材料是物質文明的主要載體，是現代化生產、生活和構筑物的承載基礎。材料與環境之間發生了化學或電化學反應導致性能衰變的現象稱為腐蝕。腐蝕是一種悄悄進行的破壞，但其造成的后果卻十分嚴重。在工程上，腐蝕導致的直接后果就是縮短工程材料的使用壽命和災難性的事故，不但造成嚴重的人員傷亡，而且帶來巨大的經濟損失；在環境安全方面，腐蝕產物或由腐蝕引發的化學物質的泄漏可能嚴重污染水資源、大氣和土壤資源；在日常生活中，腐蝕問題時有發生，不僅影響物質的美觀和使用，同時也會對人體健康和出行安全等造成嚴重威脅。據統計，腐蝕給人類造成的危害和損失甚至超過風災、火災、水災和地震等自然災害的總和。

    一、腐蝕造成的經濟損失十分巨大

    國際公認腐蝕對每一國家造成的損失高達國內生產總值（GDP）的 3 ～ 5%。2016 年 3 月，國際腐蝕界的權威機構美國腐蝕工程師協會（NACE）根據全球腐蝕調研項目IMPACT， 公布了最新腐蝕調查結果：全球腐蝕成本估算為2.5萬億美元。

    在我國，特別是近 20 年來我國國民經濟生產總值高速增長，經濟結構和管理模式巨變，各行業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略研究”重大咨詢項目，對我國基礎設施、交通運輸、能源、水環境、生產制造等 5 大關鍵領域 30 多個重點行業的腐蝕狀況、腐蝕成本及其防控措施開展了為期兩年的專題調查工作。調查結果得出，2014 年，我國各行業腐蝕總成本約占國內生產總值（GDP）的 3.34%，總額超過 2 萬 1 千億元人民幣，相當于每個中國人當年承擔 1555 多元的腐蝕成本。

    二、腐蝕嚴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”、 “海洋平臺”等國家重大工程及裝備建設中，大量使用的金屬結構長期處于水下、水上大氣以及土壤環境等自然環境中，不可避免發生各種腐蝕問題。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，特別是在新疆區段，不同土壤腐蝕性的差別達 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年后就會發生塑性失穩破壞，9 年就會發生腐蝕穿孔。目前各條管線已進入腐蝕事故多發期，嚴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”國家海洋戰略的實施，我國海洋平臺及海洋工程裝備建設快速發展，各類超大型的海上工程裝備不斷出現。隨著材料服役向高濕熱海洋和深遠海的不斷拓展，溫度、鹽度、壓力、生物等環境因素發生明顯變化，在嚴酷海洋環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提出新的要求和挑戰。

    三、腐蝕成為阻礙我國裝備制造水平提升的重要因素

    制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。圍繞實現制造強國的戰略目標，我國提出了《中國制造 2025》重大戰略部署。材料是裝備制造的先導和基礎，選材設計及其服役行為是高端裝備制造的核心。如在先進軌道交通裝備領域，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展，高鐵網絡遍布神州大地，材料服役環境千差萬別，而根據我國長期開展材料腐蝕數據積累工作的結果可知，在不同環境下，同樣材料的腐蝕速率可相差數倍，高鐵材料及構件的腐蝕問題十分突出，隨著車輛服役期的延長，由于材料腐蝕導致的安全問題日益加劇。

    在海洋工程裝備及高技術船舶領域，包括深海探測、資源開發利用、海上作業保障裝備及其關鍵系統和專用設備，以及深海空間站、大型浮式結構物等海洋裝備制造領域，材料都在十分嚴苛的海洋環境下長期服役，同樣面臨十分嚴峻的海洋腐蝕問題。另外，我國已成為汽車制造大國，但在汽車材料制造、涂裝防護技術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致的產品質量問題和索賠事件頻發，嚴重阻礙了我國汽車工業的國際化發展。其他如智能電網用輸變電及用戶端設備、通信電子設備也都發生過嚴重的腐蝕事故，尤其是近年來隨著我國海洋戰略的實施，這些領域都將面臨嚴重的腐蝕威脅。

