侯文泰，青島海洋腐蝕研究所高級工程師，1984 年來到青島小麥島，進入了鋼的大氣腐蝕研究領(lǐng)域。如今 30 多年過去了，燈火闌珊處暮然回首，他從著手于從事“鋼在大氣環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù)積累及基礎(chǔ)研究”工作，到發(fā)現(xiàn)一些合金元素和環(huán)境因素對鋼的大氣腐蝕的影響的新規(guī)律，提出“經(jīng)濟耐候鋼”概念；再到著手于研究大氣腐蝕與鋼的化學成分和環(huán)境因子之間的定量關(guān)系方面，侯老師與鋼的大氣腐蝕科學研究一路風雨同行，他用深厚的專業(yè)背景、豐富的一線科研實踐經(jīng)歷，取得和研究了我國鋼在大氣中四年、八年、十二年、十六年、20 年的大氣腐蝕數(shù)據(jù)，為國家重大工程建設(shè)、新材料的研究開發(fā)提供了科學的依據(jù)；他首先提出的經(jīng)濟耐候鋼的概念被鋼廠納入標準，提供給用戶。他著手研究的大氣腐蝕與鋼的化學成份和環(huán)境因子之間的定量關(guān)系方面為未來研究者從事該研究奠定了基礎(chǔ)。

    侯文泰，鋼的大氣腐蝕研究領(lǐng)域里的導師，行業(yè)發(fā)展的奠基者，他胸懷為推動行業(yè)發(fā)展的仁愛之心，把自己的心血用于鋼的大氣腐蝕研究領(lǐng)域之中，把在摸爬滾打中獲得成功的經(jīng)驗積累并傳遞下來，讓后來者在站到他的肩膀上，將鋼的大氣腐蝕研究的道路拓得更寬，走得更遠。

    走進小麥島開啟鋼的大氣腐蝕研究

    為滿足海洋用鋼與合金的腐蝕試驗，1972 年冶金部決定在青島建設(shè)耐海洋腐蝕用鋼試驗站，1975 年在青島東郊的小麥島建成了我國第一個海洋腐蝕試驗基地。小麥島是青島市區(qū)東部海岸邊的一座小島，與青島隔海相望，通過一條棧橋與陸地相連，這里得海獨厚，是進行金屬材料的暴露腐蝕試驗、海水模擬加速腐蝕試驗和腐蝕電化學測試、積累材料的腐蝕數(shù)據(jù)、弄清腐蝕行為和規(guī)律，對其進行科學研究的理想之地。

    侯文泰老師于 1984 年來到了小麥島，成為青島海洋腐蝕研究所的一位科研人員，第二年他趕上了國家基金委的大項目“材料中自然環(huán)境中的數(shù)據(jù)積累及基礎(chǔ)研究”的全面啟動，成為“鋼在大氣環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù)積累及基礎(chǔ)研究”項目的負責人。

    材料自然環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)是國家建設(shè)與科技進步的重要資源，也是我國國情調(diào)查的重要成果，它將為國家重大工程建設(shè)，新材料的研究開發(fā)，以及國家材料生產(chǎn)與使用方面基礎(chǔ)標準的制訂等提供科學的依據(jù)，這是當前國家建設(shè)的迫切需求。因此，侯老師負責的“鋼在大氣環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù)積累以及基礎(chǔ)研究”是全國材料自然環(huán)境試驗網(wǎng)站長期以來的首要任務(wù)之一。

    我國從 60 年代就開始進行了耐候鋼的研究及大氣暴露試驗。為了全面而系統(tǒng)地獲得環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)，國家科委在“六五”期間設(shè)立重點項目——“常用材料自然環(huán)境腐蝕試驗研究”，并建立全國材料自然環(huán)境試驗網(wǎng)站，專項進行 5 個周期 20 年的數(shù)據(jù)積累及研究。在侯老師接手這個項目前，全國材料自然環(huán)境試驗網(wǎng)站已于 1983 年開始了 17 種普通鋼和5 種不銹鋼 20 年大氣暴露試驗，其中，鋼部分包括最常用的各種碳素鋼、低合金鋼以及低合金耐候鋼，這些材料同時在青島、江津、瓊海、萬寧、武漢、廣州 6 個試驗站，包括內(nèi)陸、海洋、干燥、濕潤等各種典型環(huán)境中開展暴露試驗。

