本刊記者王元

       裝備的腐蝕與防護比一般工程、設施、設備的腐蝕與防護要重要得多，如何站在國家戰略高度搞好海洋裝備腐蝕控制，引領技術發展，實現“海洋強國夢”呢？值此2015第二屆海洋大會來臨之際，中國腐蝕與防護網記者對中國人民解放軍海軍裝備研究院方志剛高級工程師進行了一次專訪。

方志剛高級工程師

 

    中國腐蝕與防護網：“海洋十三五”啟動在即，必將加大海洋產業投入，海洋防腐蝕領域必將面臨更多的基于和挑戰。“海洋十三五”重點發展領域：海上船舶、海工裝備、海上風電、海洋工程等。請您談談海上船舶方面的防腐對推動海洋經濟發展的意義？

 

    方高工：腐蝕是一種客觀存在的自然現象，人們很早就認識到防腐蝕的重要性，防止腐蝕的行為可以追溯到遠古時代，三千多年前的中國大漆、出土的兩千多年前的青銅劍表面鈍化就是很好的證明。隨著現代工業的發展，腐蝕預防與控制工作一步一步受到人們重視。金屬腐蝕給人類社會帶來的損失和危害是十分驚人，關于腐蝕造成經濟損失問題國內外做的調查比較多，在這里我著重談談海上船舶方面的防腐對推動海洋經濟發展的意義。

 

    海水是自然界腐蝕性最強的介質，終年航泊或運行于大海上的船舶、海工裝備，在海水這一惡劣的腐蝕環境中，腐蝕更具有普遍性、突發性和嚴重性，搞好船舶裝備的防腐蝕工作其社會、軍事、經濟意義重大。

 

    一是防腐蝕可以避免艦船裝備重大事故的發生。縱觀世界艦艇裝備發展史，腐蝕是引發重大惡性事故主要因素之一，由于腐蝕破損引發的艦船惡性事故并不鮮見，1956年2月前蘇聯C型某艇，高壓空氣瓶發生爆炸，直接原因是腐蝕造成瓶體減薄、強度不足而引起；1951年4月17日英國“艾菲萊”常規潛艇，在韋特島南方巡邏訓練，發生沉沒，艇員75人全部死亡，據分析最大可能是因材料選擇不當造成腐蝕和焊接問題，使通氣管在底座處折斷，海水從裂口進入而沉沒；1973年，美國“黑線鱈”號核潛艇在向最大深度下潛時，一海水管路破損，海水進入艙內，后迅速將進水排掉才沒有導致艙室淹沒。由于船體板腐蝕穿孔而使得海水進入油艙引發動力設備故障，海水管路破損造成艙室進水而不得不停機停航，這些事故在潛艇、水面艦船上則多有發生。控制腐蝕是避免艦船裝備重大事故發生的主要措施。

 

    二是防腐蝕可以提高船舶裝備的壽命和在航率。船舶裝備的在航率和壽命是在設計的主要指標。全壽命周期腐蝕程度預測是確定船舶壽命最主要的考量因素，腐蝕程度和發展趨勢是確定船舶維修周期、維護工作量的主要參數之一。早期我國船舶的維修經費中，因除銹、涂裝、更換大量的腐蝕嚴重的船體鋼板、管系及設備，工作量幾乎占到維修工作70%以上。近年來，由于相關部門的重視及材料和防護技術的改進，顯著地延長船舶的塢修間隔期和使用壽命，解決腐蝕問題的維修工作量所占比重有明顯下降，但是仍占有相當大的比例。相比國外情況，我國船舶裝備的壽命和在航率還有很大的提升空間，防腐蝕工作能起到舉足輕重的作用。

 

    三是搞好軍事裝備的防腐蝕工作帶來的經濟效益更高。我們都知道腐蝕會造成重大的經濟損失。腐蝕經濟損失可分為直接損失和間接損失。對于艦船來說，直接損失是指更換被腐蝕的船體、構件、設備、管路等，并包括這種更換工作所需的勞動力在內合計花費的費用；另一類直接損失的例子是對這些構件、設備進行以防銹為目的的重新涂裝的費用和外加電流、犧牲陽極陰極保護時的基本投資及維持費用。間接損失包括停航損失、效率損失、過度設計、污染損失等。一艘艦艇動則幾億、幾十億甚至上百億元，美國海浪級攻擊核潛艇單價24億美元，航母價格就更高了，是相同噸位普通船舶的數十倍、幾百倍，其主要區別是軍事裝備裝有大量的價格昂貴的武器電子設備。美國海軍腐蝕預算占保障經費的比例常年維持在25-33%范圍內，2012財年海軍腐蝕花費73億美元，兩年便可呑掉一艘福特級航母！腐蝕問題依然是美國海軍保障過程中的“頭等大事”。我國在海軍艦艇方面的腐蝕損失沒有詳細統計，有的資料表明腐蝕損失要超過修理費的三分之一。如果說，能將腐蝕損失減少一定比例，經濟價值將十分可觀。搞好軍事裝備的防腐蝕工作帶來的經濟效益比一般民用設施、海工裝備要更高。

