美麗的極地讓人遐想無(wú)限，壯麗的冰川、浪漫的極光、奇妙的極晝與極夜、可愛的企鵝無(wú)一不令人憧憬和向往，這些也吸引著我國(guó)一代又一代科學(xué)家探索極地的美妙，勾勒出多彩的極地。自從1984 年五星紅旗在喬治王島首次飄揚(yáng)至今，我國(guó)在兩極已建成長(zhǎng)城站、中山站、昆侖站、泰山站、黃河站等試驗(yàn)站，有力支持了我國(guó)極地科考研究。

極地氣候系統(tǒng)在全球資源和戰(zhàn)略中具有重要意義，隨著人類對(duì)極地資源的開發(fā)以及各國(guó)極地權(quán)益的維護(hù)，極地研究也日益成為地區(qū)與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的核心和熱點(diǎn)話題。根據(jù)常識(shí)認(rèn)為，冰天雪地環(huán)境下，氣溫如此之低，發(fā)生腐蝕的可能微乎其微。然而，根據(jù)實(shí)際觀察，極地環(huán)境下并非沒(méi)有腐蝕發(fā)生，而是在這種特殊環(huán)境下發(fā)生了一定程度的腐蝕，本期“2023年世界腐蝕日”就帶您探索極地環(huán)境下的腐蝕問(wèn)題。

圖2 部分站點(diǎn)

目前，關(guān)于海工鋼尤其是極地用鋼的低溫脆性關(guān)注較多，為發(fā)展海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，開發(fā)利用極地資源，中國(guó)極地研究中心、中國(guó)船級(jí)社、上海海事大學(xué)、中國(guó)海洋大學(xué)、吉林大學(xué)、寶武鋼鐵、鞍山鋼鐵、江南造船等多家研究院所及企業(yè)都將極地鋼鐵材料的研制作為其工作方向之一。

極地鋼鐵材料的研發(fā)，首先需要滿足其在極地環(huán)境下使用的力學(xué)性能要求。極地鋼鐵材料作為結(jié)構(gòu)材料在極地特色的低溫、高鹽、大風(fēng)、高浪、暴風(fēng)雨雪、浮冰等環(huán)境下服役時(shí)，要求極地鋼具有低的脆韌轉(zhuǎn)變溫度、高的屈服強(qiáng)度、優(yōu)的低溫止裂性、好的焊接性，同時(shí)還應(yīng)具有優(yōu)秀的耐磨性等。

極地鋼鐵材料的研發(fā)需要在滿足其低溫力學(xué)性能要求的同時(shí)兼顧其耐腐蝕性能。極地特色的腐蝕環(huán)境對(duì)于極地鋼鐵材料的耐腐蝕性能要求也是非常苛刻的，揭示極地鋼鐵材料化學(xué)成分、微觀組織、制備工藝等對(duì)其在極地各種腐蝕環(huán)境下的腐蝕機(jī)理，尤其是冰雪、冰水存在時(shí)的極地大氣腐蝕、磨蝕、疲勞腐蝕、沖刷腐蝕等極地低溫腐蝕機(jī)理；極地鋼鐵材料作為結(jié)構(gòu)鋼，在極地環(huán)境中服役時(shí)還應(yīng)考慮其極地環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕機(jī)理、力學(xué)-化學(xué)效應(yīng)等腐蝕機(jī)理；基于上述理論研發(fā)具有綜合低溫力學(xué)性能及耐極地環(huán)境腐蝕的鋼鐵材料是極地鋼鐵材料研發(fā)重要的方向；開發(fā)我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、特色的、國(guó)產(chǎn)化的極地鋼鐵材料產(chǎn)品體系也是非常重要且有意義的一項(xiàng)任務(wù)。

極地鋼鐵材料的研發(fā)還需配套研究極地鋼鐵材料在極地環(huán)境中適用的防護(hù)技術(shù)。研發(fā)抗冰、耐磨、耐蝕、綠色的低溫涂層，揭示極地環(huán)境下涂層的防腐機(jī)理、調(diào)整涂層設(shè)計(jì)、研究涂層與金屬界面科學(xué)問(wèn)題、優(yōu)化涂裝技術(shù)都是重要的研發(fā)方向；在極地陰極保護(hù)技術(shù)研發(fā)中，需要研究陰極保護(hù)技術(shù)的適用性，基于陰極保護(hù)理論研究布局犧牲陽(yáng)極的位置和大小、設(shè)計(jì)合理的陰極保護(hù)電流大小、研制配套陰極保護(hù)裝備等內(nèi)容，同時(shí)，還可基于數(shù)值模擬等技術(shù)，利用有限元等方法研究及優(yōu)化陰極保護(hù)技術(shù)。