    侯老師介紹說：“試驗做到 1988年，我們對首次取得的第一個 4 年的暴露試驗數(shù)據(jù)進行了分析。我們發(fā)現(xiàn)，耐候鋼在各種大氣環(huán)境中 4 年暴露腐蝕率為 10-25μm/a 環(huán)境影響不很顯著，非耐候鋼的年暴露腐蝕率為 15-200μm/a，環(huán)境影響極為明顯。碳鋼和低合金鋼在大氣中產(chǎn)生的銹層，其交流阻抗值、銹層致密度及晶粒細度與鋼的耐候性成正比。通過這些發(fā)現(xiàn)，我們探究出了一些合金元素和環(huán)境因素對鋼的大氣腐蝕的影響的新規(guī)律。過去普遍認為，對于碳鋼及不含銅低合金鋼，其正常成分范圍內(nèi)的銅（銅含量≤ 0.2％）、磷（磷含量≤ 0.05）及它們含量的變化，不會對耐候性有影響。但我們的試驗結(jié)果表明，適當提高磷、銅的含量，當其分別達到 0.035％，0.07％（它們?nèi)蕴幵谄胀ㄤ摰恼３煞址秶鷥?nèi)）時，可以明顯地提高碳鋼、低合金鋼的耐候性。由此受到啟發(fā)，即不用人為地添加合金元素，便可得到力學性能和原鋼種相同，而耐候性和 Cor-TenB 接近的耐腐蝕性鋼，從而提出了‘經(jīng)濟耐候鋼’概念。并于1990 年在第 11 屆國際腐蝕會議（意大利、佛羅倫薩）上發(fā)表。”

    作為業(yè)界內(nèi)的人士，我們深知，材料在自然環(huán)境中的腐蝕破壞普遍存在，危害性大。而材料自然環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)的積累和腐蝕規(guī)律的研究是國家經(jīng)濟建設(shè)所必需的重要依據(jù)。之后侯老師始終如一地繼續(xù)進行材料在典型自然環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù)的試驗，并分別對進行了 12 個年頭和 16 個年頭的試驗進行總結(jié)。他說：“中國地域遼闊、地處溫帶、亞熱帶，海岸線長、土壤類型多，自然環(huán)境差異很大，再加上環(huán)境污染日趨嚴重，造成了自然環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)處理和探索材料自然環(huán)境腐蝕規(guī)律性的困難。為了國家建設(shè)發(fā)展的需要，必須有計劃長期地積累常用材料在我國典型自然環(huán)境的腐蝕數(shù)據(jù)。收集數(shù)據(jù)之后更為重要的是如何依據(jù)所積累的試驗數(shù)據(jù)，建立評價環(huán)境腐蝕性的方法，制訂材料防腐蝕的規(guī)范和標準，為發(fā)展各種耐蝕材料、預(yù)測和延長設(shè)備及工程構(gòu)件的使用壽命提供依據(jù)。”

    從數(shù)據(jù)分析中，提出“經(jīng)濟耐候鋼”的概念

    在 1988 年，侯老師分析了鋼的自然環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)，從而提出了“經(jīng)濟耐候鋼”的概念，1992 年取得了在 1983年暴露試樣的 8 年數(shù)據(jù)，進一步證實了合金元素和環(huán)境因素對鋼的大氣腐蝕的影響規(guī)律，明確提出“經(jīng)濟耐候鋼”的研究方向。為進一步證實這一與傳統(tǒng)認識不同、具有創(chuàng)新意義的發(fā)現(xiàn)，1991 年經(jīng)申請，“經(jīng)濟耐候鋼”被冶金部列為“八五”重點課題，侯老師先后和武鋼、寶鋼進行合作，再次進行了試驗與研究工作。于1998年10月9日在青島、三峽、江津、瓊海、萬寧、沈陽、海拉爾 7 個試驗站投放 11 種鋼、5 個周期預(yù)測研究試樣。1999 年 12 月 1 日在青島、江津、萬寧 3 個試驗站補投 5 種鋼、5 個周期試樣進行了又一輪的試驗。