 

    中國腐蝕與防護網：您作為船舶裝備腐蝕控制研究方面高級人才，軍隊先進材料技術專家組成員，多項973特聘專家，長期從事艦船材料與腐蝕防護領域的科研工作，請您談談如何做好船舶腐蝕控制系統工程這個大的課題？

 

    方高工：國防裝備的腐蝕控制是一項戰略工程，也是一項系統工程。之所以說是一項系統工程，可以站在國家層面來看如何系統開展材料的研制、腐蝕控制政策的制定、機構的設置、材料和腐蝕大數據的共享等等，也可以站在一艘艦、一項工程應該系統地對待腐蝕及腐蝕控制問題。

 

    首先，我們要將腐蝕預防與控制工程置于裝備技術發展的重要位置。艦船腐蝕預防和控制是一個與艦船裝備的安全性、可靠性、戰斗力密切相關的工程，是一項非常重要的工作，應該將艦船腐蝕預防與控制作為一項大事來抓。

 

    其次，要積極推進“腐蝕經濟學”，算好全壽命、全行業的經濟賬。設計建造部門要根據船主提出的要求和提供的經費情況，提出型號的具體設計建造目標設想和設計建造對策，進行認真的經濟分析，以求獲得船主要求的設計并達到經濟效果的最優化；設計部門還要在設計之初根據型號的維修間隔進行維修性設計達到全壽命費用的最優。設計人員還要了解掌握國家相關礦產、材料資源儲備和技術基礎，盡量選擇符合國家發展戰略大趨勢的材料、技術。

 

    第三，腐蝕預防與控制必須進行頂層設計、系統控制。要控制腐蝕，需要論證、設計、制造、使用、維護、修理有關工程技術人員的共同配合，從圖紙設計開始，進行全員、全方位、全過程、全壽命的控制。

 

    第四，腐蝕預防與控制要貫穿建造的全過程。有了良好的設計，腐蝕控制才剛剛開始。設備和構件的制造應該完全按照設計的要求，制造出完全符合設計要求和設計內容的新產品；制造工藝不能損傷材料固有的耐蝕性；要嚴格制造過程，相關的制造工人了解相關工藝規程，不能有所疏忽而損傷了材料的耐蝕性；要有制造過程進行全員、全方位預防腐蝕控制的質量保證體系及其成套的技術和管理文件。

 

    第五，使用過程中要始終注意延緩腐蝕發生，修理過程中要注意繼承性、相容性。一艘船舶在壽命周期內要經過多次塢修、小修，至少要經過一次中修。在這些修理過程中，要根據裝備的腐蝕情況和腐蝕控制技術發展情況進行修理或修復設計。在這些修理或修復設計時，要密切關注采用的修理或修復材料、工藝是否與原有的材料、腐蝕控制工藝相矛盾，是否會對相鄰的區域構件、系統和設備產生影響，應特別強調修理、修復過程中的材料、工藝的繼承性和相容性。

 

    最后要建立腐蝕控制系統工程的管理程序。總體設計部門、總裝廠和大型設備的制造單位要研究建立腐蝕控制系統工程的管理程序和要求，要對設計、制造的每個過程進行監督檢查，要明確設計師、制造人員在腐蝕控制過程中的職責、任務和具體原則，要有外購材料、外購零部件、外購裝配件的腐蝕控制措施和要求，要有裝備交付用戶時成套的腐蝕控制培訓機制和相關文件，才有可能實現艦船從設計、研制、生產、使用、維護、修理直至退役的全過程進行全方位腐蝕控制。

 

    中國腐蝕與防護網：此屆海洋大會，您主講的報告《艦船腐蝕控制系統工程的形式和要點》，為什么選擇這個主題報告，請您談談目前的艦船腐蝕控制的發展方向？

 

    方高工：當前艦船腐蝕控制技術研究還有差距，在如下幾個方面還存在薄弱環節，基礎還比較差，還有待加強。

 

    一是腐蝕控制實際狀況與裝備發展需求發展之間的差距。裝備發展迅速，走得更遠，潛得更深，可靠性要求更高，而裝備的腐蝕實際狀況離需求有明顯差距。

 

    二是國內研究與國外技術水平之間存在差距。從裝備的實際狀況和腐蝕控制技術綜合應用的現狀來看，國內的艦船腐蝕控制技術還是有很大的發展空間。

 

    三是對潛艇的研究與對水面艦船的研究之間存在差距。就腐蝕控制來說，水面艦船相對簡單，潛艇結構復雜，特別雙層殼體內部的腐蝕防護，材料種類多、腐蝕環境多變，腐蝕控制難度很大，各國對此研究都是難點和薄弱環節。