    四、腐蝕已成為國家“一帶一路”戰略實施的絆腳石

    “一帶一路”重大戰略規劃為我國經濟帶來了前所未有的發展機遇。 在國家 “一帶一路” 戰略中， 材料先行是關鍵，也是必然。特別是“21 世紀海上絲綢之路”沿線的東南亞、印度洋等地區面臨著嚴重的腐蝕問題，由于缺乏材料在“一帶一路”環境中的腐蝕數據和相關研究，將影響到相關基礎建設和重大工程實施。同時材料腐蝕問題也是實施制造強國戰略和阻礙企業“走出去”步伐的重要技術瓶頸之一。

    近期，國家材料環境腐蝕平臺等機構開展了針對“21世紀海上絲綢之路”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查，調查結果顯示，東南亞地區嚴酷海洋氣候環境下的材料腐蝕十分嚴重，大部分沿海區域的腐蝕等級達到 4-5 級以上，且不同地區腐蝕速率差異巨大。這對在上述地區長期服役的平臺、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據積累，為“一帶一路”戰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略的實施，海軍裝備活動半徑由近海逐漸向遠海、深海延伸，航天導彈裝備需要長期在海洋環境執行巡邏、作戰任務，為國家利益提供有力的戰略支撐，打造深藍海軍是我國重要的國策，發展和建造航母、核潛艇、深潛器等成為國防安全的根本保障。材料的環境腐蝕與海洋裝備的服役性能息息相關，對其環境適應性、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酷海洋區域的基礎設施建設，但由于缺乏經驗和數據支撐，新建島礁和其他工事都發生過嚴重的腐蝕事故，有部分構筑物建成后不到一年時間就由于腐蝕導致失效損毀。另外，隨著各種裝備上島服役，材料、構件甚至電子元器件的腐蝕問題頻頻發生，已成為海島建設的最大難題。

    我國海上作戰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、設計、服役壽命評估，都必須考慮腐蝕問題；陸軍裝備在沿海環境所面臨的苛刻服役條件下的環境適應性和維修保養問題十分迫切，包括水陸兩棲裝甲車、火炮、槍支等都會發生嚴重的腐蝕問題；火箭軍武器裝備涉及的型號戰術和戰略導彈貯存環境適應性試驗和壽命，都與腐蝕與防護措施息息相關。

    六、腐蝕是我國載人航天及深空探測工程必須解決的關鍵問題

    中國首個目標飛行器“天宮一號”的發射升空，“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的成功，表明我國已經邁出了載人航天工程堅實的前兩步。根據我國載人航天“三步走”的發展戰略。我國將在 2016 年發射“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，航天員和科學家在太空的實驗活動將會實現經常化，并將逐步開展登月和火星探測等深空探測任務，為我國和平利用太空和開發太空資源打下堅實基礎，為人類開發宇宙空間做出貢獻。

    在陌生的外太空環境中，航天飛行器所處的服役環境非常復雜，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十分薄弱。材料的失效輕則會影響設備、裝置的功能效果，重則會導致災難性事故，特別是在空間實驗室、載人空間站甚至深空探測器的建設和運行過程中，關鍵材料的失效將會造成十分嚴重的后果，不僅引發空間站的安全事故，甚至影響航天員所處環境的安全，危及空間站的長期穩定運行和可靠性。由于空間站用材料腐蝕防護與控制和壽命預測是一項全新的工作，這一復雜的系統工程，目前我國還沒有大規模開展相關材料在空間環境下的材料服役行為研究和數據積累工作。

    “天宮二號”及未來空間站和深空探測器的選材、設計及可靠運行必須要解決材料的環境適應性問題；2016 年我國首個臨海航天發射場將進行“長征五號”大推力火箭發射，未來將承擔更多的航天發射任務，發射場設施、裝備的腐蝕與防護問題必須引起高度的重視。

