2011年2月18日，“十一五”国家科技支撑计划项目“海洋工程结构浪花飞溅区腐蚀控制技术及应用”项目验收会在北京召开。专家认为，项目达到并超额完成了任务书确定的各项考核指标，一致同意通过验收。科技部社会发展科技司司长马燕合，中国科学院资源环境科学与技术局副局长常旭，山东省科技厅副厅长、青岛国家海洋科学研究中心主任李乃胜，中国科学院沈阳分院副院长韩恩厚，中国科学院海洋研究所副所长张国范出席了验收会。

 

波峰浪谷，银珠雪沫，跌宕起伏，美不胜收。然而，正是这柔弱无骨的碧海波涛，却成为了当今海洋工程结构的头号杀手。海洋腐蚀——这一当今世界共同面对的课题，正以惊人的速度侵吞着我国海上工程设施，无时无刻不在威胁着海上工程设施的安全，极大地阻碍着我国海洋经济发展的步伐。据国际权威统计，全球每年由于腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的3%左右，据此估算，我国2009年腐蚀损失超过1万亿元人民币，由于海水中含有大量的盐类，是一种强电介质溶液，海洋腐蚀损害情况极为严重，海洋腐蚀损失数目之大令人咋舌。海洋工程结构浪花飞溅区的腐蚀控制、监测和维护工作的优劣也直接关系到我国海洋工程建设的百年大计。

 

针对这一问题的严重性和迫切性，2006年11月，中国科学院海洋研究所侯保荣院士联合中国科学院院士肖纪美、苏纪兰，中国工程院院士梁应辰、徐滨士、金翔龙，在中国科学院院士工作局的大力支持下，向国家有关部门提出了“我国海洋工程设施浪花飞溅区腐蚀亟待加强”的院士建议，引起了国家有关领导高度重视，并作出重要批示，在科技部的有力支持下，“海洋工程结构浪花飞溅区腐蚀控制技术及应用”项目应运而生。

 

海洋腐蚀向人类敲响了一次次的警钟。

 

1980年3月，在北海大埃科菲斯克油田作业的亚历山大·基定德号钻井平台，在海浪的反复冲击下，5根巨大桩腿中的D号桩腿因6根撑管先后断裂，万余吨重的平台在25分钟内倾倒，123人遇难，造成近海石油钻探史上罕见的灾难。调查表明，此次事故是腐蚀疲劳所致。美国东部的一座铁桥，由于应力腐蚀开裂而塌落在俄亥俄河中，46人丧生……

 

这些屹立在蔚蓝大海中、甚至成为海上一景的庞然大物通常都拥有着一个共同的特点——由钢铁或钢筋混凝土打造的“钢躯铁干”。然而在海洋温和的表面下，却是一个十分苛刻的自然腐蚀环境，一道道美丽飞溅的浪花竟成为了“吃金属的老虎”。据了解，海洋工程结构设计寿命一般为几十年甚至上百年，但暴露于海洋环境中的工程结构极易受到腐蚀破坏，这些重大工程设施如果不能得到很好的腐蚀防护，将导致巨大的腐蚀破坏和经济损失。

 

从腐蚀的角度看，海洋环境在纵向上分为海洋大气区、浪花飞溅区、海洋潮差区、海水全浸区和海底泥土区五个不同区带。国内外科学研究和工程实践表明，在各种腐蚀区带中，位于浪花飞溅区部位的钢铁和钢筋混凝土工程设施腐蚀破坏最为严重，约为海水全浸区腐蚀的3～5倍。一旦在这个区域发生严重的局部腐蚀破坏，那么整个设施的承载能力就会大大下降，使用寿命大大缩短，极大地影响着安全生产，导致设施提前报废，这就是我们常说的“短板效应”。

 

然而，我国在钢结构和钢筋混凝土结构设施的腐蚀防护与修复技术研究中，一些关键技术尚未解决，具有我国自主知识产权的技术尚未形成，这大大影响了海洋工程结构的设计、建造和安全运行。如果能有效解决海洋钢结构和钢筋混凝土结构在浪花飞溅区的腐蚀防护问题，不但可避免事故的发生、减少因事故所带来的巨大经济与生命财产损失，而且能够使海洋工程设施安全性大大提高，使海上油气田开采等作业顺利进行，具有长远的经济和社会价值。此外，开展新建海洋工程设施浪花飞溅区保护技术的研究、制定相应的规范和标准，无疑将大大延长其整体设施的服役寿命，极大促进我国海洋工程设施的保护。

 

 

“海洋工程结构浪花飞溅区腐蚀控制技术及应用”项目于2007年被科技部批准立项，由中国科学院和山东省科学技术厅共同组织承担。项目旨在为我国重大海洋工程建设和工程设施腐蚀控制提供技术支撑和保障，带动一批相关海洋防腐蚀产业的发展。

