材料是物質(zhì)文明的主要載體，是現(xiàn)代化生產(chǎn)、生活和構(gòu)筑物的承載基礎(chǔ)。材料與環(huán)境之間發(fā)生了化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致性能衰變的現(xiàn)象稱為腐蝕。腐蝕是一種悄悄進(jìn)行的破壞，但其造成的后果卻十分嚴(yán)重。在工程上，腐蝕導(dǎo)致的直接后果就是縮短工程材料的使用壽命和災(zāi)難性的事故，不但造成嚴(yán)重的人員傷亡，而且?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟損失；在環(huán)境安全方面，腐蝕產(chǎn)物或由腐蝕引發(fā)的化學(xué)物質(zhì)的泄漏可能嚴(yán)重污染水資源、大氣和土壤資源；在日常生活中，腐蝕問題時有發(fā)生，不僅影響物質(zhì)的美觀和使用，同時也會對人體健康和出行安全等造成嚴(yán)重威脅。據(jù)統(tǒng)計，腐蝕給人類造成的危害和損失甚至超過風(fēng)災(zāi)、火災(zāi)、水災(zāi)和地震等自然災(zāi)害的總和。

    一、腐蝕造成的經(jīng)濟損失十分巨大

    國際公認(rèn)腐蝕對每一國家造成的損失高達(dá)國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的 3 ～ 5%。2016 年 3 月，國際腐蝕界的權(quán)威機構(gòu)美國腐蝕工程師協(xié)會（NACE）根據(jù)全球腐蝕調(diào)研項目IMPACT， 公布了最新腐蝕調(diào)查結(jié)果：全球腐蝕成本估算為2.5萬億美元。

    在我國，特別是近 20 年來我國國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值高速增長，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和管理模式巨變，各行業(yè)的腐蝕事故明顯增加。2015 年中國工程院啟動了“我國腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”重大咨詢項目，對我國基礎(chǔ)設(shè)施、交通運輸、能源、水環(huán)境、生產(chǎn)制造等 5 大關(guān)鍵領(lǐng)域 30 多個重點行業(yè)的腐蝕狀況、腐蝕成本及其防控措施開展了為期兩年的專題調(diào)查工作。調(diào)查結(jié)果得出，2014 年，我國各行業(yè)腐蝕總成本約占國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的 3.34%，總額超過 2 萬 1 千億元人民幣，相當(dāng)于每個中國人當(dāng)年承擔(dān) 1555 多元的腐蝕成本。

    二、腐蝕嚴(yán)重威脅國家重大工程裝備的安全運行與長壽命服役

    包括“三峽工程”、 “西氣東輸”、 “南水北調(diào)”、 “海洋平臺”等國家重大工程及裝備建設(shè)中，大量使用的金屬結(jié)構(gòu)長期處于水下、水上大氣以及土壤環(huán)境等自然環(huán)境中，不可避免發(fā)生各種腐蝕問題。以“西氣東輸”工程為例，該工程用大口徑（直徑 1016 毫米）鋼管把我國西部新疆塔里木氣田的天然氣輸送到東部長江三角洲，途徑 8 個省市，總長4000 公里。工程管道絕大部分都埋于土壤中，要與腐蝕性不同的 17 種土壤接觸，特別是在新疆區(qū)段，不同土壤腐蝕性的差別達(dá) 10 幾倍，腐蝕問題十分突出。如在塔里木地段由于土壤腐蝕性強， 管道運行3年后就會發(fā)生塑性失穩(wěn)破壞，9 年就會發(fā)生腐蝕穿孔。目前各條管線已進(jìn)入腐蝕事故多發(fā)期，嚴(yán)重威脅著長輸管線工程的安全運行。

    在重大海洋工程裝備方面，隨著“走向深藍(lán)”國家海洋戰(zhàn)略的實施，我國海洋平臺及海洋工程裝備建設(shè)快速發(fā)展，各類超大型的海上工程裝備不斷出現(xiàn)。隨著材料服役向高濕熱海洋和深遠(yuǎn)海的不斷拓展，溫度、鹽度、壓力、生物等環(huán)境因素發(fā)生明顯變化，在嚴(yán)酷海洋環(huán)境下服役的無論是超大型海洋平臺，還是各類被稱為“國之重器”的海洋工程裝備，都面臨前所未有的腐蝕問題，不斷地對材料耐蝕性能及防腐蝕技術(shù)提出新的要求和挑戰(zhàn)。

