1 前言

腐蝕是使材料破壞的主要形式之一 ,對國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的各個(gè)部門造成很大的損失。世界著名的腐蝕科學(xué)家 Evans 在簡介腐蝕科學(xué)發(fā)展史時(shí)提到 [ 3] :“另一個(gè)發(fā)展是增加了把腐蝕看成經(jīng)濟(jì)問題的興趣” 。一個(gè)國家或企業(yè)要發(fā)展經(jīng)濟(jì) ,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益 ,首先應(yīng)了解自身腐蝕損失的情況 。據(jù)一些發(fā)達(dá)國家的統(tǒng)計(jì)， 每年由于材料腐蝕所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的 2 —4% 。我國每年因腐蝕造成的損失據(jù)粗略估計(jì)超過二百億元。而腐蝕的控制是一項(xiàng)系統(tǒng)工程 ,要實(shí)現(xiàn)腐蝕的全面控制 ,必須將腐蝕控制技術(shù)與腐蝕控制管理緊密相結(jié)合 。對可能出現(xiàn)的腐蝕問題應(yīng)有預(yù)防手段 ,出現(xiàn)腐蝕問題要有應(yīng)急處理措施 ,事后應(yīng)有杜絕辦法，全過程地對腐蝕進(jìn)行控制、監(jiān)測、管理、治理、評(píng)估、檢驗(yàn)、驗(yàn)收等工作 ,防患于未然 ,將可能發(fā)生的腐蝕事故消滅在萌芽之中， 盡可能延長設(shè)備的使用壽命，最大限度地減少由于腐蝕造成的損失。從 80 年代前期開始，在國家科委 、國家自然基金委、中國科學(xué)院和各有關(guān)部門的支持下， 在全國范圍內(nèi)建立了各類腐蝕實(shí)驗(yàn)站 ,并且積累了大量的腐蝕數(shù)據(jù) ,這些數(shù)據(jù)在為腐蝕與防護(hù)工作者們進(jìn)行腐蝕基礎(chǔ)性研究、工程設(shè)計(jì)和選材上起到了非常重要的作用 。

21 世紀(jì) ,是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為特征的高科技飛速發(fā)展的世紀(jì) ,必將對腐蝕與防護(hù)的研究產(chǎn)生更深刻的影響。隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展， 給腐蝕數(shù)據(jù)的積累和傳播提供了一個(gè)高效、快捷的操作平臺(tái) 。通過建立腐蝕數(shù)據(jù)庫 ,可以管理以前人工無法管理的大量的腐蝕數(shù)據(jù) , 使數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)更加規(guī)范 、合理 。以腐蝕數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ) ,在互聯(lián)網(wǎng)上建立網(wǎng)上查詢系統(tǒng) ,不但可以大大拓寬腐蝕數(shù)據(jù)的傳播途徑 ,更重要的是能為腐蝕與防護(hù)工作者們提供一個(gè)研究和應(yīng)用的工具和基本資料中心， 這對于腐蝕與防護(hù)學(xué)科的發(fā)展無疑具有重要的意義 。

2 金屬腐蝕數(shù)據(jù)的積累與腐蝕數(shù)據(jù)庫的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展， 經(jīng)濟(jì)的快速增長和社會(huì)的不斷進(jìn)步， 材料與制品的腐蝕問題對科技進(jìn)步 、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要影響已逐漸為人們所認(rèn)識(shí) , 并得到科技界和各國政府的普遍關(guān)注。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面 :第一，世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家已相繼建立了各種防腐蝕立法， 使重大工程設(shè)計(jì)與建設(shè)服從于防腐蝕立法；第二 ,國際上先后出現(xiàn)了材料腐蝕試驗(yàn)研究中心進(jìn)行長期的材料腐蝕數(shù)據(jù)積 累、數(shù) 據(jù)庫 及 數(shù)據(jù) 中心 建 設(shè)與 規(guī) 律性 研究 [ 9 —11] 。工業(yè)發(fā)達(dá)國家十分重視該領(lǐng)域的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累工作 ,早在上世紀(jì)初 ,美國通過材料在本國自然環(huán)境中的長期暴露試驗(yàn)（大氣 25—35 年， 海水20—25 年， 土壤 40—45 年）的系統(tǒng)研究， 積累了大量的腐蝕數(shù)據(jù)， 為工程防腐蝕設(shè)計(jì) 、發(fā)展各種耐蝕材料、延長設(shè)備和工程的使用壽命、制定材料防護(hù)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)依據(jù)。美國 AT LAS 公司的兩大曝曬場佛羅里達(dá)曝曬場和亞利桑那曝曬場分別始建于 1931 年和 1948 年， 日本氣候環(huán)境試驗(yàn)中心和歐洲以瑞典腐蝕研究所為首的環(huán)境腐蝕試驗(yàn)中心也已有 30 多年的歷史。這些曝曬場不僅占地面積大， 試驗(yàn)設(shè)備齊全，測試技術(shù)先進(jìn)，而且配備有室內(nèi)模擬各種自然環(huán)境 、加速腐蝕試驗(yàn)設(shè)備 。這些材料環(huán)境腐蝕試驗(yàn)基地的建立 ,都是基于認(rèn)識(shí)到世界各國每年生產(chǎn)有大量工業(yè)材料及制品， 在使用環(huán)境中受自然和人為因素的影響 , 質(zhì)量功能降低、使用壽命縮短 、損耗率增加，因此要把握材料及制品的時(shí)效變化而帶來的耐腐蝕性 ,耐腐蝕試驗(yàn)及數(shù)據(jù)積累工作顯得十分重要且不可缺少 。