 

该项目以我国海洋石油平台、海港码头和跨海大桥等重大海洋工程设施为研究对象，通过科研院所、高等院校和企业的联合攻关，研究现役和新建钢结构、钢筋混凝土结构设施的浪花飞溅区腐蚀防护与修复关键技术、腐蚀监检测技术、腐蚀安全性评价和寿命预测技术以及腐蚀损伤数据库与数字仿真技术，从而显著提高海洋重大工程设施的腐蚀防护和控制技术水平，建立海洋工程设施浪花飞溅区腐蚀风险评价标准和相关的技术规范。

 

六个设计合理、相辅相成的项目研究课题随之浮出水面。

 

“现役海洋钢结构浪花飞溅区腐蚀防护修复技术及工程示范”课题由中国科学院海洋研究所承担，项目首席科学家、中国工程院院士、中国科学院海洋研究所研究员侯保荣兼任课题负责人，亲自“督阵”。

 

针对海洋环境中腐蚀最为严重的钢结构浪花飞溅区，该课题建立了浪花飞溅区钢结构矿脂复层包覆防护技术。在课题开展中，研究人员与日本科学家合作，成功研发了矿脂防蚀膏、矿脂防蚀带、缓冲层和防蚀保护罩，四层配套的方法形成了一个完整的不可分割的技术体系，防蚀效果优于国内外同类产品。该防护体系已有3项国家发明专利，1项实用新型专利于2009年获得国家专利局的授权证书，从而使该防护技术得到国家法律的保护。制定了防护产品的制造、品质检验等五项标准，形成了一套完整的防护方案和施工工艺。该技术表面处理简单，施工方便，可带水施工，绿色环保，适用于规则和不规则形状钢结构的腐蚀防护修复。

 

此外，该课题还走出实验室，顺利完成了青岛港某码头钢桩和胜利油田两个采油平台浪花飞溅区矿脂复层包覆防护技术示范工程，总面积达到2200平方米。

 

“新建海洋钢结构防腐蚀技术及工程示范”课题由中国科学院金属研究所研究员熊天英率领团队进行攻关。该课题开展了新建海洋钢结构设施的表面防护技术研究，确定了以金属涂层、有机涂层以及两类涂层相复合的表面防护方案，对各类涂层进行了系统研究和腐蚀性能评价。

 

在课题进行过程中，研究人员研制出用于海洋钢结构设施防护的便携式冷气动力喷涂和高稳定性高速电弧喷涂设备，采用相对简单且成本低廉的涂层材料，研制成功防腐蚀性能和抗冲刷性能可满足浪花飞溅区要求的涂层体系，并成功解决了其中高Al、Mg含量喷涂实心丝材难以拉拔成丝的难题，研制出新型电弧喷涂材料；开发了超厚膜防腐蚀涂层技术与施工工艺。

 

在成果运用方面，熊天英表示，课题组在海军“1214”重点工程浮码头、国家气象局海上大型气象观测站、辽宁营口鲅鱼圈码头和上海漕泾码头进行了新建海洋钢结构防腐蚀工程示范，总面积达到7500平方米。

 

“海洋工程钢筋混凝土结构防腐蚀关键技术及示范工程”课题由中国船舶重工集团公司第七二五研究所承担，由孙明先研究员主持完成。

 

该课题开展了钢筋混凝土结构牺牲阳极阴极保护技术、钢筋混凝土表面涂层技术、钢筋阻锈剂技术及高性能ECC包裹防腐蚀技术研究，自主开发了环境适应性能优异的成套、复合型牺牲阳极保护技术、高性能的钢筋混凝土专用保护和修复涂层技术、高效的钢筋阻锈剂技术和高韧性、高抗渗性的混凝土ECC包裹技术；建立了混凝土结构劣化程度、涂料防护效果检测与评价体系；开发了低成本、低表面处理要求的混凝土涂层防护技术。

 

孙明先表示，其课题组还在青岛海湾大桥、日照港煤码头及原油码头、深圳大铲湾集装箱码头、厦门海沧大桥等国家重大工程设施完成了9项示范工程，防腐保护面积达5万多平方米；建立了牺牲阳极阴极保护材料、钢筋混凝土专用防护涂料、钢筋阻锈剂等三条中试生产线；各项工程、生产均收到了很好的效果。

 

“海洋工程结构腐蚀与防护监/检测技术及工程应用”课题由厦门大学承担，该校林昌健教授带队开展研究工作。

 