    三、腐蝕成為阻礙我國裝備制造水平提升的重要因素

    制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。圍繞實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標(biāo)，我國提出了《中國制造 2025》重大戰(zhàn)略部署。材料是裝備制造的先導(dǎo)和基礎(chǔ)，選材設(shè)計及其服役行為是高端裝備制造的核心。如在先進(jìn)軌道交通裝備領(lǐng)域，高速鐵路已成為“中國制造”的代名詞，高速鐵路軌道工程及車輛都涉及到大量的新材料，由于速度的大幅提升，對材料的使用要求和安全服役提出了更高的要求。但隨著我國高鐵制造水平的快速發(fā)展，高鐵網(wǎng)絡(luò)遍布神州大地，材料服役環(huán)境千差萬別，而根據(jù)我國長期開展材料腐蝕數(shù)據(jù)積累工作的結(jié)果可知，在不同環(huán)境下，同樣材料的腐蝕速率可相差數(shù)倍，高鐵材料及構(gòu)件的腐蝕問題十分突出，隨著車輛服役期的延長，由于材料腐蝕導(dǎo)致的安全問題日益加劇。

    在海洋工程裝備及高技術(shù)船舶領(lǐng)域，包括深海探測、資源開發(fā)利用、海上作業(yè)保障裝備及其關(guān)鍵系統(tǒng)和專用設(shè)備，以及深海空間站、大型浮式結(jié)構(gòu)物等海洋裝備制造領(lǐng)域，材料都在十分嚴(yán)苛的海洋環(huán)境下長期服役，同樣面臨十分嚴(yán)峻的海洋腐蝕問題。另外，我國已成為汽車制造大國，但在汽車材料制造、涂裝防護(hù)技術(shù)方面與汽車制造強國還存在較大的差距，尤其是近年來由于腐蝕導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量問題和索賠事件頻發(fā)，嚴(yán)重阻礙了我國汽車工業(yè)的國際化發(fā)展。其他如智能電網(wǎng)用輸變電及用戶端設(shè)備、通信電子設(shè)備也都發(fā)生過嚴(yán)重的腐蝕事故，尤其是近年來隨著我國海洋戰(zhàn)略的實施，這些領(lǐng)域都將面臨嚴(yán)重的腐蝕威脅。

    四、腐蝕已成為國家“一帶一路”戰(zhàn)略實施的絆腳石

    “一帶一路”重大戰(zhàn)略規(guī)劃為我國經(jīng)濟帶來了前所未有的發(fā)展機遇。 在國家 “一帶一路” 戰(zhàn)略中， 材料先行是關(guān)鍵，也是必然。特別是“21 世紀(jì)海上絲綢之路”沿線的東南亞、印度洋等地區(qū)面臨著嚴(yán)重的腐蝕問題，由于缺乏材料在“一帶一路”環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù)和相關(guān)研究，將影響到相關(guān)基礎(chǔ)建設(shè)和重大工程實施。同時材料腐蝕問題也是實施制造強國戰(zhàn)略和阻礙企業(yè)“走出去”步伐的重要技術(shù)瓶頸之一。

    近期，國家材料環(huán)境腐蝕平臺等機構(gòu)開展了針對“21世紀(jì)海上絲綢之路”沿線的泰國、老撾、新加坡等太平洋沿岸和印度洋沿岸的材料腐蝕狀況全面調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示，東南亞地區(qū)嚴(yán)酷海洋氣候環(huán)境下的材料腐蝕十分嚴(yán)重，大部分沿海區(qū)域的腐蝕等級達(dá)到 4-5 級以上，且不同地區(qū)腐蝕速率差異巨大。這對在上述地區(qū)長期服役的平臺、船舶和高速鐵路等重大裝備的安全運行，形成嚴(yán)重的威脅，必須針對“一帶一路”海上走廊沿線開展全面的腐蝕試驗和數(shù)據(jù)積累，為“一帶一路”戰(zhàn)略實施提供科技支撐。

