耐腐蝕研究迫在眉睫

在日前召開的主題為“深海極端環(huán)境下材料腐蝕科學(xué)理論與關(guān)鍵實驗技術(shù)”的香山科學(xué)會議第423次學(xué)術(shù)討論會上，會議執(zhí)行**、中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究員薛群基院士表示：“海洋材料是海洋科技的基礎(chǔ)，而加速深海環(huán)境材料腐蝕研究對落實國家海洋發(fā)展戰(zhàn)略已是迫在眉睫。”

腐蝕損失大 隨著陸地資源的枯竭，人類加快了走向海洋的步伐。跨海大橋、海底隧道、海洋石油平臺等重大工程不斷建設(shè)，防護材料、探測材料、防止油料泄漏的環(huán)境材料、海防裝備材料等多種用途的海洋材料在這些工程中被廣使用。

然而，這些海洋工程材料所面臨的**挑戰(zhàn)便是海洋環(huán)境中的“腐蝕”。據(jù)會議執(zhí)行**、中科院海洋研究所研究員侯保榮院士介紹，海洋環(huán)境材料腐蝕和生物污損是海洋工程材料損傷的**特征，直接影響海洋設(shè)施安全。 數(shù)據(jù)顯示，我國每年因腐蝕造成的經(jīng)濟損失至少達900億元人民幣，其中，海洋腐蝕占到30%以上。 薛群基向《中國科學(xué)報》記者解釋，海水含鹽量一般為3%左右，是天然的強電解質(zhì)。大多數(shù)常用的金屬結(jié)構(gòu)材料會受海水腐蝕，并且材料的耐腐蝕性能隨暴露條件的不同而發(fā)生很大的變化。例如，由于海洋“浪花飛濺區(qū)”和“潮差區(qū)”供氧充分，這些區(qū)域的金屬保護涂層通常更易損壞，材料腐蝕現(xiàn)象最嚴重。

除海水腐蝕外，由海洋微生物帶來的腐蝕也導(dǎo)致較大損失。據(jù)統(tǒng)計，與海洋微生物附著有關(guān)的材料腐蝕破壞占到海洋材料腐蝕總量的30%左右。深海熱液區(qū)受關(guān)注 而在各類海洋腐蝕中，“深海熱液區(qū)”的腐蝕被認為是未來海洋材料腐蝕損傷研究的突破口。1979年，科學(xué)家在東太平洋洋中脊的加拉帕哥斯斷裂帶約2600米的海底熔巖上，發(fā)現(xiàn)數(shù)十個冒著黑色煙霧的煙囪。約350攝氏度的含礦熱液從直徑約15厘米的煙囪中噴出，這一區(qū)域被稱為“深海熱液區(qū)”。 從海洋的外部條件來看，這一區(qū)域具有海洋中最苛刻的環(huán)境，如高溫、高壓和高腐蝕性，因此，對深海探測裝備也提出了更高要求。

對此，會議執(zhí)行**、上海海事大學(xué)材料科學(xué)與工程研究院教授尹衍升指出，目前，對于深海材料的腐蝕機制研究仍是空白，針對其特殊的生物結(jié)構(gòu)、代謝行為和作用機制的研究將為新型深海材料的研究奠定基礎(chǔ)。 變被動為主動 然而，深海環(huán)境模擬、半生命界面、特種金屬材料腐蝕防護技術(shù)，我國目前在深海材料研究和應(yīng)用中仍存在諸多空白。“以往，我們只在材料家族中為深海工程挑選已經(jīng)存在的普通或針對性制備的材料，當該材料適應(yīng)不了海洋的特殊環(huán)境時，人們再去研究如何防護和改進，總是處在一種被動的尋求狀態(tài)。”薛群基說。 他建議，海洋材料應(yīng)該像航天航空、生物材料那樣旗幟鮮明地提出來進行專門研究。而未來海洋材料的研究需配合國家“鞏固近海、拓展遠海、探索深海”的海洋戰(zhàn)略要求，“鞏固近海才能維護我們的生存環(huán)境，擴展遠海才能維護我們的領(lǐng)土完整，探索深海才能惠及我們的子孫后代。”薛群基說。 與會專家一致認為，隨著海洋產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中的比重日益增長，海洋材料必將發(fā)展成為我國未來的新興戰(zhàn)略型支柱產(chǎn)業(yè)。

目前，國產(chǎn)試驗設(shè)備中，以上海百若試驗儀器有限公司開發(fā)的慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗機是適應(yīng)于海洋材料、航空航天材料、核電材料耐腐蝕研究的設(shè)備，該設(shè)備依配置不同，可進行不同的試驗，如：SSRT\CERT\CFT\CT.慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗，橫應(yīng)力應(yīng)力腐蝕試驗，應(yīng)力腐蝕疲勞試驗，應(yīng)力腐蝕蠕變試驗。同時，還可以配置DPCD裂紋萌生擴展測量裝置，進行CT試樣的裂紋長度的測量。