七十院士的新長征

李禾禾 朱長超

自然界的腐蝕，每時每刻都在悄無聲息地進(jìn)行著。梅雨天磨好一把切菜刀，第二天一看，原來磨得發(fā)亮的刀覆蓋著一層黃色的鐵銹，這就是氧化鐵，是金屬被腐蝕的一種表現(xiàn)。

當(dāng)年，拿破侖與俄國沙皇作戰(zhàn)，俄國軍隊(duì)從倉庫里取出軍隊(duì)的制服，發(fā)現(xiàn)原來晶亮的鈕扣全部變得灰不溜秋，輕輕用手一摸，成了一撮灰土。亮晶晶的錫鈕扣，經(jīng)歷了零下30多度的低溫環(huán)境就變成了一堆粉末。這是什么原因呢？原來，低溫環(huán)境下錫發(fā)生了結(jié)構(gòu)的變化，晶體錫變成了粉末狀錫。這也是金屬被腐蝕的另一種表現(xiàn)……

腐蝕讓人類付出了代價

說來很使人驚訝，90秒鐘時間，世界被腐蝕的鋼鐵就達(dá)1噸，一個月下來，就有43000噸鋼鐵被腐蝕了。這是因?yàn)殇撹F非常容易被腐蝕，也是因?yàn)殇撹F價格便宜，強(qiáng)度高，應(yīng)用十分普遍。鋼鐵的腐蝕是金屬腐蝕中影響最大的腐蝕，也是與國民經(jīng)濟(jì)關(guān)系最密切的一種腐蝕。

腐蝕不僅使錚錚發(fā)光的金屬制品變得灰暗，成了銹蝕斑斑、結(jié)構(gòu)疏松的氧化物；腐蝕還會釀成重大災(zāi)難呢。 2013年，青島發(fā)生“11·22”輸油管道爆炸事故，結(jié)果造成62人遇難，136人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失7.5億元。事故的原因竟是輸油管道與排水暗渠交匯處的管道發(fā)生慢性腐蝕，于是鋼鐵銹蝕了，減薄了，最后管道破裂，油料外泄，遇到火種，引發(fā)爆炸。

2001年11月7日凌晨4點(diǎn)，四川省宜賓市南門橫垮長江的大橋發(fā)生斷橋坍塌事故，一輛正在橋上行馳的大客車和轎車墜落長江，橋下一船只被斷橋扎中而傾覆。斷橋事故造成通訊光纜斷裂，全城通訊中斷；還造成兩岸交通阻隔，每天須過橋上班的10多萬人只能靠擺渡過河。斷橋造成的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失非常巨大。大橋建成才11年，事故的原因是承重鋼纜受到腐蝕，共有17對鋼纜生銹，其中4對嚴(yán)重銹蝕造成斷裂。這類因鋼鐵銹蝕而發(fā)生的事故，幾乎所有的國家都曾經(jīng)發(fā)生，并且仍然在發(fā)生著。

2014年，我國金屬腐蝕損失的初步估計(jì)是超過2萬億元，是自然災(zāi)害損失的4倍。平均每個中國人每年都要承擔(dān)人民幣1000元以上的金屬腐蝕損失。這還不包括腐蝕引起的災(zāi)難事故的損失。這是多么巨大的損失啊。

腐蝕遇上了對手

中國工程科學(xué)院院士侯保榮是海洋防腐蝕領(lǐng)域國內(nèi)外著名專家，多次擔(dān)任海洋防腐蝕國際會議主席。40多年來，他孜孜不倦地研究 “海洋腐蝕環(huán)境”的形成機(jī)制和規(guī)律，孜孜不倦地研究防止和減緩海洋腐蝕的辦法，為海洋工程的保護(hù)作出了卓越的貢獻(xiàn)。

