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海洋防腐蚀一直被看作是冷门学科,这位院士却在这个领域深耕了50年!

 蓝林观海 2019-01-06

导读

潮起潮落,浪花飞溅,是一道美丽的风景线,但对于海洋工程来说,飞溅的浪花却是“吃金属的老虎”。海洋防腐蚀一直被看作是一个“冷门”学科,中国工程院院士侯保荣却在这个领域深耕了50年。

腐蚀就像身体的“慢性病”,在生产和设备处于“亚健康”时,人们容易忽视防腐蚀问题,但是当腐蚀影响到安全生产、设备寿命时,必然要付出更大的代价。“在结构新建时,如果节省了1元的腐蚀防护费用,在腐蚀刚发生时进行维护会花掉5元,在发生轻度腐蚀时进行修复需要25元,如果腐蚀严重威胁安全时,修复就需要125元。”侯保荣在不同场合反反复复强调防腐蚀的重要性,他希望用毕生所学,为国家的基础设施和重大装备都穿上一件有效的防腐蚀“外衣”。

浪花飞溅区才是钢结构腐蚀最严重的区域

侯保荣1942年出生于山东曹县的一个小乡村,自幼失去父亲,与母亲相依为命。看着母亲省吃俭用供自己读书,懂事的侯保荣明白,要撑起整个家,只能靠自己了。天道酬勤,1962年夏天,还在农田里干活的侯保荣收到了复旦大学化学系的录取通知书,迎来了人生的第一个转折。一个月后,他带着全村人帮他拼凑的26元钱,怀揣着对未来的无限憧憬,踏上了求学之路。

“这辈子就是专心干海洋腐蚀与防护这一件事。”侯保荣告诉记者,在海洋腐蚀与防护领域,中国起步比较晚,参与科研的人也比较少。1967年,他大学毕业进入中科院海洋研究所海洋化学室工作,当时全国的腐蚀防护研究才刚刚起步,整个中科院海洋所也只有三个人从事该项工作,条件非常艰苦。

1970年,刚参加工作没多久的侯保荣在上海陈山码头做防腐试验。那时我国要新建上海金山石油化工总厂,油从大庆运到上海,码头全是钢结构的,防腐蚀是整个工程的重要内容,中科院海洋所和上航三海局、南京水利科学院便合作承接了陈山码头的阴极保护 (注:一种防腐蚀的电化学保护技术)工作。也就是从这次工作任务开始,侯保荣和同事们科研攻关,研制成功了铝牺牲阳极,获得了中科院科技进步二等奖。

更重要的是,侯保荣还利用在陈山码头做阴极保护的机会,开展了海洋钢构筑物腐蚀“重点区”的研究。他们在海边临时构建了一个水池子,在海水里放置了许多金属样板,以观测这些样板自上而下,在海洋大气区、浪花飞溅区、海水潮差区、海水全浸区和海底泥土区等不同区域的受腐蚀程度。“那个年代,我们的工作环境条件特别差,吃饭只能在露天,苍蝇嗡嗡地围着人转,一挥手‘呼’地赶走一大群。”

相对于简陋的生活条件,工作条件更加艰辛。现场试验结束后,需要取样,侯保荣要从试验现场把那些金属样板背到中科院冶金研究所做检测分析,先要坐火车赶到市区,再徒步行走大约一两公里的路程。他一个人背不动总重达五六十公斤的样板,只能把样板分成几份,背一部分走上一段路,然后放下负重,再匆忙折回头去背剩下的样板。

“我刚进入海洋腐蚀这一行时,大家一直认为,潮差区腐蚀最严重。”侯保荣说,每次他在课堂上提出这个问题,学生的回答通常也是如此“理直气壮”。但是,经过当年在上海陈山码头启动的试验,以及此后又在北海、舟山、青岛分别进行的现场实验反复证实,浪花飞溅区才是钢结构遭遇海洋腐蚀最严重的区域。

完成我国首次腐蚀成本调查

2014年,侯保荣作为首席科学家,带领专家学者们在全国启动了“中国腐蚀状况及控制战略研究”项目,研究领域涉及公路桥梁、港口码头、水利工程、海洋平台、化工等30多个行业。2016年,该项目成果发布会在北京召开,侯保荣向全国通报了一组触目惊心的调查数据:2014年我国腐蚀总成本(包括腐蚀带来的损失和防腐蚀投入)约占当年GDP的3.34%,总额超过2.1万亿元,相当于每个中国人当年要承担大约1555元的腐蚀成本。

“我国的腐蚀调查工作起步较晚,这么多年以来一直没有充分意识到腐蚀给经济发展带来的损害,也没有系统做过相关调查。”侯保荣告诉记者,美国自1949年就开始做全球腐蚀调查,已经全面系统地做了7次。日本也做过两次,而且由于腐蚀预防措施做得比较到位,日本腐蚀损失大约不到其GDP的2%。