我國“材料腐蝕數(shù)據(jù)積累工作”的特點(diǎn)一是國家統(tǒng)一組織 ,有關(guān)部門聯(lián)合支持 ,試驗(yàn)工作按統(tǒng)一計(jì)劃進(jìn)行 ;二是建網(wǎng)歷史較長 ,試驗(yàn)范圍較廣 ,規(guī)模較大 ;三是試驗(yàn)與研究結(jié)合比較好， 能積累數(shù)據(jù)，既滿足國家建設(shè)的需要， 又推動(dòng)了學(xué)科發(fā)展 。我國材料自然環(huán)境腐蝕試驗(yàn)研究工作開始于 20 世紀(jì) 50 年代 , 由國家科委組織、中國科學(xué)院及有關(guān)工業(yè)部門參加， 作為國家第二個(gè)五年計(jì)劃期間的重要科技任務(wù)之一列入計(jì)劃 。1958 年分別建立了全國大氣、海水 、土壤腐蝕試驗(yàn)網(wǎng)站， 1959 年組織有關(guān)企業(yè)提供材料制備試件 、投入試驗(yàn) 。60 年代中期至 70 年代試驗(yàn)中斷 。1980 年后全面恢復(fù) 。通過“六五”到“九五”的共同努力 ,進(jìn)行了大量的工作 。“六五”期間投入腐蝕試驗(yàn)六大類（黑色金屬、有色金屬、混凝土、高分子材料、保護(hù)層 、電纜光纜）353種 ,九百多個(gè)試件，通過 4個(gè)周期的試驗(yàn)， 現(xiàn)已積累材料大氣 、海水腐蝕 8—16年數(shù)據(jù)；中堿性土壤腐蝕 30 —35 年的腐蝕數(shù)據(jù)和自然環(huán)境因素測定數(shù)據(jù) 40 多萬個(gè)；建立材料環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)庫和子庫共 20 個(gè)，其中的主體數(shù)據(jù)庫共 9 個(gè) 。

金屬材料在海水環(huán)境中的腐蝕是一個(gè)涉及物理、化 學(xué)、生物 、氣 象等 因 素 的 復(fù)雜 電 化 學(xué) 過程 [ 12—14] 。生物污損腐蝕包括微生物腐蝕及宏觀生物附著引起的腐蝕是近年來腐蝕科學(xué)工作者廣泛關(guān)注的課題[ 15—17],據(jù)估計(jì)， 生物腐蝕損失占總體腐蝕損失的 20%左右[ 18、19]。我國有關(guān)生物腐蝕造成損失沒有受到足夠重視 ,80 年代以來 ,國家科委和國家自然科學(xué)基金委設(shè)立“材料海水腐蝕數(shù)據(jù)積累及其規(guī)律研究”項(xiàng)目 ,至今已積累了 71 種材料在典型海域內(nèi)腐蝕數(shù)據(jù)四萬多個(gè) ,有關(guān)人員對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行了大量分析研究， 微生物腐蝕及污損生物引起局部腐蝕方面也開展了一些工作[ 20—23], 總體來說， 由于海洋生物因素作用復(fù)雜， 實(shí)驗(yàn)周期長 , 研究難度大 ,基礎(chǔ)研究方面相對較少 。近來年 ,開發(fā)海洋腐蝕數(shù)據(jù)庫和海洋環(huán)境腐蝕的預(yù)測咨詢系統(tǒng) , 直至建立完善的專家系統(tǒng)成為熱門課題， 海洋生物學(xué)家對各海域生物的調(diào)查及生態(tài)研究為腐蝕工作者研究金屬材料生物腐蝕提供了基礎(chǔ)知識(shí)和豐富信息 。