    七、腐蝕是造成管網泄露等突發事故及次生災害的主要原因

    腐蝕破壞是一種逐漸發生發展，并由量變到質變的過程，尤其工程裝備和重大設施的腐蝕過程通常不易發現，一但發生腐蝕破壞，極易引發重大安全事故。因此，腐蝕導致的間接損失——即腐蝕次生災害造成的損失更嚴重。腐蝕不僅靜悄悄地吞噬鋼材，同時造成設備的跑、冒、滴、漏，不僅嚴重污染環境，甚至著火、爆炸，造成嚴重的傷亡事故。

    特別像石油化工設備一般在高溫高壓下運行，介質腐蝕性強、擴散速度快、易燃易爆，危害性更大。腐蝕次生災害嚴重損害社會安寧和經濟的持續發展。另外，因腐蝕問題的制約，常常致使一些新產品、新工藝遲遲不能投產。因此，腐蝕的次生災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達的國家之一，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的49.7%、 15.1%和16.7%。 俄羅斯 （前蘇聯）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%。

    美國近年來發生了三起重大的燃氣管道爆炸事故，包括 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，引起美國舉國關注，并因此進一步加強了油氣管道完整性的強制性管理，頒布了《管道安全改進法案》，首次以法律的形式明確要求執行管道完整性管理程序。

    據國家質監總局特種設備監察局報道，70-90% 管道安全壽命縮短問題是由腐蝕造成的。據統計，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 年來管道事故數呈井噴式上升。地下管道事故引發的嚴重次生災害屢見不鮮。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致數百噸原油泄漏，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”事故是典型的多網并匯區的管道土壤腐蝕導致的次生災害。這些事故表明，腐蝕嚴重威脅著號稱地下生命線工程管網的服役安全，我國管道完整性管理和事故應急預警技術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， 污染環境， 造成傷亡事故；在日常生活中，腐蝕問題也時有發生，不僅影響物質的美觀和使用，同時也會對人體健康和出行安全等造成嚴重威脅。 從安全的角度考慮， 除上述重大安全事故外， 市政網（給水、排水、燃氣、供熱、電力、電信、工業及其它共八大類 ）為城市輸送著物質、能量與信息，構成了城市的生命線。

    近幾年來， 全國各地城市每天都在發生著各類突發性事故，暖氣漏水、漏電、燃氣泄漏事故，以及欄桿、燈柱、景觀傾倒傷人事件等頻頻發生，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問題，腐蝕產物重金屬污染土壤和地下水問題，無不與腐蝕相關。除此之外，我國文物古跡的腐蝕損失嚴重，調查顯示，各類材質的館藏文物，普遍存在不同程度的自然病害，藏品總數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濟損失極為慘重！

    可見，材料腐蝕導致的腐蝕損失十分巨大！材料靜悄悄地腐蝕和由此導致的嚴重次生災害及經濟損失，要充分引起社會各界和廣大民眾的關注。本次中國工程院“我國腐蝕狀況及控制戰略研究”重大咨詢項目，對我國的腐蝕情況進行了一次全面深入的梳理，使得人們更深入的認識腐蝕、了解腐蝕，有助于提高我國工程裝備制造水平，發展先進防腐蝕技術，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，北京科技大學腐蝕與防護中心副教授，博士。主要從事材料海洋腐蝕與防護、微/納米電化學、新型防腐蝕功能涂層及表面處理技術等方面研究工作。先后承擔2項國家自然科學基金，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., 金屬學報等學術刊物發表論文80余篇，參編專著4部。申請中國發明專利16項，授權9項，參與制修訂國家標準和行業標準十余項，獲得省部級科技進步一等獎2項。目前擔任國家科技平臺青年工作組執行委員、技術與標準組組長；中國電工學會理事；建材行業建筑材料及構件環境條件與環境試驗標準化技術委員會委員；中國腐蝕與防護學會緩蝕劑專業委員會委員。