    五、腐蝕已成為國防工程和武器裝備服役安全的頭號“敵人”

    近年來，隨著我國海洋強國戰(zhàn)略的實施，海軍裝備活動半徑由近海逐漸向遠(yuǎn)海、深海延伸，航天導(dǎo)彈裝備需要長期在海洋環(huán)境執(zhí)行巡邏、作戰(zhàn)任務(wù)，為國家利益提供有力的戰(zhàn)略支撐，打造深藍(lán)海軍是我國重要的國策，發(fā)展和建造航母、核潛艇、深潛器等成為國防安全的根本保障。材料的環(huán)境腐蝕與海洋裝備的服役性能息息相關(guān)，對其環(huán)境適應(yīng)性、可靠性提出了更高的要求。

    近年來，我國開始重視在南海等嚴(yán)酷海洋區(qū)域的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，但由于缺乏經(jīng)驗和數(shù)據(jù)支撐，新建島礁和其他工事都發(fā)生過嚴(yán)重的腐蝕事故，有部分構(gòu)筑物建成后不到一年時間就由于腐蝕導(dǎo)致失效損毀。另外，隨著各種裝備上島服役，材料、構(gòu)件甚至電子元器件的腐蝕問題頻頻發(fā)生，已成為海島建設(shè)的最大難題。

    我國海上作戰(zhàn)力量體系中包含航母、潛艇、艦船等全方位武器裝備的材料選擇、設(shè)計、服役壽命評估，都必須考慮腐蝕問題；陸軍裝備在沿海環(huán)境所面臨的苛刻服役條件下的環(huán)境適應(yīng)性和維修保養(yǎng)問題十分迫切，包括水陸兩棲裝甲車、火炮、槍支等都會發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕問題；火箭軍武器裝備涉及的型號戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略導(dǎo)彈貯存環(huán)境適應(yīng)性試驗和壽命，都與腐蝕與防護(hù)措施息息相關(guān)。

    六、腐蝕是我國載人航天及深空探測工程必須解決的關(guān)鍵問題

    中國首個目標(biāo)飛行器“天宮一號”的發(fā)射升空，“神舟八號”、“神舟九號”、“神舟十號”與“天宮一號”的對接等一系列重大任務(wù)的成功，表明我國已經(jīng)邁出了載人航天工程堅實的前兩步。根據(jù)我國載人航天“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。我國將在 2016 年發(fā)射“天宮二號”空間實驗室，并分步開展飛船載人對接試驗和宇航員太空駐留試驗。初步規(guī)劃在 2020 年左右建成載人空間站。中國載人航天“三步走”

    計劃完成后，航天員和科學(xué)家在太空的實驗活動將會實現(xiàn)經(jīng)常化，并將逐步開展登月和火星探測等深空探測任務(wù)，為我國和平利用太空和開發(fā)太空資源打下堅實基礎(chǔ)，為人類開發(fā)宇宙空間做出貢獻(xiàn)。

    在陌生的外太空環(huán)境中，航天飛行器所處的服役環(huán)境非常復(fù)雜，影響飛行器材料服役安全的因素很多，我國在該方面的研究基礎(chǔ)十分薄弱。材料的失效輕則會影響設(shè)備、裝置的功能效果，重則會導(dǎo)致災(zāi)難性事故，特別是在空間實驗室、載人空間站甚至深空探測器的建設(shè)和運行過程中，關(guān)鍵材料的失效將會造成十分嚴(yán)重的后果，不僅引發(fā)空間站的安全事故，甚至影響航天員所處環(huán)境的安全，危及空間站的長期穩(wěn)定運行和可靠性。由于空間站用材料腐蝕防護(hù)與控制和壽命預(yù)測是一項全新的工作，這一復(fù)雜的系統(tǒng)工程，目前我國還沒有大規(guī)模開展相關(guān)材料在空間環(huán)境下的材料服役行為研究和數(shù)據(jù)積累工作。