材料的大氣腐蝕所造成的損失占全部腐蝕的一半[ 24、25],因此，開展大氣腐蝕與防護(hù)對策的研究具有重要意義 。目前通過大氣暴露試驗(yàn)法已經(jīng)建立全國 8 個(gè)不同氣候環(huán)境地區(qū)的黑色金屬、有色金屬和涂鍍層 3 大類材料的大氣腐蝕數(shù)據(jù)庫 。其中我國最北的環(huán)境腐蝕觀測研究站海拉爾低溫大氣站設(shè)在中國農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院在內(nèi)蒙海拉爾的一個(gè)試驗(yàn)站內(nèi) 。該站地處呼倫貝爾大草原上的海拉爾市南， 是我國典型的寒冷氣候。站內(nèi)設(shè)有氣象觀測曝曬試驗(yàn)小區(qū)，“九五”期間該站承擔(dān)了“涂料、橡膠 、工程塑料等高分子材料在不同環(huán)境條件下環(huán)境適應(yīng)性數(shù)據(jù)積累及變化規(guī)律研究”、“材料在低溫大氣環(huán)境中腐蝕數(shù)據(jù)積累及規(guī)律性研究” 、“結(jié)構(gòu)鋼材料及其大型機(jī)械結(jié)構(gòu)件在寒冷低溫環(huán)境下冷脆性能數(shù)據(jù)積累及規(guī)律性研究”以及新型涂料、工程塑料、橡膠等高分子材料及典型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件在嚴(yán)酷環(huán)境的大氣暴露試驗(yàn)數(shù)據(jù)積累及變化規(guī)律研究和農(nóng)用大棚薄膜在典型的濕熱、亞濕熱 、寒冷條件下性能變化規(guī)律及技術(shù)要求研究等 。該站掛片 4萬余件 ,積累數(shù)據(jù) 2 萬多個(gè) ,填補(bǔ)了我國材料低溫大氣腐蝕數(shù)據(jù)研究工作的空白，完成了低溫環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)庫建庫的基礎(chǔ)工作。

金屬腐蝕數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)已在國家建設(shè)中獲得應(yīng)用 ,獲得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益 。例如腐蝕數(shù)據(jù)庫為國家重點(diǎn)工程撫順輸送成品油工程的設(shè)計(jì)提供了土壤腐蝕數(shù)據(jù) ,并據(jù)此提出管道防腐建議，大大降低了管道防腐投資的費(fèi)用。60 年代積累的土壤腐蝕數(shù)據(jù)已在寶鋼和三峽建設(shè)中起到了重要作用 。又例如遼寧核電工程檢索了 5 個(gè)站的大氣腐蝕數(shù)據(jù)，避免了核電工程可能會(huì)因設(shè)計(jì)中腐蝕考慮過重而增加造價(jià)，或者對腐蝕考慮過輕而導(dǎo)致工程中的一些設(shè)備過早失效。

3 金屬腐蝕數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)思想與功能

3.1 腐蝕數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)思想

3.1.1 庫容量要大， 數(shù)據(jù)要齊全 、準(zhǔn)確

數(shù)據(jù)覆蓋面要廣 ,包括材料基本數(shù)據(jù)、機(jī)械性能數(shù)據(jù) 、腐蝕數(shù)據(jù) 、環(huán)境腐蝕介質(zhì)數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)資料數(shù)據(jù)等。入庫數(shù)據(jù)必須來源清楚， 做到提供數(shù)據(jù)者自審 ,再經(jīng)各網(wǎng)站技術(shù)組專家評(píng)審、討論鑒定方可入庫， 保證數(shù)據(jù)的真實(shí) 、可靠 、準(zhǔn)確。庫內(nèi)只存一次數(shù)據(jù)， 通過“數(shù)據(jù)處理軟件”自動(dòng)轉(zhuǎn)換成二次數(shù)據(jù)， 同時(shí)求得標(biāo)準(zhǔn)誤差 。根據(jù)用戶的不同要求 ,可得到數(shù)據(jù)文字信息、圖形等不同的表示結(jié)果 。此外庫內(nèi)還將存儲(chǔ)試驗(yàn)方法 、檢測標(biāo)準(zhǔn) 、腐蝕文摘以及與腐蝕有關(guān)的信息和資料 。

