【中國科學報】為海洋重大工程穿上「鎧甲」

2021-01-09 中國科學院

  海洋孕育生命,也蘊藏寶藏。隨著海洋強國戰略和21世紀海上絲綢之路的相繼提出,海洋研究、海洋建設、海洋開發進入跨越期。然而,矗立在海洋中的「鋼鐵巨人」卻時刻面臨著「海老虎」的侵蝕。

  中國科學院海洋研究所(以下簡稱海洋所)一直以降伏吃鋼鐵的「海老虎」為己任,深耕海洋腐蝕與防護領域數十年,為開發利用海洋資源提供技術支持和有力保障。

  道阻且長 砥礪前行

  打開海洋所70年發展的畫卷,深厚歷史積澱撲面而來。

  1960年,海洋腐蝕與防護研究組在海洋所正式成立。「當時只有三四個人,研究幾乎從零開始。」今年80歲的張經磊回憶說。

  從零開始,不僅體現在研究人員的數量上,還有專業資料的積累上。當時國內沒有海洋腐蝕類專業期刊,大家只會俄語,看到英文資料幾乎「兩眼一抹黑」,只能抓緊在業餘時間學英語、學日語,多方查閱先進的外文資料。

  後來,陸續從山東海洋學院(中國海洋大學前身)、北京航空航天大學、南京大學、復旦大學、廈門大學等分配入所多名職工,逐步形成一支強大的研究力量,為早期海洋腐蝕研究奠定了基礎。

  雖然資料少、基礎弱、設備缺,但科研人員克服困難,奮發圖強,產出了許多重要成果。成功使用稱重法為海軍找到並製作出海上聲吶的最優材料,鋪就「海上長城」,並逐漸摸索出海洋腐蝕學科的門道,開展外加電流和犧牲陽極保護技術研究……20世紀80年代,他們提出的「電連接模擬海洋環境腐蝕實驗裝置與方法」和「海龍Ι型犧牲陽極」獲得中國科學院重大科技成果獎二等獎。

  1994年,海洋所以張經磊、郭公玉、馬士德、侯保榮等為骨幹力量,成立了海洋腐蝕與防護研究室,從日本留學歸來並獲得工學博士的侯保榮擔任主任,張經磊擔任副主任和支部書記。

  2000年,海洋所與日本東京工業大學合作,成立中日海洋腐蝕環境共同研究中心。同年,侯保榮與日本水流徹教授共同發起海洋腐蝕與控制國際會議,目前已成功舉辦九屆。

  2000年,青島市海洋環境腐蝕與防護重點實驗室成立。2005年,山東省腐蝕科學重點實驗室成立。2008年,海洋所成立海洋腐蝕與防護研究發展中心。

  在此期間,實驗室創新性採取輪值主任制,副研以上人員每人輪值半年。大家團結向上,發揮集體的力量,科研成果不斷。

  為進一步匯聚人才,研究室先後引進了張盾、陳卓元等優秀人才,後來又引進了劉娜珍、張瑞永等青年人才,人才與成果不斷積累。

  2006年,侯保榮等提出的「我國浪花飛濺區腐蝕亟待加強」的建議被國家採用;2006年至2012年,「十一五」「十二五」國家科技支撐計劃獲科技部立項,海洋所為項目首席單位,這是研究室發展歷史的飛躍。

  2011年,國家海洋腐蝕防護工程技術研究中心獲科技部批准成立。2013年,中國科學院海洋環境腐蝕與生物汙損重點實驗室獲批成立。張盾為主任,黃彥良、段繼周為副主任。

  瞄準短板 攻堅克難

  創新離不開對國家海洋腐蝕狀況的詳細了解。2014年,海洋所牽頭承擔中國工程院重大諮詢項目「我國腐蝕狀況與控制戰略研究」,出版了170餘萬字《中國腐蝕成本》專著及The Cost of Corrosion in China英文版專著,出版35部叢書,其中海洋所承擔10部。