海洋環(huán)境是腐蝕性較強(qiáng)的環(huán)境，即使是不直接接觸海水的設(shè)施，也因海洋空氣有較多的水汽和鹽分，腐蝕速度也明顯快于陸地環(huán)境。跨海大橋上的欄桿，二三年就會銹跡斑斑；浸入海水、海底中的設(shè)施，即使是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由于毛細(xì)管中海水的滲透作用，也會引起鋼筋的銹蝕；由于鐵銹的膨脹作用，又會引起混凝土的脹裂，從而加速腐蝕。由于海洋工程的修理困難很大，成本很高；而海洋工程如果受到嚴(yán)重腐蝕，后果十分嚴(yán)重，損失十分巨大。因此，認(rèn)識和防止海洋腐蝕意義十分重大。侯保榮院士研究海洋防腐蝕機(jī)理和方法，在海洋防腐蝕研究中作出杰出的貢獻(xiàn)。

首先，他發(fā)明了研究海洋腐蝕的新工具。他研制了模擬海洋腐蝕的試驗(yàn)裝置。海洋腐蝕研究通常要通過逐年測量埋設(shè)在海洋中的實(shí)驗(yàn)器件的腐蝕來獲得數(shù)據(jù)。這當(dāng)然是需要的，但時間較長，成本很高，侯院士發(fā)明了模擬海洋成分和潮汐環(huán)境的海洋腐蝕人工裝置，可以在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下研究海洋環(huán)境下不同材料、不同器件的腐蝕情況，大大提高了研究效率。后來，他又發(fā)明了“鋼鐵設(shè)施海洋腐蝕跟蹤掃描系統(tǒng)”能自動記錄海洋環(huán)境下的金屬腐蝕情況。這兩項(xiàng)發(fā)明，為海洋腐蝕研究提供了極大的方便，前者獲得了中國科學(xué)院科技進(jìn)步獎三等獎，后者獲得了山東省科技進(jìn)步二等獎。

其次，他通過長期的海洋腐蝕的海洋研究和模擬實(shí)驗(yàn)研究，提出了海洋設(shè)施在海洋海底區(qū)、海水區(qū)、浪花飛濺區(qū)、海洋大氣區(qū)不同區(qū)位腐蝕速度不同的理論，數(shù)據(jù)表明，浪花飛濺區(qū)是腐蝕速度最快的區(qū)域，它是海洋防腐蝕的重點(diǎn)區(qū)域。這個理論的提出具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用意義。

第三，他采用綜合防護(hù)的理念，發(fā)明了多種海洋鋼鐵設(shè)施的防腐蝕技術(shù)，能有效地對抗海洋各種因素產(chǎn)生的腐蝕，有效地延長海洋設(shè)施的壽命。他的防腐蝕理論研究獲得了國務(wù)院科技進(jìn)步二等獎，他的防腐蝕發(fā)明，獲得山東省科技發(fā)明一等獎。他和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)明的各種海洋設(shè)施保護(hù)產(chǎn)品，應(yīng)用在鉆井平臺、港口碼頭、跨海大橋，斜拉鋼索等廣泛的領(lǐng)域，具有重要的經(jīng)濟(jì)價值。

侯保榮院士幾十年孜孜不倦的研究和探索，其成果發(fā)表在國內(nèi)外核心期刊上的我們論文360多篇，其中SCI、EI論文200多篇，獲得發(fā)明專利30多項(xiàng)。

他建立的海洋不同垂直區(qū)的腐蝕模式理論引起了國際上的注意。他發(fā)明的人工海洋模擬研究裝置，大大提高了海洋腐蝕研究的效率。尤其是他和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)明的立體的、多元的海洋工程防腐蝕保護(hù)技術(shù)，包括海洋鋼結(jié)構(gòu)浪花飛濺區(qū)礦脂包覆技術(shù)、異型鋼結(jié)構(gòu)氧化聚合型包覆防腐技術(shù)等，為海洋平臺、橋梁、碼頭的長期保護(hù)提供了有效的途徑。

由于這些措施延長了海洋建構(gòu)物的壽命、減少修復(fù)的次數(shù)和代價，使國家節(jié)約了大量人力與財力。以斜拉橋梁的鋼鐵拉索為例，它的平均壽命是11年，應(yīng)用侯院士發(fā)明的礦脂包覆材料和技術(shù)進(jìn)行保護(hù)，40年可以免于修理，壽命查延長三四倍。他建立的海洋鋼筋混凝土防腐示范工程，不僅推動了海洋腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，還拉動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。由于他的海洋防腐蝕研究的貢獻(xiàn)，他獲得了中國科學(xué)院和國家的多項(xiàng)獎勵。