    侯老師介紹說：“碳素鋼和低合金鋼在大氣中會生銹，用任何一種方法保護都要花費大量的財力和物力。但其優(yōu)良的力學性能和較低的價格，沒有其他材料能完全代替。為了提高其在大氣中的耐腐蝕性，國外，特別是美國，在 30年代已開展了低合金耐候鋼的研究，并取得了相當?shù)某煽儭Ｎ覈鴱?60 年代起大量研制耐候鋼，并發(fā)展了一些自己的鋼號，如鞍鋼集團的 08 CuPVRE 系列、武鋼集團的 09 CuPTi 系列、濟南鋼鐵總廠的 09 MnNb、上海第三鋼鐵廠的10 CrMoAl 和 10 CrCuSiV 等。我們通過試驗鋼的大氣腐蝕失重規(guī)律證明了耐候鋼的優(yōu)越性：從短期來看，無論在什么地方，耐候鋼比碳鋼或低合金鋼耐蝕性提高的程度并不大。長期使用中，在干燥、腐蝕性低的北京，各種鋼的差別仍然不大。但在濕熱而有污染的萬寧地區(qū)，情況就完全不同了，鋼從第二年起，腐蝕加速，10 年后腐蝕深度達 5mm，即10mm 厚的鋼板在萬寧暴露 10 年后將被完全腐蝕掉。對比在萬寧不同鋼種的 10年預(yù)測腐蝕數(shù)據(jù)，耐候鋼的腐蝕率可以降低98%，10年的腐蝕深度不過0.1mm。

在會議期間與我的研究生導師肖紀美教授合影的照片

會議期間與臺灣成功大學蔡文達教授合影的照片

    因此，在腐蝕性嚴重的地區(qū)，采用耐候鋼特別重要。即使在一般有污染的地區(qū)，如青島、江津，相差也達 4.5 倍。”

    從這些積累的數(shù)據(jù)資料中，侯老師不僅發(fā)現(xiàn)了耐候鋼的優(yōu)越性，而且提出了“經(jīng)濟耐候鋼”的概念。他說：“根據(jù)實驗，我們發(fā)現(xiàn)當鋼中的磷含量達到0.035%, 銅含量達到 0.07% 時，可以明顯地提高耐候性。這種耐候鋼可以在非耐候的普通鋼的冶煉中通過采取工藝措施實現(xiàn)，我們稱這種鋼為‘經(jīng)濟耐候鋼’。 ”

    眾所周知，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，鋼材被廣泛地應(yīng)用，如橋梁、鐵道、汽車、機器設(shè)備，因為鋼極易受到大氣的腐蝕，所以幾乎所有的鋼結(jié)構(gòu)都還要各種方法保護，但是所有的防護方法都有一定的壽命，特別是在一些部位，如車輛的夾縫、內(nèi)壁，很難維修，如果不用耐候鋼，很快就會從內(nèi)部穿孔。盡管耐候鋼的價格比普通鋼要高，但從節(jié)省材料、避免反復(fù)防護、防止事故等方面看，特別對管道類的設(shè)施，采用耐候鋼更具有經(jīng)濟效益。采訪中，侯老師說：“經(jīng)濟耐候鋼可用于任何一個普通的鋼號，例如，某一個橋梁，根據(jù)強度的需要，要求采用16Mn，為了耐大氣腐蝕，則采用經(jīng)濟耐候的 16Mn，在 16Mn 的成份基礎(chǔ)上，磷含量為 0.035%-0.055%。銅含量為 0.08%-0.020%，就可以成為一種經(jīng)濟耐候鋼。”

    “經(jīng)濟耐候鋼”的經(jīng)濟性體現(xiàn)在哪里？侯老師舉例說：“我們最常用的普通鋼是 A3 和 16Mn, 這兩種鋼廣泛應(yīng)用于橋梁、汽車、建筑用鋼之中，如果按其總量的十分之一使用經(jīng)濟耐候鋼，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)的五分之一，即使用壽命提高一倍，即可節(jié)約 200 萬噸鋼，每噸鋼按 2000 元算，節(jié)約直接費用 40 億元。”