3.1.2 數(shù)據(jù)要標(biāo)準(zhǔn)化 、統(tǒng)一化

數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、名詞術(shù)語、材料和介質(zhì)名稱、計(jì)量單位實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化（如果沒有國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)或部標(biāo)，則按網(wǎng)站內(nèi)部技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）、統(tǒng)一化 ,這既有利于計(jì)算機(jī)識(shí)別和統(tǒng)一處理 , 又便于國內(nèi)外廣泛交流 。

3.1.3 庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理 、完整

最好采用面向?qū)ο?、關(guān)系型動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫 。按數(shù)據(jù)類型，科學(xué)、合理地設(shè)置各種類型的字段， 便于分類存放。庫管理系統(tǒng)采用模塊結(jié)構(gòu) ,各模塊相對獨(dú)立，便于修改和加入新的應(yīng)用模塊 。

3.2　 腐蝕數(shù)據(jù)庫的功能設(shè)計(jì)

一個(gè)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用價(jià)值取決于它的功能 。為了更好地服務(wù)于用戶 ,腐蝕數(shù)據(jù)庫除了具有一般數(shù)據(jù)庫都有的數(shù)據(jù)查詢、檢索 、數(shù)據(jù)的增刪、修改、輸出等功能外，還應(yīng)有數(shù)據(jù)處理 、數(shù)據(jù)比較和數(shù)據(jù)檢測等功能。

3.2.1　 數(shù)據(jù)的查詢與檢索功能

從用戶需要出發(fā) ,提供多層次 、多角度的查詢與檢索方法， 不僅可以單項(xiàng)查詢也可以組合查詢 。除了數(shù)據(jù)查詢以外 ,在資料查詢中可以查找到有關(guān)相應(yīng)腐蝕的文獻(xiàn)資料 ;標(biāo)準(zhǔn)庫中可以找到與材料相應(yīng)腐蝕有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn) ;在文件庫中還可以查找到數(shù)據(jù)庫文件， 命令文件的功能等。查詢與檢索結(jié)果既可以全屏幕顯示，也可以按用戶要求打印輸出，在顯示過程中 ,還具有前翻頁 、后翻頁、退出操作的功能 ,便于用戶查詢 。

3.2.2　 數(shù)據(jù)的增刪與處理功能

要為用戶提供一個(gè)方便 、直觀、格式清晰的數(shù)據(jù)輸入 ,所有提示均為漢字顯示。用戶也可利用軟盤拷貝的方法輸入數(shù)據(jù) ;對于發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行修改；對一些重復(fù)或無用的數(shù)據(jù)可將其刪除。在添加數(shù)據(jù)的過程中， 軟件還應(yīng)具有轉(zhuǎn)向、刪除、插入 、退出的功能，它們分別完成記錄的轉(zhuǎn)移 、刪除 、插入一個(gè)或一批記錄 ,退出輸入程序回到主控模塊 。

錄入庫中的數(shù)據(jù)一般是一次數(shù)據(jù)， 而用戶查詢時(shí)所需要的二次數(shù)據(jù) , 則可通過數(shù)據(jù)處理軟件將一次數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成二次數(shù)據(jù) 。

3.2.3　 數(shù)據(jù)輸出功能

為用戶提供兩種輸出方式：一種是全部查詢結(jié)果的輸出；另一種是部分查詢結(jié)果的輸出 ,即在全部輸出的基礎(chǔ)上，如對其中某種材料的數(shù)據(jù)更為感興趣 ,就可再輸入其檢索編號(hào) ,系統(tǒng)將反饋有關(guān)的更詳細(xì)的信息。用戶查詢 、檢索的結(jié)果可以用數(shù)字或文字的形式在屏幕上清晰而準(zhǔn)確地顯示出來 ,需要時(shí)還可以用直方圖等進(jìn)行數(shù)據(jù)比較 。為了便于數(shù)據(jù)信息交換或留作技術(shù)存檔 , 亦可將硬盤里的文件有選擇地拷貝到軟磁盤 ,也可打印輸出。

3.2.4　 數(shù)據(jù)測試功能

為了保證數(shù)據(jù)的可靠性和安全性， 通過數(shù)據(jù)庫定義，建立數(shù)據(jù)測試功能， 在數(shù)據(jù)入庫時(shí) , 系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行檢測，合格者才能入庫 。

