隨著海洋資源的開發(fā)利用在國民經(jīng)濟(jì)中所占的比重越來越大，各種鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)施在我國海洋油氣田開發(fā)、港口建設(shè)、跨海大橋、海底隧道、船舶工程和深海勘探等領(lǐng)域被大量使用。

   然而，這些在海洋環(huán)境中“打拼”的鋼鐵巨人卻時(shí)刻面臨著海洋環(huán)境腐蝕的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，這一挑戰(zhàn)已經(jīng)成為制約海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。

   作為我國最早開展海洋腐蝕防護(hù)技術(shù)研究的科研機(jī)構(gòu)之一，如何降服吃鋼鐵的“海老虎”，成為海洋所義不容辭的責(zé)任。

海洋腐蝕研究刻不容緩

   腐蝕是材料和環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致的材料破壞現(xiàn)象，會造成裝備設(shè)施結(jié)構(gòu)損傷、服役壽命縮短，甚至引發(fā)災(zāi)難性事故、危及人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

   2013年11月22日，中石化東黃輸油管道泄漏爆炸，造成62人遇難、136人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)7.5億元。調(diào)查結(jié)果顯示此次事故是輸油管道與排水暗渠交匯處腐蝕減薄和破裂所致。

   腐蝕是世界各國共同面臨的問題。為摸清家底，了解我國腐蝕成本情況，2015年中國工程院啟動重大咨詢項(xiàng)目“我國腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”，侯保榮院士任首席科學(xué)家。調(diào)查結(jié)果表明，2014年我國腐蝕成本超過2.1萬億人民幣，約占當(dāng)年國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的3.34%，相當(dāng)于人均承擔(dān)1555元腐蝕成本，這個(gè)數(shù)據(jù)十分驚人。相關(guān)結(jié)果已在《自然》集團(tuán)旗下刊物npj Materials Degradation上發(fā)表，并形成170余萬字的項(xiàng)目總報(bào)告——專著《中國腐蝕成本》。此次全國腐蝕調(diào)查引起了各行業(yè)廣泛關(guān)注，為我國重要基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行安全、國家重大工程選材提供了科學(xué)依據(jù)及重要參考。

   海洋環(huán)境是腐蝕性最為嚴(yán)酷的自然環(huán)境，海洋腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約為腐蝕總損失的1/3以上。如何增強(qiáng)海洋環(huán)境下工程設(shè)施的耐久性和安全性，降低重大災(zāi)害性事故發(fā)生率，延長設(shè)施使用壽命，是需要迫切解決的重要問題。2013 年，以習(xí)近平同志為核心的黨中央歷史性地提出了“一帶一路”倡議，為中國的改革開放注入新的生機(jī)活力，對我國基礎(chǔ)設(shè)施、生產(chǎn)制造等領(lǐng)域的發(fā)展提出了新的要求，也對我國的海洋環(huán)境腐蝕研究和防護(hù)工作提出更高的要求。

   2011年，海洋所國家海洋腐蝕防護(hù)工程技術(shù)研究中心成立；2013年，中國科學(xué)院海洋環(huán)境腐蝕與生物污損重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（以下簡稱實(shí)驗(yàn)室）在擁有海洋腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域60余年研究積累的海洋所成立，實(shí)驗(yàn)室致力于建立開放的國內(nèi)領(lǐng)先的海洋腐蝕與生物污損研究平臺，培養(yǎng)海洋腐蝕與生物污損研究領(lǐng)域的高端人才，為海洋資源的開發(fā)利用、重大裝備設(shè)施的防護(hù)提供重要技術(shù)支持和保障。

打造海洋“防護(hù)衣”

   “海洋環(huán)境腐蝕與生物污損引發(fā)的損失嚴(yán)重、形勢迫切，但如果采取相應(yīng)的防護(hù)措施加以控制，其中25%～40%的腐蝕損失可以避免，相當(dāng)于每年節(jié)約5000~8400億元的經(jīng)濟(jì)損失。”中國工程院院士、海洋所研究員侯保榮坦言。 

   海洋所自1960年開始進(jìn)行海洋腐蝕防護(hù)研究工作，至今已有60多年的研究歷史。在多年的研究積累下，2007年海洋所承擔(dān)了海洋腐蝕領(lǐng)域第一個(gè)國家支撐計(jì)劃——“十一五”國家科技支撐計(jì)劃。項(xiàng)目聯(lián)合國內(nèi)20余家科研院所和企業(yè)，在鋼結(jié)構(gòu)浪花飛濺區(qū)腐蝕控制技術(shù)、海洋鋼筋混凝土腐蝕防護(hù)與修復(fù)技術(shù)、海洋工程陰極保護(hù)監(jiān)檢測技術(shù)等方面，取得多項(xiàng)成果，并進(jìn)行了工程示范應(yīng)用。

   緊扣浪花飛濺區(qū)的腐蝕防護(hù)“短板”，侯保榮院士帶領(lǐng)科研人員耗時(shí)近10年時(shí)間，歷經(jīng)數(shù)百次實(shí)驗(yàn)，放棄了許多與家人團(tuán)聚的節(jié)假日，加班加點(diǎn)，終于將礦脂防腐蝕膏研發(fā)成功，并從實(shí)驗(yàn)室“手工作坊”到形成生產(chǎn)線，最終完全替代進(jìn)口產(chǎn)品。“這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用后，可保證30年沒有腐蝕。”侯保榮院士信心滿滿。