一個宏大課題正在進(jìn)行

對侯保榮來說，這應(yīng)該是功成名就吧。但是，就在他70歲的時候，卻開始做一個更加艱巨的課題，迎接人生更大的挑戰(zhàn)。那就是比較科學(xué)地、精確地了解從陸地到海洋，從民用到工業(yè)設(shè)施，我國的金屬腐蝕情況究竟如何。要知道這不是一個一般課題，在一個金屬應(yīng)用很普遍的世界第二經(jīng)濟(jì)體的大國要摸清這個家底是何等艱巨。這個課題還要在摸清國家腐蝕概況的基礎(chǔ)上，通過對各行業(yè)中的典型案例進(jìn)行分析和研究，對先進(jìn)的腐蝕控制技術(shù)及管理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。搞清我國防腐蝕領(lǐng)域存在的不足及改善的辦法，摸清影響防腐蝕事業(yè)發(fā)展的主要因素和主要規(guī)律，從能源、資源、環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度，提出可行的減少腐蝕的戰(zhàn)略建議。

自然有人勸他，什么年齡做什么事，他現(xiàn)在應(yīng)是侍奉老母、照顧妻子、享受生活的時候了。再說他的二個兒子都是博士畢業(yè)，事業(yè)十分紅火，也需要他幫襯啊。但是侯保榮覺得國家太需要治理腐蝕問題了，于是他與30余位中國科學(xué)院和中國工程院院士以及100多位腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域的專家開展了中國金屬腐蝕情況調(diào)查的大課題。在課題的啟動儀式上，中國工程院主席團(tuán)名譽(yù)主席、中國工程院原院長徐匡迪出席了項(xiàng)目啟動儀式，祝愿課題取得優(yōu)異成果。

侯保榮是課題的負(fù)責(zé)人。他知道，我國每年腐蝕的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自然災(zāi)害、各類事故損失的總和；他也知道，與發(fā)達(dá)國家相比，我們對腐蝕的認(rèn)識上處于相對落后的水平。他分析了美國、英國、日本等國家對腐蝕調(diào)查的方法和結(jié)果，他認(rèn)為，防腐蝕不單單是個科學(xué)技術(shù)問題，而且是個社會問題，認(rèn)識問題。由于腐蝕是逐漸的，人們常常容易忽視；由于腐蝕是一個長期的滯后的效應(yīng)，有些負(fù)責(zé)重大工程的人，只顧眼前壓縮成本，不管將來的后果如何，防腐蝕意識較差。如果人們的防腐意識提高了，就能在重大工程的開始階段，及時進(jìn)行有效的防腐工作，雖然稍微提高一些工程成本，但是，它能提高工程的壽命，減少維修的成本。

為此，他與專家們正在對基礎(chǔ)設(shè)施、交通運(yùn)輸、能源、水環(huán)境、生產(chǎn)制造及公共事業(yè)等五大領(lǐng)域的腐蝕和防腐蝕進(jìn)行研究。對鐵路、機(jī)場、公路橋梁、港口碼頭、水利工程、建筑、船舶、飛機(jī)、火車、汽車、石油天然氣工業(yè)、城市供水、海洋平臺及開發(fā)、海底管道、海洋石油裝備等30多個行業(yè)和部門開展腐蝕成本和防護(hù)策略的調(diào)查研究。在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，他準(zhǔn)備協(xié)同專家的智慧，運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會科學(xué)的理論和方法，建立腐蝕成本及控制措施的大型數(shù)據(jù)庫并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

專家們還將根據(jù)國情，借鑒國外腐蝕控制的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為國家制定腐蝕防護(hù)的法律、法規(guī)及國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的健全提出可行性建議，為國家制定相關(guān)的政策、法規(guī)，為行業(yè)制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范提供科學(xué)依據(jù)，為我國腐蝕控制技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支持和理論指導(dǎo)。

地球的表面，71%的面積是海洋。我國擁有300多萬平方公里的藍(lán)色國土。利用海洋、開發(fā)海洋，減少海洋建筑物腐蝕，減緩腐蝕的速度，是海洋防腐蝕的重大課題，侯寶榮任重道遠(yuǎn)，但是可以相信，他會與專家們拿出一份讓國人滿意的答卷。