  調查全面揭示我國基礎設施、交通運輸、能源、水環境、生產製造等五大關鍵領域30多個重點行業的腐蝕狀況。結果表明,2014年我國腐蝕總成本約為2.1萬億元,相當於每人承擔1555元,佔當年國內生產總值(GDP)的3.34%。

  「雖然海洋腐蝕與汙損非常嚴重,但通過採取相應的防護措施,其中25%~40%的腐蝕損失可以避免,相當於每年節約3000億~4800億元。」張盾告訴記者。

  如何增強海洋工程設施的耐久性和安全性、降低重大災害性事故發生率延長設施使用壽命是迫切需要解決的重要問題。

  在長期研究基礎上,研究室提出了海洋腐蝕環境理論——海洋腐蝕不僅是一種自然現象,而且是一種環境特性,極大豐富了我國海洋科學內涵。科學證實浪花飛濺區是腐蝕最為嚴重的區域,並指出海水環境微生物腐蝕作用的重要性。

  在基礎和理論研究方面,實驗室針對微生物腐蝕和附著機制、氫滲透和氫脆腐蝕機制、海洋光生陰極保護技術、新型防腐防汙材料、環境腐蝕及微生物檢監測技術等開展創新研究,發表了系列高水平研究論文。

  在工程應用技術研發和示範方面,海洋所實驗室針對緊扣「浪花飛濺區」腐蝕防護「短板」,突破海洋腐蝕防護技術瓶頸,開發了復層礦脂包覆防腐蝕技術、氧化聚合包覆防腐技術和鋼筋混凝土塗料防護技術,建立了中試生產線,為海洋重大工程設施穿上了「鎧甲」。同時,建立了包覆防腐材料、防腐塗料等CMA評價中心。

  相關成果在青島港、丹東港、福建LNG碼頭、大連港、日照港以及廣西宏興大橋、壩陵河大橋等近百個工程及文昌衛星發射基地等國家重大工程中應用。

  2016年以來,實驗室相繼在青島、海南、科考船以及「一帶一路」有關國家建立了腐蝕觀測固定和移動實驗站,積極開展海洋環境基礎腐蝕數據的積累研究工作。

  七十載風雨 更上一層樓

  百川有餘水,大海無滿波。

  70年間,海洋所腐蝕學科從無到有、從弱到強,研究人員也從最初的幾個人發展到包括研究生、博士後等流動人員在內的130餘人,研究領域不斷擴大,科研成果不斷湧現。

  這支科研力量在國內外皆享有盛譽。先後獲得國家科技進步獎二等獎、山東省技術發明獎一等獎、山東省科技進步獎一等獎、海洋工程科學技術獎一等獎等各類獎項50餘項。2019年獲中國腐蝕與防護學會成立40周年優秀研究團隊,2020年獲得國際腐蝕工程師協會傑出組織獎。

  近年來,海洋所進一步響應國家和地方號召,在腐蝕防護研究領域積極做好創新發展規劃,不斷吸引國內外腐蝕與防護領域的優秀人才開展合作研究。

  為響應「一帶一路」倡議,實驗室率先推動技術產品走出國門,選派科研人員到斯裡蘭卡進行現場項目對接,共同解決港口腐蝕防護難題,並籌建了中國—斯裡蘭卡聯合科教中心腐蝕實驗站。

  實驗室面向國家和社會需求,率先實現研究成果轉化和規模產業化,深入到港口碼頭、海洋平臺、海上風電等基礎設施一線;面向社會需求,深入學校、社區、企業,大力宣傳腐蝕危害和腐蝕防護安全,加強科普教育和腐蝕知識傳播。

  70年不是終點,而是新的起點。科研人員表示,創新之路在腳下,他們要不忘初心、繼續前行,把前輩開創的腐蝕防護事業不斷發揚光大,努力攀登腐蝕科學與工程技術高峰,為發展我國海洋腐蝕防護事業貢獻新的力量。

  (原載於《中國科學報》 2020-06-29 第3版 醫藥健康)

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