该课题围绕埋置式复合传感器的钢筋/混凝土腐蚀监测新技术及仪器、海洋石油平台阴极保护自动监测与示范工程、浪花飞溅区和潮差区金属设施腐蚀控制及实时监测技术、涂层下海洋钢结构腐蚀性快速检测仪及海洋工程金属结构的腐蚀监测实用仪器等开展研发工作；开发了埋置式复合传感器技术及钢筋/混凝土腐蚀监测系统，可同时原位测量混凝土中pH、Cl-和钢筋腐蚀状态以及腐蚀速度等参数，并在浙江宁波甬江隧道和福建厦门翔安海底隧道成功实现了钢筋混凝土腐蚀防护监测示范工程应用。

 

林昌健表示，课题组研制了高性能海洋石油平台阴极保护监测装置，顺利完成了中海油番禺30-1、旅大32-2等4个钻井平台的示范工程应用。此外，课题组还研制了两台有机涂层耐蚀性与失效程度快速检测便携式仪器和软件系统，研发了多台套可监测海洋工程金属结构腐蚀状况的测试设备，初步应用效果良好。

 

“海洋钢结构腐蚀安全性评价和寿命预测技术”课题由北京科技大学承担，该校宿彦京教授率团队潜心研究。

 

该课题开展了浪花飞溅区涂覆层环境适应性评价技术、海洋钢结构应力腐蚀和腐蚀疲劳的安全评价和寿命预测技术的研发，以及我国海洋腐蚀环境谱和载荷谱的编写工作。在此基础上，基于浪花飞溅区腐蚀模型、钢结构断裂和疲劳断裂模型，以及应力腐蚀和腐蚀疲劳性能研究等，发展了适合我国海洋环境特点的浪花飞溅区表面涂覆层环境适应性评价方法和技术。

 

宿彦京表示，该课题系统地建立了海洋钢结构关键材料的应力腐蚀和腐蚀疲劳数据体系，研发了海洋钢结构浪溅区涂覆层环境适应性的多因素耦合评价技术，并用该技术对海洋防腐涂层进行了工程评价，开发了钢结构应力腐蚀和腐蚀疲劳的安全性评价和寿命预测技术，并编制了评价软件，可以直接应用于我国海洋钢结构的寿命设计和选材。

 

“海洋工程结构腐蚀损伤数据库与数字仿真系统”课题花落西北工业大学，由该校吕胜利副教授主持完成。

 

该课题开展了海洋工程结构腐蚀损伤数据质量管理规范研究、海洋工程结构浪花飞溅区腐蚀数据的调查和收集、海洋工程结构腐蚀损伤数据库研究以及海洋工程结构腐蚀损伤数字仿真系统研究。课题组科研人员系统地调查收集了海洋环境数据、腐蚀性能数据、腐蚀图谱等，数据量5万多条，数据容量超过10GB。收集、整理包含均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等四种类型的腐蚀模型12个，新建及改进腐蚀模型5个。

 

吕胜利表示，课题组收集积累了大量腐蚀损伤的现场监检测数据，并对腐蚀数据进行分析与整理及科学评估，完成了海洋工程结构腐蚀损伤数据库的设计开发，建立了“海洋工程结构腐蚀损伤数据库”共享网站，开发了腐蚀损伤数字仿真系统，为海洋腐蚀数据的共享和应用提供了良好的机制和平台。

 

六个课题设置合理，互为支撑，构成一个完整的系统。前三项课题是针对我国目前急需开展防护的海洋工程结构三种主体形式进行的腐蚀防护技术的研究；而后三项课题属于共性技术，可使海洋工程结构安全运行并为其提供可靠性保障服务。

 

4年来，该项目针对海洋工程结构浪花飞溅区所面临的腐蚀防护和监检测问题开展了系统的研究，分别在腐蚀防护、监检测与评价、腐蚀数据库建立等方面取得了一系列创新性成果，并在青岛港液体码头、日照港30万吨级原油码头、青岛海湾大桥等国家重点海洋工程设施中进行了应用示范，取得了预期的防护效果。项目编制完成了标准、规范23项；申请专利76项，其中发明专利69项，获得国内专利授权22项；发表论文375篇，编写专著10本，并将于今年内全部由科学出版社出版；凝聚和培养了一支高水平的海洋工程腐蚀防护领域的科技队伍；在项目组成员的大力支持下，2010年11月，中国工程院院士、中国科学院海洋研究所研究员侯保荣担任理事长，创立了“海洋防腐蚀产业技术创新战略联盟”，并正式签约；我国海洋工程设施表面防护技术研究基地逐渐形成……

 

 

该项目的顺利验收标志着我国海洋防腐领域又迈上了一个新的台阶。与此同时，项目中的六项课题衍生的经济效益、社会效益、环境效益也开始崭露。

 