    提出經(jīng)濟耐候鋼概念的同時，侯老師介紹，根據(jù)試驗結(jié)果，他們對國際標準 ISO-9223 確定環(huán)境的大氣腐蝕性的方法提出了質(zhì)疑。ISO9223 規(guī)定，可以依據(jù)碳鋼，純鋅，純鋁的第一年腐蝕率來確定大氣腐蝕性的等級。而他們的數(shù)據(jù)證明，用一年暴露的腐蝕率來判斷大氣腐蝕性是很不準確的，甚至是危險的。

    2001 年在美國（Phoenix）ASTM 召開的“室外大氣腐蝕”專題會議上，侯老師做了題為“合金元素對鋼的大氣腐蝕的影響”的報告來闡述這一發(fā)現(xiàn)，并撰寫論文發(fā)表在其專著中。

    目前，經(jīng)濟耐候鋼已被鋼廠納入標準，提供給用戶。根據(jù)這一概念煉制的經(jīng)濟耐侯鋼在七個暴露點腐蝕率均低于對比用的正常普通碳鋼的腐蝕率。在有二氧化硫及氯離子污染的江津、青島，經(jīng)濟耐候鋼的耐大氣腐蝕性顯著高于普通碳鋼，在濕熱和嚴重氯離子污染的萬寧地區(qū)，經(jīng)濟耐候鋼的效果更突出。

    尋找定量關(guān)系 為獲得國家科技進步獎做出貢獻

    在過去的年代里，人們試圖得到大氣腐蝕與鋼的化學成分和環(huán)境因子之間的關(guān)系，特別是定量關(guān)系。為此，人們嘗試了不同的腐蝕參數(shù)和不同的統(tǒng)計分析方法。但是這些研究都是用腐蝕失重作參數(shù)進行回歸的，他們的結(jié)果可以用來比較不同鋼的耐候性或比較不同環(huán)境的腐蝕性。這對耐候鋼的生產(chǎn)者是有幫助的。對鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計者也有好處，可以避免使用耐候性差的鋼種。但這些結(jié)果不能用來做鋼的大氣腐蝕行為的預(yù)測。

    許多研究表明，鋼的大氣腐蝕發(fā)展遵循冪函數(shù)曲線，即：D=At n 。在課題的研究中，侯老師首先根據(jù)所測的腐蝕數(shù)據(jù)，進行回歸分析，得到不同成分的鋼在不同環(huán)境的 A,n 值。然后對 A，n 值用環(huán)境因素值及已知的鋼的化學成分值做變量進行統(tǒng)計分析得到 A 及 n 的定量表達式。

    理想的是對所有測得的環(huán)境因素值及已知的鋼的化學成分值進行統(tǒng)計分析。但由于腐蝕的復(fù)雜性，進行這樣的處理有困難。于是，侯老師根據(jù)已知的定性的影響大的環(huán)境因素和鋼的化學成分選取其中主要的做變量。為了簡化，他們采用線性函數(shù)進行回歸。但直接回歸得到結(jié)果很不理想，有的誤差達到200%。因此他們采用逐步回歸法來進行統(tǒng)計。用這種方法，他們對 17 種鋼在 7 個試驗站 16 年大氣暴露數(shù)據(jù)進行了回歸分析，得到它們的冪函數(shù)參數(shù)，然后再采用逐步回歸方法，得到了化學成分及環(huán)境的氣候和污染因素與冪函數(shù)參數(shù)的定量關(guān)系。有了這個定量關(guān)系，只要知道鋼的化學成分和環(huán)境的主要氣候和污染因素，就可以得到這個鋼在這種特定環(huán)境中的腐蝕發(fā)展冪函數(shù)的參數(shù) A,n 值，從而可以預(yù)測其腐蝕行為。