3.2.4.1　 有效性測試

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一是面向普通用戶的文件操作 ,即在數(shù)據(jù)庫上的操作均為只讀操作， 一旦用戶向數(shù)據(jù)庫進(jìn)行寫操作時(shí)， 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就能根據(jù)身份驗(yàn)證 ,確定該操作為無效操作， 而拒絕執(zhí)行，這樣就杜絕了由于用戶誤操作而破壞數(shù)據(jù)的完整性和真實(shí)性。對于系統(tǒng)管理用戶，則可以通過菜單選擇自由地進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入、修改、刪除、統(tǒng)計(jì) 、查詢等操作。

3.2.4.2　 存在測試

數(shù)據(jù)庫允許空值存在 ,但對于材料的某些數(shù)據(jù)是不允許存在空白的。存在測試就是檢查這些數(shù)據(jù)字段，以確定它們應(yīng)含的數(shù)據(jù)。例如 ,材料腐蝕數(shù)據(jù)中若試樣原始表面積或者是腐蝕前后重量為空白數(shù)據(jù)（無數(shù)據(jù)），則該記錄無意義。因此 ,數(shù)據(jù)在進(jìn)入數(shù)據(jù)庫時(shí)系統(tǒng)將進(jìn)行存在測試 ,如果不存在 ,則視為該記錄無效而拒絕入庫 , 從而保證了入庫數(shù)據(jù)的正確性和一致性 。

4 金屬腐蝕數(shù)據(jù)庫的發(fā)展方向

數(shù)據(jù)庫技術(shù)在腐蝕科學(xué)中的廣泛應(yīng)用， 極大地促進(jìn)了材料腐蝕科學(xué)的建設(shè)和發(fā)展 ,腐蝕數(shù)據(jù)庫發(fā)展的具體目標(biāo)為 :

4.1　 擴(kuò)大數(shù)據(jù)資源

腐蝕數(shù)據(jù)庫， 根據(jù)科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值相結(jié)合的原則 ,以用戶需求為依據(jù)進(jìn)行發(fā)展。腐蝕數(shù)據(jù)庫量的增長 ,采取自我采集 、加工 、合作交換、互利聯(lián)網(wǎng)和慎重購置等多種途徑增長的方式 ,形成一批可用 、有效 、具有較高應(yīng)用面和較廣覆蓋面的信息資源， 建成綜合性的多學(xué)科腐蝕數(shù)據(jù)庫群體 。在已經(jīng)支持的現(xiàn)有專業(yè)庫的基礎(chǔ)上 ,采用擇優(yōu)、重點(diǎn)、滾動(dòng)支持的原則 ,建設(shè)好現(xiàn)有的專業(yè)數(shù)據(jù)庫。

4.2 軟 、硬件平臺(tái)建設(shè)

在腐蝕數(shù)據(jù)庫已有的軟、硬件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)一步配套和完善，形成以網(wǎng)絡(luò)為基本環(huán)境，以分布處理為運(yùn)行方式，以多媒體和全文檢索為關(guān)鍵技術(shù)，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備和高效的信息服務(wù)系統(tǒng)。

4.3　 關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用軟件開發(fā)

數(shù)據(jù)庫首先要研究解決數(shù)據(jù)庫的移植、互聯(lián)、互檢問題，建成分布式的腐蝕數(shù)據(jù)庫的資源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ,進(jìn)行腐蝕數(shù)據(jù)庫信息經(jīng)濟(jì)學(xué)方面和定價(jià)策略方面的研究 ,為腐蝕數(shù)據(jù)庫走向市場作好各方面的準(zhǔn)備， 進(jìn)行腐蝕數(shù)據(jù)庫的安全保密、質(zhì)量控制有關(guān)方面的理論、方式、方法的研究， 提高腐蝕數(shù)據(jù)庫的服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平。其次 ,腐蝕數(shù)據(jù)庫要采用計(jì)算機(jī)各種軟、硬件的成熟技術(shù)和先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)出各類應(yīng)用軟件和友好用戶接口。

4.4　 搞好應(yīng)用服務(wù)

搞好腐蝕數(shù)據(jù)庫信息的管理、應(yīng)用和服務(wù) ,逐步實(shí)現(xiàn)并完成建庫 、聯(lián)庫、管庫和用庫的任務(wù)。建成一批高質(zhì)量 、綜合性的腐蝕數(shù)據(jù)庫群體，組成一支精干的建庫和信息服務(wù)隊(duì)伍， 形成一批從腐蝕信息服務(wù)中得到較大收益的用戶， 為我國信息產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。