项目验收组组长、中国工程院院士高从堦评价说，海洋钢结构浪花飞溅区腐蚀防护与修复及技术的研究成果正逐步应用，可延长重大工程设施如海洋采油平台的设计寿命，提高经济效益，降低事故风险。该项目研究的环境友好的表面防护技术和特殊防护材料，也将大大提高相关防腐蚀技术的技术含量，带动相关产业的升级和发展，产生更为直接的经济效益。同时，该技术在减少海洋环境污染、推动海洋环境保护方面将发挥重要的作用。

 

 

科研成果只有投入到生产实践中，才能发挥有效的作用。实验室的成果走向工程应用是广大科研工作者与企业共同关心的问题。国家科技支撑计划则起到了平台作用。

 

项目首席科学家侯保荣表示，任何重大科研成果的取得都离不开国家的大力支持。浪花飞溅区的防腐蚀研究在上个世纪70年代就已经开展，并取得了一定的成果，但只有在2007年得到了科技部国家科技支撑计划的支持后，这些成果才迅速的由实验室走向工程示范。

 

2010年11月23日，中国科学院和山东省科技厅共同组织对该项目的各课题进行验收。科技部、中国科学院、山东省科技厅的领导和课题验收专家亲赴青岛港和日照港，分别考察了青岛港液体化工钢桩码头复层包覆防腐蚀示范工程和日照港煤码头钢筋混凝土结构防腐蚀示范工程。对该项目能够在我国重点海洋工程结构中进行示范，领导与专家给予了一致好评。

 

项目的顺利验收，展现了它广阔的产业化前景。目前，我国的海港、桥梁、隧道以及海岸工程建设蓬勃发展。这些工程投资都在几亿、几十亿、甚至上百亿元，其设计服役寿命一般要求达到或超过100年。海洋腐蚀对已建海洋工程造成的腐蚀损失，在建和将建的海洋工程对腐蚀防护的要求等都预示着该项目的研究成果将具有巨大的市场需求，预示着该项目研究过程中形成的技术、规范与标准将会对我国今后的海洋工程建设起到不可小觑的指导作用，具有广阔的推广应用前景。

 

目前，该项目的研究成果已广泛渗透到了海洋腐蚀防护的各个应用领域，在防腐领域中发挥着巨大的作用，创造了显著的经济效益、社会效益和环境效益。在今后国家海洋战略的实施过程中，它定将为我国海洋事业顺利发展保驾护航，提供得力的保障！

 

2009年4月，胡锦涛总书记在视察山东时指出要大力发展海洋蓝色经济，海洋经济已成为我国经济新的增长点。海洋资源将以惊人的速度和规模被开发利用，这就对各类海洋工程设施的耐久性和稳定性提出了更高的要求。然而，海洋腐蚀无时无刻不在发生，作为海洋经济发展不可或缺的重要组成部分，海洋工程设施遭到了严重的破坏。

 

在近4年的时间里，项目组全体人员团结一心，艰苦奋进，潜心耕耘，形成了一支强有力的科研创新团队，并通过科技攻关与集成示范取得了令人欣慰的成果。海洋防腐蚀工作刻不容缓，项目组一刻不敢耽误，期望不负使命，以更多的成绩回报国家的重视与投入。尽管项目已经验收，并获得了高度评价，但是海洋腐蚀与防护研究工作依然任重道远。侯保荣感慨地说。

 

由于腐蚀是一种悄悄在进行的破坏，不易发现，不像地震和火山等自然灾害那样引人关注，所以对于腐蚀造成的破坏和损失往往没有形成深刻的认知。

 

根据民政部的统计数据，2009年全国各类自然灾害造成的直接经济损失为2523亿元，而我国2009年腐蚀损失则超过了1万亿元，是各类自然灾害直接损失总和的4倍之多。根据国际通用的计算方法，若能将现代腐蚀防护技术应用到各类工程设施的防护中去，其中25%～40%的损失可以避免。

 

不同海域、不同腐蚀区域的海洋工程结构同样面临着严重的腐蚀问题。随着我国“深化浅海、开拓深远海”开发原则的制定，还需要针对不同海域、不同腐蚀环境进一步开展深入研究。

 

白浪翻滚，潮起潮落，大海将它亘古不变的波涛演绎成永恒。我们的科研工作者不畏艰难，出入风波。“海洋工程结构浪花飞溅区腐蚀控制技术及应用”项目的成功攻关，正是他们劈波斩浪，誓要拿下这只“钢铁杀手”的真实写照。而每年还有近4000亿元的腐蚀损失等待着我们的科研工作者去预防和挽回，肩负着科学的使命，他们在行动着……

 

《科学时报》 (2011-3-5 A3 专题)