雄關(guān)漫道 防腐征途——記北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院左禹教授

本刊記者 李曉文

雄關(guān)漫道 防腐征途
——記北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院左禹教授

本刊記者 李曉文

專家簡介：

左禹，北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。1984年以來在北京化工大學(xué)從事材料環(huán)境失效機理及材料表面保護技術(shù)等方面的研究，1989-1991年在美國麻省理工學(xué)院做訪問研究。主持或參加了國家自然科學(xué)基金、973、支撐計劃、國防配套等各類科研項目約50項；在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文300余篇，主編或參編專著、手冊6部，獲部級科技進步獎5項、授權(quán)發(fā)明專利10項；1993年獲政府特貼，1997年入選國家百萬人才工程第一、二層次，2003年獲中組部、科技部、教育部等六部委聯(lián)合頒發(fā)的“留學(xué)回國人員成就獎”。1996-2007年擔(dān)任北京化工大學(xué)副校長，先后擔(dān)任校學(xué)位委員會主席及校學(xué)術(shù)委員會主任，以及中國腐蝕與防護學(xué)會副理事長、監(jiān)事長、中國工業(yè)防腐蝕協(xié)會副會長、國際腐蝕理事會理事、教育部科技委委員、華中科技大學(xué)及蘭州理工大學(xué)兼職教授、金屬腐蝕與防護國家重點實驗室學(xué)術(shù)委員會委員兼客座研究員、“中國腐蝕與防護學(xué)報”、“Internatinal Journal of Corrosion”等期刊編委等學(xué)術(shù)職務(wù)。

材料環(huán)境劣化與失效的危害遍及包括能源、交通、化工、機械、航空航天、信息、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和海洋開發(fā)等所有領(lǐng)域，造成巨大的經(jīng)濟損失和資源、能源的巨大浪費。2003年中國工程院統(tǒng)計，腐蝕損失占國民經(jīng)濟GDP的5%，因此研究材料在服役環(huán)境下的行為以及各種因素的影響并及時進行防護尤為重要。

北京化工大學(xué)左禹教授數(shù)十年來一直研究材料損傷、失效的作用規(guī)律和演化過程及發(fā)展，力圖延緩、控制材料環(huán)境損傷和失效，為減少因材料腐蝕造成的危害而貢獻了自己的青春和智慧。

少年壯志不言苦

今天的科研成就離不開昨天的知識積累和曾經(jīng)的遠大志向。左禹的青少年時期正趕上中國政治最黑暗的文化大革命時期，1966年初一剛上了一半就遇上了文革，1968年下鄉(xiāng)插隊，后來抽調(diào)到陶瓷廠當(dāng)裝窯工，再后來到化工廠當(dāng)了操作工。在農(nóng)村和工廠的艱苦勞動鍛煉了他堅韌不拔的意志，為以后的科研道路打下了堅實的基礎(chǔ)。

在化工廠的幾年里，左禹因為工作勤奮，技術(shù)熟練，年年都被評為廠里或公司的先進生產(chǎn)者，并擔(dān)任了生產(chǎn)班長。更可貴的是，他利用業(yè)余時間自學(xué)了初高中的全部功課，甚至還涉足了微積分這樣的大學(xué)課程，并努力學(xué)習(xí)技術(shù)知識，還在車間里多次為工人包括大學(xué)生開展技術(shù)講座，受到車間領(lǐng)導(dǎo)和工人們的高度評價。

1977年恢復(fù)高考，已經(jīng)25歲的左禹在離開學(xué)校十年后走進了考場，并取得了足以入學(xué)頂尖大學(xué)的優(yōu)異成績。然而可能是由于年齡較大或者“家庭出身”的原因，他最終被甘肅工業(yè)大學(xué)錄取。在開學(xué)的摸底考試中他在全校學(xué)生成績里遙遙領(lǐng)先，就這樣，左禹開始了正規(guī)的學(xué)習(xí)，大學(xué)畢業(yè)時他又以高分考入北京鋼鐵學(xué)院讀研究生，在朱日璋教授的指導(dǎo)下開始了在材料腐蝕研究領(lǐng)域的新歷程。

