海洋環(huán)境的腐蝕苛刻性、復(fù)雜性與危害性有目共睹。海洋環(huán)境的腐蝕苛刻性不僅來自海水因含有大量的鹽類所具備的強(qiáng)電解質(zhì)溶液性質(zhì),而且與溶解氧、波浪潮流運(yùn)動、生物等因子密切相關(guān)。海洋環(huán)境的物理、化學(xué)、生物等因子的變化具有三大梯度特征,包括從赤道到兩極的維度梯度、從海面到深海海底的深度梯度、從沿岸到開闊大洋的水平梯度。由于腐蝕是材料與環(huán)境相互作用的結(jié)果,環(huán)境的復(fù)雜變化可引起腐蝕過程的復(fù)雜變化。人們習(xí)慣上以海面到深海海底的深度方向?yàn)榛鶞?zhǔn),將海洋環(huán)境劃分為五個(gè)腐蝕區(qū)帶:大氣區(qū)、浪花飛濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)和海泥區(qū),每個(gè)區(qū)帶的腐蝕行為與機(jī)制存在顯著差異。海洋環(huán)境因子在維度與水平方向的變化,可作為一變化參量融入上述五個(gè)腐蝕區(qū)帶中。海洋環(huán)境的腐蝕苛刻性與復(fù)雜性,導(dǎo)致了其嚴(yán)重的腐蝕危害性。一方面海洋腐蝕造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)我國最新的腐蝕調(diào)查結(jié)果,2014 年由腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占當(dāng)年 GDP 的 3.34%,而海洋腐蝕損失占總腐蝕損失的三分之一左右、數(shù)值超過 7000 億元,相當(dāng)于當(dāng)年整個(gè)甘肅省的 GDP 被海洋腐蝕損失掉。另一方面海洋腐蝕威脅人身安全與海洋生態(tài)環(huán)境。由海洋腐蝕引起的英國北海“亞歷山大基定德”號鉆井平臺坍塌、英國石油公司墨西哥灣“深水地平線”鉆井平臺爆炸、山東黃島排水暗渠爆炸等事故分別造成 123、11 和 62 人遇難,“深水地平線”鉆井平臺爆炸還造成了超過 400 萬桶的原油泄漏環(huán)境災(zāi)害。
我國基于環(huán)境特點(diǎn)的海洋腐蝕防護(hù)研究取得了長足發(fā)展,但依然存在一些限制與不足。以全浸區(qū)為例,人們研究了壓力、溫度、溶解氧濃度、鹽度、流速、營養(yǎng)鹽濃度、微生物等環(huán)境因子對材料腐蝕行為的影響規(guī)律,并對腐蝕影響機(jī)制進(jìn)行了探討。
同時(shí),也研究了涂層、陰極保護(hù)等腐蝕防護(hù)技術(shù)在不同海洋環(huán)境因子作用下的服役行為與失效機(jī)制。這些工作極大地推動了人們對全浸區(qū)環(huán)境中材料腐蝕防護(hù)的認(rèn)知,對豐富海洋環(huán)境腐蝕理論與科學(xué)開發(fā)海洋環(huán)境腐蝕防護(hù)技術(shù)起到了重要作用。
但由于海洋環(huán)境的復(fù)雜性,人們往往簡化體系,以 3.5% NaCl 溶液或其他人工海水來替代天然海水。這存在一定的不足,如忽視了天然海水的 pH 緩沖能力、鈣鎂沉積物、生物因子等的影響,造成所研究體系的材料腐蝕過程與在天然海水中的可能存在差異。因此,立足海洋環(huán)境特點(diǎn),盡可能的構(gòu)建與實(shí)際海洋環(huán)境相近的研究體系可以更好的揭示海洋環(huán)境中材料的腐蝕機(jī)制,進(jìn)而為海洋環(huán)境腐蝕防護(hù)技術(shù)提供更科學(xué)的指導(dǎo)。
特殊海洋環(huán)境的認(rèn)知催促海洋環(huán)境腐蝕防護(hù)研究的與時(shí)俱進(jìn)。海洋科考設(shè)備的進(jìn)步促進(jìn)了人們對海洋環(huán)境更全面的認(rèn)知,一些極端環(huán)境被發(fā)現(xiàn)并正被更深層次的研究,深海熱液區(qū)與冷泉區(qū)就是其中的典型代表。相較于普通的高壓、低氧、低溫、黑暗、生物量貧瘠的深海環(huán)境,深海熱液區(qū)溫度可高達(dá)幾百度、且存在以嗜熱硫還原菌為基礎(chǔ)生產(chǎn)鏈的生物量豐富的復(fù)雜生物群落,深海冷泉區(qū)盡管溫度與普通深海環(huán)境接近、但存在以甲烷氧化菌與硫酸鹽還原菌為初級生產(chǎn)者的復(fù)雜生物群落、是另一種“海底綠洲”。深海熱液區(qū)、冷泉區(qū)與普通深海區(qū)環(huán)境特點(diǎn)的巨大差異,必然會導(dǎo)致材料腐蝕過程的差異,但具體差異如何需要人們的進(jìn)一步研究。此外,人類生產(chǎn)活動也會導(dǎo)致海洋環(huán)境的特殊現(xiàn)象,比如自 2007 年開始襲擾青島的滸苔綠潮,其爆發(fā)會引起所處海域環(huán)境的變化、且具有生長周期依賴性,置于滸苔綠潮爆發(fā)海域的工程設(shè)施的腐蝕過程會發(fā)生怎樣的變化也是擺在人們面前的一個(gè)問題。因此,腐蝕的環(huán)境依賴性與海洋環(huán)境的多變形使得海洋環(huán)境腐蝕防護(hù)研究處于不斷發(fā)展中。
綜上,根植環(huán)境特點(diǎn)研究海洋環(huán)境腐蝕防護(hù),是一項(xiàng)極具趣味性、挑戰(zhàn)性、持續(xù)性的工作,我愿盡自己全力與腐蝕界同行共同推進(jìn)其發(fā)展。
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