    “天宮二號”及未來空間站和深空探測器的選材、設(shè)計及可靠運行必須要解決材料的環(huán)境適應(yīng)性問題；2016 年我國首個臨海航天發(fā)射場將進(jìn)行“長征五號”大推力火箭發(fā)射，未來將承擔(dān)更多的航天發(fā)射任務(wù)，發(fā)射場設(shè)施、裝備的腐蝕與防護(hù)問題必須引起高度的重視。

    七、腐蝕是造成管網(wǎng)泄露等突發(fā)事故及次生災(zāi)害的主要原因

    腐蝕破壞是一種逐漸發(fā)生發(fā)展，并由量變到質(zhì)變的過程，尤其工程裝備和重大設(shè)施的腐蝕過程通常不易發(fā)現(xiàn)，一但發(fā)生腐蝕破壞，極易引發(fā)重大安全事故。因此，腐蝕導(dǎo)致的間接損失——即腐蝕次生災(zāi)害造成的損失更嚴(yán)重。腐蝕不僅靜悄悄地吞噬鋼材，同時造成設(shè)備的跑、冒、滴、漏，不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，甚至著火、爆炸，造成嚴(yán)重的傷亡事故。

    特別像石油化工設(shè)備一般在高溫高壓下運行，介質(zhì)腐蝕性強、擴散速度快、易燃易爆，危害性更大。腐蝕次生災(zāi)害嚴(yán)重?fù)p害社會安寧和經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。另外，因腐蝕問題的制約，常常致使一些新產(chǎn)品、新工藝遲遲不能投產(chǎn)。因此，腐蝕的次生災(zāi)害是一個重大的社會不安全、不安定和降低社會運行效率的問題，保守估計腐蝕間接損失是其直接經(jīng)濟損失的三倍以上。

    美國是世界上埋地管道使用最早和最發(fā)達(dá)的國家之一，目前其天然氣輸送管道大約有 52 萬 Km。在 1990-2005 年的16年里共發(fā)生了1415次事故， 年均近90次。 外部干擾 （外力及第三方破壞）、腐蝕和材料及施工缺陷分列事故原因的前三位，分別占事故總數(shù)的 39.6%、22.5％和 15.3%。歐洲 17 個國家的 227 萬 Km 天然氣管道 1970-2004 年間共發(fā)生事故 1123 起，事故原因與美國相似，上述三個原因分別約占事故總數(shù)的49.7%、 15.1%和16.7%。 俄羅斯 （前蘇聯(lián)）的油氣管道事故率較高，原因前三位分別是腐蝕、材料及施工缺陷和外部干擾，依次為 39.9%、32.7% 和 16.9%。

    美國近年來發(fā)生了三起重大的燃?xì)夤艿辣ㄊ鹿剩?1999 年華盛頓州 Bellingham 汽油管道爆炸事故、2000年新墨西哥州 Carlsbad 天然氣管道爆炸事故和 2006 年阿拉斯加 Prudhoe Bay 油田原油管道泄漏事故。這三起事故均與腐蝕有關(guān)，引起美國舉國關(guān)注，并因此進(jìn)一步加強了油氣管道完整性的強制性管理，頒布了《管道安全改進(jìn)法案》，首次以法律的形式明確要求執(zhí)行管道完整性管理程序。

    據(jù)國家質(zhì)監(jiān)總局特種設(shè)備監(jiān)察局報道，70-90% 管道安全壽命縮短問題是由腐蝕造成的。據(jù)統(tǒng)計，2008-2010 年間，全國僅媒體公開報道的各種地下管道事故平均每天就有 5.6 起，近 5 年來管道事故數(shù)呈井噴式上升。地下管道事故引發(fā)的嚴(yán)重次生災(zāi)害屢見不鮮。例如：武漢“3·15”