    所得到碳鋼、低合金鋼的腐蝕預(yù)測模型對于實際選材和工程設(shè)計是有實用價值的，是在腐蝕預(yù)測研究方面的一個突破。

    這些成果是在參加網(wǎng)站 20 年的工作中，和網(wǎng)站許多同志的合作與交流的結(jié)果，總結(jié)文章多次發(fā)表在我國學報、“Corrosion”及其他專業(yè)刊物上，并為項目獲得國家科技進步獎做出貢獻。

    2007 年 5 月，侯老師參加了在北京科技大學召開了北京大氣腐蝕會議，會議回顧了大氣腐蝕網(wǎng)站50年來的發(fā)展歷程。侯老師從1983年到2007年，從“六五”開始，經(jīng)“七五”“八五”“九五”“十五”

    期間，圍繞材料環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)積累，他進行了一項長達 20 年之久大氣長期暴露腐蝕試驗。月匆匆，他從壯年邁入老年，但是他與其他十二個部門 22 個研究院所、高校 200 多位科技人員的團結(jié)協(xié)作、共同努力，取得材料在我國自然環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù) 24 萬 4 千多個，環(huán)境因素測定數(shù)據(jù) 30 多萬個，大氣環(huán)境腐蝕 20 年、海水環(huán)境腐蝕 16 年的數(shù)據(jù)；還有后來新增加的不銹鋼、與有色金屬在土壤中 8 年的腐蝕數(shù)據(jù)；典型材料在濕熱大氣、污染大氣與含泥沙海水中的腐蝕數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)全部輸入國家材料環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)總庫，為數(shù)據(jù)共享和擴大應(yīng)用建立了基礎(chǔ)。據(jù)初步統(tǒng)計，這些用年華積累下來的材料環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)在國家重大工程、重點工程（如三峽工程建設(shè)）；國防建設(shè)；為研究新材料、改進生產(chǎn)工藝、提高材料與制品的質(zhì)量，在建筑物及設(shè)備的腐蝕檢測、壽命評估、維修方案的制定；為國家及行業(yè)標注的制定等方面發(fā)揮了重要的指導作用。這也是我國材料自然環(huán)境腐蝕試驗站網(wǎng)對國家最大的貢獻。

    采訪中，侯老師很平靜地說：“我很懷念和他們在一起的日子，也回想起一起去過的許多地方。”是的，在小麥島的大氣腐蝕試驗場中，在污染嚴重的萬寧試驗場……他為我國材料自然環(huán)境腐蝕試驗奉獻了最好的年華，做出了有實際價值的科學研究。讓我們記住那些地方，記住那些默默奉獻的科研工作者！

    后記：

    侯老師雖然已經(jīng)退休，但他仍心系材料自然環(huán)境腐蝕的試驗，仍在為科研工作披甲鑄盾，仍然在貢獻自己的智慧和力量！讓我們向侯老師致敬！

    ●  人物簡介

    侯文泰 1967 年北京鋼鐵學院研究生畢業(yè)，在西寧鋼廠工作 14 年。其中 198-1982 年在英國劍橋大學做訪問學者，1984 年到青島海洋腐蝕研究所。

    1985 年開始，負責“鋼在大氣環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù)積累及基礎(chǔ)研究”項目。取得了了 17 種普通鋼和 5 種不銹鋼在六種環(huán)境的 20 年大氣暴露試驗數(shù)據(jù)，和 11 種鋼在 7 種環(huán)境 5 個周期的預(yù)測研究數(shù)據(jù)。

    發(fā)現(xiàn)了一些合金元素和環(huán)境因素對鋼的大氣腐蝕的影響的新規(guī)律。提出了“經(jīng)濟耐候鋼”概念。提出“經(jīng)濟耐候鋼”的方向。對國際標準 ISO-9223 確定環(huán)境的大氣腐蝕性的方法提出了質(zhì)疑和解決辦法。

    在大氣腐蝕與鋼的化學成分和環(huán)境因子之間的定量關(guān)系方面，采用逐步回歸方法得到鋼的化學成分及環(huán)境的氣候和污染因素與冪函數(shù)參數(shù)的定量關(guān)系。為項目獲得國家科技進步獎做出貢獻。