海洋工程裝備材料腐蝕與防護關鍵技術基礎的研究工作圍繞著四個科學問題，通過六個課題的協同工作，已形成了基于“我國海洋環境腐蝕四個規律”的首次闡明、“六個機理”的建立和“四個應用出口”的總體進展。
 

海洋腐蝕
 

    闡明了我國海洋大氣腐蝕規律及其主要影響因素

      通過對我國主要海域的青島、舟山、萬寧、瓊海和西沙等海洋大氣腐蝕特性和腐蝕分級分類進行了系統研究與歸納，確定了新時期我國典型海域大氣腐蝕等級。

 

    闡明了我國海水環境腐蝕規律及主要影響因

      素系統開展了金屬材料在我國海水環境腐蝕實海試驗，研究了常用碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等在我國黃海、東海、南海不同海域的影響因素及規律。通過碳鋼材料在我國海水環境的腐蝕等級分級分類，形成了我國海水環境腐蝕規律的新認識。

 

    我國海洋微生物腐蝕規律及主要影響因素的新認識通過進行微生物腐蝕海水掛片試驗，比較不同海域的腐蝕微生物群落，從鋼鐵腐蝕微生物群落及其分離培養入手，結合有關生物技術研究手段，從海洋鋼鐵銹層中富集和純化培養得到與腐蝕相關的微生物。首次發現一種名為新喀里多尼亞弧菌（Vibrio neocaledonicussp） 的海洋細菌，這種細菌可在金屬表面形成具有高度緩蝕作用的生物膜，使普碳鋼的腐蝕速度降低60 倍。該細菌的高緩蝕特性，可為未來金屬材料防護技術的開發提供新思路。

 

    我國海洋生物腐蝕規律及主要影響因素的新認識

通過調研我國沿海溫帶、亞熱帶和熱帶3 種代表性區域海港內主要污損生物種類，統計分析污損生物優勢度，確定了各海域典型污損生物。其中，青島海域以藤壺、苔蘚蟲、牡蠣、貽貝為典型污損生物；福鼎和汕頭海域均以藤壺為典型污損生物。

 

    中高溫鹽水蒸氣共存環境中合金的化學-電化學協同腐蝕機理針對中高溫鹽水蒸氣共存環境中，圍繞著80-250℃溫度范圍內是否金屬發生腐蝕行為的科學問題，研究工作國際上首次發現了在高于120℃以上沒有腐蝕反應發生，在120℃以下腐蝕反應以電化學為主體反應，臨界水膜的形成是腐蝕反應的前提條件，并建立了鹽水蒸氣共存環境中合金的化學- 電化學協同腐蝕機理。

 

    我國海洋大氣環境腐蝕機理

       基于大量的數據和研究闡明了我國典型海洋大氣腐蝕機理分為高溫高濕高鹽霧海洋大氣腐蝕和污染海洋大氣腐蝕，代表性地區為西沙和青島。高溫、高濕海洋大氣環境下鋼在NaCl 溶液中點蝕的閉塞電池效應使金屬的后期腐蝕仍較強；污染海洋大氣環境下初期由于pH的降低，腐蝕速率增加，后期由于腐蝕產物FeOOH 的累積，表面活性區域減少，腐蝕速率減緩。該研究成果將對我國不同海域大氣腐蝕機理研究、腐蝕壽命評估和正確選材提供重要的參考依據。

 

    海洋大氣和飛濺帶的環境腐蝕應力機理研究建立了干濕交替及薄液環境下應力腐蝕（SCC）室內模擬加速腐蝕新方法，實現了模擬薄液環境中力學- 電化學交互作用的原位測量，發現了E690高強鋼海洋干濕交替及薄液環境下發生SCC 的敏感性高于海水全浸環境，其SCC 機理為陽極溶解和氫脆的混合控制機制，裂紋擴展模式為典型的穿晶擴展；闡明了E690 鋼在薄液環境SCC 敏感性高于海水環境的本質原因。該項研究結果首次為海洋用E690 鋼的海洋腐蝕行為提供了詳實的實驗數據，對研究發展高強度海洋用結構鋼提供了重要的參考依據。

 

    深海環境腐蝕機理

       利用自行設計并加工的高壓釜恒載荷拉伸試驗裝置，成功實現了同時施加恒定載荷和保持一定的靜水壓力，開展了模擬深海環境下的應力腐蝕研究，表征了應力腐蝕敏感性。結果表明，在常壓下海水中不顯示應力腐蝕敏感性的X70 管線鋼，顯示出較強的應力腐蝕敏感性。如在5MPa 和10MPa 靜水壓力下，能夠發生應力腐蝕，且應力腐蝕門檻值分別下降到抗拉強度的78% 和67%。

