(chǎn)；使生產(chǎn)出來(lái)的系統(tǒng)得到經(jīng)濟(jì)而又有效的保障。現(xiàn)在，美國(guó)已經(jīng)將其應(yīng)用于各種軍事和民用大型工程系統(tǒng)，超過(guò)250 多種專(zhuān)業(yè)。

 

“材料延壽與可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略研究”咨詢(xún)項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)
 

    我國(guó)系統(tǒng)工程管理的思想出現(xiàn)在20 世紀(jì)六、七十年代。為了發(fā)展”兩彈一星“， 我國(guó)采用了”全國(guó)一盤(pán)棋“戰(zhàn)略和”共產(chǎn)主義大協(xié)作“的精神，強(qiáng)調(diào)通過(guò)集體智慧”把零金碎玉變成大器“，所以在國(guó)力和科研實(shí)力比較薄弱的情況下，發(fā)展了我國(guó)的原子彈、導(dǎo)彈和人造衛(wèi)星，顯著地提高了我國(guó)在國(guó)際上的地位。錢(qián)學(xué)森先生開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)工程學(xué)的研究。任務(wù)是： 確立工程開(kāi)發(fā)目標(biāo)，分析工程開(kāi)發(fā)的環(huán)境， 設(shè)計(jì)出工程組態(tài)與社會(huì)環(huán)境和自然環(huán)境相融合的總體方案，控制最少的物質(zhì)、人工和時(shí)間的均衡投入。大至國(guó)家重大工程項(xiàng)目的建設(shè)，中至行業(yè)的發(fā)展（火車(chē)、汽車(chē)、飛機(jī)、輪船等）都有系統(tǒng)工程運(yùn)行與管理的問(wèn)題。

 

    預(yù)防與控制了失敗，迎來(lái)的就是勝利。材料失效預(yù)防與控制系統(tǒng)工程的核心思想就是有意識(shí)地進(jìn)行全員參與的全過(guò)程全方位對(duì)可能出現(xiàn)的材料腐蝕（老化）、磨損和斷裂進(jìn)行預(yù)防與控制的系統(tǒng)工程及其管理。目的就是使”中國(guó)制造“的產(chǎn)品、”中國(guó)建造“的工程項(xiàng)目具有使用可靠、安全、經(jīng)濟(jì)和耐久的特征，成為世界名牌。中國(guó)成為”材料強(qiáng)國(guó)“和”制造強(qiáng)國(guó)“，資源節(jié)約型與環(huán)境友好的”和諧社會(huì)“，這就是李金桂先生為之奮斗不息的”中國(guó)夢(mèng)“。

 

    CPF：您幾十年主編或副主編或參與編寫(xiě)38 部專(zhuān)著，”爬格子寫(xiě)書(shū)“是很不容易的，請(qǐng)介紹一下，您是怎么完成的？

 

    李研究員回答說(shuō)：要完成一部著作， 是很辛苦的事情，首先，要有創(chuàng)新，有需求， 有讀者群，有推動(dòng)力，其次是有知識(shí)的積累、思想觀念的提升、志同道合專(zhuān)家的組織、再就是課題的立項(xiàng)、經(jīng)費(fèi)的申請(qǐng)、出版社的認(rèn)可等一系列的關(guān)卡，任何一道關(guān)卡既是促進(jìn)劑又是阻擋墻，這確實(shí)需要不怕艱辛的精神。

 

    20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始，為了要讓設(shè)計(jì)師和工程師有理論可指導(dǎo)、有原則可遵循、有技術(shù)可使用、有措施可照辦。一句話，將腐蝕理論轉(zhuǎn)化為可操作的工藝技術(shù)、可執(zhí)行的具體規(guī)范，可遵循的實(shí)際章程。編寫(xiě)了腐蝕預(yù)防與控制系統(tǒng)工程的專(zhuān)著19 冊(cè)。

 

    20 世紀(jì)90 年代，我在院長(zhǎng)和嚴(yán)鳴皋院士領(lǐng)導(dǎo)下，從課題立項(xiàng)、經(jīng)費(fèi)申請(qǐng)，專(zhuān)家聘任、確定能寫(xiě)什么不寫(xiě)什么、材料牌號(hào)

 

    進(jìn)入與否的把關(guān)等，手冊(cè)出版后，收到航空歡迎，又以《工程材料實(shí)用手冊(cè)》出版以饗全國(guó)，這是10 萬(wàn)航空材料和50 萬(wàn)航空工業(yè)建設(shè)者研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的結(jié)果和多少飛行員飛行考核的結(jié)果，我只做了很少的工作，我列入”常務(wù)副總主編“。所以， 別看我主編或副主編了很多的著作，但我的能力是有限的，所做的工作是有限的， 不過(guò)，是真正去做了的。同樣道理，我提出多國(guó)材料進(jìn)入了中國(guó)，我國(guó)的材料太亂了，太雜了，要理清我國(guó)的材料體系，首先是航空材料體系，我起了頭，主持編寫(xiě)了《航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料體系》，這書(shū)成了樣板、出現(xiàn)了航空材料體系，甚至，《中國(guó)軍工材料體系》二十多本，目標(biāo)是搞清家底， 使用先進(jìn)的，推薦更先進(jìn)的，限制較差的， 淘汰落后的。這就推動(dòng)了國(guó)防材料的發(fā)展。

 

    多年的工作，使我認(rèn)識(shí)到，任何材料制成制品才能使用，使用又使材料制品不可避免要經(jīng)受服役環(huán)境的作用，出現(xiàn)材料腐蝕、摩擦磨損和斷裂，致使其失去使用可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和耐久性，失去使用壽命，于是提出《材料延壽與可持續(xù)發(fā)展》系列叢書(shū)的編寫(xiě)，我從系列叢書(shū)的30 本設(shè)想、到課題立項(xiàng)、經(jīng)費(fèi)申請(qǐng)、專(zhuān)家聘請(qǐng)、各冊(cè)主編確定、編寫(xiě)宗旨等我這就成為了該系列叢書(shū)的總主編。

 

    所以，別看我的著作一大堆，真正編寫(xiě)還是大家共同努力的結(jié)果，借此機(jī)會(huì)， 我衷心感謝所有與我共同經(jīng)歷了多少不眠之夜的專(zhuān)家。

 

    CPF：您進(jìn)行了許多研究，取得了15 項(xiàng)成果獎(jiǎng)，還寫(xiě)了那么多的著作，又有許多業(yè)余愛(ài)好， 您的業(yè)余生活是如何安排的？

 

    我是一個(gè)喜歡活動(dòng)的人，夫人很好， 夫妻和睦；子孫都在各自崗位上盡心， 家庭和諧；我住環(huán)山村朋友多多，出門(mén)就可以爬山，環(huán)境和諧。

 

    1996 年我們?nèi)嗳顺闪⒘艘粋€(gè)爬山隊(duì)，叫”金色康樂(lè)隊(duì)“，加上退休辦組織各種有益于健康的活動(dòng)，我是堅(jiān)持了十年的爬山運(yùn)動(dòng)，近年又參加了太極拳、太極扇、柔力球的運(yùn)動(dòng)，每天晚上堅(jiān)持走步。我相信生命其實(shí)在于平衡的觀點(diǎn)，要學(xué)會(huì)維持”營(yíng)養(yǎng)平衡、動(dòng)靜平衡、心理平衡。“