國計民生需防腐

據(jù)統(tǒng)計，石化工業(yè)中大約占60%的設(shè)備失效事件與腐蝕有關(guān)；油、氣田的管道腐蝕泄露、橋梁的鋼筋腐蝕、地下水管的腐蝕等，每年都造成極大的直接、間接損失；對于軍事裝備，腐蝕也是很大的威脅，因此裝備的腐蝕控制是保證戰(zhàn)斗力所需要解決的重要問題。左禹針對材料腐蝕防護領(lǐng)域的重大需求，在硫化氫環(huán)境中的不銹鋼應(yīng)力腐蝕、非晶態(tài)合金的氫脆、亞穩(wěn)態(tài)小孔腐蝕、鋁合金陽極氧化等方面開展了一系列卓有成效的研究，近幾年間又獲得多項有創(chuàng)新性的研究進展，例如：

——不銹鋼表面大面積電化學(xué)沉積制備鈀合金薄膜技術(shù)

不銹鋼在高溫稀硫酸等強腐蝕環(huán)境中腐蝕速度非?？欤笥斫淌趲ьI(lǐng)課題組在國內(nèi)外首次研發(fā)了在不銹鋼表面通過電刷鍍大面積制備鈀、鈀-銅和鉻-鈀合金薄膜技術(shù)，可有效促進不銹鋼鈍化，從而在非氧化性腐蝕介質(zhì)中耐蝕性大幅提高。同時針對在用的不銹鋼設(shè)備，研發(fā)了表面處理、鍍液循環(huán)回收和大面積快速刷鍍鈀的成套工藝。這項技術(shù)方法新穎，實用性強，可以解決強還原腐蝕環(huán)境中大型不銹鋼設(shè)備現(xiàn)場維修、延長服役壽命的問題，已經(jīng)成功應(yīng)用到數(shù)家企業(yè)中，并列入科技部十二五支撐計劃。

——涂層服役性能現(xiàn)場快速檢測與評價技術(shù)

訪問曼徹斯特大學(xué)腐蝕研究中心

金屬裝備與結(jié)構(gòu)例如船舶、塔架、橋梁等表面都有涂層保護，及時檢測結(jié)構(gòu)表面防腐蝕涂層的服役性能是保證裝備正常運行的重要手段，但過去缺少在工程現(xiàn)場檢測涂層性能的方法，實驗室通常使用的涂層阻抗測試儀器設(shè)備昂貴，檢測時間長，解析復(fù)雜，很難應(yīng)用到現(xiàn)場進行快速檢測與評價。左禹帶領(lǐng)課題組在國內(nèi)外首次提出利用10Hz頻率下的相位角代替低頻阻抗值，從而快速獲得涂層服役性能參數(shù)的方法。在此基礎(chǔ)上研究開發(fā)了涂層服役性能快速檢測與評價系統(tǒng)，建立了相關(guān)的模型，利用這項技術(shù)可以對各種金屬表面的涂層性能和涂層壽命進行現(xiàn)場快速評價和預(yù)測，具有廣泛的應(yīng)用前景。

——具有陰極保護作用的鎂合金高耐蝕性涂層研究

鎂合金的腐蝕控制是當(dāng)今材料腐蝕與防護領(lǐng)域的研究熱點與難點之一，左禹教授在國內(nèi)外首次研究開發(fā)了對鎂合金具有陰極保護作用的富鎂涂層，通過硅烷處理進一步提高涂層與鎂合金的結(jié)合力，并研究了控制陽極顆?；钚?、增強耐蝕性的涂層添加劑，開發(fā)出對AZ91D鎂合金具有優(yōu)良屏蔽作用、陰極保護作用和高結(jié)合力的新型耐蝕涂層，保護性能顯著提高，耐鹽霧試驗超過2200小時。該技術(shù)有望在鎂合金腐蝕保護方面得到廣泛應(yīng)用。

——亞穩(wěn)態(tài)孔蝕機理及材料服役壽命早期監(jiān)、檢測技術(shù)研究

材料服役性能的早期預(yù)測可以避免因腐蝕所造成事故的發(fā)生，左禹教授致力于研究腐蝕早期電化學(xué)波動信號的特征與材料表面缺陷的關(guān)系及小孔萌生和發(fā)展過程的機制，力圖建立電流波動信號的統(tǒng)計規(guī)律及其與孔蝕發(fā)生傾向和發(fā)展速度之間的關(guān)系，進而發(fā)展根據(jù)電化學(xué)信號來預(yù)測孔蝕傾向及孔蝕速度的方法與技術(shù)。在這一方向承擔(dān)了多項國家自然科學(xué)基金項目，并在該領(lǐng)域重要國際刊物上發(fā)表系列論文多篇，2010年左禹教授應(yīng)邀分別在莫斯科舉辦的歐洲腐蝕大會和在河內(nèi)舉辦的國際腐蝕工程大會上發(fā)表了大會邀請報告，闡述了“小孔腐蝕早期的電流波動”和“涂層性能的快速電化學(xué)評價方法”等問題及研究進展，他也是第一位在歐洲腐蝕大會上作主題報告的中國學(xué)者。