    天然氣管道泄漏事故致使 2000 人被緊急疏散，山東膠州“5·2”原油管道爆裂事故導(dǎo)致數(shù)百噸原油泄漏，陜西銅川“5·31”天然氣管道閃爆事故迫使上萬人被緊急疏散，青島的“11·22” 特大石油管道爆炸事故導(dǎo)致 62 人死亡、120 多人受傷，直接損失 7.5 億元。其中“11·22”事故是典型的多網(wǎng)并匯區(qū)的管道土壤腐蝕導(dǎo)致的次生災(zāi)害。這些事故表明，腐蝕嚴(yán)重威脅著號稱地下生命線工程管網(wǎng)的服役安全，我國管道完整性管理和事故應(yīng)急預(yù)警技術(shù)等方面仍然存在重大缺陷，亟待解決。

    八、腐蝕也給社會民生造成極大的困擾

    腐蝕不僅靜悄悄地吞噬材料， 污染環(huán)境， 造成傷亡事故；在日常生活中，腐蝕問題也時有發(fā)生，不僅影響物質(zhì)的美觀和使用，同時也會對人體健康和出行安全等造成嚴(yán)重威脅。 從安全的角度考慮， 除上述重大安全事故外， 市政網(wǎng)（給水、排水、燃?xì)狻⒐帷㈦娏Α㈦娦拧⒐I(yè)及其它共八大類 ）為城市輸送著物質(zhì)、能量與信息，構(gòu)成了城市的生命線。

    近幾年來， 全國各地城市每天都在發(fā)生著各類突發(fā)性事故，暖氣漏水、漏電、燃?xì)庑孤┦鹿剩约皺跅U、燈柱、景觀傾倒傷人事件等頻頻發(fā)生，對老百姓的生命安全造成極大的危害，這其中除了人為管理因素，很大部分原因是由于腐蝕引起的。

    在食品飲用水安全方面，如頻頻曝光的水龍頭析鉛污染事件、不銹鋼餐具重金屬超標(biāo)問題，腐蝕產(chǎn)物重金屬污染土壤和地下水問題，無不與腐蝕相關(guān)。除此之外，我國文物古跡的腐蝕損失嚴(yán)重，調(diào)查顯示，各類材質(zhì)的館藏文物，普遍存在不同程度的自然病害，藏品總數(shù)中有一半以上遭受了各種程度的自然腐蝕損害，其中，受重度腐蝕的文物數(shù)量超過 230 萬件，占館藏文物總量的 16.5%。文物腐蝕造成的文化和經(jīng)濟損失極為慘重！

    可見，材料腐蝕導(dǎo)致的腐蝕損失十分巨大！材料靜悄悄地腐蝕和由此導(dǎo)致的嚴(yán)重次生災(zāi)害及經(jīng)濟損失，要充分引起社會各界和廣大民眾的關(guān)注。本次中國工程院“我國腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”重大咨詢項目，對我國的腐蝕情況進(jìn)行了一次全面深入的梳理，使得人們更深入的認(rèn)識腐蝕、了解腐蝕，有助于提高我國工程裝備制造水平，發(fā)展先進(jìn)防腐蝕技術(shù)，對于提高全民防腐蝕意識，推動腐蝕立法具有重要意義。

    作者簡介

    吳俊升，男，北京科技大學(xué)腐蝕與防護(hù)中心副教授，博士。主要從事材料海洋腐蝕與防護(hù)、微/納米電化學(xué)、新型防腐蝕功能涂層及表面處理技術(shù)等方面研究工作。先后承擔(dān)2項國家自然科學(xué)基金，5項省部級課題及多項橫向課題。在J.Mater.Chem., J.Power Sources, Small, Electrochem.Commun., J.Phys.

    Chem.C., 金屬學(xué)報等學(xué)術(shù)刊物發(fā)表論文80余篇，參編專著4部。申請中國發(fā)明專利16項，授權(quán)9項，參與制修訂國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)十余項，獲得省部級科技進(jìn)步一等獎2項。目前擔(dān)任國家科技平臺青年工作組執(zhí)行委員、技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)組組長；中國電工學(xué)會理事；建材行業(yè)建筑材料及構(gòu)件環(huán)境條件與環(huán)境試驗標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員；中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會緩蝕劑專業(yè)委員會委員。