   此外，實(shí)驗(yàn)室針對海洋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕問題研發(fā)了海洋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐涂料、耐久性和涂層性能評價(jià)技術(shù)。同時(shí)還開發(fā)了海洋鋼鐵設(shè)施陰極保護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)，將信息技術(shù)與腐蝕工程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合。這幾項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，成功為海洋工程裝備穿上“防護(hù)衣”，對延長裝備設(shè)施服役壽命、減少安全事故發(fā)生、節(jié)約防腐費(fèi)用起到積極作用。

   針對海洋環(huán)境中的生物腐蝕與污損問題，實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了海洋微生物腐蝕領(lǐng)域唯一的973課題“海洋污損生物腐蝕的關(guān)鍵過程、機(jī)理和防護(hù)技術(shù)”，實(shí)驗(yàn)室張盾研究員團(tuán)隊(duì)和段繼周研究員團(tuán)隊(duì)探討了環(huán)境微生物與工程材料的相互作用過程與機(jī)理，進(jìn)而提出從源頭抑制微生物附著進(jìn)而防控微生物腐蝕與污損的策略，如構(gòu)建典型腐蝕微生物檢測傳感器，開發(fā)基于表面潤濕性調(diào)控、有機(jī)復(fù)合鍍層、光催化、電催化技術(shù)的生物腐蝕污損防護(hù)技術(shù)等。

   針對不同海洋環(huán)境因子對腐蝕作用的過程和機(jī)理，實(shí)驗(yàn)室黃彥良研究員團(tuán)隊(duì)和陳卓元研究員團(tuán)隊(duì)研究了腐蝕疲勞過程中氫滲透行為、應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理以及海洋工程材料在不同海域區(qū)帶的腐蝕規(guī)律與機(jī)制，揭示了紫外輻射對于金屬大氣腐蝕過程的影響機(jī)制，并開發(fā)了太陽能驅(qū)動的光電化學(xué)陰極保護(hù)新技術(shù)。王鵬研究員等人從荷葉效應(yīng)和液滴自彈跳效應(yīng)兩個(gè)層面揭示了超疏水表面的海洋大氣腐蝕防護(hù)機(jī)制，為基于超疏水表面的設(shè)計(jì)構(gòu)建提供了理論指導(dǎo)。

   此外，2016年，“青島土壤腐蝕試驗(yàn)站建設(shè)及數(shù)據(jù)積累”專項(xiàng)暨“青島土壤環(huán)境腐蝕國家野外科學(xué)觀測站”示范站也順利通過了由國家材料環(huán)境腐蝕平臺組織的專家驗(yàn)收，其獲得的青島地區(qū)典型土壤腐蝕數(shù)據(jù)填補(bǔ)了國家材料環(huán)境腐蝕平臺在該地區(qū)的數(shù)據(jù)空白。

加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)化 尋找合作機(jī)會

   實(shí)驗(yàn)室在完成科研項(xiàng)目的同時(shí)，也積極投身新型防腐技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推廣與應(yīng)用。承擔(dān)國家多項(xiàng)重大發(fā)射任務(wù)的文昌發(fā)射基地也曾留下海洋腐蝕團(tuán)隊(duì)的身影。2015年，實(shí)驗(yàn)室在文昌發(fā)射基地進(jìn)行大氣區(qū)異型結(jié)構(gòu)包覆防腐大氣曝露實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過3年多的實(shí)踐驗(yàn)證，氧化聚合型包覆防腐材料的防腐效果得到發(fā)射場的認(rèn)可。

   2018年，實(shí)驗(yàn)室完成發(fā)射場一期4個(gè)避雷塔異型節(jié)點(diǎn)的防腐應(yīng)用，2019年又完成二期4個(gè)避雷塔的防腐應(yīng)用。歷經(jīng)15個(gè)月的應(yīng)用，經(jīng)受1次火箭發(fā)射氣流沖擊，防腐層依然完好。2020年1月，發(fā)射場組織專家現(xiàn)場驗(yàn)收，專家認(rèn)為應(yīng)用全面達(dá)到發(fā)射場建筑標(biāo)準(zhǔn)，為優(yōu)良工程。

   這樣的案例不勝枚舉。

   近5年來，實(shí)驗(yàn)室在全國60多項(xiàng)工程設(shè)施上進(jìn)行了防腐成果應(yīng)用與工程示范，為企業(yè)節(jié)支防腐費(fèi)用、延長工程設(shè)施壽命，產(chǎn)生間接經(jīng)濟(jì)效益超過30億元。

   為響應(yīng)“一帶一路”倡議，實(shí)驗(yàn)室率先推動技術(shù)產(chǎn)品走出國門，選派科研人員到斯里蘭卡進(jìn)行現(xiàn)場項(xiàng)目對接，共同解決港口腐蝕防護(hù)難題，并籌建了中國—斯里蘭卡聯(lián)合科教中心腐蝕實(shí)驗(yàn)站。

   侯保榮院士表示：“在國家擴(kuò)大內(nèi)需、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長的大環(huán)境下，我國的防腐蝕產(chǎn)業(yè)應(yīng)遵循主動防腐、綠色防腐、長效防腐、科學(xué)防腐的原則，減少腐蝕造成的國民經(jīng)濟(jì)損失，促進(jìn)資源節(jié)約、提高資源利用率。同時(shí)增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，掌握具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，帶動中國海洋腐蝕防護(hù)產(chǎn)業(yè)走上做強(qiáng)之路。”

   70年風(fēng)雨兼程，海洋所海洋腐蝕與防護(hù)研究隊(duì)伍一直在路上，從無到有、從小到大、從弱到強(qiáng)。隨著我國國際地位的不斷提高，海洋所也將努力造就與我國國際地位相適應(yīng)的海洋腐蝕與防護(hù)研究團(tuán)隊(duì)，為我國海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略的順利實(shí)施保駕護(hù)航。