左：訪問俄亥俄州立大學(xué)腐蝕研究中心Frankel教授右上：在石化廠合作項目右下：與前國際腐蝕理事會主席Pourbaix教授合影

百年大計為教育

1996至2007年，左禹擔(dān)任北京化工大學(xué)副校長，分管科研工作，并先后分管研究生、學(xué)科建設(shè)、科技產(chǎn)業(yè)等工作。工程院校的發(fā)展之源在于與產(chǎn)業(yè)結(jié)合，在校黨委和行政領(lǐng)導(dǎo)下，他積極組織教師爭取國家重大項目和企業(yè)項目，努力推進國家、省部級重點實驗室等研究基地和平臺的建設(shè)，采取各種措施鼓勵教師從事基礎(chǔ)類研究，申請國家自然科學(xué)基金項目，在國際上發(fā)表高水平論文。同時，他也抓住機遇，積極推動學(xué)校的國防科研工作。數(shù)年來，學(xué)校的科研規(guī)模顯著發(fā)展，學(xué)術(shù)水平明顯提高，在國內(nèi)、國際的影響力也顯著增強，左禹教授在其中做出了重要的貢獻。

左禹盡管多年擔(dān)任校、系領(lǐng)導(dǎo)并承擔(dān)大量科研任務(wù)，幾十年來始終站在教學(xué)第一線，他先后為本科生、研究生主講過10門不同課程，指導(dǎo)了90多名碩士、博士研究生及博士后，許多學(xué)生已成為單位的技術(shù)或管理骨干。

長久發(fā)展有策略

鑒于材料腐蝕在國民經(jīng)濟中的重大影響，左禹教授呼吁應(yīng)該更加重視腐蝕學(xué)科的發(fā)展，并提出幾點建議：

——加強腐蝕科學(xué)基礎(chǔ)研究。

當(dāng)前材料腐蝕領(lǐng)域面臨的許多重大技術(shù)問題有賴一些基本科學(xué)問題的解決，應(yīng)當(dāng)開拓更多的支持應(yīng)用基礎(chǔ)類科學(xué)研究的渠道，在政策上鼓勵一批科學(xué)家摒棄急功近利的思想，站在國際前沿，重視具有前瞻性的腐蝕基本過程和機理的研究。

——大力加強腐蝕工程教育。

據(jù)估計，材料腐蝕問題中大約有三分之一屬于設(shè)計、選材不當(dāng)，或利用現(xiàn)有的知識技術(shù)可以得到有效控制。應(yīng)鼓勵高校開設(shè)特色本科及研究生方向，培養(yǎng)專門人才，同時在工科專業(yè)中廣泛開設(shè)材料環(huán)境失效與延壽方面的課程，鼓勵高校面向企業(yè)開設(shè)講座、培訓(xùn)課程及工程碩士班，這樣將有利于從規(guī)劃、設(shè)計、制造、生產(chǎn)、維修、管理等各個環(huán)節(jié)加強腐蝕管理，控制腐蝕損失。

——重視腐蝕學(xué)科的學(xué)科建設(shè)。腐蝕學(xué)科屬于材料科學(xué)與電化學(xué)的交叉學(xué)科，需要物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)和力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的支持，并涉及電子學(xué)、微生物學(xué)等學(xué)科專業(yè)，而其應(yīng)用遍及幾乎所有工程領(lǐng)域。對于這樣的交叉學(xué)科應(yīng)當(dāng)從政策上重點支持。

——大力加強對防腐蝕新材料、新技術(shù)研究的支持。

在提倡自主創(chuàng)新的大時期，應(yīng)特別強調(diào)具有自主知識產(chǎn)權(quán)，創(chuàng)新性強的防腐蝕新技術(shù)和新材料的研究開發(fā)；鼓勵和扶持一批具有研發(fā)能力、專業(yè)化、專門從事新技術(shù)研發(fā)和推廣的公司，有效推廣腐蝕控制新技術(shù)。