 

    四是對特殊船型的研究與對常規船型研究之間存在差距。較長時間以來，單體深V、螺旋槳推進的船型占有絕對多數，隨著船舶總體技術的發展，雙體、三體以及采用噴水推進的船型越來越多，但是如何搞好這些船型的防腐蝕各國都在摸索過程中。

 

    五是對新型材料的防護研究與對傳統材料研究之間存在差距。長期以來結構鋼是船體結構的主要材料，對結構鋼的防腐蝕研究也占有絕大多數，但是隨著裝備減重、減振、長壽命的需要，鋁合金、鈦合金、復合材料等先進材料應用越來越多，給船舶裝備帶來的腐蝕形式、腐蝕問題也相應地越來越多，而我們腐蝕學術界則顯得對這些新材料、新結構的腐蝕研究準備不足。

 

    六是對遠海、深海的研究與對近海、淺海海域的研究之間存在差距。一直以來，人們對家門口的海域環境了解得比較多，腐蝕研究得比較透徹，隨著海運和海工裝備事業的發展，船舶逐步從近海走向遠海，從淺海走向深海，許多船舶需要環球航行，探索海洋的深潛器工作深度從幾百米、三四千米已到7000米，甚至上萬米，對海洋環境以及這種條件下的腐蝕研究需要從“二維”走向“三維”，而且“維度”還得逐漸擴大。顯然，這方面我們還做得很不夠。

 

    船舶腐蝕防護科學研究應朝著六個方向發展：（1）從對宏觀腐蝕問題的研究向宏觀與微觀腐蝕問題相結合的研究方向發展，影響腐蝕的發生及其規律變化多種多樣，同一個地區、同一個系統、同一種結構因為微小環境變化、組織結構變化，腐蝕形成機理可能就不一樣，應以傳統的宏觀分析結合現代的微觀晶相、微觀環境的思想去研究和思考不同的船舶腐蝕問題；（2）從對二維腐蝕環境的研究向對三維腐蝕環境的研究方向發展。需要積極探索遠海和深海腐蝕環境，以全球海域腐蝕的眼界和思想去對待三維海洋環境中的船舶腐蝕問題；（3）從對單因素、簡單構件腐蝕研究向多因素、復雜結構研究方向發展。傳統的掛板模擬自然環境腐蝕問題已經不能適應船舶腐蝕研究的需要，船舶腐蝕問題的研究應該從“材料級”逐步向“器件級”、“系統級”、“總體級”發展；（4）從單一腐蝕防護功能向多功能方向發展。船舶材料往往承擔著多種功能，單純的“防腐”材料用途有限，需要在防腐功能添加新的功能，如“防腐+降噪”、“防腐+減阻”等等；（5）從被動防護研究向主動控制研究方向發展。船舶裝備防腐強調“整體”概念，不希望出現“水桶的短板”，或者希望這個“水桶短板”能快速更換。所以，在論證設計之初就對船舶總體和各個重要系統的防腐效果有一個預估，要能實現主動控制，而不是“頭疼醫頭、腳疼醫腳”；（6）從單純腐蝕行為研究向以腐蝕科學研究指導材料研發方向發展。許多腐蝕實際上是一個材料耐蝕性問題。我們要通過對腐蝕問題的研究轉化成指導材料耐蝕問題的研究，要強調指導“優生”，而不是被動地停留在“優育”層面，這是船舶腐蝕控制技術的發展所需，也是腐蝕學科出路所在。

 

    中國腐蝕與防護網：您認為2015第二屆海洋材料腐蝕與防護大會的亮點在哪里？

 

    方高工：本次會議的特點主要體現在如下幾個字：高、合、全、新。

 

    高：會議層次高。國內腐蝕界和材料界的領軍人物匯聚一堂，研討海洋材料腐蝕與防護問題，會議本身的意義已經超出學術界的范疇，與我上面提高的腐蝕問題要站在國家戰略高度來考慮，有“異曲同工”之妙。

 

    合：搭建了一個海洋材料腐蝕防護研究的技術結合、軍民融合的舞臺。“海洋十三五”啟動在即，海洋產業將會有大的發展，海洋材料迎來了新的發展契機，海洋防腐蝕領域必將面臨更多的挑戰。會議為各層面的海洋防腐蝕技術人員、海洋工程材料研發人員、裝備和工程設計人員提供一個研討、交流、學習、共享的平臺，必將為推動“海洋十三五”快速發展產生深遠意義。

 

    全：到會人員、研討交流報告專業全。從兩天的研討交流發言來看，我們看到了海洋材料研發+腐蝕與防護和關于海上船舶、海工裝備、海洋工程的從論證、設計、制造、使用到修理的全過程技術人員的身影，聽到了他們的聲音，這是一般學術會議難以做到的，希望今后能繼續辦下去。

 

    新：出現了許多新的研究成果和新的觀點。