“主动防腐比被动防腐更重要,‘黄岛11·22’事故的直接原因,就是输油管道与排水暗渠交汇处管道因腐蚀减薄造成管道破裂,最终经济损失达7亿多元,应该引起人们的反思了。 ”侯保荣一再强调,腐蚀具有隐蔽性、突发性特点,不仅消耗资源、污染环境,还容易引发各种事故灾害。而他们之前的调查数据结果只占了全部工作的20%,怎么预防、减少腐蚀,才是接下来的工作重点。“中国腐蚀状况及控制战略研究”项目最重大的意义在于,专家们围绕基础设施、交通运输、能源、水环境、生产制造及公共事业等领域腐蚀状况开展的调查研究,能够揭示我国腐蚀控制领域存在的问题及制约其发展的主要因素,提出解决问题的战略建议和对策。

据了解,我国首次启动的这次全面腐蚀调查实际上是全球调查的一部分。中国已经于2014年加入了全球腐蚀成本调研项目,该项目启动后,全球将在同一时间采用统一的方法和标准展开工作,研究成果将向社会公布,并在全球范围内免费共享。

1985年,侯保荣获得了一次公费留学的机会,赴日本东京工业大学做了三年访问学者。这三年当中,侯保荣关于浪花飞溅区腐蚀严重的理论得到了进一步深入研究。三年期满,日方曾以优厚的待遇一再挽留他,但侯保荣却回来了。归国两年后,已经48岁的侯保荣,深刻认识到自己掌握的知识、技术还不足以改变中国在海洋腐蚀防护领域落后的局面,又再赴日本东京工业大学攻读博士学位。1999年,侯保荣独立完成的日文专著被日本专家认为是“奠定了海洋腐蚀环境研究的理论基础,提供了不可多得的一本教科书和指导手册”。

打造海洋腐蚀防护“示范省”

在各类腐蚀环境当中,海洋是腐蚀条件最恶劣的环境。我国是海岸线最长的国家之一,在海洋环境下服役的众多工程设施,尤其是早期建设的工程,很少考虑到海洋腐蚀的影响,几乎未采取措施进行保护。海洋防腐,迫在眉睫。据侯保荣介绍,山东特别重视海洋防腐蚀,正着力于打造海洋腐蚀防护的“示范省”,总有新的事业在等待着他去开拓。

近些年来,侯保荣带领团队研发的各项海洋腐蚀防护技术取得了令人瞩目的成绩。他带领团队研发的PTC技术自2007年应用于青岛港液体化工码头钢桩,经过9年严酷的浪花飞溅区环境腐蚀,于2016年8月现场打开检查,发现包覆的四层材料完好地保持着当初的状态与性能,里面的金属表面没有发生任何腐蚀。

侯保荣团队还研发了一项氧化聚合包覆防腐蚀技术(OTC),主要适用于大气区的各类异型结构。我国有几万座桥梁,据交通部的调查,我国桥梁的拉索平均使用11年就要换索,而使用这种技术,防护寿命可以达到30年。

另一项让侯保荣颇为自豪的技术就是海洋钢筋混凝土表面涂层技术 (FCC)。“一般来说,大家都认为混凝土包裹的钢筋不会发生腐蚀,实际上由于海水氯离子的渗透等因素影响,混凝土内的钢筋也会生锈,生锈后的体积比原来扩大了4倍,可以撑裂包裹的混凝土。”侯保荣团队从日本引进先进技术,消化吸收再创新的FCC,能够有效阻断腐蚀性介质沿裂纹等缺陷入侵混凝土内部,对内部钢筋起到保护效果,延长海洋钢筋混凝土结构的使用寿命。

潮起潮落,大海赋予人类丰富的资源宝藏的同时,也以它特有的自然规律考验着人类的智慧。“我们腐蚀防护工作者肩负着艰巨的使命,任重而道远。”侯保荣说,我们虽然起步晚,但我们应该可以走得更远。

院士语录

腐蚀就像身体的“慢性病”,在生产和设备处于“亚健康”时,人们容易忽视防腐蚀问题,但是当腐蚀影响到安全生产、设备寿命时,必然付出更大的代价。

这辈子就是专心干海洋腐蚀与防护这一件事。用毕生所学,为国家的基础设施和重大装备都穿上一件有效的防腐蚀“外衣”。

院士简介

侯保荣,1942年出生于山东省曹县,现任中国科学院海洋研究所研究员、博士生导师,国家海洋腐蚀防护工程技术研究中心主任。作为我国著名的海洋腐蚀与防护专家,长期从事海洋腐蚀与防护技术研究,主持了我国近海腐蚀环境调查与研究,明确提出“海洋腐蚀环境”概念,建立了海洋腐蚀环境的理论体系。致力于海洋浪花飞溅区防腐技术的研究与推广,研发了具有自主知识产权的复层矿脂包覆防腐体系,填补了国内相关技术领域空白。

资讯来源:尚核电力

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