 

    這些結果的獲得不僅是國內首家，在國際范圍內亦未見報道。本項研究工作將電化學腐蝕測試、增重測試、形貌研究相結合揭示高強鋼的腐蝕機制，在國際及國內都屬于率先取得的研究成果，具有創新性。

 

    海水環境中硫酸鹽還原菌作用腐蝕機理

       研究結合微觀表征手段及局部電化學研究方法，從微尺度下研究微生物對材料腐蝕的影響機制，進而提出微尺度下微生物與材料表面作用模型，完善海水中微生物腐蝕機理。該研究對深入直觀認識微生物腐蝕機制和豐富海洋微生物腐蝕防護理論有著重要意義和科學價值。

基于藤壺的海洋生物污損分子動力學機理

      首次從藤壺黏附劑的蛋白質組成、總氨基酸分析、巰基反應生成二硫鍵、蛋白與金屬離子的配合作用、谷氨酰胺轉氨酶催化賴氨酸殘基和谷氨酰胺殘基形成共價鍵等多重機制，系統闡釋了典型污損生物藤壺黏附劑與材料表面的固化結合機制。首次分析了水化層阻擋黏附、靜電作用能、分子接枝化對降低藤壺黏附強度的積極作用，對防污材料的設計具有重要指導作用。

嚴酷海洋環境用新型耐蝕耐磨金屬材料研發

掌握了不同的析出相種類、形態、分布與大小對超高強度不銹鋼的強韌性與耐腐蝕性能（點蝕、縫隙腐蝕）的影響規律，提出了深海工況用高強高耐磨沉淀硬化不銹鋼的選材原則，完成了我國南海高濕熱海洋環境下的多種超高強度鋼的耐蝕性能排序與失效行為研究。

 

    提出鋁基金屬- 陶瓷納米復合的涂層設計思路，并以Al/AlOx 為典型研究對象證明了利用復合涂層的“自鈍化”

 

    效應可以大幅度提高涂層的耐蝕性。利用電沉積和化學沉積的交互作用，得到不同晶粒尺寸、非晶、非晶/ 納米晶復合鍍層，晶粒尺寸最小可以達到5 納米，這種超細納米晶結構鍍層具有較高的硬度（14GPa），韌性（楊氏模量為180GPa），耐磨性，耐蝕性及耐腐蝕磨損性能，是用于海洋環境中耐腐蝕磨損的潛在應用涂層材料。獲得了具有冶金結合力并耐蝕耐磨的鎳基和鐵基熔覆涂層及其超音頻感應熔覆技術，并發現超音頻感應熔覆鐵基涂層的磨損表面發生了晶態/ 非晶結構轉變現象。

 

    南海嚴酷海洋環境腐蝕數據積累與應用

     在南海高溫高濕高鹽霧嚴酷環境下的永興島開展了40 多種材料長達4 年的暴露試驗，首次獲得了該環境下大量材料環境腐蝕數據、機理與規律。該項研究不僅為發展新型耐候鋼提供了基礎理論支撐，而且在防腐蝕工程中獲得了廣泛應用，針對我國海洋裝備的選材、腐蝕預防與控制技術的需求等方面提供了理論基礎，為我國海疆防御基礎建設提供了重要支撐。并廣泛應用于核電、路橋、電網和陸、海、空、航天以及通訊部隊等國家重大工程和國防項目中，產生了重大經濟和社會效益。海南文昌航天基地腐蝕問題綜合治理方案海南文昌基地存在著普遍的嚴重的腐蝕問題，本項目集合優勢成員單位中的多位國內頂級腐蝕防護專家，針對這嚴重的腐蝕問題提出了綜合解決方案。

 

    為我國熱帶地區航天基地設備和建筑腐蝕防護基礎建設提供了重要支撐。這個解決方案全面系統地從多個方面提供了技術支持，其中包括：專業人才隊伍及實驗室腐蝕評價能力建設；現場試驗站建設及腐蝕數據積累；發射場設備設施腐蝕防護規范及監檢測標準建設。

 

    我國“一帶一路”發展戰略：泰國腐蝕調查

2015 年4 月開展了針對“21 世紀海上絲綢之路”沿線的泰國太平洋沿岸和印度洋沿岸的材料腐蝕狀況全面調查，這是我國首次比較系統的獲得東南亞地區嚴酷海洋氣候環境下的材料腐蝕情況調研和腐蝕數據。并將為開展我國“一路一帶”基礎建設和裝備制造等重大項目涉及典型材料在東南亞地區自然環境腐蝕試驗和數據積累工作打下了基礎。